仿真技術在《計算機硬件組裝與維護》實踐教學中的應用分析

施春峰

（南京交通職業技術學院，江蘇南京 210000）

0 引言

高職開設的《計算機組裝與維護》課程是一門實踐性強的課程，對應用能力要求高緊貼市場的特點，很多實驗需要高性能的硬件支持。但是，目前部分高職院校受資金、場地、環境、時效性等因素的影響，實踐教學所需硬件設施方面略顯不足，部分課程內容的實踐教學開展效果較差甚至無法開展。在學生實踐課堂中，老師與學生缺乏交互性和真實性，學生只能被動地觀看老師操作，學生很難得到全面的實操練習。另一方面，學生在機器組裝實驗過程中，教師重復強調正確的操作方法，但有的學生誤操作造成一些重要部件的損壞，從而影響后面的實驗，增加了實驗實習費的開支。針對《計算機硬件組裝與維護》實踐課程的特點，積極探索《計算機硬件組裝與維護》實訓課程教學方法的改革，對于提高學生實際動手能力以及增強教學效果具有重要的現實意義。

因此，本文提出將仿真技術應用到《計算機硬件組裝與維護》課程實踐的教學中，著重分析仿真技術的優勢，給出基于仿真技術的《計算機硬件組裝與維護》課程實踐設計過程，試圖解決當前《計算機硬件組裝與維護》課程實踐過程教學遇到的問題，從而有利于改善教學效果，為學生實踐學習提供更好的平臺。

1 計算機硬件組裝與維護課程實踐現狀

隨著計算機技術的迅猛發展，計算機軟、硬件都在不斷更新換代，為能適應科技及計算機技術的發展，職業學校計算機專業教學授課內容需要不斷更新。當前大部分高職院校的計算機組裝與維護實驗室開設的課程都會包括了計算機硬件拆裝和軟件教學2大部分［1］。

1.1 硬件組裝

目前許多院校為了保證資源利用率及降低硬件損壞率，提供組裝的硬件基本上是報廢或者淘汰的計算機供學生們進行拆組，但由于計算機技術及芯片更新速度相對較快，很多配件進行介紹時就只能停留在課件上，拆組時所提供的配件與實驗教學要求有較大差距。

1.2 軟件教學

軟件教學主要內容是：CMOS設置、分區（格式化）軟件的使用、操作系統和常用軟件的安裝和使用及常見軟故障的排除。這一部分內容都需要學生對計算機多次進行重復的操作提高實際操作技能。在實驗過程中往往計算機配置的數量有限，基本上是多名同學同時使用一臺計算機，要完成以上教學內容，給教學安排及教學設置帶來了難度，進而影響教學進度與效果。

鑒于計算機硬件組裝與維護課程實踐教學過程，可見大部分高職院校該課程教學中都面臨較為嚴峻的問題，總結如下：（1）教學設備更新慢。由于教育資源、教學經費的短缺造成實驗設備難以更新或者更新速度比較慢，從而影響學生計算機硬件組裝學習。（2）操作失誤影響。由于個體學習理解的差異，學生在課程實踐過程中可能會操作失誤，造成不必要的損失。操作不當可能損壞一些硬件，造成教學資源的減少。另一方面，軟件操作失誤也可能會導致系統復原慢，從而影響后續上課安排。（3）傳統教育方法效率低。傳統教育方法以教為主，而計算機硬件組裝與維護作為一門實踐性較強的課程，需要以學生動手操作為主。因此，現行的教學方法無法將抽象概念理論形象化、直觀化，從而影響學生的學習效果；另一方面，部分帶有危險的實踐操作，學生無法直接參與，不能較好的啟迪學生思維。

2 《計算機硬件組裝與維護》課程仿真實踐理論分析

在計算機組裝與維護課程的教學過程中上述問題尤為突出，本文認為問題的關鍵在于轉變傳統的教育觀念，借助新技術改革，開創新的教學教育環境。本文提出將仿真技術應用于《計算機硬件組裝與維護》課程實踐中，仿真技術能創建與真實計算機操作相同的環境，學生可以真實模擬各種計算機操作而不必擔心會對計算機造成損壞，從而讓學生放手操作，解決學生學習計算機維護課程困難的困擾。

2.1 仿真技術

所謂仿真技術是一門多學科的綜合性技術，它以控制論、系統論、相似原理和信息技術為基礎，以計算機和專用設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行動態試驗。例如，汽車或飛機的駕駛訓練模擬器，就是應用仿真技術的成果。

2.2 計算機仿真實驗系統簡介

計算機組裝仿真實驗系統是將計算機硬件組裝過程的仿真化，包含的知識較為廣泛，涵蓋多個學科的內容，包括計算機組成原理、計算機硬件分析、虛擬現實技術等［2］，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訓中，需要制定完善的設計方案。

計算機組裝仿真實驗系統［3］的核心部分是計算機的硬件組裝，輔以軟件的安裝、CMOS設置、磁盤分區格式化等過程。硬件組裝的實驗過程主要包括CPU（風扇）、內存、顯卡、電源、主板、硬盤、光驅等的安裝及電源線、機箱面板信號線接線。

