虚拟仿真技术在中职计算机组装与维护课程中的应用探讨
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[摘 要] 中职院校的计算机组装与维护课程是一门具有很强实践性的课程，而当今多数中职院校的计算机实训室条件比较简陋，实训设备严重短缺，现有的实训设备也都存在老旧现象，院校的实训师资力量配置也比较欠缺，导致在实际的实训课堂教学中，教师很难做到对每一名学生进行全面指导，而在实训课程中设备的损坏也会对学生的专业能力培养造成一定困扰，虚拟仿真技术的出现很好地解决了这一问题。
[关 键 词] 虚拟仿真技术;计算机组装;计算机维护;实训
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）04-0194-02
在中職院校的计算机专业中计算机组装与维护是一门非常重要的课程。该学科的学习专业性、综合性、实践性都比较强，因此，在该课程的教学过程中对学生的实际动手能力、组织协调能力、创新意识以及团队的协作能力都有非常高的要求。因此，在计算机组装与维护实际的教学过程中不仅要求学生熟练地掌握基础的理论知识、基本专业技能以及基本的操作方法，而且对学生的实际动手能力和创新思维都提出了更高的要求。
一、计算机组装与维护教学现状分析
（一）计算机组装与维护课程教学目标和具体要求
在计算机组装与维护的教学过程中，主要的教学任务是要让学生对计算机基本的硬件设备及其相应的性能指标与硬件设备配套有基本了解，同时学生还要对计算机运行系统的安装以及设置优化等进行熟练掌握，并对应用系统的相关操作软件以及基本的工具等安装调试过程进行详细的了解。
中职院校计算机组装与维护课程的开展主要是为了通过对学生的计算机维护保养专业技能的培养，为社会输送大量的计算机应用型人才。要让学生对当今社会计算机硬件的基本发展趋势有进一步的了解，并通过对计算机组装与维护课程的学习进一步加深对计算机最新技术的掌握，并在此基础上培养学生独立自主完成计算机组装的专业技能，并通过学习提升学生利用所学知识解决计算机常见故障的能力。
（二）计算机组装与维护课程实训教学中存在的问题
多数中职院校的计算机组装与维护在常年教学过程中的课程知识的更新周期非常长，教学器材也得不到及时的更新，而根据的IT行业的摩尔定律来看，计算机硬件的更新换代必须跟上时代的发展。但是，多数中职院校的计算机专业使用的教学设备都是淘汰的老旧设备，与市场上的主流产品之间的差距越来越大，中职学生长期在这样的教学条件下会导致其专业技能提升慢，学校的实际训练质量偏低。
1.我国多数中职院校的计算机组装维护实训课程都是由计算机硬件的拆装以及应用软件的安装这两个环节组成。而多数的中职院校针对硬件拆装部分的教学都会利用一些老旧的淘汰机型来让学生进行实践操作，这就导致学生接触当下新机型的机会很少;而针对软件的安装教学，多数的中职院校不允许学生在现有的计算机设备上进行实验，而一些实验教学的开展耗时过长，导致实际的教学效率非常低。
2.我国多数的中职院校实训设备数量较少，而学生参加实训课程的时间非常有限。计算机组装与维护课程的学习需要配备良好的实训环境，这样才能有效提升学生的实际动手能力。而因为市场上多数主流计算机产品的价格比较昂贵，导致很多中职院校对计算机专业实训环节为学生设置的可供拆卸的设备很少，不能做到人手一台计算机的情况，导致在实际的实训环节学生只能通过轮流的实训来完成实际实训课程，从而使得多数学生的实际动手时间非常短。
3.我国多数中职院校的教学管理比较困难，课堂教学效率偏低。由于学生计算机基础知识的缺乏以及实际接触计算机硬件的时间比较少，因此，在实际实训环节中，学生会出现各式各样的问题，而教师在有限的时间内不能对学生进行一一指导，让学生面临的问题得不到及时解决，从而导致计算机实训课堂教学的整体效率比较低。
4.中职院校的设备陈旧，且极易损坏，实训环节中的安全隐患也比较多。计算机组装与维护操作完成后需要进行通电调试，但是由于学生在组装的过程中不可避免的出现一些零部件组装不到位或者操作不规范的情况，这些问题都可能会造成计算机设备短路等损坏的现象，严重的情况可能会对学生的人身安全造成威胁。
二、虚拟仿真技术
虚拟技术兴起于美国，该技术是一门综合性非常强的计算机技术，它是计算机图形学、三维跟踪技术、模式识别、仿真技术等相关技术的交叉学科。“虚拟”的意思指的是并没有真实存在，是由计算机创造一种对现实物理事物或者环境的模拟。虚拟现实主要有了沉浸性、交互性、想象性等几个特征[1]。沉浸性指的是用户在模拟的环境下存在的真实程度的体现。交互性指的是用户对模拟环境中虚拟物体的可操作性以及得到的环境的反馈时效性;想象性主要体现了虚拟技术可以为用户提供的想象空间的广阔性，虚拟技术可以极大地拓展人类的认识，这种认识不仅仅局限于现实环境中存在的事物，而且可以让用户在想象力自由发挥的前提下实现对不可能发生环境或者事物的认识。
三、虚拟仿真技术在中职计算机组装与维护课程中的应用
探讨
