電腦組裝與維修VR實訓系統開發

呂麟飛

基金項目：“電腦組裝與維護”VR實驗教學項目設計大學生創新創業項目（S201911306096）

摘要：VR技術已經逐漸融入我們的學習和工作，“VR+學習”模式能夠更好地滿足一些高危、高消耗的實驗實訓學習內容的需求。將VR技術應用于電腦組裝與維修實訓，避免了現實操作中電腦易損壞的問題，有利于學員快速掌握相關知識與實操技能，培養具有創新思維能力和實踐能力的人才。文章從電腦組裝與維修VR實訓系統的使用優勢、系統設計及開發過程等方面進行了探討。

關鍵詞：VR;實訓;電腦組裝;電腦維修

中圖分類號：TP305文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）14-0022-01

VR是在二十世紀八十年代提出的理論，即虛擬現實，指的是借助計算機及最新傳感器技術創造的一種嶄新的人機交互手段。隨著虛擬現實開發引擎、VR眼鏡、5G網絡等技術的不斷發展，VR的諸多理論已經逐步實現并漸漸融入到我們的學習中。

1VR實驗教學的優勢

1.1成本低。傳統實驗教學的限制之一便是實驗器材非常昂貴且容易損壞，不便于大規模的普及。而VR實驗教學可以非常好的解決這一問題，其既能夠讓實驗者擁有最真實的體驗，還可以有效規避實驗器材的損壞，做到節約成本[1]。

1.2實驗生動化。通過虛擬教學技術可以有效增加課堂的趣味性，提高學生的學習興趣，增加課堂互動，優化教學過程，提高學生學習效率。

1.3節約時間、空間。通過虛擬教學技術可以省去準備實驗器材以及器材維護的時間，課堂內也不需要擺放大量器材，有效的節省了空間。

2系統設計

文章利用VR技術構建高度仿真的電腦組裝與維護場景，通過三維模型設計、三維動畫設計和交互設計，模擬電腦的組裝與維護過程。

2.1教學設計。

（1）虛擬實驗教學場景。電腦組裝與維護虛擬仿真實驗教學系統的場景分為兩個，一個是電腦組裝場景、電腦故障排查實驗場景，另一個是電腦維修實驗操作場景。

（2）虛擬實驗教學環節。以電腦故障維修過程為例，虛擬實驗環節為“發現故障——分析并排查故障原因——解決故障”。在虛擬現實系統中還原電腦出現的多種故障現象，為學員進行電腦維修虛擬實驗操作提供多類型的故障實例。

2.2功能設計。系統包括三個主要功能，分別為電腦零部件組裝與拆解交互功能、故障信息庫及提示功能、虛擬維修交互功能[2]。

（1）電腦零部件組裝與拆解交互功能：學員進入場景后，能夠將操作臺上的電腦零部件進行組裝，也可以從中認識顯卡、內存條、主板等各個零部件。

（2）故障信息庫及提示功能：學員根據系統提供的題庫以及考試系統，通過實踐操作掌握電腦故障反饋信息以及相應解決故障的方法。

（3）虛擬維修交互功能：學員完成電腦組裝與拆解功能后，可以進入下一場景進行虛擬電腦維修實踐，并根據系統提示信息完成相關維修項目。

3開發工具

IdeaVR是一款面向全行業用戶的VR異地多人協同平臺軟件，專業定位VR內容開發。軟件UI設計非常簡潔明了，是一款能夠快速制作專業虛擬現實教學課件、進行多人VR授課，同時幫助學生進行作業設計、分享設計成果的專業虛擬現實開發軟件。

4開發過程

4.1三維建模、渲染與場景搭建。系統使用的電腦零部件三維模型使用3Dmax2014建模，三維場景使用IdeaVR內置的室內環境模型。IdeaVR支持導入常用三維設計軟件格式文件，包括".fbx"、“.obj”、“.3ds”、“.dae”和“.stl”等。將三維模型導入虛擬場景后進行貼圖渲染，選擇合適的貼圖并設置適當的參數使虛擬環境顯得更加真實，使學員在學習過程中具有更強烈的代入感。

4.2動畫設計。通過三維動畫向學員展示電腦組裝的過程和一些維修步驟，向學習者展示電腦組裝與拆卸過程。學習者點擊控制板上的按鈕，教室中間的電腦則會出現相應的動畫，如按下“一鍵拆卸”按鈕，電腦部件則會按照一定順序進行分離并向各方向位移，最終停在展臺上，方便學習者觀察。按下“一鍵裝機”按鈕，各部件便會緩慢進行重組，最終組裝成一個完整的電腦主機。

4.3交互設計。系統允許學員使用VR頭盔或PC進行學習，通過VR手柄或鼠標進行虛擬交互。例如使用頭盔和手柄操作中，當學員使用手柄指向電腦零部件并觸發交互時，三維空間中會自動演示相應的三維動畫。使用PC端進行操作時，當學員將鼠標移動并指向某一零件時，系統會在該零件旁邊顯示其名稱。

5系統測試

步驟一：使用HTC vive頭盔進入系統的虛擬場景，系統首先呈現的是一個教室的虛擬場景，教室中一個操作臺上擺放著一套臺式電腦。通過手柄按鍵移動到操作臺前，然后移動手柄射線指向的電腦零部件來認識相應零部件的名稱，接著通過手柄按鍵將主機的零部件逐一進行拆解，最后使用同樣的方法按照一定的順序再將這些零部件進行組裝。

步驟二：學員按照虛擬場景中的黑板上展示的內容進行多種電腦故障反饋信息學習，并根據系統提示進行相應的故障解決虛擬操作，通過“觀察電腦故障特征——檢測具體故障原因——理清解決方法”的排查思路，逐步確定故障內容并正確維修電腦。

步驟三：上述內容學習完畢后，系統給出隨機測試題，學員根據學習內容進行考試。

通過以上步驟的測試，系統運行狀態良好，能夠有效提升學員對電腦結構的認識、掌握電腦組裝的方法、熟悉多種電腦故障現象并能夠逐步學習和掌握電腦維修的技能。

6結語

電腦組裝與維修VR實訓系統將VR技術與傳統電腦組裝、維修教學相融合，創建真實1：1建模場景，學員通過頭戴式頭盔和操作手柄進行虛擬互動，節省了教學成本，避免了教學道具二次損壞，給予學員多次機會操作，并且操作過程安全性非常高。將VR應用于教學實訓，提供了直觀形象的視覺和聽覺體驗，有利于提高學習者積極性，提高學習效率。

參考文獻：

[1]徐燕.VR技術在中職筆記本電腦維修課程技能教學中的應用[J].北京微型電腦應用，2019（6）：27-30

[2]管維紅，華馳，張蓉，葉春.筆記本電腦虛擬拆裝實驗教學項目建設與應用[J].中國教育信息化，2019（24）：41-43+47