笔记本电脑维修虚拟仿真学习平台的 设计与应用

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　　摘要：本文提及的笔记本电脑维修虚拟仿真学习平台是为中职校“笔记本电脑维修”课程教学、实训和课堂评价而开发的交互式教学系统，其特点是应用计算机技术、网络技术、数据库技术等实现了课堂教学的“虚拟仿真操作+操作行为实时反馈”。该学习平台集在线学习、笔记本电脑虚拟拆装功能、故障排查功能、实时反馈功能、故障实例题库、拆装微课、故障排查微课等于一体，突破了传统教学实践机会少、教师难以掌握学生出错思维以及缺乏互动反馈等局限。经作者学校课堂实践应用，教学效率及学习效果均有提高。
　　关键词：笔记本电脑;虚拟仿真;学习平台;故障排查
　　中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2020）05/06-0151-04
　　● 引言
　　笔记本电脑维修是中等职业学校计算机与数码产品维修专业二年级学生必修的一门专业核心课程，重点培养学生从事笔记本电脑拆组装，故障检测、判定及维修，整机维修流程的组织与实施等专业技能。在实际操作时，由于笔记本电脑制造工艺的精密性，学生在笔记本电脑整机拆组装以及故障排查过程中稍微的操作不慎就可能会对机器造成新的损坏，使维修过程变得更加复杂。课堂教学中由于学生人数多、笔记本电脑故障的排查过程较为复杂，教师无法同时关注所有学生的实践操作，了解每位学生的故障排查思路，难以对学生的观察能力、动手能力、协作能力、工作态度等进行评价，操作过程实时评价缺失，课堂效率低下。同时，由于教师很难提供足够的笔记本电脑故障设备，只能用单一的实例进行实践操作，学生难以在有限的课堂教学时间内进行多次故障排查，导致操作次数少，无法形成有效的笔记本电脑故障诊断思路，教学目标难以达成。
　　针对这些教学困惑和痛点，笔者所在教研团队开展了一系列的探索研究工作，并开发了一套笔记本电脑维修虚拟仿真学习平台系统，通过将虚拟仿真操作有效融合到笔记本电脑维修日常教学过程中来辅助教学，使教学质量得以有效提高。
　　● 总体设计
　　笔记本电脑维修虚拟仿真学习平台的研发，将虚拟拆装功能、故障排查功能、实时反馈功能、故障实例题库、拆装微课、故障排查微课等资源进行整合，课堂教学中采用虚实结合的教学方式，提高学生学习兴趣，学生课前、课后也可以随时通过电脑、平板登录学习平台，充分利用碎片时间进行个性化学习。学习平台总体设计如下页图1所示。
　　学习平台开发过程中应用了多种技术，平台采用基于B/S架构的软件体系进行设计，使用Pure MVC框架——一种基于MVC（Model View Controller）模式建立的一个轻量级应用框架[1]、Visual Studio Code编辑器、Egret Engine引擎以及JAVA程序设计语言，实现客户端的研发;使用Spring MVC框架——一种基于Java的实现了Web MVC设计模式的请求驱动类型的轻量级Web框架[2-3]、Eclipse编辑器、Tomcat+JDK运行环境、MySQL数据库以及TypeScript程序设计语言，实现后台的研发。
　　● 主要功能介绍
　　笔记本电脑维修虚拟仿真学习平台包含四大功能（虚拟拆装功能、故障排查功能、实时反馈功能和在线学习功能）和一个题库（故障实例题库）。故障实例题库+故障排查功能+实时反馈功能，增加了学生的操作次数，实现了学生学习的过程性数据采集，全程记录学生实际操作的学习痕迹，帮助教师及时掌握学生对各类故障的排查能力，及时调整教学内容及教学设计，提升课堂效率;虚拟拆装功能+故障排查功能+在线学习功能，打破了笔记本电脑维修课程只能在实训室里真机操练的传统学习模式，实现了不受时间地点限制的课前、课后线上学习模式，提高了学生自主学习、自主操练的主动性。
