基于Flash的計算機硬件組裝仿真實驗平臺的設計與實現

摘要:仿真實驗是利用計算機創建的一個可視化操作環境，在這種環境中學生可以進行各種實驗，達到與真實實驗相一致的教學目的。實踐表明，將仿真實驗應用于教學可以彌補傳統實驗教學的不足，提高學生對實驗的熟悉程度，彌補實際實驗室硬件條件的局限，提高實驗教學效果，促進教學改革。為了開發出符合學校實驗教學要求的仿真實驗，更好的發揮仿真實驗的優勢，我們利用Flash豐富的表現力和強大的交互功能開發出來的仿真實驗操作性強、開發周期短、簡單易行，可以滿足不同實驗教學的需求。

關鍵詞:硬件;仿真;設計

The Design of the Simulation Platform Based on Flash Computer Hardware

CHEN Yan-hua1， ZHANG Kai2

(1.Modern Education Technology Center， Neijiang Normal University， Neijiang 641100， China; 2. Computer Science College， Neijiang Normal University， Neijiang 641100， China)

Abstract: Simulation experiment is a visual operating environment established with computer， in which students could do all kinds of simulation experiments to achieve the educational purpose of doing real experiments. Practice shows utilizing the simulation experiments in teaching could make up the defects of the traditional experimental teaching， make the students even familiar with the experiment， break through the limitations of the actual conditions of laboratory hardware， improve the experiment teaching results， promote the reform of teaching. To develop simulation experiment in accordance with the university's experiment teaching requirements， and fully take advantage of simulation experiments in teaching， we utilized the excessive presentation and powerfule interactive function of Flash and developed a set of simulation experiments which bears the characteristics of short development time， strong operability， simple and easy model， and can satisfy different demands of experiment teaching.

Key words: hardware; simulation; design

課程實驗教學是各院校教學活動的重要組成部分，是實施素質教育的重要手段。20世紀90年代以來，以計算機仿真技術、多媒體技術和網絡技術為特征的“虛擬實驗室”開始在世界各地出現，并逐步滲透到教學領域，引發了實驗教學一系列深刻的變革。仿真實驗是利用計算機創建的一個可視化操作環境，在這種環境中學生可以進行各種實驗，達到與真實實驗相一致的教學目的。實踐表明，將仿真實驗應用于教學可以彌補傳統實驗教學的不足，提高學生對實驗的熟悉程度，彌補實際實驗室硬件條件的局限，提高實驗教學效果，促進教學改革[1]。為了開發出符合學校實驗教學要求的仿真實驗，更好的發揮仿真實驗的優勢，我們利用Flash豐富的表現力和強大的交互功能開發出來的仿真實驗操作性強、開發周期短、簡單易行，可以滿足不同實驗教學的需求。

以往計算機教學，由于受到教學條件的影響和硬件設備的限制，“計算機組裝”實驗較多是紙上談兵，通常是在介紹CPU、主板、顯卡以及一些外設的型號品牌、技術指標等等，再進行一些與實際相差甚遠的硬件組裝，且不說記住一大堆的理論數據困難，就是記住了一大堆的技術參數型號，等走上社會以后也早就過時了。學生缺乏真正實際動手能力的訓練，所以走上工作崗位以后，面對電腦也是局限于有限的課本知識及一些簡單的應用操作，只有改革傳統的計算機教學模式，探索順應現代化教學需要的新教學方式，才能培養出合格的實用人才[2]。

1 計算機硬件組裝仿真實驗系統的理論分析與設計

計算機硬件組裝教學實驗仿真系統涉及的知識面比較廣，涵蓋多個學科的內容， 包括虛擬現實技術、計算機硬件結構分析、計算機組成原理、視景仿真等，如何將這些技術較好的融合，并成功應用于計算機硬件組裝教學實驗中，需要一個好的構思和設計方案。

1.1 理論分析

組裝電腦時，應按照下述的步驟有條不紊地進行:

1) 機箱的安裝，主要是對機箱進行拆封，并且將電源安裝在機箱里;

2) 主板的安裝，將主板安裝在機箱主板上;

3) CPU的安裝，在主板處理器插座上插入安裝所需的CPU，并且安裝上散熱風扇;

4) 內存條的安裝，將內存條插入主板內存插槽中;

5) 顯卡的安裝，根據顯卡總線選擇合適的插槽;

6) 聲卡的安裝，現在市場主流聲卡多為PCI插槽的聲卡部分為PCI-E卡;

7) 驅動器的安裝，主要針對硬盤、光驅和軟驅進行安裝;

8) 機箱與主板間的連線，即各種指示燈、電源開關線。PC喇叭的連接，以及硬盤、光驅和軟驅電源線和數據線的連接。

1.2 計算機硬件組裝仿真實驗系統結構設計

為了保證教學內容和教學功能，將從以下幾個方面設計于實現:系統結構、界面設計、交互設計、反饋設計、使用分析。

1.2.1 結構設計

結構設計是教學設計中的重要內容，它包括功能設計和知識結構設計;功能設計的基本原則是滿足使用者的需求，使用方便;知識結構設計應體現教學內容的層次體系，如圖1所示。

1.2.2 系統界面設計

本系統的教學界面從媒體素材設計和色彩設計兩方面進行:

1) 媒體素材設計:在設計中，根據課程特點及使用者的特點來設計各種媒體素材的使用，如用聲音釋的形式顯示操作的正確與否，在講解組裝操作時使用視頻講解。使用清晰地導航按鈕指引學習者來完成進行的操作。