在现代的教育中应用虚拟仿真技术极大地提升了教学技术的发展，实现了现代教育技术的飞跃式发展。虚拟仿真技术实现了对传统教学方式固有模式的突破，在虚拟仿真技术的基础上，能够自主地创造虚拟的学习环境，在这种虚拟的学习环境下，学习者就能通过与虚拟学习环境的交互来获取更多的知识，同时也能极大地提升自身的学习能力，不断创新自身的学习方式。 在虚拟仿真技术的基础上，学生能够获得更加生动、逼真的虚拟学习环境，例如，通过虚拟仿真环境学生能够完成建筑机械模型的搭建，能够在虚拟的太空环境下旅行，同时还能进行虚拟环境下的汽车驾驶。在近似于真实环境下的学习体验能够让学生对所学习的知识进一步巩固，并在虚拟仿真环境下学习的过程中进一步提升自己的专业技能。
（一）在中职计算机组装与维护教学中应用虚拟仿真技术的优势
1.节约成本
多数中职院校计算机专业的实训环节由于缺少设备或者受到学校经费问题的限制，使得学生在实际的实训环节得不到高效的训练。而在虚拟仿真技术的基础上，学生可以通过虚拟仿真系统获得真实的实训体验，这样既能保证计算机实训课程的教学效果，又能有效地控制教学成本。
2.降低风险
中职院校配备的多数实训环节的计算机设备都比较陈旧，在学生进行计算机组装实训的环节会存在较大的安全隐患。而在虚拟仿真环境下，学生在进行计算机组装维护实训操作的时候不需要直接接触电源，因此，排除了出现安全威胁的问题。
3.打破时间限制
在传统中职院校的计算机组装与维护实训教学环节中，由于设备资源有限，使得学生实际参与实训的时间很少，这对学生的专业技能提升极为不利。而在虚拟仿真技术下，每一名学生都能通过虚拟环境进行计算机组装维护的实训，实训的时间也能得到有效保障，学生能在虚拟环境下充分地练习自己的技能，使得学生实际专业技能水平有较大的提升。
（二）计算机硬件知识学习
中职院校计算机专业课程具有很强的专业性，而且多数是以专业技能学习为主，而由于中职院校专业课程具有较强的专業性，使得中职院校的专业课程教学往往不能仅仅依靠语言、文字性的讲解来达到传授知识的目的。因此，在计算机硬件知识的教学过程中可以合理地应用虚拟仿真技术，让抽象的硬件概念变得更加形象，让复杂的计算机硬件结构变得更加具体。计算机的硬件系统主要包含了输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器五大部分。结合这五个主要部分实际形态以及相片等形式的，并利用三维软件将计算机的主机、显示器、主板、CPU、内存条、硬盘、显卡等设备以模型的形式导入Unity3D，并利用Unity3D制作出相关部件的三维动画，并将相关部件内部的结构以及部件之前的连接关系显示出来，并最终形成虚拟的人机交互系统[2]。教师可以将人机交互系统作为计算机硬件教学的资源，向学生逼真的展示计算机硬件的基本形貌，并结合相应部件的外形向学生讲解其参数以及基本作用，这样学生就能对计算机组装的基本知识有进一步的了解，并对不同的计算机硬件结构有了详细的了解，还可以通过对三维模型的360°旋转来全面了解计算机硬件的具体细节。
（三）装置操作演示
计算机的装机操作演示主要是通过Unity软件中的视频播放技术实现的，将计算机的组装演示视频导致Unity中，然后通过虚拟环境下建立实现对计算机组装演示视频播放实时控制。中职院校的计算机实训教师可以将计算机的组装视频按照组装的实际操作流程步骤进行阶段划分，这样学生就可以结合自身的实际情况以及在计算机组装方面的薄弱环节来有针对性地进行计算机组装演示视频的细节观看，这样就能在虚拟仿真技术的帮助下克服计算机组装学习中的难点，实现对计算机组装流程以及实际操作方法的熟练掌握。
（四）虚拟组装实训
在中职院校计算机组装与维护教学过程中，虚拟仿真实训的核心环节就是计算机的虚拟组装实训，学生可以通过该虚拟环境的计算机零部件组装与真实环境的组装过程中形成对照和交互来完成对计算机整机的组装实训学习。
利用虚拟仿真技术实现计算机虚拟组装的关键技术如下：首先利用Unity3D将计算机各个零部件的装配关系进行多层次的描述，将各个装置环节进行分解展示。Unity3D引擎具有强大的动态仿真功能，利用该功能就能实现对计算机组装虚拟环境下各零部件运动状态以及实际载荷情况的动态仿真。在虚拟环境下进行的计算机组装实训能让学生有亲身操作的体验，并对计算机组装过程中的安装、调试、故障检测等不同项目进行深入的了解，与此同时，在虚拟环境下计算机组装实训不会受到场地、设备损坏以及安全隐患等因素的影响。
综上所述，在中职计算机组装与维护课程的教学过程中，合理地应用虚拟仿真技术能让学生更加直观、形象地进行计算机组装维护实训学习，极大地提升了学生的专业技能，同时，降低了中职院校的教学成本和管理成本。
参考文献：
[1]吴言.虚拟现实与仿真技术在计算机组装与维护实验教学中的应用[J].信息与电脑（理论版），2013（4）：201-202.
[2]浦慧忠.基于Virtools的虚拟现实技术在计算机组装与维护课程中的应用研究[J].智能计算机与应用，2015，5（6）：89-91.
编辑 武生智
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