　　1.虚拟拆装功能
　　登录虚拟拆装功能界面，能够进行笔记本电脑各部件的拆组装，包括电池、D壳挡板、硬盘、内存、无线网卡、键盘及键盘排线、主板各排线、风扇及CPU导热管、屏幕转轴、显示屏及显示屏排线等，帮助学生复习笔记本电脑的拆装步骤及注意事项，并熟记笔记本电脑的功能部件。
　　2.故障排查功能
　　登录故障排查功能界面，通过故障实例题库发布故障排查题目，学生能够在虚拟排查过程中按照“观察→检测→诊断”的排查思路进行笔记本电脑各类常见故障排查。学生在课前完成故障排查引导题，课中完成限时故障排查任务，课后完成个性化故障排查题目。
　　3.实时反馈功能
　　实时反馈功能实现了学生的过程性数据采集，全程记录学生实际操作的学习痕迹，包括操作用时、操作结果，并形成排查思路流程圖（如图2）;依据全班同学的操作用时、正确排查故障个数，形成班级排名数据。在操作过程中，实时反馈功能自动记录并呈现学生的排查思路流程图，教师能够实时掌握学生的故障排查思路，并通过将学生排查思路流程图与故障实例题库中标准排查思路流程图（如图3）进行比对，帮助学生掌握快速准确的故障排查思路。
　　4.在线学习功能
　　在线学习功能包括拆装微课和故障排查微课两大部分，学生可以下载或在线观看，方便课前预习和课后巩固复习。笔记本电脑拆装微课的制作是以惠普PROBOOK 450G2为例，示范笔记本电脑的电池、D壳小挡板、硬盘、光驱、内存条、键盘排线、键盘、C壳、主板，以及显示屏模组的拆组装步骤和注意事项。拆装微课共分为D壳及其零部件的拆卸、键盘及键盘排线的拆卸、主板及其零部件的拆卸、显示屏模组的拆卸、显示屏模组的组装、主板及其零部件的组装、键盘及键盘排线的组装、D壳及其零部件的组装等8个微课。
　　故障排查微课与故障实例题库中的题目一一对应，分别针对不进系统、蓝屏死机、运行慢、温度高、输入设备、显示故障、声音故障、网络故障、存储设备故障等笔记本电脑九大类故障中各种常见故障现象，按照故障现象→原因分析→排查过程→诊断结果的顺序制作。例如，显示故障中包含屏幕没有画面，硬盘有运转声音、电脑运行中黑屏、显示花屏、白屏故障、水波纹故障、播放存储的高清影片卡、单机游戏时画面出现破损或延时、游戏时不能全屏显示、屏幕显示偏色（偏红/绿/蓝）、显示器无画面，出现out of range信息、显示器有坏点（亮点、暗点或颜色点）、显示字体模糊、显示倒置，上下颠倒，左右颠倒等13种故障现象，共计38个故障点的微课视频。 　　5.故障实例题库
　　与企业合作收集真实的、典型的、可操作的常见笔记本电脑故障维修案例，形成故障实例题库。常见的笔记本电脑故障可分为不进系统、蓝屏死机、运行慢、温度高、输入设备故障、显示故障、声音故障、网络故障、存储设备故障等九大类，而各类故障又包含若干个常见故障现象及对应的故障点。故障实例题库中包括故障现象、原因分析（观察）、排查过程（检测）、排查结果（诊断）、题号等，下表为“屏幕没有画面，硬盘有运转声音”故障实例样表。故障实例题库中包含若干道故障题目及其对应的标准排查思路流程图，方便学生进行比对。
　　● 虚拟仿真学习平台的应用
　　1.课前自主学习
　　（1）熟记部件，了解故障排查流程
　　课前，学生登录学习平台，通过虚拟拆装功能界面，进行笔记本电脑整机拆装，熟记笔记本电脑相关部件，并观看本次课将要学习的故障排查微课。之后点击进入故障排查功能界面，获取故障排查引导题，按照“观察→检测→诊断”排查思路的引导，初次完成本次课将要学习的故障排查。
　　（2）依据实时反馈功能的数据，为教学设计提供依据
