職業學校《計算機組裝與維護》的仿真教學研究

摘 要：本文以《計算機組裝與維護》課程改革為例，通過分析該課程的教學內容、教學手段、教學環境，總結了仿真教學軟件在該課程教學中的意義，并針對原“三段式”教學模式的不足，改良出了一種“新三段式”教學模式，重點解決了實踐實驗過程中設備損耗嚴重、學生動手能力差等難題。

關鍵詞：計算機；計算機組裝與維護；仿真教學；仿真實驗

一、引言

《計算機組裝與維護》是職業學校計算機類專業的一門重要專業課，旨在培養有一定理論基礎，能對計算機進行日常維護的應用型人才。目前，《計算機組裝與維護》的實驗設備存在更新周期短、設備損耗快、實驗時間過長的情況，使得該課程的實驗難以開展，有部分章節的教學內容甚至不進行實驗，最終影響教學質量，以至學生未能充分掌握計算機組裝與維護技術。

隨著虛擬仿真技術、多媒體技術等計算機技術的飛速發展，通過計算機軟件開發的虛擬仿真教學系統為課程的實踐改革提供了可能。通過虛擬仿真的場景，可以對學習者的元認知進行引導，為最近發展區提供模型。學生能身臨其境地觀看各種實驗硬件，體驗操作系統的安裝與維護，獲得比傳統實驗更深刻的學習體驗，有效提高教學效果。

二、仿真教學對《計算機組裝與維護》教學的意義

《計算機組裝與維護》課程中的硬件組裝、BIOS 設備、硬盤分區、操作系統安裝、系統備份與還原等教學內容，均適合利用虛擬仿真技術進行教學。學生沉浸在虛擬仿真的場景中，動手操作相關實驗，在與仿真實驗設備的交互過程中，領會教師的設計思想，從而達到教學目的，有效改善了傳統教學過程中學生以獲得間接知識經驗為主的教學弊端，促進學生對知識的理解。

（一）縮短課程時間，提高教學效果。

引入仿真教學之前，在“ghost鏡像的制作”的教學中，鏡像的制作過程需要20分鐘的等待時間，教學過程出現“真空層”，令教學效果大打折扣。仿真教學系統可以將教學資源便捷地呈現在計算機桌面，省略了累贅的實體展示、作業過程的等待，各教學環節銜接緊密。學生在秩序良好的仿真環境下學習和實驗，爭取到更多的實驗時間，通過多次重復的仿真實驗，也可以充分積累操作經驗，形成標準的作業習慣。

（二）寓教于樂，提高學生學習興趣。

中職生由于年齡、心理、知識結構特點等原因，大多數學生均排斥概念、原理等陳述性知識，對實際動手操作的實踐實驗有著濃厚的興趣。仿真教學環境提供可交互、系列化的教學方案，將枯燥的理論知識變得生動有趣，在一對一的仿真實驗場景中，帶“智能提示”的實驗任務將仿真實驗變成了探索知識、形成技能的游戲，使學生對仿真實驗充滿熱情。

（三）降低設備損耗，減少實驗成本。

《計算機組裝與維護》普遍存在的問題是學生多、實驗硬件少。由于學生的基數大，每個學生接觸實驗硬件的機會少，對硬件的性能不盡了解，在真實實驗過程中比較盲目，導致硬件無謂損耗嚴重，使得實驗任務無法完成，很多實驗都被教師放棄。仿真教學系統能在極少的成本和最快的時間更變仿真對象，使學生在仿真的環境下能利用社會主流的硬件設備進行學習、實驗，既能達到真實作業的效果，又能便捷地進行反復的仿真實驗，同時也避免了因誤操作引起的設備損壞。

三、仿真教學系統的應用

目前，我國職業學校《計算機組裝與維護》教學大多延續著以“理論—實踐”為主的傳統教學方法。例如，在計算機硬件組裝的教學中，教師通過展示圖片示范硬件的拆裝過程，然后組織學生現場分組實操，許多學生在未完全吃透理論知識的情況下便進行實操，容易出現誤操作等情況，影響教學的有效性。為了更好地銜接“理論”和“實踐”兩大教學模塊，我們通過分析學生的特征，依據認知學習規律，借鑒“三段式”教學模式的精華，并在此基礎上進一步優化，創造出了“新三段式”教學模式。

（一）“新三段式”仿真教學模式。

“三段式”虛擬仿真教學模式就是按照學生的學習認知規律，劃分理論教學、仿真實驗和實驗實訓三個階段。在虛擬仿真技術的輔助下將傳統的“理論—實操”轉變為“理論—仿真實驗—實踐”的新型學習方式，仿真實驗是理論與實踐之間一座新的橋梁。在實際應用中，“三段式”的仿真實驗環節還未檢查學生的實驗效果便單向指向真實實驗，有些學生在未完全掌握操作技巧的情況下便進入了真實實驗環節，導致學生在真實實驗中出現誤操作。

