《計算機維護》課程實驗教學研究

羅衛(wèi)敏，劉井波，熊 江，陳曉峰

《計算機維護》課程實驗教學研究

羅衛(wèi)敏，劉井波，熊 江，陳曉峰

（重慶三峽學院，計算機科學與工程學院，重慶 萬州 404000）

《計算機維護》課程實踐性較強，其課程特點導致實驗教學不易開展，傳統(tǒng)的實驗教學效果較差。文中從實驗項目規(guī)劃、實驗項目實施、虛擬平臺搭建和教學手段改進四個方面，對《計算機維護》課程的實驗教學進行了研究。實踐表明，改進后的實驗教學效果顯著，學生對計算機故障的分析和解決能力得到顯著提高。

計算機維護；實驗教學；實驗項目；虛擬平臺；故障重現(xiàn)

計算機維護課程是計算機專業(yè)本科必修課程，該課程實踐性很強，要求學生能有效解決復雜的計算機故障，對實驗教學環(huán)節(jié)提出了較高要求。計算機實驗教學是培養(yǎng)大學生計算機基本素質的重要手段，其目的是通過實驗操作，傳授計算機基本知識與技能，使學生加深對所學知識與技能的理解［1］。在計算機維護課程現(xiàn)有的實驗教學中，存在以下三個突出問題：

1）實驗項目內容逐步偏離實際環(huán)境，不利于培養(yǎng)學生的學習興趣。傳統(tǒng)實驗項目偏向于硬件調試、系統(tǒng)安裝和維護軟件使用，而目前硬件制作工藝的提高和系統(tǒng)安裝的簡單化，使得硬件設置和調試，以及操作系統(tǒng)安裝失去了普遍意義，計算機故障目前主要轉向數(shù)據(jù)丟失、網絡故障和計算機病毒三個方面。

2）實驗項目以驗證型實驗為主，不利于學生實踐技能的提高。驗證型實驗要求學生對教師提出的解決方案進行驗證，目標單一，缺乏對復雜計算機故障的深入分析和理解，學生的故障分析能力和處理能力得不到有效提高。

3）實驗環(huán)境的缺乏，阻礙了學生求知探索的精神和實踐的熱情。計算機維護課程不同于其他計算機類課程，需要在故障處理中鍛煉和熟悉維護技能，而無法保存的計算機故障使學生在實驗時無故障可供處理，教學效果很差。

本文從實驗項目規(guī)劃、實驗項目實施、虛擬平臺搭建和教學手段改進四個方面，對計算機維護課程的實驗教學進行了探索。

1 實驗項目的規(guī)劃

實驗教學既要涵蓋理論課堂知識，又要將理論知識融入實踐，這就要求實驗項目的規(guī)劃既要滿足教學目標，也要符合實際操作性和學生興趣點。傳統(tǒng)實驗教學多為具體的理論課程服務而沒有形成體系且優(yōu)化程度低，部分實驗教學的培養(yǎng)目標不明確或教學內容與培養(yǎng)目標脫節(jié)［2］。計算機維護課程實驗項目的規(guī)劃和建立，必須考慮軟硬件的快速發(fā)展，由于制造工藝的不斷提高，計算機硬件故障率越來越低，硬件維修由元件級維修轉向板級維修，而系統(tǒng)軟件和普通軟件的安裝日益簡便，新的實驗項目需要對硬件處理和操作系統(tǒng)安裝兩個部分進行清理和整合。當前，網絡訪問成為用戶非常注重的方面，而通過網絡傳播的計算機病毒等惡意程序嚴重威脅計算機系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，用戶個人數(shù)據(jù)的保護與恢復成為計算機維護的重中之重?？紤]到上述因素，新的實驗項目加大數(shù)據(jù)恢復、網絡和病毒的實驗課時比例，將整個實驗環(huán)節(jié)劃分成硬件認知、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)恢復、網絡修復、病毒處理五大版塊，共10個實驗項目。其中，驗證型實驗1個、設計型實驗5個、綜合型實驗4個，實驗的廣度和深度得到提高，對學生動手能力提出了較高的要求。具體的實驗項目分布和內容見表1。

表1 實驗項目表

2 實驗項目內容的交叉引用

為了便于開展教學，實施的實驗項目體現(xiàn)了知識由易到難的一般性過程，具體以項目為基本模塊依次教學。計算機維護課程有其特殊性，若是在實驗教學中僅僅關注本次實驗的基本內容，必然導致學生處理計算機故障的孤立和僵化，無法掌握真實有效的故障處理技能。從圖1可以看出，計算機故障錯綜復雜，不僅同一個故障可能表現(xiàn)不同的現(xiàn)象，不同故障也可能表現(xiàn)成相同現(xiàn)象［3］。面對復雜多變的計算機故障，如果在教學過程中各實驗項目內容之間沒有交叉，學生必然面臨兩個問題：

