计算机组装与维护虚拟实验系统

徐　勇

(四川师范大学　 计算机科学学院，成都　610066)



计算机组装与维护虚拟实验系统

徐勇

(四川师范大学 计算机科学学院，成都610066)

计算机组装与维护是高校计算机相关专业的一门选修课。围绕该门课程开发的虚拟实验系统，采用Virtools和Vrml软件技术，完成了计算机硬件的组装、bios的设置、硬件的测试、硬件故障的检测、操作系统的安装等硬件实验。通过让学生在虚拟系统中进行练习，不仅大大提高了学生的动手能力，减少了对计算机软、硬件的损坏，也大大减轻了机房管理人员的维护工作，产生了较好的社会、经济和管理效益。

计算机组装；虚拟；Virtools；软件；实验系统

计算机组装与维护是一门实践课程，主要目的是让学生了解计算机的软硬件知识，提高他们组装和维护计算机的技能。在传统的教学过程中，需要给学生展示不同时期和不同档次的计算机硬件，并且让学生亲自操作。这种教学模式受到教学设备和场地的制约[1-3]，并且对设备有一定破坏性[4]。若该过程通过虚拟实验系统完成，将大大节约实验设备成本，有效提高教学效果[5]。

有的国家虚拟实验室的开发与应用已经得到政府的重视和支持，如美国政府已将“虚拟实验室”计划列入其科研发展的战略规划，并已投入巨资在海洋学、天体物理学和分子生物学三大领域建造了虚拟实验室的示范工程，开展了一系列探索性研究并取得了实质性进展，虚拟实验已经迅速普及到了飞机检修、地学及地质学研究、物理实验教学等重要的教学、科研和工业领域[6]。在国内，虚拟实验技术在电工电子、医学、建筑、机械、生化等学科也都有实际的应用[7]。国内不少知名大学都建立了自己的虚拟实验室，如中南大学的计算机组成原理虚拟实验室，广播电视大学的物理虚拟实验室，浙江大学的虚拟化学实验室等[8]；中国科技大学运用虚拟现实技术在物理实验方面有着丰富的经验和较高的水准[9]。这些高校已经形成了比较成熟的产品——基于本地的大学物理仿真实验软件，虚拟实验技术已经在教学、科研和实际应用中发挥着重要作用。高校的实际需求为计算机组装与维护虚拟实验系统的应用提供了相应平台，相应的虚拟技术又为系统实现提供了基础。

1　系统功能

1.1实验系统功能介绍

在计算机组装与维护的实验课程中，有一些成熟的软件，如VMware、Virtual PC、BIOS模拟设置软件[10]，能够完成计算机组装与维护课程中一个独立实验，但不能完成所有实验的实验过程，也不能完成计算机硬件的组装模拟和故障排除实验。该虚拟实验系统设计的功能主要弥补以上软件的不足，完全从课程实际需求出发，包含了6个方面的主要功能。

1)系统登录与选项菜单。

启动虚拟实验系统，选择相应的实验内容，如图1所示。

图1　功能菜单选项

2)计算机硬件组装。

该实验模块主要完成硬件结构及参数信息的查看，并能够对部件进行放大、缩小、旋转等操作，最后对硬件进行正确组装，如图2所示。要求学生认识和会使用微型机硬件组装中的常用工具；了解微型机硬件配置、组装的一般流程和注意事项；学会自己动手配置、组装一台计算机。

3)Bios设置。

该实验模块主要针对主流的Bios设置界面，进行Bios的模拟设置，如图3所示。要求学生熟悉计算机系统Bios的主要功能及设置方法，掌握对Bios参数进行优化的方法，为计算机的正确使用和故障诊断打下基础。

4)硬盘分区。

主要通过Pqmagic分区软件对硬盘进行分区，包括划分主分区和逻辑分区，调整分区大小，对主分区进行激活等操作，如图4所示。

图3　Bios设置模块

图4　硬盘分区模块

5)操作系统安装与备份还原。

主要是Windows XP和Windows 7的安装过程的重现，让学生重点把握安装过程，以及通过Ghost软件对安装好的系统进行备份和还原，如图5所示。

图5　系统还原界面

6)故障排除。

在计算机硬件组装完成后，将几种常用错误以实际的场景展示出来，如未检测到内存，未检测到显卡，开机无显示等；一步一步地引导学生找出故障，并进行排除。

1.2系统开发技术

1)技术指标。

计算机组装与维护虚拟实验室主要采用3DMAX 、PhotoShop、Virtools等软件进行开发。其中Virtools是一套虚拟整合软件，可以将常用的档案格式整合在一起，如3D模型、2D图形、音效等。同时Virtools也是一套具备丰富互动行为模块的实时3D环境虚拟实境编辑软件，可以制作出许多不同用途的3D产品，如国际网络、计算机游戏、多媒体、建筑设计、交互式电视、教育训练、仿真与产品展示等[11]。