為提高仿真實驗的效用，保障真實實驗的教學效果。我們將原單向的“三段式”教學模式改變為帶回路的“新三段式”教學模式，即在教師主導教學下，學生進行理論學習，學生在仿真實驗模塊進行探究式自主學習、實驗，在進入真實實驗前，仿真系統會自動對學生的仿真實驗進行一次評價。具體教學流程如圖所示。

（1）理論教學：教師根據教學目標的要求，分析教學內容，在課堂上講解知識要點，明確教學目標和實驗任務。

（2）知識鞏固：學生通過仿真教學系統對理論教學的知識進行再認，強化理論教學的效果。

（3）仿真實驗：在教師的引導下，采用“以學生為中心”的教學方法，讓學生反復地進行仿真實驗，使學生從初步了解實驗操作步驟成長到充分掌握操作技巧。

（4）系統評價：仿真教學系統根據學生的操作情況，對學生的仿真實驗效能進行評價（取決于某幾個關鍵步驟），沒出現一次誤操作為合格。學生取得合格的評價后，可以向教師申請到實踐實驗環節，不合格則可返回知識鞏固環節。

（5）實踐實驗：學生在教師的指導下，在真實環境下驗證仿真實驗的實驗結果。

（6）綜合評價：教師根據學生的學習情況、仿真實驗情況和實驗的情況，綜合評價學生在該教學項目任務中的成績。

（二）“新三段式”教學模式的特點。

學生自主學習與教師主導相結合的“新三段式”教學模式，以仿真實驗為核心，從理論知識的教學開始，在教學形式、實驗手段等多個方面均體現出與傳統教學不同的特點。

1. 在知識傳授上，理論與實踐相結合。

知識一般包括三種類型：陳述性知識、程序性知識和策略性知識。《計算機組裝與維護》課程中的硬件特性、軟件特性等概念知識屬于陳述性知識，適合通過理論教學習得。這些概念性知識是實驗操作的基礎。課程中的硬件組裝、BIOS 設置、硬盤分區、系統安裝、常用工具安裝、系統備份與還原等內容都屬于程序性知識。程序性知識一般是通進實踐的方式習得，虛擬仿真環境下的實踐實驗非常合適程序性知識的學習。理論與實踐有序地相互結合，真正做到“學中做，做中學”。

2. 在實驗手段上，仿真實驗與真實實驗相結合。

仿真實驗能將抽象的內容形象化，通過豐富的人機交互，激發學生的學習興趣，促進學生形象化思維的形成。但仿真的實驗始終不能完全取代真實的實驗，例如硬件組裝的仿真實驗，單純地使用鼠標和鍵盤進行操作，很難達到真實實驗的效果。只有在真實的實驗中，學生才能觸摸到實物，才能夠獲得真實的感覺，即一種掌握技巧的認同感。所以《計算機組裝與維護》課程必須堅持“仿真與真實”的結合，在仿真實驗環節中反復練習，掌握操作技巧，避免因誤操作而造成實驗設備的無謂損耗，為真實實驗打下基礎。

3. 在教學形式上，學生自主學習與教師主導教學相結合。

自主學習是以學生作為學習的主體，通過學生獨立的分析、探索、實踐、質疑和創造等方法來實現學習目標。在仿真實驗階段，學生通過知識鞏固環節，自主對知識進行再認，自主進行探究性學習。然而學生的自主學習總會出現一定的惰性，這就要求教師通過主導行為，令學生的自主學習充分發揮效果，例如：精心準備教學內容，設計仿真教學場景等。這種仿真環境下學生自主學習與教師主導教學相結合的形式構成了一種仿真環境下“以學生為中心”的教學形式。

四、結語

本仿真教學系統自2011年3月開始使用，至今共有3個班 143個學生使用過，學生期末實訓的考核通過率為100%；仿真教學系統被學校推薦參加2011年度的廣東省和廣州市多媒體教育軟件評比，獲廣東省評比二等獎、廣州市評比一等獎。在2011年廣東省中職學校計算機科學帶頭人培訓班的交流課上，本仿真教學系統深受各中職學校計算機教師的歡迎，課后各校教師將本仿真教學系統推廣到自己的學校使用。

仿真教學軟件能在極低的成本下，解決傳統教學中的實驗難題，大大提高了學生的學習效果，但教師在使用仿真教學系統時，必須認識到仿真教學只是一種輔助教學手段，無法替代真實操作感知。因此，在日常教學中利用仿真教學的同時，應注意補充實驗實訓。

（作者單位：劉立基，廣東技術師范學院、花都區理工職業技術學校；羅國華，花都區理工職業技術學校）

參考文獻：

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責任編輯 陳春陽