徐　勇

(四川師范大學　 計算機科學學院，成都　610066)

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計算機組裝與維護虛擬實驗系統(tǒng)

徐勇

(四川師范大學 計算機科學學院，成都610066)

計算機組裝與維護是高校計算機相關(guān)專業(yè)的一門選修課。圍繞該門課程開發(fā)的虛擬實驗系統(tǒng)，采用Virtools和Vrml軟件技術(shù)，完成了計算機硬件的組裝、bios的設(shè)置、硬件的測試、硬件故障的檢測、操作系統(tǒng)的安裝等硬件實驗。通過讓學生在虛擬系統(tǒng)中進行練習，不僅大大提高了學生的動手能力，減少了對計算機軟、硬件的損壞，也大大減輕了機房管理人員的維護工作，產(chǎn)生了較好的社會、經(jīng)濟和管理效益。

計算機組裝；虛擬；Virtools；軟件；實驗系統(tǒng)

計算機組裝與維護是一門實踐課程，主要目的是讓學生了解計算機的軟硬件知識，提高他們組裝和維護計算機的技能。在傳統(tǒng)的教學過程中，需要給學生展示不同時期和不同檔次的計算機硬件，并且讓學生親自操作。這種教學模式受到教學設(shè)備和場地的制約[1-3]，并且對設(shè)備有一定破壞性[4]。若該過程通過虛擬實驗系統(tǒng)完成，將大大節(jié)約實驗設(shè)備成本，有效提高教學效果[5]。

有的國家虛擬實驗室的開發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)得到政府的重視和支持，如美國政府已將“虛擬實驗室”計劃列入其科研發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，并已投入巨資在海洋學、天體物理學和分子生物學三大領(lǐng)域建造了虛擬實驗室的示范工程，開展了一系列探索性研究并取得了實質(zhì)性進展，虛擬實驗已經(jīng)迅速普及到了飛機檢修、地學及地質(zhì)學研究、物理實驗教學等重要的教學、科研和工業(yè)領(lǐng)域[6]。在國內(nèi)，虛擬實驗技術(shù)在電工電子、醫(yī)學、建筑、機械、生化等學科也都有實際的應(yīng)用[7]。國內(nèi)不少知名大學都建立了自己的虛擬實驗室，如中南大學的計算機組成原理虛擬實驗室，廣播電視大學的物理虛擬實驗室，浙江大學的虛擬化學實驗室等[8]；中國科技大學運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在物理實驗方面有著豐富的經(jīng)驗和較高的水準[9]。這些高校已經(jīng)形成了比較成熟的產(chǎn)品——基于本地的大學物理仿真實驗軟件，虛擬實驗技術(shù)已經(jīng)在教學、科研和實際應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。高校的實際需求為計算機組裝與維護虛擬實驗系統(tǒng)的應(yīng)用提供了相應(yīng)平臺，相應(yīng)的虛擬技術(shù)又為系統(tǒng)實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。

1　系統(tǒng)功能

1.1實驗系統(tǒng)功能介紹

在計算機組裝與維護的實驗課程中，有一些成熟的軟件，如VMware、Virtual PC、BIOS模擬設(shè)置軟件[10]，能夠完成計算機組裝與維護課程中一個獨立實驗，但不能完成所有實驗的實驗過程，也不能完成計算機硬件的組裝模擬和故障排除實驗。該虛擬實驗系統(tǒng)設(shè)計的功能主要彌補以上軟件的不足，完全從課程實際需求出發(fā)，包含了6個方面的主要功能。

1)系統(tǒng)登錄與選項菜單。

啟動虛擬實驗系統(tǒng)，選擇相應(yīng)的實驗內(nèi)容，如圖1所示。

圖1　功能菜單選項

2)計算機硬件組裝。

該實驗?zāi)K主要完成硬件結(jié)構(gòu)及參數(shù)信息的查看，并能夠?qū)Σ考M行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等操作，最后對硬件進行正確組裝，如圖2所示。要求學生認識和會使用微型機硬件組裝中的常用工具；了解微型機硬件配置、組裝的一般流程和注意事項；學會自己動手配置、組裝一臺計算機。

3)Bios設(shè)置。

該實驗?zāi)K主要針對主流的Bios設(shè)置界面，進行Bios的模擬設(shè)置，如圖3所示。要求學生熟悉計算機系統(tǒng)Bios的主要功能及設(shè)置方法，掌握對Bios參數(shù)進行優(yōu)化的方法，為計算機的正確使用和故障診斷打下基礎(chǔ)。

4)硬盤分區(qū)。

主要通過Pqmagic分區(qū)軟件對硬盤進行分區(qū)，包括劃分主分區(qū)和邏輯分區(qū)，調(diào)整分區(qū)大小，對主分區(qū)進行激活等操作，如圖4所示。

圖3　Bios設(shè)置模塊

圖4　硬盤分區(qū)模塊

5)操作系統(tǒng)安裝與備份還原。

主要是Windows XP和Windows 7的安裝過程的重現(xiàn)，讓學生重點把握安裝過程，以及通過Ghost軟件對安裝好的系統(tǒng)進行備份和還原，如圖5所示。

圖5　系統(tǒng)還原界面

6)故障排除。

在計算機硬件組裝完成后，將幾種常用錯誤以實際的場景展示出來，如未檢測到內(nèi)存，未檢測到顯卡，開機無顯示等；一步一步地引導學生找出故障，并進行排除。

1.2系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)

