筆記本電腦維修虛擬仿真學習平臺的 設計與應用

摘要：本文提及的筆記本電腦維修虛擬仿真學習平臺是為中職校“筆記本電腦維修”課程教學、實訓和課堂評價而開發的交互式教學系統，其特點是應用計算機技術、網絡技術、數據庫技術等實現了課堂教學的“虛擬仿真操作+操作行為實時反饋”。該學習平臺集在線學習、筆記本電腦虛擬拆裝功能、故障排查功能、實時反饋功能、故障實例題庫、拆裝微課、故障排查微課等于一體，突破了傳統教學實踐機會少、教師難以掌握學生出錯思維以及缺乏互動反饋等局限。經作者學校課堂實踐應用，教學效率及學習效果均有提高。

關鍵詞：筆記本電腦;虛擬仿真;學習平臺;故障排查

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2020）05/06-0151-04

● 引言

筆記本電腦維修是中等職業學校計算機與數碼產品維修專業二年級學生必修的一門專業核心課程，重點培養學生從事筆記本電腦拆組裝，故障檢測、判定及維修，整機維修流程的組織與實施等專業技能。在實際操作時，由于筆記本電腦制造工藝的精密性，學生在筆記本電腦整機拆組裝以及故障排查過程中稍微的操作不慎就可能會對機器造成新的損壞，使維修過程變得更加復雜。課堂教學中由于學生人數多、筆記本電腦故障的排查過程較為復雜，教師無法同時關注所有學生的實踐操作，了解每位學生的故障排查思路，難以對學生的觀察能力、動手能力、協作能力、工作態度等進行評價，操作過程實時評價缺失，課堂效率低下。同時，由于教師很難提供足夠的筆記本電腦故障設備，只能用單一的實例進行實踐操作，學生難以在有限的課堂教學時間內進行多次故障排查，導致操作次數少，無法形成有效的筆記本電腦故障診斷思路，教學目標難以達成。

針對這些教學困惑和痛點，筆者所在教研團隊開展了一系列的探索研究工作，并開發了一套筆記本電腦維修虛擬仿真學習平臺系統，通過將虛擬仿真操作有效融合到筆記本電腦維修日常教學過程中來輔助教學，使教學質量得以有效提高。

● 總體設計

筆記本電腦維修虛擬仿真學習平臺的研發，將虛擬拆裝功能、故障排查功能、實時反饋功能、故障實例題庫、拆裝微課、故障排查微課等資源進行整合，課堂教學中采用虛實結合的教學方式，提高學生學習興趣，學生課前、課后也可以隨時通過電腦、平板登錄學習平臺，充分利用碎片時間進行個性化學習。學習平臺總體設計如下頁圖1所示。

學習平臺開發過程中應用了多種技術，平臺采用基于B/S架構的軟件體系進行設計，使用Pure MVC框架——一種基于MVC（Model View Controller）模式建立的一個輕量級應用框架[1]、Visual Studio Code編輯器、Egret Engine引擎以及JAVA程序設計語言，實現客戶端的研發;使用Spring MVC框架——一種基于Java的實現了Web MVC設計模式的請求驅動類型的輕量級Web框架[2-3]、Eclipse編輯器、Tomcat+JDK運行環境、MySQL數據庫以及TypeScript程序設計語言，實現后臺的研發。

● 主要功能介紹

筆記本電腦維修虛擬仿真學習平臺包含四大功能（虛擬拆裝功能、故障排查功能、實時反饋功能和在線學習功能）和一個題庫（故障實例題庫）。故障實例題庫+故障排查功能+實時反饋功能，增加了學生的操作次數，實現了學生學習的過程性數據采集，全程記錄學生實際操作的學習痕跡，幫助教師及時掌握學生對各類故障的排查能力，及時調整教學內容及教學設計，提升課堂效率;虛擬拆裝功能+故障排查功能+在線學習功能，打破了筆記本電腦維修課程只能在實訓室里真機操練的傳統學習模式，實現了不受時間地點限制的課前、課后線上學習模式，提高了學生自主學習、自主操練的主動性。