2.3 計算機仿真實訓優勢

計算機組裝采用仿真技術的主要優勢總結如下：（1）降低硬件投入和損壞。以較低的硬件資源投入獲得較好的教學結果。由于以上的教學內容不需要利用完全真實的環境，借助仿真技術可以有效解決高職學校實驗設備匱乏的問題，降低實驗實習費的支出。學生在實驗過程中由于不熟悉操作而導致設備容易損壞，如果在進行真實環境操作之前先進行仿真系統的模擬練習，可以有效避免硬件設備過多損壞，同時能提升提高教學效果。（2）模擬環境容易升級。由于模擬仿真是以計算機和專用設備為工具而實現的，計算機仿真實驗系統的功能可以根據教學需要進行增加或者升級。目前計算機的硬件技術和軟件技術更新較快，相應的硬件產品更新也快，教學過程中如還使用傳統的真實環境進行實驗，設備很快就會淘汰，而使用計算機仿真實驗系統，通過簡單的仿真環境重新設置，學生就可以接觸到最新的技術。（3）增強教師教學效果。計算機仿真實驗系統為學生提供大量實驗機會，解決實驗時間緊張、實驗場地有限、實驗過程以老師教學為主等問題，同時能夠讓整個班級或整個專業學生同時參加實踐。計算機仿真實驗系統提供良好的模擬仿真實訓環境，能夠有效激發學生對計算機組裝知識的學習興趣，提高學生學習的主動性、積極性和互動性，從而增強教師教學效果。（4）方便軟件教學環境恢復。《計算機組裝與維護》課程的軟件教學部份是要對計算機環境進行恢復設置，計算機的環境［4］會隨著課程安排發生改變，當上一批學生實驗完成后，需要對計算機軟件環境進行重新設置或者恢復，如果計算機仿真實驗系統，就可以方便的把計算機軟件環境恢復或者設定成指定環境。

3 《計算機硬件組裝與維護》課程的仿真技術設計過程

為了更好地實現該系統，本文將基于仿真技術的《計算機硬件組裝與維護》課程實踐的教學設計分為以下幾個部分進行設計與實現。

3.1 系統結構設計［5］

由于該計算機組裝仿真系統涉及到的功能比較豐富，應盡快合理規劃使其更加符合高職校的教學需求。在設計計算機仿真實驗系統前，首先要熟知計算機硬件組裝的工作原理以及計算機硬件教學過程，才能科學的設計出的仿真系統。結合當前計算機組裝課程實踐的教學重點和難點，合理規劃設計系統結構。

3.2 界面設計

人機界面（Human Machine Interaction，簡稱 HMI），是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機系統的重要組成部分。計算機組裝基礎知識可運用各種多媒體素材如圖片、視頻等集中展現，顏色部分，針對于該系統本身的要求，使用一些計算機硬件相關的顏色圖片作為背景，同時支持

3 種可供用戶自助選擇的顏色背景。

3.3 組裝設計

該部分是仿真系統的核心內容，主要通過人與計算機實現計算機組裝全過程的模擬，該部分設計將完全借助于軟件的交互能力，運用多種動作腳本來實現這項模擬工作。同時，組裝設計應使用還原構建一個穩定的、可還原的系統，在每次教學完成后可對系統進行還原，從而下次教學不用手動配置。

3.4 反饋設計

計算機組裝過程雖可以通過組裝設計實現組裝過程，但在實際組裝過程中有可能出現組裝誤差或者信號線誤接等情況，那么這就需要一個反饋系統用于反饋整個模擬組裝過程出現的問題，提示學生操作有誤。這部分設計主要采用聲音提示和文字提示相結合，可在完成相應操作時給出相應的文字顯示和聲音提示。

4 總結

將仿真技術用于《計算機組裝與維護課程》實驗教學中，為教學提供了新的教學思路。促進了該課程的教學形式、教學方法以及教學觀念的變革。由于計算機信息技術的快速發展，促使仿真技術廣泛應用于各個領域，在教學中充分借助仿真技術豐富了學生的實踐課堂，有效解決了教學中的難題，提高了計算機硬件組裝與維護課程實驗的教學效果。

［1］張更路，李銀鎖，魏峰，等.VMWare在實驗教學中的應用［J］.網絡與通信，2008（9）：61-79.

［2］張春龍，成行潔.計算機仿真技術在實踐教學中的應用［J］.南通職業大學學報，2002（1）：81-84.

［3］肖斌.模擬仿真技術在《高校計算機組裝與維護》課程中的應用［J］.計算機與現代化,2010(6):92-95.

［4］舒云星，鄭衛東.基于Vmware的虛擬計算機實驗系統［J］.實驗室研究與探索，2006（9）:1086-1088.

［5］胡沁涵，任毅，肖廣娣.模擬仿真在高職院校計算機組裝與維護實訓課程中的應用［J］.電腦知識與技術，2011（12）：2892-2893.