仿真技术在《计算机硬件组装与维护》实践教学中的应用分析

施春峰

（南京交通职业技术学院，江苏南京 210000）

0 引言

高职开设的《计算机组装与维护》课程是一门实践性强的课程，对应用能力要求高紧贴市场的特点，很多实验需要高性能的硬件支持。但是，目前部分高职院校受资金、场地、环境、时效性等因素的影响，实践教学所需硬件设施方面略显不足，部分课程内容的实践教学开展效果较差甚至无法开展。在学生实践课堂中，老师与学生缺乏交互性和真实性，学生只能被动地观看老师操作，学生很难得到全面的实操练习。另一方面，学生在机器组装实验过程中，教师重复强调正确的操作方法，但有的学生误操作造成一些重要部件的损坏，从而影响后面的实验，增加了实验实习费的开支。针对《计算机硬件组装与维护》实践课程的特点，积极探索《计算机硬件组装与维护》实训课程教学方法的改革，对于提高学生实际动手能力以及增强教学效果具有重要的现实意义。

因此，本文提出将仿真技术应用到《计算机硬件组装与维护》课程实践的教学中，着重分析仿真技术的优势，给出基于仿真技术的《计算机硬件组装与维护》课程实践设计过程，试图解决当前《计算机硬件组装与维护》课程实践过程教学遇到的问题，从而有利于改善教学效果，为学生实践学习提供更好的平台。

1 计算机硬件组装与维护课程实践现状

随着计算机技术的迅猛发展，计算机软、硬件都在不断更新换代，为能适应科技及计算机技术的发展，职业学校计算机专业教学授课内容需要不断更新。当前大部分高职院校的计算机组装与维护实验室开设的课程都会包括了计算机硬件拆装和软件教学2大部分［1］。

1.1 硬件组装

目前许多院校为了保证资源利用率及降低硬件损坏率，提供组装的硬件基本上是报废或者淘汰的计算机供学生们进行拆组，但由于计算机技术及芯片更新速度相对较快，很多配件进行介绍时就只能停留在课件上，拆组时所提供的配件与实验教学要求有较大差距。

1.2 软件教学

软件教学主要内容是：CMOS设置、分区（格式化）软件的使用、操作系统和常用软件的安装和使用及常见软故障的排除。这一部分内容都需要学生对计算机多次进行重复的操作提高实际操作技能。在实验过程中往往计算机配置的数量有限，基本上是多名同学同时使用一台计算机，要完成以上教学内容，给教学安排及教学设置带来了难度，进而影响教学进度与效果。

鉴于计算机硬件组装与维护课程实践教学过程，可见大部分高职院校该课程教学中都面临较为严峻的问题，总结如下：（1）教学设备更新慢。由于教育资源、教学经费的短缺造成实验设备难以更新或者更新速度比较慢，从而影响学生计算机硬件组装学习。（2）操作失误影响。由于个体学习理解的差异，学生在课程实践过程中可能会操作失误，造成不必要的损失。操作不当可能损坏一些硬件，造成教学资源的减少。另一方面，软件操作失误也可能会导致系统复原慢，从而影响后续上课安排。（3）传统教育方法效率低。传统教育方法以教为主，而计算机硬件组装与维护作为一门实践性较强的课程，需要以学生动手操作为主。因此，现行的教学方法无法将抽象概念理论形象化、直观化，从而影响学生的学习效果；另一方面，部分带有危险的实践操作，学生无法直接参与，不能较好的启迪学生思维。

2 《计算机硬件组装与维护》课程仿真实践理论分析

在计算机组装与维护课程的教学过程中上述问题尤为突出，本文认为问题的关键在于转变传统的教育观念，借助新技术改革，开创新的教学教育环境。本文提出将仿真技术应用于《计算机硬件组装与维护》课程实践中，仿真技术能创建与真实计算机操作相同的环境，学生可以真实模拟各种计算机操作而不必担心会对计算机造成损坏，从而让学生放手操作，解决学生学习计算机维护课程困难的困扰。

2.1 仿真技术

所谓仿真技术是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。例如，汽车或飞机的驾驶训练模拟器，就是应用仿真技术的成果。

2.2 计算机仿真实验系统简介

计算机组装仿真实验系统是将计算机硬件组装过程的仿真化，包含的知识较为广泛，涵盖多个学科的内容，包括计算机组成原理、计算机硬件分析、虚拟现实技术等［2］，如何将这些技术较好的融合，并成功应用于计算机硬件组装教学实训中，需要制定完善的设计方案。

计算机组装仿真实验系统［3］的核心部分是计算机的硬件组装，辅以软件的安装、CMOS设置、磁盘分区格式化等过程。硬件组装的实验过程主要包括CPU（风扇）、内存、显卡、电源、主板、硬盘、光驱等的安装及电源线、机箱面板信号线接线。