该实验室系统采用3DMAX建立各个硬件模型，利用PhotoShop进行贴图处理，通过Virtools来虚拟和组织所有的实验场景。

2)系统功能指标。

该虚拟实验系统软件能够实现计算机组装与维护实训课程的所有实验内容，包括计算机硬件的组装、硬件故障的检测、Bios的设置、硬盘分区、操作系统的正常安装和Ghost安装等功能，能较好地为计算机组装与维护课程服务。

该软件的运行环境为安装插件的IE浏览器，方便、稳定，可以随时随地进行，也可以通过网络访问，大大提高了虚拟实验室的利用率。

2　实验系统成效

2.1人才培养情况

该系统主要面向计算机组装与维护课程，面向对象为计算机学院计算机科学与技术、软件工程、网络工程、教育技术学、电子商务等专业的本科及成教新生(500名以上)，系统提高了学生对计算机的兴趣，锻炼了学生组装与维护计算机的能力。该系统实现了计算机组装与维护实训课程中的所有基础实验内容，从2002的教学计划开始，计算机组装与维护一直作为计算机学院本科生必修的一门实训课程，该实验系统大大充实了本门课程的教学内容。

该项目脱离传统模式的实验环境，让计算机组装与维护实验不仅在实验室，也能够在教室、家里以及只要能够上网的地方就能通过计算机来进行，不再受时空的限制[12]。在项目执行过程中，以该题目作为研究的主导，让10多名本科学生参与了开放性实验“基于VRML虚拟实验技术的研究”和创新性实验“虚拟实验室的研究”，并顺利结题，让这些学生掌握了3DMax，VRML，Virtools等前沿软件的使用和一个实际软件项目的开发过程。

2.2经济效益、管理效益与社会效益

与传统的实验模式相比，计算机组装与维护虚拟实验室成本低，维护容易，实验资源不会随着人数的增加而递增的特点。实验过程也不会像传统实验一样对计算机的硬件和软件造成破环，有效地节约了教育成本和教学资源。计算机学院通过在对外培训中使用该软件，提高了学院乃至学校在高校中的知名度。

3　结束语

该项目的实施弥补了学院目前未开设虚拟现实技术相关课程的缺憾，缩短了与国内一流大学的差距。将虚拟现实这门前沿技术应用到我们的实践当中，增加了学生的知识面，培养了学生的动手能力，扩大了学生将来的就业范围，并能为学院将来开设虚拟现实技术的相关专业及方向奠定一定的理论与实践基础。项目的成果作为计算机组装与维护的实验软件，弥补传统实验的不足。

计算机组装与维护虚拟实验室成本低、维护容易，并且在软件开发以后不需要增加成本的基础上，能够让学生了解最新的计算机硬件及参数，提高最新的计算机的组装与维护方面的技能。

[1]罗国玮,兰瑞乐. 基于云计算的高校科研实验平台构建研究[J]. 实验技术与管理,2012,29(4)：115-117.

[2]李伟杰.仿真软件在计算机组装课中的应用[J].广东教育：职教，2012(8)：47-48.

[3]刘立基，罗国华.职业学校计算机组装与维护的仿真教学研究[J].广东教育：职教，2012(7)：67-68.

[4]肖斌. 模拟仿真技术在高校计算机组装与维护课程中的应用[J]. 计算机与现代化,2010(6)：92-94.

[5]刘娇. 组装计算机的虚拟实验室[D]. 沈阳：沈阳工业大学，2008.

[6]朱婷婷. 基于VRML的虚拟实验的设计与研究[D]. 成都：四川师范大学，2009.

[7]陈尹立，彭诗力.智能虚拟实验平台的设计与研究——以计算机组装维修课程为例[J].实验技术与管理，2010，27(7)：77-79,83.

[8]宋宗升. 基于VRML的中学物理虚拟实验的设计与实现[D]. 曲阜师范大学，2009.

[9]闫青. 基于VRML的网上虚拟实验室设计与实现[D]. 成都：电子科技大学，2007.

[10]王运生.浅谈计算机组装与维修课程的实践环节[J].电脑学习，2009(3)：68-69.

[11]卿立兴.计算机组装实验PCVR系统的构建[J].内江师范学院学报，2010(12)：49-52.

[12]印元军.计算机组装与维护类课程实验教学平台的建设与研究[J].科技资讯，2012(18)：205-206.

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年四川省高等教育质量工程基金。

徐勇(1979-)，男，硕士，讲师,主要从事网络与信息安全、地理信息系统方面的研究。

TP305

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.021