《计算机维护》课程实验教学研究

罗卫敏，刘井波，熊 江，陈晓峰

《计算机维护》课程实验教学研究

罗卫敏，刘井波，熊 江，陈晓峰

（重庆三峡学院，计算机科学与工程学院，重庆 万州 404000）

《计算机维护》课程实践性较强，其课程特点导致实验教学不易开展，传统的实验教学效果较差。文中从实验项目规划、实验项目实施、虚拟平台搭建和教学手段改进四个方面，对《计算机维护》课程的实验教学进行了研究。实践表明，改进后的实验教学效果显著，学生对计算机故障的分析和解决能力得到显著提高。

计算机维护；实验教学；实验项目；虚拟平台；故障重现

计算机维护课程是计算机专业本科必修课程，该课程实践性很强，要求学生能有效解决复杂的计算机故障，对实验教学环节提出了较高要求。计算机实验教学是培养大学生计算机基本素质的重要手段，其目的是通过实验操作，传授计算机基本知识与技能，使学生加深对所学知识与技能的理解［1］。在计算机维护课程现有的实验教学中，存在以下三个突出问题：

1）实验项目内容逐步偏离实际环境，不利于培养学生的学习兴趣。传统实验项目偏向于硬件调试、系统安装和维护软件使用，而目前硬件制作工艺的提高和系统安装的简单化，使得硬件设置和调试，以及操作系统安装失去了普遍意义，计算机故障目前主要转向数据丢失、网络故障和计算机病毒三个方面。

2）实验项目以验证型实验为主，不利于学生实践技能的提高。验证型实验要求学生对教师提出的解决方案进行验证，目标单一，缺乏对复杂计算机故障的深入分析和理解，学生的故障分析能力和处理能力得不到有效提高。

3）实验环境的缺乏，阻碍了学生求知探索的精神和实践的热情。计算机维护课程不同于其他计算机类课程，需要在故障处理中锻炼和熟悉维护技能，而无法保存的计算机故障使学生在实验时无故障可供处理，教学效果很差。

本文从实验项目规划、实验项目实施、虚拟平台搭建和教学手段改进四个方面，对计算机维护课程的实验教学进行了探索。

1 实验项目的规划

实验教学既要涵盖理论课堂知识，又要将理论知识融入实践，这就要求实验项目的规划既要满足教学目标，也要符合实际操作性和学生兴趣点。传统实验教学多为具体的理论课程服务而没有形成体系且优化程度低，部分实验教学的培养目标不明确或教学内容与培养目标脱节［2］。计算机维护课程实验项目的规划和建立，必须考虑软硬件的快速发展，由于制造工艺的不断提高，计算机硬件故障率越来越低，硬件维修由元件级维修转向板级维修，而系统软件和普通软件的安装日益简便，新的实验项目需要对硬件处理和操作系统安装两个部分进行清理和整合。当前，网络访问成为用户非常注重的方面，而通过网络传播的计算机病毒等恶意程序严重威胁计算机系统的安全与稳定，用户个人数据的保护与恢复成为计算机维护的重中之重。考虑到上述因素，新的实验项目加大数据恢复、网络和病毒的实验课时比例，将整个实验环节划分成硬件认知、操作系统、数据恢复、网络修复、病毒处理五大版块，共10个实验项目。其中，验证型实验1个、设计型实验5个、综合型实验4个，实验的广度和深度得到提高，对学生动手能力提出了较高的要求。具体的实验项目分布和内容见表1。

表1 实验项目表

2 实验项目内容的交叉引用

为了便于开展教学，实施的实验项目体现了知识由易到难的一般性过程，具体以项目为基本模块依次教学。计算机维护课程有其特殊性，若是在实验教学中仅仅关注本次实验的基本内容，必然导致学生处理计算机故障的孤立和僵化，无法掌握真实有效的故障处理技能。从图1可以看出，计算机故障错综复杂，不仅同一个故障可能表现不同的现象，不同故障也可能表现成相同现象［3］。面对复杂多变的计算机故障，如果在教学过程中各实验项目内容之间没有交叉，学生必然面临两个问题：