2.3 计算机仿真实训优势

计算机组装采用仿真技术的主要优势总结如下：（1）降低硬件投入和损坏。以较低的硬件资源投入获得较好的教学结果。由于以上的教学内容不需要利用完全真实的环境，借助仿真技术可以有效解决高职学校实验设备匮乏的问题，降低实验实习费的支出。学生在实验过程中由于不熟悉操作而导致设备容易损坏，如果在进行真实环境操作之前先进行仿真系统的模拟练习，可以有效避免硬件设备过多损坏，同时能提升提高教学效果。（2）模拟环境容易升级。由于模拟仿真是以计算机和专用设备为工具而实现的，计算机仿真实验系统的功能可以根据教学需要进行增加或者升级。目前计算机的硬件技术和软件技术更新较快，相应的硬件产品更新也快，教学过程中如还使用传统的真实环境进行实验，设备很快就会淘汰，而使用计算机仿真实验系统，通过简单的仿真环境重新设置，学生就可以接触到最新的技术。（3）增强教师教学效果。计算机仿真实验系统为学生提供大量实验机会，解决实验时间紧张、实验场地有限、实验过程以老师教学为主等问题，同时能够让整个班级或整个专业学生同时参加实践。计算机仿真实验系统提供良好的模拟仿真实训环境，能够有效激发学生对计算机组装知识的学习兴趣，提高学生学习的主动性、积极性和互动性，从而增强教师教学效果。（4）方便软件教学环境恢复。《计算机组装与维护》课程的软件教学部份是要对计算机环境进行恢复设置，计算机的环境［4］会随着课程安排发生改变，当上一批学生实验完成后，需要对计算机软件环境进行重新设置或者恢复，如果计算机仿真实验系统，就可以方便的把计算机软件环境恢复或者设定成指定环境。

3 《计算机硬件组装与维护》课程的仿真技术设计过程

为了更好地实现该系统，本文将基于仿真技术的《计算机硬件组装与维护》课程实践的教学设计分为以下几个部分进行设计与实现。

3.1 系统结构设计［5］

由于该计算机组装仿真系统涉及到的功能比较丰富，应尽快合理规划使其更加符合高职校的教学需求。在设计计算机仿真实验系统前，首先要熟知计算机硬件组装的工作原理以及计算机硬件教学过程，才能科学的设计出的仿真系统。结合当前计算机组装课程实践的教学重点和难点，合理规划设计系统结构。

3.2 界面设计

人机界面（Human Machine Interaction，简称 HMI），是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。计算机组装基础知识可运用各种多媒体素材如图片、视频等集中展现，颜色部分，针对于该系统本身的要求，使用一些计算机硬件相关的颜色图片作为背景，同时支持

3 种可供用户自助选择的颜色背景。

3.3 组装设计

该部分是仿真系统的核心内容，主要通过人与计算机实现计算机组装全过程的模拟，该部分设计将完全借助于软件的交互能力，运用多种动作脚本来实现这项模拟工作。同时，组装设计应使用还原构建一个稳定的、可还原的系统，在每次教学完成后可对系统进行还原，从而下次教学不用手动配置。

3.4 反馈设计

计算机组装过程虽可以通过组装设计实现组装过程，但在实际组装过程中有可能出现组装误差或者信号线误接等情况，那么这就需要一个反馈系统用于反馈整个模拟组装过程出现的问题，提示学生操作有误。这部分设计主要采用声音提示和文字提示相结合，可在完成相应操作时给出相应的文字显示和声音提示。

4 总结

将仿真技术用于《计算机组装与维护课程》实验教学中，为教学提供了新的教学思路。促进了该课程的教学形式、教学方法以及教学观念的变革。由于计算机信息技术的快速发展，促使仿真技术广泛应用于各个领域，在教学中充分借助仿真技术丰富了学生的实践课堂，有效解决了教学中的难题，提高了计算机硬件组装与维护课程实验的教学效果。

［1］张更路，李银锁，魏峰，等.VMWare在实验教学中的应用［J］.网络与通信，2008（9）：61-79.

［2］张春龙，成行洁.计算机仿真技术在实践教学中的应用［J］.南通职业大学学报，2002（1）：81-84.

［3］肖斌.模拟仿真技术在《高校计算机组装与维护》课程中的应用［J］.计算机与现代化,2010(6):92-95.

［4］舒云星，郑卫东.基于Vmware的虚拟计算机实验系统［J］.实验室研究与探索，2006（9）:1086-1088.

［5］胡沁涵，任毅，肖广娣.模拟仿真在高职院校计算机组装与维护实训课程中的应用［J］.电脑知识与技术，2011（12）：2892-2893.