管維紅 華馳 張蓉 葉春

摘 要：筆記本電腦的拆裝是《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》這門(mén)課程的重要教學(xué)內(nèi)容之一，文章針對(duì)當(dāng)前課程中存在的筆記本電腦拆裝復(fù)雜、具有破壞性和危險(xiǎn)性等問(wèn)題，對(duì)筆記本電腦拆裝實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行研究，基于虛擬仿真技術(shù)，開(kāi)發(fā)了筆記本電腦虛擬拆裝教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不受成本、設(shè)備、場(chǎng)地、時(shí)間的限制，使學(xué)生能夠很好地掌握筆記本電腦拆裝技巧，為課程后續(xù)內(nèi)容——筆記本電腦故障排除和硬件升級(jí)打下了良好的基礎(chǔ)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真;實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目;筆記本電腦;虛擬拆裝

中圖分類(lèi)號(hào)：TP319;G420? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B? ? ? ? ?文章編號(hào)：1673-8454（2019）24-0041-04

一、引言

虛擬仿真技術(shù)也稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是當(dāng)前一個(gè)熱點(diǎn)話題，主要指通過(guò)信息技術(shù)等手段實(shí)現(xiàn)可視化、可操作、能交互的虛擬環(huán)境，用虛擬的系統(tǒng)模仿真實(shí)的場(chǎng)景[1][2]。其不僅在設(shè)計(jì)、制造、交通、農(nóng)業(yè)、生活等方面有廣泛應(yīng)用，也給教育領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變革[1-4]?！督逃筷P(guān)于開(kāi)展國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作的通知》中指出要深化信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容廣度和深度，延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間和空間，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平，積極推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)工作[5]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展方向[6]。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是在“能實(shí)不虛”的基礎(chǔ)上，針對(duì)高危險(xiǎn)、高消耗、高成本、資源缺乏、難以實(shí)現(xiàn)同時(shí)受眾面又比較廣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè)。同時(shí)要進(jìn)行“虛實(shí)結(jié)合”，探索線上線下教學(xué)相結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[7-9]。

本文主要介紹了計(jì)算機(jī)平臺(tái)課程——《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》的建設(shè)情況，其中最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)是筆記本電腦的拆裝，但學(xué)校目前沒(méi)有條件完全進(jìn)行實(shí)物拆裝，因此開(kāi)發(fā)了筆記本虛擬仿真拆裝系統(tǒng)，解決了當(dāng)前的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，不再受制于成本、時(shí)間、設(shè)備數(shù)量、場(chǎng)地、風(fēng)險(xiǎn)等因素，并且拓展了筆記本拆裝的廣度和深度，學(xué)生只要通過(guò)瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)校內(nèi)訪問(wèn)，通過(guò)虛擬拆裝系統(tǒng)的練習(xí)，掌握了筆記本拆裝的基本步驟和注意事項(xiàng)，為后續(xù)筆記本電腦故障排除和硬件升級(jí)等實(shí)訓(xùn)內(nèi)容打下基礎(chǔ)，同時(shí)也與后續(xù)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合。

二、計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)課程建設(shè)情況

《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程是我校物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)平臺(tái)共享課程，同時(shí)還面向全校其他專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)選修課。每年有2000多名學(xué)生參與該課程的學(xué)習(xí)?！队?jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具有相應(yīng)的職業(yè)素養(yǎng)，掌握計(jì)算機(jī)拆裝以及故障維修技能，具有利用計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)、溝通合作來(lái)解決遇到的軟硬件及網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的能力，為學(xué)生后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)及就業(yè)、適崗競(jìng)爭(zhēng)打下良好的基礎(chǔ)。

目前《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》在線開(kāi)放課已經(jīng)通過(guò)學(xué)校驗(yàn)收，并獲江蘇省在線開(kāi)放課立項(xiàng)建設(shè)，還出版了與在線開(kāi)放課配套的新形態(tài)一體化教材《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)項(xiàng)目實(shí)踐教程》[10]?！队?jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程的主要教學(xué)內(nèi)容有計(jì)算機(jī)從業(yè)人員的崗位認(rèn)知和基本素養(yǎng)，以及計(jì)算機(jī)拆裝維護(hù)過(guò)程中的技術(shù)規(guī)范、計(jì)算機(jī)各大部件的性能參數(shù)及選購(gòu)要點(diǎn)、臺(tái)式機(jī)的拆裝和故障排除、操作系統(tǒng)與常見(jiàn)應(yīng)用軟件的安裝、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)等。

