虛擬仿真技術(shù)在微機組裝教學(xué)中的應(yīng)用

王修喜

摘要：大多數(shù)學(xué)校在《微機組裝與維護》課程投入的實訓(xùn)設(shè)備跟不上市場發(fā)展，損耗率較高，不能有效滿足教學(xué)需求，造成實訓(xùn)課教學(xué)達不到良好效果，也給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來不便。虛擬仿真技術(shù)能在一定程度上緩解該課程的教學(xué)難題，有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性及專業(yè)技能。

關(guān)鍵詞：微機組裝；教學(xué)；虛擬仿真

中圖分類號：G712 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-9094-（2016）07C-0019-03

《微機組裝與維護》是中高等職業(yè)教育計算機相關(guān)專業(yè)必修的一門專業(yè)平臺課程，是理論和實踐相結(jié)合的核心課程，其任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生計算機裝配調(diào)試、系統(tǒng)維護、檢測維修等職業(yè)能力。

一、實訓(xùn)教學(xué)中面臨的問題

當(dāng)前大多數(shù)職業(yè)院校的微機組裝與維護實訓(xùn)室的實訓(xùn)項目都包括硬件拆裝和軟件維護兩大部分。

1.對于硬件拆裝部分，筆者所在院校是以提供40臺其他機房淘汰計算機形式進行的，而硬件更新?lián)Q代的速度是很快的，造成學(xué)生學(xué)不到最新硬件拆裝知識。

2.對于軟件維護部分，效率更是問題。軟件維護主要包括BIOS設(shè)置、硬盤分區(qū)、操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件的安裝和使用以及軟故障類的排除。如果硬件都不能保證正常的啟動，那么軟件維護更是無從談起。如果硬件配置太低，造成實驗時間過長，效率降低。

二、基于虛擬仿真的教學(xué)應(yīng)用

（一）虛擬仿真系統(tǒng)設(shè)計

1.教師或管理員登錄顯示功能模塊，設(shè)計圖1所示。

課程教學(xué)資源應(yīng)包含教學(xué)、實訓(xùn)、考核、備課、授課、學(xué)習(xí)功能，其中教學(xué)模塊、實訓(xùn)模塊、考核模塊在教師賬號下都包含教學(xué)模式和管理模式，教師可在管理模式下自由創(chuàng)建、上傳、編輯自己所需要的教學(xué)資源，在教學(xué)模式下只可以進行瀏覽學(xué)習(xí)教學(xué)資源。教師或?qū)W生在“我的空間”進行作業(yè)、成績、課程表管理、交流中心、個人信息設(shè)置等；教師可以在“授課中心”進行備課、授課等。

“教學(xué)”功能主要進行理論知識的演示；“實訓(xùn)”功能主要進行實踐操作；教師可以在“考核”功能設(shè)置考試審核評分等，學(xué)生在此可進行考試考核。

2.學(xué)生登錄則不顯示管理模式和授課中心，學(xué)生登錄“我的空間”時則不顯示管理類模塊，只顯示個人課程相關(guān)內(nèi)容。

（二）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

以“項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動”的模式建設(shè)基于工作實踐的教學(xué)，堅持“理論和實踐一體化”的理念，以學(xué)生自我學(xué)習(xí)為主體，注重職業(yè)實踐能力的培養(yǎng)。結(jié)合本課程的特點，堅持“以行動為導(dǎo)向”的原則，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中掌握理論知識和操作規(guī)范，著眼于學(xué)生職業(yè)規(guī)劃和從業(yè)能力的培養(yǎng)，引領(lǐng)職業(yè)教育一體化課程教學(xué)改革。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計如表1所示。

三、虛擬仿真在實訓(xùn)教學(xué)中的優(yōu)勢總結(jié)

《微機組裝與維護》課程以實踐為主體，理論和實踐相結(jié)合，但在課程實踐操作過程中，不可避免的出現(xiàn)各種問題?；?D圖形實時渲染技術(shù)，從教學(xué)的角度使用虛擬仿真應(yīng)用開發(fā)一款專用于微機組裝與維護教學(xué)的軟件，從而降低硬件投入以及損壞，還可達到理論實踐一體化教學(xué)的目的，解決了傳統(tǒng)教學(xué)所不能避免的許多問題。虛擬仿真技術(shù)優(yōu)勢如下：