1）無法有效聯(lián)系各種故障的原因和現(xiàn)象。孤立地開展實驗項目，學生只會孤立地理解本次實驗內容。例如，注冊表操作一般只涉及注冊表的備份、設置權限和鍵值修改等，如果不引入硬件故障、病毒干擾等相關知識，學生只會操作注冊表，至于什么情況下考慮注冊表問題、應該關注注冊表哪個地方，學生并不清楚，從而無法有效掌握注冊表操作技能。

2）知其然不知其所以然。例如，操作系統(tǒng)安裝時的硬盤分區(qū)操作，給硬盤主引導記錄和分區(qū)引導記錄帶來何種影響？病毒如何隱藏或破壞硬盤數(shù)據(jù)？如何在殺毒軟件失效的情況下恢復數(shù)據(jù)？

圖1 計算機故障與故障現(xiàn)象對應圖

忽視這兩個問題帶來的影響，必然導致學生僅僅根據(jù)實驗項目內容去掌握相關維護軟件的使用，面對復雜的故障無法準確定位故障點，特別在維護軟件失效時，無法自行動手解決故障。

實驗項目內容的交叉引用，實質是將計算機故障始終作為一個統(tǒng)一的整體，有機地統(tǒng)一教學中分散的實驗項目，使每個實驗項目不再孤立開展，保證前后實驗內容相互關聯(lián)。實驗項目交叉引用對教師的實驗教學組織提出了較高的要求，除了要保證學生掌握本次實驗的基本內容，還要通過各種故障案例引導學生開放思維，迫使學生勇于探索，從研究過程中強化思維訓練［4］，從各個方面對計算機故障進行探討和解決。實驗項目的交叉引用有效促進了學生的學習主動性，學生必須通過自主有效的復習和預習，全面掌握相關的知識和技能，才能靈活處理復雜的計算機故障。

3 虛擬實驗平臺

在計算機維護課程的實驗教學中，實驗平臺非常欠缺，主要體現(xiàn)在硬件組裝和故障處理兩個方面。實驗教學的重點在于實踐的有效開展，學生只有在實踐中才能真正有效掌握相關技能。引入案例驅動教學，僅僅注重介紹故障的分析和解決過程是不夠的，重點還需要學生親自動手實踐，才能讓學生真正掌握相應技能，為此我們正在逐步建立和完善虛擬實驗平臺。

不斷成熟的虛擬技術可以解決硬件資源有限、操作復雜的問題，虛擬化實驗平臺引入實驗室可以對教學和科研起到良好的促進作用［5］。計算機維護課程的虛擬平臺搭建分兩個方面：1）搭建硬件組裝虛擬平臺，由于硬件組裝容易對配件產生破壞，同時硬件更新?lián)Q代太快，實驗室淘汰的和現(xiàn)有的計算機硬件無法滿足教學需求，也無法激發(fā)學生的學習興趣。正在建立的硬件組裝虛擬平臺，通過3D圖片的展示和選擇，學生可以掌握主流硬件的外形和接口，清楚硬件的安裝步驟，避免硬件安裝過程中的錯誤。2）搭建故障實例虛擬平臺，主要通過虛擬機實例的創(chuàng)建，讓學生在虛擬機中實地分析和解決故障。故障實例虛擬平臺可以根據(jù)實驗項目的要求，提供給學生多個不同的故障實例進行操作，使學生真正有故障可以操作。特別對于某些軟件故障和計算機病毒來說，虛擬機明顯比真實主機要安全可行得多。

4 實驗教學手段改革

優(yōu)化設計的教學手段可以更好地使學生掌握知識和提升實驗技能。在計算機維護課程中，傳統(tǒng)的實驗教學手段主要采用內容講解和實驗步驟演示，指導學生驗證維護軟件的使用。傳統(tǒng)實驗教學手段單一枯燥，學生并不清楚面對真正的故障時，應該以何種方式去排除故障，在故障處理過程中應該采用何種適當?shù)木S護軟件。在計算機維護課程實驗教學中，逐步引入案例驅動和故障重現(xiàn)兩種實驗教學手段，既調動了學生實驗的積極性，也切實提高了學生處理計算機故障的實際動手能力。

4.1 案例驅動教學

案例教學法采用“案例—理論—概念”的教學模式，通過對具體實例的演示和講解，讓學生對案例進行分析討論，充分表達自己的見解，以達到高層次認知學習目標的一種啟發(fā)式教學法［6］。如果僅僅在實驗課講授維護軟件的使用，學生只能機械掌握軟件的使用方法，無法理解軟件的使用時機。計算機故障復雜多變，故障的現(xiàn)象與原因呈現(xiàn)多對多的關系?；诎咐寗拥膶嶒灲虒W中，教師引入典型的故障案例，引導學生有針對性地思考、分析、討論故障定位和解決方法，在過程中開拓學生思路，使之在面對實際故障時，能正確思考故障原因，從復雜的故障現(xiàn)象中準確快速定位故障點，熟練運用適當?shù)木S護工具，謹慎地處理故障。

