張家華　趙立峰　鄒琴

摘要：傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常面臨資金人力有限、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所擁擠、設(shè)備易損老化等方面的困難和壓力，虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚩朔鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)的某些制約和弊端，有助于提高教學(xué)效率和質(zhì)量。借助Flash工具及其編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可視化仿真，較好地解決了原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，在一定程度上提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：Flash；計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)；虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

DOIDOI：10.11907/rjdk.143874

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章

編號(hào)：16727800（2015）002010002

基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：浙江師范大學(xué)信息傳播中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開發(fā)”研究成果之一

作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：張家華（1979-），男，湖北襄陽人，博士，浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院副教授，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和智能教學(xué)系統(tǒng)；趙立峰（1964-），男，浙江上虞人，浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)輔助教育；鄒琴（1993-），女，陜西安康人，浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和智能教學(xué)系統(tǒng)。

0引言

計(jì)算機(jī)組裝、操作系統(tǒng)配置以及常見故障排除是高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生需要掌握的專業(yè)技能，屬于實(shí)踐性很強(qiáng)的知識(shí)單元。許多高校受到經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地、設(shè)備等方面因素的限制，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果受到一定的影響。為此，我們嘗試?yán)肍lash工具及其編程技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行可視化實(shí)驗(yàn)環(huán)境仿真，實(shí)現(xiàn)在普通計(jì)算機(jī)上營造適合學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，部分甚至全部代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作項(xiàng)目。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以節(jié)約成本，突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間和空間上的限制，提高學(xué)習(xí)者的自主性和創(chuàng)新性，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，成為傳統(tǒng)教學(xué)方式的有益補(bǔ)充＼[1＼]。

1計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

虛擬實(shí)驗(yàn)是指借助于多媒體、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)各操作環(huán)節(jié)的模擬和仿真＼[2＼]。在涉及計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生往往由于操作不熟練，缺少直觀感受，無法深入理解計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)，對(duì)于常見故障排查無從下手，容易導(dǎo)致設(shè)備受損，不能按時(shí)完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，離開實(shí)驗(yàn)室后又無法進(jìn)行自主練習(xí)，從而影響了整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。因此，開發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單易用的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)十分必要。

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有3大模塊：計(jì)算機(jī)虛擬組裝、操作系統(tǒng)安裝與備份、計(jì)算機(jī)常見故障，其主要功能模塊如圖1所示。

圖1計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能模塊

本系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)硬件組裝虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與開發(fā)為主模塊，計(jì)算機(jī)常見故障診斷虛擬實(shí)驗(yàn)需要建立在虛擬裝機(jī)實(shí)驗(yàn)完成的基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝與備份虛擬實(shí)驗(yàn)則作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.1虛擬裝機(jī)模塊

該模塊分4個(gè)子模塊：①主板安裝：包括CPU、風(fēng)扇和內(nèi)存條的安裝；②顯卡安裝：包括主機(jī)和顯卡的安裝；③機(jī)箱內(nèi)安裝：包括光驅(qū)、硬盤和電源的安裝；④機(jī)箱外安裝：包括顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤的安裝等。

1.2故障排除模塊

該模塊包括計(jì)算機(jī)常見故障和典型案例。常見的計(jì)算機(jī)故障有主板故障、CPU故障、內(nèi)存故障、顯卡故障、硬盤故障等。

1.3系統(tǒng)安裝模塊

這一模塊主要涉及計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的軟件環(huán)境設(shè)計(jì)，以視頻教學(xué)為主，輔以文字說明。

2計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用Flash CS 5.5軟件并結(jié)合軟件工程法進(jìn)行開發(fā)，以Flash自身的Action Script 3.0代碼進(jìn)行事件的編譯與處理。Action Script是Flash內(nèi)置的編程語言，用它作為動(dòng)畫編程，可以實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)畫特效及強(qiáng)大的人機(jī)交互功能，成本低。

本虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)容分為6個(gè)部分：首頁、配件介紹、視頻教學(xué)、虛擬裝機(jī)、系統(tǒng)安裝、故障排查。

2.1配件介紹

配件介紹包括5個(gè)部分，分別為三巨頭（CPU、主板、內(nèi)存）、多媒體設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和輸入設(shè)備。這5個(gè)部分主要以文字的形式來介紹。

2.2虛擬裝機(jī)

