徐　勇

(四川師范大學(xué)　 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，成都　610066)

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計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

徐勇

(四川師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，成都610066)

計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)是高校計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用Virtools和Vrml軟件技術(shù)，完成了計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)。通過讓學(xué)生在虛擬系統(tǒng)中進(jìn)行練習(xí)，不僅大大提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，減少了對計(jì)算機(jī)軟、硬件的損壞，也大大減輕了機(jī)房管理人員的維護(hù)工作，產(chǎn)生了較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和管理效益。

計(jì)算機(jī)組裝；虛擬；Virtools；軟件；實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)是一門實(shí)踐課程，主要目的是讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)的軟硬件知識(shí)，提高他們組裝和維護(hù)計(jì)算機(jī)的技能。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，需要給學(xué)生展示不同時(shí)期和不同檔次的計(jì)算機(jī)硬件，并且讓學(xué)生親自操作。這種教學(xué)模式受到教學(xué)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完成，將大大節(jié)約實(shí)驗(yàn)設(shè)備成本，有效提高教學(xué)效果[5]。

有的國家虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室”計(jì)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(xué)、天體物理學(xué)和分子生物學(xué)三大領(lǐng)域建造了虛擬實(shí)驗(yàn)室的示范工程，開展了一系列探索性研究并取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，虛擬實(shí)驗(yàn)已經(jīng)迅速普及到了飛機(jī)檢修、地學(xué)及地質(zhì)學(xué)研究、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)等重要的教學(xué)、科研和工業(yè)領(lǐng)域[6]。在國內(nèi)，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)在電工電子、醫(yī)學(xué)、建筑、機(jī)械、生化等學(xué)科也都有實(shí)際的應(yīng)用[7]。國內(nèi)不少知名大學(xué)都建立了自己的虛擬實(shí)驗(yàn)室，如中南大學(xué)的計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室，廣播電視大學(xué)的物理虛擬實(shí)驗(yàn)室，浙江大學(xué)的虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室等[8]；中國科技大學(xué)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)和較高的水準(zhǔn)[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(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)軟件，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)在教學(xué)、科研和實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。高校的實(shí)際需求為計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用提供了相應(yīng)平臺(tái)，相應(yīng)的虛擬技術(shù)又為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。

1　系統(tǒng)功能

1.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能介紹

在計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)的實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)課程中一個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，但不能完成所有實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程，也不能完成計(jì)算機(jī)硬件的組裝模擬和故障排除實(shí)驗(yàn)。該虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能主要彌補(bǔ)以上軟件的不足，完全從課程實(shí)際需求出發(fā)，包含了6個(gè)方面的主要功能。

1)系統(tǒng)登錄與選項(xiàng)菜單。

啟動(dòng)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如圖1所示。

圖1　功能菜單選項(xiàng)

2)計(jì)算機(jī)硬件組裝。

該實(shí)驗(yàn)?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(jìn)行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等操作，最后對硬件進(jìn)行正確組裝，如圖2所示。要求學(xué)生認(rèn)識(shí)和會(huì)使用微型機(jī)硬件組裝中的常用工具；了解微型機(jī)硬件配置、組裝的一般流程和注意事項(xiàng)；學(xué)會(huì)自己動(dòng)手配置、組裝一臺(tái)計(jì)算機(jī)。

3)Bios設(shè)置。

該實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要針對主流的Bios設(shè)置界面，進(jìn)行Bios的模擬設(shè)置，如圖3所示。要求學(xué)生熟悉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)Bios的主要功能及設(shè)置方法，掌握對Bios參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的方法，為計(jì)算機(jī)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(jìn)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(jìn)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(xué)生重點(diǎn)把握安裝過程，以及通過Ghost軟件對安裝好的系統(tǒng)進(jìn)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(jì)算機(jī)硬件組裝完成后，將幾種常用錯(cuò)誤以實(shí)際的場景展示出來，如未檢測到內(nèi)存，未檢測到顯卡，開機(jī)無顯示等；一步一步地引導(dǎo)學(xué)生找出故障，并進(jìn)行排除。

1.2系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)

1)技術(shù)指標(biāo)。

計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)虛擬實(shí)驗(yàn)室主要采用3DMAX 、PhotoShop、Virtools等軟件進(jìn)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(shí)Virtools也是一套具備豐富互動(dòng)行為模塊的實(shí)時(shí)3D環(huán)境虛擬實(shí)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(jì)算機(jī)游戲、多媒體、建筑設(shè)計(jì)、交互式電視、教育訓(xùn)練、仿真與產(chǎn)品展示等[11]。

該實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)采用3DMAX建立各個(gè)硬件模型，利用PhotoShop進(jìn)行貼圖處理，通過Virtools來虛擬和組織所有的實(shí)驗(yàn)場景。

2)系統(tǒng)功能指標(biāo)。

該虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)實(shí)訓(xùn)課程的所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)課程服務(wù)。

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

2　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)成效

2.1人才培養(yǎng)情況

該系統(tǒng)主要面向計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)課程，面向?qū)ο鬄橛?jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、教育技術(shù)學(xué)、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(xué)生對計(jì)算機(jī)的興趣，鍛煉了學(xué)生組裝與維護(hù)計(jì)算機(jī)的能力。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)實(shí)訓(xùn)課程中的所有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從2002的教學(xué)計(jì)劃開始，計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)一直作為計(jì)算機(jī)學(xué)院本科生必修的一門實(shí)訓(xùn)課程，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)大大充實(shí)了本門課程的教學(xué)內(nèi)容。

該項(xiàng)目脫離傳統(tǒng)模式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)實(shí)驗(yàn)不僅在實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)來進(jìn)行，不再受時(shí)空的限制[12]。在項(xiàng)目執(zhí)行過程中，以該題目作為研究的主導(dǎo)，讓10多名本科學(xué)生參與了開放性實(shí)驗(yàn)“基于VRML虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究”和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)“虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究”，并順利結(jié)題，讓這些學(xué)生掌握了3DMax，VRML，Virtools等前沿軟件的使用和一個(gè)實(shí)際軟件項(xiàng)目的開發(fā)過程。

2.2經(jīng)濟(jì)效益、管理效益與社會(huì)效益

與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较啾龋?jì)算機(jī)組裝與維護(hù)虛擬實(shí)驗(yàn)室成本低，維護(hù)容易，實(shí)驗(yàn)資源不會(huì)隨著人數(shù)的增加而遞增的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)過程也不會(huì)像傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一樣對計(jì)算機(jī)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(xué)資源。計(jì)算機(jī)學(xué)院通過在對外培訓(xùn)中使用該軟件，提高了學(xué)院乃至學(xué)校在高校中的知名度。

3　結(jié)束語

該項(xiàng)目的實(shí)施彌補(bǔ)了學(xué)院目前未開設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)課程的缺憾，縮短了與國內(nèi)一流大學(xué)的差距。將虛擬現(xiàn)實(shí)這門前沿技術(shù)應(yīng)用到我們的實(shí)踐當(dāng)中，增加了學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，擴(kuò)大了學(xué)生將來的就業(yè)范圍，并能為學(xué)院將來開設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)專業(yè)及方向奠定一定的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。項(xiàng)目的成果作為計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)的實(shí)驗(yàn)軟件，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足。

計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)虛擬實(shí)驗(yàn)室成本低、維護(hù)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(xué)生了解最新的計(jì)算機(jī)硬件及參數(shù)，提高最新的計(jì)算機(jī)的組裝與維護(hù)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