基于案例驅動的實驗教學在開展時，要注意以下四個方面：1）故障案例的選取要有典型性，既要體現(xiàn)故障的復雜性，又要突出本次實驗的中心內容，好的案例能有效激發(fā)學生的參與熱情并為培養(yǎng)學生創(chuàng)新素質提供廣闊的天地［7］；2）案例的講解和實踐應由淺入深地進行，難度逐步提高，既要吸引學生的學習興趣，又要避免實踐難度過高打擊學生積極性；3）案例的分析討論要引入其他實驗項目的相關知識，引導學生全面地思考故障原因和解決方法；4）歸納總結每個案例，幫助學生理清思路，指出案例中故障處理時容易遺漏和出錯的地方。

4.2 故障的重現(xiàn)

計算機維護實驗教學的主要難點在于掌握相關的維護知識容易，實際分析處理故障困難。計算機故障的出現(xiàn)是隨機性的，與用戶操作、病毒攻擊、設備損毀等有關。故障實例虛擬平臺的提供，雖然可以在一定程度上解決學生實驗無故障處理的困境，但虛擬機畢竟不能等同真實主機。故障重現(xiàn)要求學生在解決故障的同時，也要學會制造故障。在真實主機環(huán)境中，故障重現(xiàn)可以讓學生深刻理解故障原理，不僅知道故障如何產生，也清楚故障發(fā)生時的現(xiàn)象，通過反向操作，加深學生對理論知識的理解，提高學生的動手實踐能力。

開展故障重現(xiàn)時，要求學生兩人一組，針對本次實驗項目的內容，在主機上制造故障，然后雙方交換主機，恢復主機的正常運行，具體流程如下：1）教師根據(jù)本次實驗主要內容，劃定制造故障的范圍；2）學生圍繞故障范圍，自行針對不同的文件、設置點等對象在主機上制造故障；3）學生向同組同學介紹當前主機故障現(xiàn)象；4）學生交換主機，分析并解決故障；5）學生交換主機，檢查故障是否已被解決；6）教師總結操作的經驗和失誤。

5 結束語

實踐表明，新的實驗項目在兼顧硬件和軟件兩類故障的同時，更加突出了軟件故障的地位，體現(xiàn)了當前環(huán)境下計算機維護課程的重點。實驗項目的交叉引用，虛擬平臺的建設與使用，以及兩種教學手段的開展，重視學生的實踐操作，提高了學生的學習興趣。學生普遍反映實驗課緊密聯(lián)系理論課堂知識，故障分析解決能力切實得到提高，教學效果得到明顯改善。

［1］於曉明，沈安東.計算機實驗教學改革的探索與實踐［J］.實驗室研究與探索，2010，29（4）：83－85.

［2］張洪田，孟上九，秦進平，等.應用型人才培養(yǎng)體系的探索與實踐［J］.中國高教研究，2008（2）：86－88.

［3］劉遠東.“計算機維護與維修”國家精品課程網絡資源建設［J］.電化教育研究，2008（11）：77－82.

［4］陳杰華，戴麗娟.以培養(yǎng)計算思維為核心的程序設計實驗教學［J］.實驗技術與管理，2011，28（1）：125－127.

［5］王柯柯，李恬，崔貫勛，等.地方高校計算機專業(yè)實驗教學改革的探討［J］.實驗室研究與探索，2011，30（7）：232－235.

［6］彭晏飛，沈學利，張全貴.計算機軟件系列課程實驗教學研究與實踐［J］.實驗技術與管理，2012，29（4）：173－175.

［7］陳福松.案例教學與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)［J］.揚州大學學報：高教研究版.2009，13（5）：81－83.

Study on the Experimental Teaching of Computer Maintenance Course

LUOWeimin，LIU Jingbo，XIONG Jiang，CHEN Xiaofeng
（School of Computer Science and Engineering，Chongqing Three Gorges University，Wanzhou 404000，China）

The characteristics of computermaintenance course are of practice，which results in that the experimental teaching is not easy to be implemented.The effect of traditional experimental teaching is bad to some extent.In this paper，the experimental teaching of computermaintenance course is studied from four sides：the planning of experimental project，the implementation of experimental project，the building of virtual platform and the improving of teachingmethod.Themeansures ofnew experimental teaching are put into practice，and the results show that the effect of the improved experimental teaching is better than before.The abilities of the students to analyze and solve the computer fault are improved obviously.

computermaintenance；experiment teaching；experiment project；virtual platform；failure reproduction

G642.423；TP39

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.042

2013－09－02

重慶三峽學院教改基金資助項目（JG120659）。

羅衛(wèi)敏（1977－），男，碩士，高級實驗師，研究方向：網絡安全，實驗教學。