虛擬仿真技術在微機組裝教學中的應用

王修喜

摘要：大多數學校在《微機組裝與維護》課程投入的實訓設備跟不上市場發展，損耗率較高，不能有效滿足教學需求，造成實訓課教學達不到良好效果，也給學生學習帶來不便。虛擬仿真技術能在一定程度上緩解該課程的教學難題，有助于提升學生學習積極性及專業技能。

關鍵詞：微機組裝；教學；虛擬仿真

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

《微機組裝與維護》是中高等職業教育計算機相關專業必修的一門專業平臺課程，是理論和實踐相結合的核心課程，其任務是培養學生計算機裝配調試、系統維護、檢測維修等職業能力。

一、實訓教學中面臨的問題

當前大多數職業院校的微機組裝與維護實訓室的實訓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，而硬件更新換代的速度是很快的，造成學生學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設置、硬盤分區、操作系統及應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應用

（一）虛擬仿真系統設計

1.教師或管理員登錄顯示功能模塊，設計圖1所示。

課程教學資源應包含教學、實訓、考核、備課、授課、學習功能，其中教學模塊、實訓模塊、考核模塊在教師賬號下都包含教學模式和管理模式，教師可在管理模式下自由創建、上傳、編輯自己所需要的教學資源，在教學模式下只可以進行瀏覽學習教學資源。教師或學生在“我的空間”進行作業、成績、課程表管理、交流中心、個人信息設置等；教師可以在“授課中心”進行備課、授課等。

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

2.學生登錄則不顯示管理模式和授課中心，學生登錄“我的空間”時則不顯示管理類模塊，只顯示個人課程相關內容。

（二）教學內容設計

以“項目引領、任務驅動”的模式建設基于工作實踐的教學，堅持“理論和實踐一體化”的理念，以學生自我學習為主體，注重職業實踐能力的培養。結合本課程的特點，堅持“以行動為導向”的原則，讓學生在完成任務的過程中掌握理論知識和操作規范，著眼于學生職業規劃和從業能力的培養，引領職業教育一體化課程教學改革。教學內容設計如表1所示。

三、虛擬仿真在實訓教學中的優勢總結

《微機組裝與維護》課程以實踐為主體，理論和實踐相結合，但在課程實踐操作過程中，不可避免的出現各種問題。基于3D圖形實時渲染技術，從教學的角度使用虛擬仿真應用開發一款專用于微機組裝與維護教學的軟件，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的目的，解決了傳統教學所不能避免的許多問題。虛擬仿真技術優勢如下：

（一）逼真的操作體驗感

通過3D技術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，在關鍵步驟用文字給學生提示。利用VR技術設計的逼真3D虛擬環境，使學生置身于模擬的學習環境中，體驗現實實訓不易觀察到的部件結構，以及重要部件難以展現的工作原理。

（二）人機交互

虛擬仿真實訓平臺的人機交互界面可以激發學生的學習興趣，提高實踐能力。平臺具有能夠對硬件進行90%以上相似度的建模，讓虛擬設備能像物理設備一樣展現操作；并利用聲光電等技術能夠讓虛擬設備像真實設備一樣呈現各種在現實使用過程中可能出現的故障現象，并模擬排除出現的故障等。

（三）增強教學效果

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

（四）解決常見難題

在虛擬仿真練習中，學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（比如內部結構不能拆卸查看）、摸不著（比如硬盤內部故障卻無法打開查看）、動不了（一般不會讓學生拆裝操作最新技術的計算機硬件設備）和難再現（一些故障事故及小概率事件難以在教學中再現）等。

（五）演示及考核

在傳統教學中教師演示很困難，造成學生無法看到操作流程。虛擬仿真的演示環節可放大供學生全方位旋轉觀看。還可以節省時間提高效率。在實物微機組裝考核中，教師對學生的一些不規范操作很難做到同時全程監控，虛擬仿真系統則可以記錄并評判每一步操作，做到由傳統的“結果評價”轉為“過程評價”。

虛擬仿真實訓平臺提供可行節約的解決方案，充分體現現實和虛擬優勢互補的原則，創建的可視、互動的學習環境，學生可在虛擬情境中學習，達到與物理操作一致的目的。除了以上優勢，虛擬仿真還有操作安全、模擬硬件容易升級、教學環境容易恢復等優勢。

四、結束語

使用VR技術對微機組裝與維護進行虛擬仿真實訓平臺的設計與實現，促進了該課程教學方法、形式及觀念的變革。仿真系統把傳統教學難以展現的內容直觀地展現出來，提供良好的實訓環境，提高了學生的學習效率以及積極性，提升了教學質量，具有重要實踐意義。

（責任編輯：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