虚拟仿真技术在微机组装教学中的应用

王修喜

摘要：大多数学校在《微机组装与维护》课程投入的实训设备跟不上市场发展，损耗率较高，不能有效满足教学需求，造成实训课教学达不到良好效果，也给学生学习带来不便。虚拟仿真技术能在一定程度上缓解该课程的教学难题，有助于提升学生学习积极性及专业技能。

关键词：微机组装；教学；虚拟仿真

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1673-9094-（2016）07C-0019-03

《微机组装与维护》是中高等职业教育计算机相关专业必修的一门专业平台课程，是理论和实践相结合的核心课程，其任务是培养学生计算机装配调试、系统维护、检测维修等职业能力。

一、实训教学中面临的问题

当前大多数职业院校的微机组装与维护实训室的实训项目都包括硬件拆装和软件维护两大部分。

1.对于硬件拆装部分，笔者所在院校是以提供40台其他机房淘汰计算机形式进行的，而硬件更新换代的速度是很快的，造成学生学不到最新硬件拆装知识。

2.对于软件维护部分，效率更是问题。软件维护主要包括BIOS设置、硬盘分区、操作系统及应用软件的安装和使用以及软故障类的排除。如果硬件都不能保证正常的启动，那么软件维护更是无从谈起。如果硬件配置太低，造成实验时间过长，效率降低。

二、基于虚拟仿真的教学应用

（一）虚拟仿真系统设计

1.教师或管理员登录显示功能模块，设计图1所示。

课程教学资源应包含教学、实训、考核、备课、授课、学习功能，其中教学模块、实训模块、考核模块在教师账号下都包含教学模式和管理模式，教师可在管理模式下自由创建、上传、编辑自己所需要的教学资源，在教学模式下只可以进行浏览学习教学资源。教师或学生在“我的空间”进行作业、成绩、课程表管理、交流中心、个人信息设置等；教师可以在“授课中心”进行备课、授课等。

“教学”功能主要进行理论知识的演示；“实训”功能主要进行实践操作；教师可以在“考核”功能设置考试审核评分等，学生在此可进行考试考核。

2.学生登录则不显示管理模式和授课中心，学生登录“我的空间”时则不显示管理类模块，只显示个人课程相关内容。

（二）教学内容设计

以“项目引领、任务驱动”的模式建设基于工作实践的教学，坚持“理论和实践一体化”的理念，以学生自我学习为主体，注重职业实践能力的培养。结合本课程的特点，坚持“以行动为导向”的原则，让学生在完成任务的过程中掌握理论知识和操作规范，着眼于学生职业规划和从业能力的培养，引领职业教育一体化课程教学改革。教学内容设计如表1所示。

三、虚拟仿真在实训教学中的优势总结

《微机组装与维护》课程以实践为主体，理论和实践相结合，但在课程实践操作过程中，不可避免的出现各种问题。基于3D图形实时渲染技术，从教学的角度使用虚拟仿真应用开发一款专用于微机组装与维护教学的软件，从而降低硬件投入以及损坏，还可达到理论实践一体化教学的目的，解决了传统教学所不能避免的许多问题。虚拟仿真技术优势如下：

（一）逼真的操作体验感

通过3D技术不仅可以模拟出各种较新计算机硬件模型，还可以360度观察硬件，并可模拟出交互的硬件操作方法及所需的各种材料工具，在关键步骤用文字给学生提示。利用VR技术设计的逼真3D虚拟环境，使学生置身于模拟的学习环境中，体验现实实训不易观察到的部件结构，以及重要部件难以展现的工作原理。

（二）人机交互

虚拟仿真实训平台的人机交互界面可以激发学生的学习兴趣，提高实践能力。平台具有能够对硬件进行90%以上相似度的建模，让虚拟设备能像物理设备一样展现操作；并利用声光电等技术能够让虚拟设备像真实设备一样呈现各种在现实使用过程中可能出现的故障现象，并模拟排除出现的故障等。

（三）增强教学效果

平台支持用户通过计算机网络远程登录，支持多人同时在线学习，不受时间、空间的限制。能够随时上机操作实践，与传统的实验室实体操作硬件相比，既方便了培训时间的安排，又提高了学习效率，还降低了对计算机硬件的损耗。

（四）解决常见难题

在虚拟仿真练习中，学生可全方位掌握计算机硬件的工作原理、拆装、测试、故障排除等。同时解决了实践中的一些常见难题，如看不见（比如内部结构不能拆卸查看）、摸不着（比如硬盘内部故障却无法打开查看）、动不了（一般不会让学生拆装操作最新技术的计算机硬件设备）和难再现（一些故障事故及小概率事件难以在教学中再现）等。

（五）演示及考核

在传统教学中教师演示很困难，造成学生无法看到操作流程。虚拟仿真的演示环节可放大供学生全方位旋转观看。还可以节省时间提高效率。在实物微机组装考核中，教师对学生的一些不规范操作很难做到同时全程监控，虚拟仿真系统则可以记录并评判每一步操作，做到由传统的“结果评价”转为“过程评价”。

虚拟仿真实训平台提供可行节约的解决方案，充分体现现实和虚拟优势互补的原则，创建的可视、互动的学习环境，学生可在虚拟情境中学习，达到与物理操作一致的目的。除了以上优势，虚拟仿真还有操作安全、模拟硬件容易升级、教学环境容易恢复等优势。

四、结束语

使用VR技术对微机组装与维护进行虚拟仿真实训平台的设计与实现，促进了该课程教学方法、形式及观念的变革。仿真系统把传统教学难以展现的内容直观地展现出来，提供良好的实训环境，提高了学生的学习效率以及积极性，提升了教学质量，具有重要实践意义。

（责任编辑：冯志军）

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