1.虛擬拆裝功能

登錄虛擬拆裝功能界面，能夠進行筆記本電腦各部件的拆組裝，包括電池、D殼擋板、硬盤、內存、無線網卡、鍵盤及鍵盤排線、主板各排線、風扇及CPU導熱管、屏幕轉軸、顯示屏及顯示屏排線等，幫助學生復習筆記本電腦的拆裝步驟及注意事項，并熟記筆記本電腦的功能部件。

2.故障排查功能

登錄故障排查功能界面，通過故障實例題庫發布故障排查題目，學生能夠在虛擬排查過程中按照“觀察→檢測→診斷”的排查思路進行筆記本電腦各類常見故障排查。學生在課前完成故障排查引導題，課中完成限時故障排查任務，課后完成個性化故障排查題目。

3.實時反饋功能

實時反饋功能實現了學生的過程性數據采集，全程記錄學生實際操作的學習痕跡，包括操作用時、操作結果，并形成排查思路流程圖（如圖2）;依據全班同學的操作用時、正確排查故障個數，形成班級排名數據。在操作過程中，實時反饋功能自動記錄并呈現學生的排查思路流程圖，教師能夠實時掌握學生的故障排查思路，并通過將學生排查思路流程圖與故障實例題庫中標準排查思路流程圖（如圖3）進行比對，幫助學生掌握快速準確的故障排查思路。

4.在線學習功能

在線學習功能包括拆裝微課和故障排查微課兩大部分，學生可以下載或在線觀看，方便課前預習和課后鞏固復習。筆記本電腦拆裝微課的制作是以惠普PROBOOK 450G2為例，示范筆記本電腦的電池、D殼小擋板、硬盤、光驅、內存條、鍵盤排線、鍵盤、C殼、主板，以及顯示屏模組的拆組裝步驟和注意事項。拆裝微課共分為D殼及其零部件的拆卸、鍵盤及鍵盤排線的拆卸、主板及其零部件的拆卸、顯示屏模組的拆卸、顯示屏模組的組裝、主板及其零部件的組裝、鍵盤及鍵盤排線的組裝、D殼及其零部件的組裝等8個微課。

故障排查微課與故障實例題庫中的題目一一對應，分別針對不進系統、藍屏死機、運行慢、溫度高、輸入設備、顯示故障、聲音故障、網絡故障、存儲設備故障等筆記本電腦九大類故障中各種常見故障現象，按照故障現象→原因分析→排查過程→診斷結果的順序制作。例如，顯示故障中包含屏幕沒有畫面，硬盤有運轉聲音、電腦運行中黑屏、顯示花屏、白屏故障、水波紋故障、播放存儲的高清影片卡、單機游戲時畫面出現破損或延時、游戲時不能全屏顯示、屏幕顯示偏色（偏紅/綠/藍）、顯示器無畫面，出現out of range信息、顯示器有壞點（亮點、暗點或顏色點）、顯示字體模糊、顯示倒置，上下顛倒，左右顛倒等13種故障現象，共計38個故障點的微課視頻。

5.故障實例題庫

與企業合作收集真實的、典型的、可操作的常見筆記本電腦故障維修案例，形成故障實例題庫。常見的筆記本電腦故障可分為不進系統、藍屏死機、運行慢、溫度高、輸入設備故障、顯示故障、聲音故障、網絡故障、存儲設備故障等九大類，而各類故障又包含若干個常見故障現象及對應的故障點。故障實例題庫中包括故障現象、原因分析（觀察）、排查過程（檢測）、排查結果（診斷）、題號等，下表為“屏幕沒有畫面，硬盤有運轉聲音”故障實例樣表。故障實例題庫中包含若干道故障題目及其對應的標準排查思路流程圖，方便學生進行比對。

● 虛擬仿真學習平臺的應用

1.課前自主學習

（1）熟記部件，了解故障排查流程

課前，學生登錄學習平臺，通過虛擬拆裝功能界面，進行筆記本電腦整機拆裝，熟記筆記本電腦相關部件，并觀看本次課將要學習的故障排查微課。之后點擊進入故障排查功能界面，獲取故障排查引導題，按照“觀察→檢測→診斷”排查思路的引導，初次完成本次課將要學習的故障排查。