當(dāng)前高校學(xué)生擁有筆記本電腦的比率非常高，尤其是計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，筆記本電腦是學(xué)生日常學(xué)習(xí)的必需品。在筆記本電腦使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些軟硬件故障，掌握筆記本電腦的拆裝是筆記本電腦故障維護(hù)和硬件升級(jí)的前提。因此對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，不僅要掌握傳統(tǒng)的臺(tái)式機(jī)的拆裝，更要掌握筆記本電腦的拆裝。因此我們?cè)谡n程中特別增加了筆記本電腦這個(gè)模塊，包含筆記本電腦的購(gòu)置、拆裝、升級(jí)及故障排除等內(nèi)容。

《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程的教學(xué)內(nèi)容主要分為五個(gè)模塊（詳見(jiàn)表1）。

其中臺(tái)式機(jī)模塊中臺(tái)式機(jī)的拆裝、故障排除可以利用機(jī)房淘汰的機(jī)器，做到每個(gè)學(xué)生都有一臺(tái)臺(tái)式機(jī)進(jìn)行實(shí)物操作，軟件安裝以及局域網(wǎng)搭建都可以基于實(shí)物進(jìn)行教學(xué)。在筆記本電腦模塊，由于學(xué)校實(shí)訓(xùn)室采購(gòu)的筆記本電腦數(shù)量不多，沒(méi)有足夠數(shù)量報(bào)廢的筆記本電腦可以使用。筆記本電腦的拆裝不同于臺(tái)式機(jī)，不同品牌、不同型號(hào)的筆記本構(gòu)造不同，拆裝起來(lái)差異較大。而且筆記本電腦內(nèi)部部件更為精密，拆裝難度更高，破損率也高，尤其是對(duì)于新手，使用學(xué)生自己的筆記本電腦進(jìn)行教學(xué)拆裝存在很大的安全隱患。而筆記本電腦的拆裝對(duì)于每個(gè)學(xué)生來(lái)說(shuō)都是一項(xiàng)非常重要的技能，更是后續(xù)筆記本硬件升級(jí)和故障排除的前提。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我校與企業(yè)合作開(kāi)發(fā)了筆記本虛擬仿真拆裝系統(tǒng)，很好地解決了該問(wèn)題。

三、筆記本電腦虛擬仿真拆裝系統(tǒng)

為了解決筆記本電腦拆裝這個(gè)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，我們開(kāi)發(fā)了筆記本電腦虛擬仿真拆裝系統(tǒng)，不僅解決了筆記本電腦拆裝教具不足的問(wèn)題，還可以反復(fù)無(wú)磨損操作，學(xué)習(xí)每個(gè)零部件的功能和操作，同時(shí)讓學(xué)生能夠身臨其境地感受使用和拆裝筆記本，展示整個(gè)筆記本電腦的拆裝過(guò)程，并有操作系統(tǒng)安裝的交互環(huán)節(jié)，讓學(xué)生更好地解讀筆記本電腦。

1.系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

筆記本電腦虛擬仿真拆裝系統(tǒng)是基于三維模型開(kāi)發(fā)的一款教學(xué)仿真系統(tǒng)，使用Apache+PHP+MySQL環(huán)境搭建程序。每款進(jìn)行虛擬仿真的筆記本電腦的每個(gè)部件都進(jìn)行了三維模型的建模，并實(shí)現(xiàn)了動(dòng)畫(huà)演示，從教學(xué)需求和成本角度出發(fā)，只開(kāi)發(fā)有限的幾款筆記本電腦，不同筆記本電腦構(gòu)造可以通過(guò)學(xué)習(xí)達(dá)到舉一反三、觸類(lèi)旁通的效果。