裝機(jī)實(shí)驗(yàn)操作是整個(gè)系統(tǒng)的重、難點(diǎn)部分。主要由主板安裝、顯卡安裝、機(jī)箱內(nèi)安裝、機(jī)箱外安裝4部分組成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)組裝技能的學(xué)習(xí)與演練。裝機(jī)實(shí)驗(yàn)具有視頻演示與自主實(shí)驗(yàn)兩種形式。視頻演示播放教師組裝硬件視頻，幫助實(shí)驗(yàn)者了解組裝步驟及相關(guān)硬件的連接。自主實(shí)驗(yàn)是將整個(gè)裝機(jī)過程進(jìn)行分解，讓學(xué)習(xí)者自己動(dòng)手操作學(xué)習(xí)各硬件組裝過程，包括組裝位置提示、操作注意事項(xiàng)等。實(shí)驗(yàn)過程中系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行檢查并給予錯(cuò)誤提示、正確連接位置引導(dǎo)等。

計(jì)算機(jī)主機(jī)的各個(gè)部分是分散的，在該系統(tǒng)中學(xué)生可以用鼠標(biāo)隨意拖動(dòng)各個(gè)部件進(jìn)行組裝，如果想查看正確的組裝過程，只需要用鼠標(biāo)點(diǎn)擊視頻即可看到完整的組裝實(shí)驗(yàn)演示。此模塊需要實(shí)現(xiàn)的功能比較多，主要有：元件的顯示與隱藏功能、元件之間的感應(yīng)熱區(qū)功能、元件的限制功能。熱區(qū)感應(yīng)代碼是該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵代碼。安裝CPU的示例代碼如下：

CPU1.addEventListener（MouseEvent.MOUSE_DOWN，tuo1）；

function tuo1（evt：MouseEvent）：void

{ CPU1.startDrag（）； }

CPU1.addEventListener（MouseEvent.MOUSE_UP，ting1）；

function ting1（evt：MouseEvent）：void

{ CPU1.stopDrag（）；

if （CPU1.hitTestObject（cpu_anzhuang） && a == 1 && b == 1） //熱區(qū)感應(yīng)關(guān)鍵代碼

{CPU1.visible = false；

CPU.visible = false；

zhuban4.visible = true；

cpu_part4.visible = true；

buzhou4.visible = true；

buzhou1.visible = false；

buzhou2.visible = false；

buzhou3.visible = false；

cpu_b = 1；}

else

{CPU1.x = 635；

CPU1.y = 120；

buzhou1.visible = false；

buzhou2.visible = false；

buzhou3.visible = false；}

}

本虛擬裝機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境提供可操作的虛擬實(shí)驗(yàn)器械。Flash中的按鈕元件可以創(chuàng)建用于響應(yīng)鼠標(biāo)單擊、滑過或其它動(dòng)作的交互式按鈕，是制作交互動(dòng)畫的基礎(chǔ)＼[3＼]。當(dāng)學(xué)習(xí)者通過鼠標(biāo)的點(diǎn)擊在組裝動(dòng)畫中按照步驟一步步組裝時(shí)，能夠在接近真實(shí)的環(huán)境中完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該系統(tǒng)能夠規(guī)避實(shí)驗(yàn)設(shè)備損耗風(fēng)險(xiǎn)，使抽象的概念和知識(shí)點(diǎn)形象化、直觀化，沉浸感強(qiáng)。

2.3視頻教學(xué)

教學(xué)視頻整合各種資源，具有生動(dòng)形象、聲畫并茂、隱性知識(shí)顯性化等特征，逐漸成為新媒體時(shí)代首選的學(xué)習(xí)資源＼[4＼]。視頻教學(xué)這部分主要介紹了主機(jī)拆解和主機(jī)拆裝的詳細(xì)過程，利用Flash的FLV組件FLV playback加載回放的FLV視頻，F(xiàn)LV組件控制播放視頻、是否自動(dòng)播放以及控制回放，并且可以在source中設(shè)置視頻地址，加載外部視頻。

2.4系統(tǒng)安裝

這部分主要介紹Ghost安裝法、U盤安裝法、硬盤安裝法和光盤安裝法，其功能實(shí)現(xiàn)與視頻教學(xué)的形式相近，主要以FLV playback組件添加外部FLV視頻，以視頻來講解計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)安裝并加以文字輔助。

2.5故障排查

該模塊主要包括主板故障、內(nèi)存故障、顯卡故障、聲卡故障等常見故障排查方法，并提供典型案例。通過常見故障案例，學(xué)習(xí)判斷和描述造成故障的可能因素，思考故障的解決方法，為解決真實(shí)環(huán)境中的問題打下良好的基礎(chǔ)。

3結(jié)語

虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行浹a(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的不足＼[56＼]。本虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)經(jīng)過多次調(diào)試和修改，最終用于《多媒體技術(shù)基礎(chǔ)》相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。使用結(jié)果表明，該系統(tǒng)能較好地緩解原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)在場(chǎng)地、設(shè)備和時(shí)間等方面的局限性，保障了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的順利開展，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

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責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：杜能鋼）