1）无法有效联系各种故障的原因和现象。孤立地开展实验项目，学生只会孤立地理解本次实验内容。例如，注册表操作一般只涉及注册表的备份、设置权限和键值修改等，如果不引入硬件故障、病毒干扰等相关知识，学生只会操作注册表，至于什么情况下考虑注册表问题、应该关注注册表哪个地方，学生并不清楚，从而无法有效掌握注册表操作技能。

2）知其然不知其所以然。例如，操作系统安装时的硬盘分区操作，给硬盘主引导记录和分区引导记录带来何种影响？病毒如何隐藏或破坏硬盘数据？如何在杀毒软件失效的情况下恢复数据？

图1 计算机故障与故障现象对应图

忽视这两个问题带来的影响，必然导致学生仅仅根据实验项目内容去掌握相关维护软件的使用，面对复杂的故障无法准确定位故障点，特别在维护软件失效时，无法自行动手解决故障。

实验项目内容的交叉引用，实质是将计算机故障始终作为一个统一的整体，有机地统一教学中分散的实验项目，使每个实验项目不再孤立开展，保证前后实验内容相互关联。实验项目交叉引用对教师的实验教学组织提出了较高的要求，除了要保证学生掌握本次实验的基本内容，还要通过各种故障案例引导学生开放思维，迫使学生勇于探索，从研究过程中强化思维训练［4］，从各个方面对计算机故障进行探讨和解决。实验项目的交叉引用有效促进了学生的学习主动性，学生必须通过自主有效的复习和预习，全面掌握相关的知识和技能，才能灵活处理复杂的计算机故障。

3 虚拟实验平台

在计算机维护课程的实验教学中，实验平台非常欠缺，主要体现在硬件组装和故障处理两个方面。实验教学的重点在于实践的有效开展，学生只有在实践中才能真正有效掌握相关技能。引入案例驱动教学，仅仅注重介绍故障的分析和解决过程是不够的，重点还需要学生亲自动手实践，才能让学生真正掌握相应技能，为此我们正在逐步建立和完善虚拟实验平台。

不断成熟的虚拟技术可以解决硬件资源有限、操作复杂的问题，虚拟化实验平台引入实验室可以对教学和科研起到良好的促进作用［5］。计算机维护课程的虚拟平台搭建分两个方面：1）搭建硬件组装虚拟平台，由于硬件组装容易对配件产生破坏，同时硬件更新换代太快，实验室淘汰的和现有的计算机硬件无法满足教学需求，也无法激发学生的学习兴趣。正在建立的硬件组装虚拟平台，通过3D图片的展示和选择，学生可以掌握主流硬件的外形和接口，清楚硬件的安装步骤，避免硬件安装过程中的错误。2）搭建故障实例虚拟平台，主要通过虚拟机实例的创建，让学生在虚拟机中实地分析和解决故障。故障实例虚拟平台可以根据实验项目的要求，提供给学生多个不同的故障实例进行操作，使学生真正有故障可以操作。特别对于某些软件故障和计算机病毒来说，虚拟机明显比真实主机要安全可行得多。

4 实验教学手段改革

优化设计的教学手段可以更好地使学生掌握知识和提升实验技能。在计算机维护课程中，传统的实验教学手段主要采用内容讲解和实验步骤演示，指导学生验证维护软件的使用。传统实验教学手段单一枯燥，学生并不清楚面对真正的故障时，应该以何种方式去排除故障，在故障处理过程中应该采用何种适当的维护软件。在计算机维护课程实验教学中，逐步引入案例驱动和故障重现两种实验教学手段，既调动了学生实验的积极性，也切实提高了学生处理计算机故障的实际动手能力。

4.1 案例驱动教学

案例教学法采用“案例—理论—概念”的教学模式，通过对具体实例的演示和讲解，让学生对案例进行分析讨论，充分表达自己的见解，以达到高层次认知学习目标的一种启发式教学法［6］。如果仅仅在实验课讲授维护软件的使用，学生只能机械掌握软件的使用方法，无法理解软件的使用时机。计算机故障复杂多变，故障的现象与原因呈现多对多的关系。基于案例驱动的实验教学中，教师引入典型的故障案例，引导学生有针对性地思考、分析、讨论故障定位和解决方法，在过程中开拓学生思路，使之在面对实际故障时，能正确思考故障原因，从复杂的故障现象中准确快速定位故障点，熟练运用适当的维护工具，谨慎地处理故障。