本文主要以IBM ThinkPad T60這款筆記本電腦進(jìn)行截圖演示，系統(tǒng)的主界面見(jiàn)圖1，虛擬仿真的實(shí)訓(xùn)室環(huán)境讓學(xué)生使用時(shí)感覺(jué)身臨其境。實(shí)訓(xùn)室環(huán)境如圖2所示。

為了方便使用，虛擬仿真拆裝系統(tǒng)使用B/S架構(gòu)，將系統(tǒng)部署在服務(wù)器上，學(xué)生可以通過(guò)瀏覽器直接登錄使用，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)和泛在學(xué)習(xí)。系統(tǒng)的后臺(tái)使用PHP進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可以進(jìn)行題庫(kù)管理、學(xué)生學(xué)號(hào)批量導(dǎo)入、設(shè)置考核場(chǎng)次和成績(jī)自動(dòng)錄入保存以及步驟錯(cuò)誤率統(tǒng)計(jì)等功能，后臺(tái)軟件功能見(jiàn)圖3。

2.系統(tǒng)功能

系統(tǒng)的功能主要包含零件介紹、零件拆裝動(dòng)畫(huà)以及整體拆裝的練習(xí)模式和考核模式，功能框架見(jiàn)圖4。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境的仿真演示，營(yíng)造沉浸式教學(xué)環(huán)境。在系統(tǒng)中有教學(xué)參考，里面有每款筆記本電腦所有部件的詳細(xì)介紹，可以進(jìn)行放大、縮小并360度旋轉(zhuǎn)查看，同時(shí)還有每個(gè)部件的拆裝動(dòng)畫(huà)，幫助學(xué)生在筆記本電腦拆裝前進(jìn)行知識(shí)儲(chǔ)備，并且提供了整個(gè)筆記本電腦拆裝過(guò)程的動(dòng)畫(huà)演示，系統(tǒng)教學(xué)參考頁(yè)面見(jiàn)圖5。

虛擬仿真系統(tǒng)提供練習(xí)和考核兩種模式。在系統(tǒng)的上部中間有倒計(jì)時(shí)時(shí)間、操作得分以及錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。如果是練習(xí)模式在系統(tǒng)右上部有當(dāng)前操作提示。如果是考核模式，沒(méi)有操作提示，并且限時(shí)30分鐘。每完成一步有正確或錯(cuò)誤的提示，系統(tǒng)練習(xí)模式見(jiàn)圖6。進(jìn)行虛擬拆裝時(shí)，應(yīng)注重零件的擺放，每個(gè)零件必須放置在規(guī)定區(qū)域，這樣可以幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，遵守操作規(guī)程，提高職業(yè)素養(yǎng)。

筆記本電腦拆裝時(shí)，當(dāng)鼠標(biāo)放在每個(gè)零部件上時(shí)，每個(gè)零部件的三維模型會(huì)呈邊緣發(fā)光狀態(tài)，并顯示該零件的名稱(chēng)，方便認(rèn)識(shí)每個(gè)零件。拆卸筆記本電腦時(shí)一般先拆電池，再拆光驅(qū)、硬盤(pán)、內(nèi)存等。有些操作有嚴(yán)格的先后順序，比如要拆散熱器，必須先拆散熱器上的U型蓋;要拆USB模塊，必須先拆USB模塊的固定器。所有操作均應(yīng)按順序才能依次完成拆卸。

當(dāng)提示筆記本電腦拆卸完畢之后，可以開(kāi)始組裝，用鼠標(biāo)懸浮在桌面特定零件模型上時(shí)，被響應(yīng)的零件區(qū)域呈現(xiàn)邊緣發(fā)光效果，將零件安裝至相應(yīng)部位。拆裝過(guò)程中特定的幾個(gè)零件拆裝順序有邏輯控制。

完成虛擬筆記本電腦安裝后，系統(tǒng)將進(jìn)入一個(gè)交互的操作系統(tǒng)安裝過(guò)程，該安裝過(guò)程和實(shí)際操作系統(tǒng)安裝相同，先進(jìn)入BIOS，設(shè)置U盤(pán)作為第一啟動(dòng)項(xiàng)，然后加載數(shù)據(jù)后進(jìn)入安裝，進(jìn)行操作系統(tǒng)選擇，指定安裝盤(pán)等操作之后即可進(jìn)行安裝，還需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行基本設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，打開(kāi)系統(tǒng)評(píng)分頁(yè)面，即可給出最終得分和操作的詳細(xì)信息，同時(shí)成績(jī)也在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行記錄。操作系統(tǒng)安裝見(jiàn)圖7，評(píng)分界面見(jiàn)圖8。