（一）逼真的操作體驗感

通過3D技術(shù)不僅可以模擬出各種較新計算機硬件模型，還可以360度觀察硬件，并可模擬出交互的硬件操作方法及所需的各種材料工具，在關(guān)鍵步驟用文字給學(xué)生提示。利用VR技術(shù)設(shè)計的逼真3D虛擬環(huán)境，使學(xué)生置身于模擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中，體驗現(xiàn)實實訓(xùn)不易觀察到的部件結(jié)構(gòu)，以及重要部件難以展現(xiàn)的工作原理。

（二）人機交互

虛擬仿真實訓(xùn)平臺的人機交互界面可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高實踐能力。平臺具有能夠?qū)τ布M行90%以上相似度的建模，讓虛擬設(shè)備能像物理設(shè)備一樣展現(xiàn)操作；并利用聲光電等技術(shù)能夠讓虛擬設(shè)備像真實設(shè)備一樣呈現(xiàn)各種在現(xiàn)實使用過程中可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，并模擬排除出現(xiàn)的故障等。

（三）增強教學(xué)效果

平臺支持用戶通過計算機網(wǎng)絡(luò)遠程登錄，支持多人同時在線學(xué)習(xí)，不受時間、空間的限制。能夠隨時上機操作實踐，與傳統(tǒng)的實驗室實體操作硬件相比，既方便了培訓(xùn)時間的安排，又提高了學(xué)習(xí)效率，還降低了對計算機硬件的損耗。

（四）解決常見難題

在虛擬仿真練習(xí)中，學(xué)生可全方位掌握計算機硬件的工作原理、拆裝、測試、故障排除等。同時解決了實踐中的一些常見難題，如看不見（比如內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能拆卸查看）、摸不著（比如硬盤內(nèi)部故障卻無法打開查看）、動不了（一般不會讓學(xué)生拆裝操作最新技術(shù)的計算機硬件設(shè)備）和難再現(xiàn)（一些故障事故及小概率事件難以在教學(xué)中再現(xiàn)）等。

（五）演示及考核

在傳統(tǒng)教學(xué)中教師演示很困難，造成學(xué)生無法看到操作流程。虛擬仿真的演示環(huán)節(jié)可放大供學(xué)生全方位旋轉(zhuǎn)觀看。還可以節(jié)省時間提高效率。在實物微機組裝考核中，教師對學(xué)生的一些不規(guī)范操作很難做到同時全程監(jiān)控，虛擬仿真系統(tǒng)則可以記錄并評判每一步操作，做到由傳統(tǒng)的“結(jié)果評價”轉(zhuǎn)為“過程評價”。

虛擬仿真實訓(xùn)平臺提供可行節(jié)約的解決方案，充分體現(xiàn)現(xiàn)實和虛擬優(yōu)勢互補的原則，創(chuàng)建的可視、互動的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可在虛擬情境中學(xué)習(xí)，達到與物理操作一致的目的。除了以上優(yōu)勢，虛擬仿真還有操作安全、模擬硬件容易升級、教學(xué)環(huán)境容易恢復(fù)等優(yōu)勢。

四、結(jié)束語

使用VR技術(shù)對微機組裝與維護進行虛擬仿真實訓(xùn)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)，促進了該課程教學(xué)方法、形式及觀念的變革。仿真系統(tǒng)把傳統(tǒng)教學(xué)難以展現(xiàn)的內(nèi)容直觀地展現(xiàn)出來，提供良好的實訓(xùn)環(huán)境，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率以及積極性，提升了教學(xué)質(zhì)量，具有重要實踐意義。

（責(zé)任編輯：馮志軍）

Abstract： In most schools， the training equipments in the curriculum of Computer Assembly and Maintenance have high loss rate or cannot keep up with the development of the market， which fails to effectively meet the needs of teaching， leads to unsatisfied practical teaching effect and brings inconvenience to the students. The virtual simulation technology， to a certain extent， alleviates the difficulties in teaching and helps to improve the students' learning enthusiasm and professional skills.

Key words： computer assembly； teaching； virtual simulationendprint