2) 色彩設計:根據使用者的特點，計算機實驗課程在進行色彩設計是避免大量使用強烈變化及對比強烈的色彩的使用，采用色彩清淡的圖片作背景[3]。

1.2.3 虛擬組裝設計

主要是通過人與計算機，用圖形實驗環境逼真的對實驗過程進行全過程的計算機模擬，是虛擬仿真實驗的主要內容。

1.2.4 反饋設計

學習者對仿真實驗進行操作后，應及時讓學習者知道操作后應出現的結果。反饋有利于強化學習者的學習效果。本系統中，針對不同的形式給予不同的反饋方式，對同一按鈕的操作要有多種反應結果[4]。

1) 各按鈕、旋鈕功能說明，操作時， 只要將鼠標箭頭移到某按鈕旁邊的文字標識區， 可立即顯示出其功能描述。

2) 部件的操作效果仿真，對計算機硬件部件可在界面上做出相應的顯示同時給予對應的聲音提示。

3) 操作正確與錯誤進行相關信息提示，也就是人機只能交互。

2 計算機硬件組裝仿真實驗系統的實現

為了保證教學內容和教學功能，將從三個模塊來實現，從主頁面中可以看到包括基礎知識模塊、視頻組裝模塊和虛擬組裝模塊，如圖2所示。

2.1 Scene1:主界面

系統的主界面制作了“基礎知識”、“視頻演示”和“虛擬組裝”三個互動按鈕，這樣可以直接進入對應的模塊來學習。

1) “基礎知識”按鈕上設置代碼:

on (release) {

stopAllSounds();

gotoAndStop(\"場景 2\"， 1);

}

2) “視頻教程”按鈕上設置代碼:

on (release) {

stopAllSounds();

gotoAndStop(\"場景 3\"， 1);

}

3) “虛擬組裝”按鈕上設置代碼:

on (release) {

stopAllSounds();

gotoAndStop(\"場景 5\"， 1);

}

2.2 Scene2:基礎知識

通過點擊Scene1中的“基礎知識”按鈕，跳到Scene2。此場景通過Flash課件的形式來講授如何組裝計算機，該場景主界面包括5個文本按鈕(如圖4所示)，在這5個按鈕上按鈕上設置代碼。

在該場景中的每一頁都設置了三個翻頁按鈕。

1) “上頁”按鈕上設置代碼:

on (release) {

prevFrame();

}

2) “下頁”按鈕上設置代碼:

on (release) {

nextFrame();

}

3) “返回”按鈕上設置代碼:

on (release) {

gotoAndPlay(1);

}

2.3 Scene3:視頻教程

該模塊主要是通過視頻播放講解如何組裝計算機，包括安裝電源、在主板上安裝CPU、風扇和內存條、在機箱中固定主板、安裝硬盤、網卡、光驅等，如圖3所示。

在教學視頻下方設置了一個“播放條”，可以通過播放條的“播放”和“暫停”按鈕來控制播放，也可以利用播放條上的“滑動方塊”通過拖動的方式來控制播放進度。

2.4 Scene4:虛擬組裝

該模塊是本系統的主要內容，其中用到了圖片拖動技術來實現虛擬組裝(如圖4所示)。先讓組裝演示這個動畫單獨生成，然后在最后一幀處將前面的元件轉換為影片剪輯元件，并為每個影片剪輯元件的“實例名稱”命名，主要代碼如下:

1) “組裝演示”按鈕上設置代碼:

on (release) {

gotoAndStop(6);}

2) “模擬演示”按鈕上設置代碼:

on (release) {

gotoAndPlay(86);}

3) 風扇影片剪輯元件上設置代碼:

on (press)

{ gotoAndStop(87);

x0 = getProperty(\"/m-fs\"， _x);

y0 = getProperty(\"/m-fs\"， _y);

startDrag (\"/m-fs\"， true);}

on (release， releaseOutside)

{ stopDrag ();

if (_droptarget eq \"/x-cpu\")

{ setProperty(\"/m-fs\"， _x， getProperty(\"/x-cpu\"， _x));

setProperty(\"/m-fs\"， _y， getProperty(\"/x-cpu\"， _y));

}else

{ setProperty(\"/m-fs\"， _x， x0);

setProperty(\"/m-fs\"， _y， y0);

} }

CPU、電源、顯卡、硬盤、軟驅、內存條和光驅影片剪輯元件上都要設置類似于風扇影片剪輯元件上的代碼，只是代碼中的實例名稱不一樣。例如:CPU和電源的實例名稱分別為CPU和dy。在每一個場景主頁面上都設置了一個返回到場景1中主界面的“back”按鈕，該按鈕上設置的代碼為:

on (release) {

gotoAndPlay(\"場景 1\"， 1);

}

3 結論

將仿真實驗應用于實驗教學能彌補傳統實驗教學的不足，給實驗教學帶來新的活力，能營造多樣化教學環境，打破實驗教學的時間與空間的限制，拓展實驗觀察的廣度和深度，節省實驗經費，保證實驗教學中的項目與數量。但是，我們也應該認識到仿真實驗的不足，明確仿真實驗不能完全替代真實實驗。在仿真實驗的應用方式上，應該根據具體的教學需要，將仿真實驗與真實實驗相結合，達到良好的教學效果。

參考文獻:

[1] 趙育良，許兆林.于Flash的遠程多媒體仿真實驗研究[J].軍民兩用技術與產品，2007(6):1-2.

[2] 李珍香，張躍華.仿真技術與虛擬現實技術[J].電腦學習， 2000(5):1-2.

[3] 李鳴華.虛擬實驗的設計與實現[J].現代教育技術，2007(12):1-21.

[4] 張建.電磁感應物理仿真實驗的制作與實現[J].現代教育技術，2006(6):1-2.