（2）依據實時反饋功能的數據，為教學設計提供依據

實時反饋功能直觀地反映學生的故障排查結果，統計結果顯示正確排故的學生人數，以及每位學生的排查用時、錯誤排查次數，這些數據為教師接下來的課堂教學設計提供了依據。

2.課中合作探究

（1）呈現課前排故結果，初建“觀察→檢測→診斷”排查思路

首先，教師呈現課前學生的排查結果，根據實時反饋功能的排名數據，選取學生代表分享其故障排查思路。教師通過將學生排查思路流程圖與故障實例題庫中標準排查思路流程圖進行比對，分析該故障的原因及排查過程，總結歸納出常見筆記本電腦的此類故障現象及排查方法，幫助學生初步建立“觀察→檢測→診斷”的故障排查思路。

（2）全班開展限時競賽，掌握“觀察→檢測→診斷”排查思路

學生登錄學習平臺，進入排故界面依次獲取四道故障題目，15分鐘內完成故障排查任務，訓練在虛擬環境中掌握“觀察→檢測→診斷”的故障排查思路。實時反饋功能顯示學生排查結果，根據排名數據選取優秀學生代表上臺分享其故障排查思路。教師通過將學生排查思路流程圖與故障實例題庫中標準排查思路流程圖進行比對，總結故障的原因及排查過程。

（3）真機操作實踐鞏固，運用“觀察→檢測→診斷”排查思路

故障排查功能依據學生虛擬排查結果進行差異分組，排名靠前的學生擔任組長。分小組獲得一臺故障機，運用已形成的故障排查思路在真機演練中快速準確地找到故障點。之后，由用時最短的小組組長上臺分享故障現象、原因分析、排查過程、診斷結果以及小組成員分工情況，教師點評。

（4）開展組間限時競賽，養成“觀察→檢測→診斷”排查思路

全班進行組間限時競賽，每個小組的每位成員從故障實例題庫中隨機獲取故障題目，按照已形成的“觀察→檢測→診斷”思路進行故障排查。實時反饋功能在15分鐘之內記錄每個小組成功排查故障的個數及排查行為數據，成功排查故障個數最多的小組獲得冠軍。冠軍小組上臺，展示多個故障排查流程圖，分享故障排查思路。

（5）教師點評

教師總結回顧，對學生“觀察→檢測→診斷”排查思路的養成情況進行點評。

3.課后鞏固提升

教師依據課前、課中的反饋數據，為每位學生推薦觀看具有針對性的故障排查微課;針對每位學生的不足之處從故障實例題庫中推送個性化的故障排查題目，并提供指導建議。學生觀看視頻，完成故障排查任務。

● 結論

筆者所在教研團隊依托計算機軟件開發技術、網絡技術、數據庫技術，研發了筆記本電腦維修虛擬仿真學習平臺，形成了虛擬仿真與真機操作相結合的教學體系。與傳統課堂教學相比，該學習平臺增加了學生的故障排除次數，提升了故障排查正確率，縮減了真機故障排查耗時，提升了課堂效率，為中職校同類專業課程的教學改革提供了借鑒。學習平臺中的故障實例題庫為學生故障排查提供了真實的、典型的、可操作的案例，但是由于筆記本電腦品種繁多，故障類型復雜，今后還需繼續加強對故障案例的收集，不斷豐富故障實例題庫。

參考文獻：

[1]宋朝暉，劉曉菲.淺談基于Flex技術的RIA設計[J].電腦知識與技術，2010（06）：124-125+129.

[2]劉淦.基于Spring MVC框架下的配置管理平臺設計與實現[D].北京：北京郵電大學，2017.

[3]王姝賢.基于Spring MVC框架下的圖片視頻庫系統的設計與實現[D].北京：北京交通大學，2018.

作者簡介：徐燕（1982—）女，湖北宜城人，碩士，講師，主要從事計算機信息技術研究。

基金項目：2019年度校級重點課程建設“筆記本電腦檢測與維護”（課題編號：6601038）。