虛擬仿真技術(shù)在微機(jī)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(jī)組裝與維護(hù)》課程投入的實(shí)訓(xùn)設(shè)備跟不上市場(chǎng)發(fā)展，損耗率較高，不能有效滿(mǎn)足教學(xué)需求，造成實(shí)訓(xùn)課教學(xué)達(dá)不到良好效果，也給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)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(zhuān)業(yè)技能。

關(guān)鍵詞：微機(jī)組裝；教學(xué)；虛擬仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-9094-（2016）07C-0019-03

《微機(jī)組裝與維護(hù)》是中高等職業(yè)教育計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)平臺(tái)課程，是理論和實(shí)踐相結(jié)合的核心課程，其任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)裝配調(diào)試、系統(tǒng)維護(hù)、檢測(cè)維修等職業(yè)能力。

一、實(shí)訓(xùn)教學(xué)中面臨的問(wèn)題

當(dāng)前大多數(shù)職業(yè)院校的微機(jī)組裝與維護(hù)實(shí)訓(xùn)室的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目都包括硬件拆裝和軟件維護(hù)兩大部分。

1.對(duì)于硬件拆裝部分，筆者所在院校是以提供40臺(tái)其他機(jī)房淘汰計(jì)算機(jī)形式進(jìn)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(shí)。

2.對(duì)于軟件維護(hù)部分，效率更是問(wèn)題。軟件維護(hù)主要包括BIOS設(shè)置、硬盤(pán)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(lèi)的排除。如果硬件都不能保證正常的啟動(dòng)，那么軟件維護(hù)更是無(wú)從談起。如果硬件配置太低，造成實(shí)驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(jì)

1.教師或管理員登錄顯示功能模塊，設(shè)計(jì)圖1所示。

課程教學(xué)資源應(yīng)包含教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、考核、備課、授課、學(xué)習(xí)功能，其中教學(xué)模塊、實(shí)訓(xùn)模塊、考核模塊在教師賬號(hào)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(jìn)行瀏覽學(xué)習(xí)教學(xué)資源。教師或?qū)W生在“我的空間”進(jìn)行作業(yè)、成績(jī)、課程表管理、交流中心、個(gè)人信息設(shè)置等；教師可以在“授課中心”進(jìn)行備課、授課等。

“教學(xué)”功能主要進(jìn)行理論知識(shí)的演示；“實(shí)訓(xùn)”功能主要進(jìn)行實(shí)踐操作；教師可以在“考核”功能設(shè)置考試審核評(píng)分等，學(xué)生在此可進(jìn)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(shí)則不顯示管理類(lèi)模塊，只顯示個(gè)人課程相關(guān)內(nèi)容。

（二）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

以“項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的模式建設(shè)基于工作實(shí)踐的教學(xué)，堅(jiān)持“理論和實(shí)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(shí)踐能力的培養(yǎng)。結(jié)合本課程的特點(diǎn)，堅(jiān)持“以行動(dòng)為導(dǎo)向”的原則，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中掌握理論知識(shí)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(jì)如表1所示。

三、虛擬仿真在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)總結(jié)

《微機(jī)組裝與維護(hù)》課程以實(shí)踐為主體，理論和實(shí)踐相結(jié)合，但在課程實(shí)踐操作過(guò)程中，不可避免的出現(xiàn)各種問(wèn)題。基于3D圖形實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，從教學(xué)的角度使用虛擬仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)一款專(zhuān)用于微機(jī)組裝與維護(hù)教學(xué)的軟件，從而降低硬件投入以及損壞，還可達(dá)到理論實(shí)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(wèn)題。虛擬仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：

（一）逼真的操作體驗(yàn)感

通過(guò)3D技術(shù)不僅可以模擬出各種較新計(jì)算機(jī)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(jì)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(yàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)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(jī)交互

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的人機(jī)交互界面可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)踐能力。平臺(tái)具有能夠?qū)τ布M(jìn)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(shí)設(shè)備一樣呈現(xiàn)各種在現(xiàn)實(shí)使用過(guò)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(qiáng)教學(xué)效果

平臺(tái)支持用戶(hù)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程登錄，支持多人同時(shí)在線學(xué)習(xí)，不受時(shí)間、空間的限制。能夠隨時(shí)上機(jī)操作實(shí)踐，與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)體操作硬件相比，既方便了培訓(xùn)時(shí)間的安排，又提高了學(xué)習(xí)效率，還降低了對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的損耗。

（四）解決常見(jiàn)難題

在虛擬仿真練習(xí)中，學(xué)生可全方位掌握計(jì)算機(jī)硬件的工作原理、拆裝、測(cè)試、故障排除等。同時(shí)解決了實(shí)踐中的一些常見(jiàn)難題，如看不見(jiàn)（比如內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能拆卸查看）、摸不著（比如硬盤(pán)內(nèi)部故障卻無(wú)法打開(kāi)查看）、動(dòng)不了（一般不會(huì)讓學(xué)生拆裝操作最新技術(shù)的計(jì)算機(jī)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(wú)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(shí)間提高效率。在實(shí)物微機(jī)組裝考核中，教師對(duì)學(xué)生的一些不規(guī)范操作很難做到同時(shí)全程監(jiān)控，虛擬仿真系統(tǒng)則可以記錄并評(píng)判每一步操作，做到由傳統(tǒng)的“結(jié)果評(píng)價(jià)”轉(zhuǎn)為“過(guò)程評(píng)價(jià)”。

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

四、結(jié)束語(yǔ)

使用VR技術(shù)對(duì)微機(jī)組裝與維護(hù)進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)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(lái)，提供良好的實(shí)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(shí)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