1)技術(shù)指標。

計算機組裝與維護虛擬實驗室主要采用3DMAX 、PhotoShop、Virtools等軟件進行開發(fā)。其中Virtools是一套虛擬整合軟件，可以將常用的檔案格式整合在一起，如3D模型、2D圖形、音效等。同時Virtools也是一套具備豐富互動行為模塊的實時3D環(huán)境虛擬實境編輯軟件，可以制作出許多不同用途的3D產(chǎn)品，如國際網(wǎng)絡(luò)、計算機游戲、多媒體、建筑設(shè)計、交互式電視、教育訓練、仿真與產(chǎn)品展示等[11]。

該實驗室系統(tǒng)采用3DMAX建立各個硬件模型，利用PhotoShop進行貼圖處理，通過Virtools來虛擬和組織所有的實驗場景。

2)系統(tǒng)功能指標。

該虛擬實驗系統(tǒng)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)計算機組裝與維護實訓課程的所有實驗內(nèi)容，包括計算機硬件的組裝、硬件故障的檢測、Bios的設(shè)置、硬盤分區(qū)、操作系統(tǒng)的正常安裝和Ghost安裝等功能，能較好地為計算機組裝與維護課程服務(wù)。

該軟件的運行環(huán)境為安裝插件的IE瀏覽器，方便、穩(wěn)定，可以隨時隨地進行，也可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問，大大提高了虛擬實驗室的利用率。

2　實驗系統(tǒng)成效

2.1人才培養(yǎng)情況

該系統(tǒng)主要面向計算機組裝與維護課程，面向?qū)ο鬄橛嬎銠C學院計算機科學與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、教育技術(shù)學、電子商務(wù)等專業(yè)的本科及成教新生(500名以上)，系統(tǒng)提高了學生對計算機的興趣，鍛煉了學生組裝與維護計算機的能力。該系統(tǒng)實現(xiàn)了計算機組裝與維護實訓課程中的所有基礎(chǔ)實驗內(nèi)容，從2002的教學計劃開始，計算機組裝與維護一直作為計算機學院本科生必修的一門實訓課程，該實驗系統(tǒng)大大充實了本門課程的教學內(nèi)容。

該項目脫離傳統(tǒng)模式的實驗環(huán)境，讓計算機組裝與維護實驗不僅在實驗室，也能夠在教室、家里以及只要能夠上網(wǎng)的地方就能通過計算機來進行，不再受時空的限制[12]。在項目執(zhí)行過程中，以該題目作為研究的主導，讓10多名本科學生參與了開放性實驗“基于VRML虛擬實驗技術(shù)的研究”和創(chuàng)新性實驗“虛擬實驗室的研究”，并順利結(jié)題，讓這些學生掌握了3DMax，VRML，Virtools等前沿軟件的使用和一個實際軟件項目的開發(fā)過程。

2.2經(jīng)濟效益、管理效益與社會效益

與傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ较啾?，計算機組裝與維護虛擬實驗室成本低，維護容易，實驗資源不會隨著人數(shù)的增加而遞增的特點。實驗過程也不會像傳統(tǒng)實驗一樣對計算機的硬件和軟件造成破環(huán)，有效地節(jié)約了教育成本和教學資源。計算機學院通過在對外培訓中使用該軟件，提高了學院乃至學校在高校中的知名度。

3　結(jié)束語

該項目的實施彌補了學院目前未開設(shè)虛擬現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)課程的缺憾，縮短了與國內(nèi)一流大學的差距。將虛擬現(xiàn)實這門前沿技術(shù)應(yīng)用到我們的實踐當中，增加了學生的知識面，培養(yǎng)了學生的動手能力，擴大了學生將來的就業(yè)范圍，并能為學院將來開設(shè)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的相關(guān)專業(yè)及方向奠定一定的理論與實踐基礎(chǔ)。項目的成果作為計算機組裝與維護的實驗軟件，彌補傳統(tǒng)實驗的不足。

計算機組裝與維護虛擬實驗室成本低、維護容易，并且在軟件開發(fā)以后不需要增加成本的基礎(chǔ)上，能夠讓學生了解最新的計算機硬件及參數(shù)，提高最新的計算機的組裝與維護方面的技能。

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Experimental of Recursive Tracing the Contours

XU Yong

(School of Computer Science，Sichuan Normal University，Chengdu 610066，China)

"Computer assembly and maintenance" is an elective course for computer related majors.The course of computer hardware assembly，the BIOS settings，the hardware testing，hardware fault detection，the installation of operating system，and other experiments are developed.The course of computer assembly and maintenance of virtual experiment system is developed.It mainly uses the Virtools software technology and Vrml，and they are involved in the completion of the course of all hardware experiment.By allowing students to practice in the virtual system，not only the beginning ability of students is improved greatly，and the damage to computer hardware and software is reduced，also the maintenance work of the staff of computer room is greatly reduced.It has a good social，economic and management benefit.

computer assembly；virtual; Virtools

2014-12-21；修改日期: 2015-01-12

2011年四川省高等教育質(zhì)量工程基金。

徐勇(1979-)，男，碩士，講師,主要從事網(wǎng)絡(luò)與信息安全、地理信息系統(tǒng)方面的研究。

TP305

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.021