　　实时反馈功能直观地反映学生的故障排查结果，统计结果显示正确排故的学生人数，以及每位学生的排查用时、错误排查次数，这些数据为教师接下来的课堂教学设计提供了依据。
　　2.课中合作探究
　　（1）呈现课前排故结果，初建“观察→检测→诊断”排查思路
　　首先，教师呈现课前学生的排查结果，根据实时反馈功能的排名数据，选取学生代表分享其故障排查思路。教师通过将学生排查思路流程图与故障实例题库中标准排查思路流程图进行比对，分析该故障的原因及排查过程，总结归纳出常见笔记本电脑的此类故障现象及排查方法，帮助学生初步建立“观察→检测→诊断”的故障排查思路。
　　（2）全班开展限时竞赛，掌握“观察→检测→诊断”排查思路
　　学生登录学习平台，进入排故界面依次获取四道故障题目，15分钟内完成故障排查任务，训练在虚拟环境中掌握“观察→检测→诊断”的故障排查思路。实时反馈功能显示学生排查结果，根据排名数据选取优秀学生代表上台分享其故障排查思路。教师通过将学生排查思路流程图与故障实例题库中标准排查思路流程图进行比对，总结故障的原因及排查过程。
　　（3）真机操作实践巩固，运用“观察→检测→诊断”排查思路
　　故障排查功能依据学生虚拟排查结果进行差异分组，排名靠前的学生担任组长。分小组获得一台故障机，运用已形成的故障排查思路在真机演练中快速准确地找到故障点。之后，由用时最短的小组组长上台分享故障现象、原因分析、排查过程、诊断结果以及小组成员分工情况，教师点评。
　　（4）开展组间限时竞赛，养成“观察→檢测→诊断”排查思路
　　全班进行组间限时竞赛，每个小组的每位成员从故障实例题库中随机获取故障题目，按照已形成的“观察→检测→诊断”思路进行故障排查。实时反馈功能在15分钟之内记录每个小组成功排查故障的个数及排查行为数据，成功排查故障个数最多的小组获得冠军。冠军小组上台，展示多个故障排查流程图，分享故障排查思路。
　　（5）教师点评
　　教师总结回顾，对学生“观察→检测→诊断”排查思路的养成情况进行点评。
　　3.课后巩固提升
　　教师依据课前、课中的反馈数据，为每位学生推荐观看具有针对性的故障排查微课;针对每位学生的不足之处从故障实例题库中推送个性化的故障排查题目，并提供指导建议。学生观看视频，完成故障排查任务。
　　● 结论
　　笔者所在教研团队依托计算机软件开发技术、网络技术、数据库技术，研发了笔记本电脑维修虚拟仿真学习平台，形成了虚拟仿真与真机操作相结合的教学体系。与传统课堂教学相比，该学习平台增加了学生的故障排除次数，提升了故障排查正确率，缩减了真机故障排查耗时，提升了课堂效率，为中职校同类专业课程的教学改革提供了借鉴。学习平台中的故障实例题库为学生故障排查提供了真实的、典型的、可操作的案例，但是由于笔记本电脑品种繁多，故障类型复杂，今后还需继续加强对故障案例的收集，不断丰富故障实例题库。
　　参考文献：
　　[1]宋朝晖，刘晓菲.浅谈基于Flex技术的RIA设计[J].电脑知识与技术，2010（06）：124-125+129.
　　[2]刘淦.基于Spring MVC框架下的配置管理平台设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2017.
　　[3]王姝贤.基于Spring MVC框架下的图片视频库系统的设计与实现[D].北京：北京交通大学，2018.
　　作者简介：徐燕（1982—）女，湖北宜城人，硕士，讲师，主要从事计算机信息技术研究。
　　基金项目：2019年度校级重点课程建设“笔记本电脑检测与维护”（课题编号：6601038）。
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