3.系統(tǒng)使用效果

使用系統(tǒng)后，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣更為濃厚，不僅提高了實(shí)踐操作能力，還獲得了滿滿的成就感，原本覺(jué)得高深莫測(cè)的筆記本電腦內(nèi)部構(gòu)造也揭開(kāi)了神秘面紗，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力。學(xué)生通過(guò)虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行虛擬拆裝，再進(jìn)行筆記本電腦實(shí)物分組拆裝體驗(yàn)，最終目的是能夠拆裝實(shí)物筆記本電腦，為之后的實(shí)踐內(nèi)容——筆記本電腦故障排除和筆記本電腦升級(jí)打下基礎(chǔ)。在拆裝過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)工作臺(tái)面的擺放整理，培養(yǎng)學(xué)生操作規(guī)范意識(shí)，提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。筆記本電腦拆裝時(shí)關(guān)鍵順序有要求，但是不唯一，可以很好地進(jìn)行思維訓(xùn)練和綜合能力的培養(yǎng)。

筆記本電腦虛擬仿真拆裝系統(tǒng)也有一些不足，首先就是拆裝時(shí)缺乏手感，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)配備了手柄，可以提供手感，不過(guò)手柄操作的靈活性不如鼠標(biāo)，價(jià)格也不菲，所以實(shí)際上課時(shí)并沒(méi)有使用手柄，學(xué)生操作的體驗(yàn)感較弱。在實(shí)際拆裝時(shí)，不同部件、不同螺絲在拆裝時(shí)差異還是比較大的，電腦掌托、底部的蓋板在拆卸時(shí)還需要用到撬板，在力道上需要進(jìn)行一定的控制。這些都是虛擬仿真系統(tǒng)的不足之處，需要在實(shí)物拆裝時(shí)進(jìn)行彌補(bǔ)。

為了彌補(bǔ)這一不足，需要強(qiáng)調(diào)實(shí)際動(dòng)手操作時(shí)的一些注意事項(xiàng)：使用撬片注意力道，防止劃傷外殼，防止拉斷排線，將筆記本電腦的螺絲分類(lèi)存放，安裝時(shí)注意判斷是否螺絲使用錯(cuò)了，以防鼓包螺絲。

我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中，以典型的幾款筆記本為例，通過(guò)系統(tǒng)反復(fù)練習(xí)做到胸有成竹，這時(shí)再鼓勵(lì)學(xué)生敢于動(dòng)手拆裝自己的筆記本電腦，作為筆記本實(shí)物拆裝的有利補(bǔ)充。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文是基于《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》這門(mén)課程的教學(xué)需要，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)了筆記本電腦的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)解決了筆記本電腦拆裝缺乏教具、拆裝復(fù)雜、高危險(xiǎn)、高成本等問(wèn)題，使學(xué)生在輕松愉快的氛圍下熟練掌握拆裝筆記本電腦的技巧，也為課程的后續(xù)學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)還激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和實(shí)際動(dòng)手能力，使學(xué)生能真正掌握筆記本電腦的拆裝技巧。

使用虛擬拆裝系統(tǒng)，可以促進(jìn)教學(xué)模式的改革，實(shí)現(xiàn)線上線下、虛實(shí)相結(jié)合，突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在設(shè)備、場(chǎng)地等時(shí)間、空間、成本上的限制。在進(jìn)行虛擬仿真系統(tǒng)拆裝之后，關(guān)鍵是要回歸到實(shí)物上，虛擬仿真系統(tǒng)的作用是幫助學(xué)生熟悉幾款筆記本電腦的拆裝方法，掌握筆記本拆裝的技巧，建立拆裝筆記本電腦的信心，終極目標(biāo)是基于虛擬拆裝的經(jīng)驗(yàn)和拆裝筆記本的技巧，能夠真正掌握實(shí)物筆記本電腦的拆裝。

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（編輯：李曉萍）