基于案例驱动的实验教学在开展时，要注意以下四个方面：1）故障案例的选取要有典型性，既要体现故障的复杂性，又要突出本次实验的中心内容，好的案例能有效激发学生的参与热情并为培养学生创新素质提供广阔的天地［7］；2）案例的讲解和实践应由浅入深地进行，难度逐步提高，既要吸引学生的学习兴趣，又要避免实践难度过高打击学生积极性；3）案例的分析讨论要引入其他实验项目的相关知识，引导学生全面地思考故障原因和解决方法；4）归纳总结每个案例，帮助学生理清思路，指出案例中故障处理时容易遗漏和出错的地方。

4.2 故障的重现

计算机维护实验教学的主要难点在于掌握相关的维护知识容易，实际分析处理故障困难。计算机故障的出现是随机性的，与用户操作、病毒攻击、设备损毁等有关。故障实例虚拟平台的提供，虽然可以在一定程度上解决学生实验无故障处理的困境，但虚拟机毕竟不能等同真实主机。故障重现要求学生在解决故障的同时，也要学会制造故障。在真实主机环境中，故障重现可以让学生深刻理解故障原理，不仅知道故障如何产生，也清楚故障发生时的现象，通过反向操作，加深学生对理论知识的理解，提高学生的动手实践能力。

开展故障重现时，要求学生两人一组，针对本次实验项目的内容，在主机上制造故障，然后双方交换主机，恢复主机的正常运行，具体流程如下：1）教师根据本次实验主要内容，划定制造故障的范围；2）学生围绕故障范围，自行针对不同的文件、设置点等对象在主机上制造故障；3）学生向同组同学介绍当前主机故障现象；4）学生交换主机，分析并解决故障；5）学生交换主机，检查故障是否已被解决；6）教师总结操作的经验和失误。

5 结束语

实践表明，新的实验项目在兼顾硬件和软件两类故障的同时，更加突出了软件故障的地位，体现了当前环境下计算机维护课程的重点。实验项目的交叉引用，虚拟平台的建设与使用，以及两种教学手段的开展，重视学生的实践操作，提高了学生的学习兴趣。学生普遍反映实验课紧密联系理论课堂知识，故障分析解决能力切实得到提高，教学效果得到明显改善。

［1］於晓明，沈安东.计算机实验教学改革的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2010，29（4）：83－85.

［2］张洪田，孟上九，秦进平，等.应用型人才培养体系的探索与实践［J］.中国高教研究，2008（2）：86－88.

［3］刘远东.“计算机维护与维修”国家精品课程网络资源建设［J］.电化教育研究，2008（11）：77－82.

［4］陈杰华，戴丽娟.以培养计算思维为核心的程序设计实验教学［J］.实验技术与管理，2011，28（1）：125－127.

［5］王柯柯，李恬，崔贯勋，等.地方高校计算机专业实验教学改革的探讨［J］.实验室研究与探索，2011，30（7）：232－235.

［6］彭晏飞，沈学利，张全贵.计算机软件系列课程实验教学研究与实践［J］.实验技术与管理，2012，29（4）：173－175.

［7］陈福松.案例教学与创新型人才培养［J］.扬州大学学报：高教研究版.2009，13（5）：81－83.

Study on the Experimental Teaching of Computer Maintenance Course

LUOWeimin，LIU Jingbo，XIONG Jiang，CHEN Xiaofeng
（School of Computer Science and Engineering，Chongqing Three Gorges University，Wanzhou 404000，China）

The characteristics of computermaintenance course are of practice，which results in that the experimental teaching is not easy to be implemented.The effect of traditional experimental teaching is bad to some extent.In this paper，the experimental teaching of computermaintenance course is studied from four sides：the planning of experimental project，the implementation of experimental project，the building of virtual platform and the improving of teachingmethod.Themeansures ofnew experimental teaching are put into practice，and the results show that the effect of the improved experimental teaching is better than before.The abilities of the students to analyze and solve the computer fault are improved obviously.

computermaintenance；experiment teaching；experiment project；virtual platform；failure reproduction

G642.423；TP39

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.042

2013－09－02

重庆三峡学院教改基金资助项目（JG120659）。

罗卫敏（1977－），男，硕士，高级实验师，研究方向：网络安全，实验教学。