虛擬機在計算機網(wǎng)絡教學中的應用

石曉東

在中職學校計算機專業(yè)教學中,網(wǎng)絡知識的學習是必不可少的。然而學校受資金、技術(shù)等各方面因素的影響,網(wǎng)絡設備不夠充裕,能提供學生用于實驗操作的計算機比較少而且都已預先裝好各種軟件。如果一個學生進行試驗可能會造成其他學生無法使用,這使得部分學生無法親自動手操作,但是如果使用虛擬機就可以很方便地解決此類問題。

一、虛擬機簡介

虛擬機就是通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能、運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整的計算機系統(tǒng)。通過虛擬機軟件,我們可以在一臺物理計算機上模擬出一臺或多臺虛擬的計算機。其實質(zhì)是將兩臺甚至更多臺電腦的任務應用于一臺電腦上,故而對計算機硬件的要求比較高,主要體現(xiàn)在CPU、硬盤和內(nèi)存上。虛擬機完全就像真正的計算機那樣進行工作,為學生學習不同操作系統(tǒng)、軟件測試,以及在單機環(huán)境下學習如何組建網(wǎng)絡提供了必要的條件。目前建立虛擬機和構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡的工具軟件主要有VMware和VIRTUAL PC。

使用虛擬機有以下優(yōu)點:

一是一般不會損壞本PC的操作系統(tǒng)和軟件,因虛擬機的硬盤通常是本PC的一個文件,虛擬機在硬盤上的操作只在這個文件上進行。

二是可同時在一臺PC上運行多個操作系統(tǒng),而且每個系統(tǒng)都有自己獨立的虛擬機,就如同網(wǎng)絡上一個獨立的PC。

三是可以通過虛擬網(wǎng)絡設備如交換機、網(wǎng)卡和虛擬建網(wǎng)的方式,在單機上組建網(wǎng)絡。

四是容易安裝和備份,可在虛擬機上根據(jù)需要安裝不同的操作系統(tǒng)然后備份,使用這些備份可更快速地安裝其他虛擬機。

二、虛擬機在計算機教學中的應用

1.網(wǎng)絡試驗

目前技工學校基本上都沒有網(wǎng)絡實驗室,而學生在學習計算機網(wǎng)絡、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等課程時又必須要做網(wǎng)絡實驗。在傳統(tǒng)的教學中,老師通常會使用一臺計算機為學生演示,或者使用動畫與視頻來講解基于網(wǎng)絡的一些操作,學生只能看卻無法進行操作。有時教師會讓某個學生演示,其他學生看,不過這些操作都無法為學生創(chuàng)建實驗條件。如果使用虛擬機,則可以很方便地讓學生來做網(wǎng)絡實驗,而不會對物理計算機造成破壞。

下面以網(wǎng)絡課程中最常見的在Windows 2003 Server操作系統(tǒng)中建立域為例,來說明虛擬機的作用。

在傳統(tǒng)的教學中,教師會準備一臺已經(jīng)裝好Windows 2003 Server操作系統(tǒng)的計算機,然后利用投影機將畫面放大到大屏幕上,讓學生來觀看教師的每一步操作,教師操作完后為了檢驗教學效果,會讓某幾個學生來逐一進行操作,讓其他同學觀看并找出不對的地方。這種教學方式,只能滿足極個別學生的實踐操作,由于用于實驗的機器數(shù)量有限,無法滿足所有學生的實踐操作,無法很好地滿足技工學校培養(yǎng)學生動手實踐能力的要求。

如果利用虛擬機來講此次課,可以在機房為每臺計算機安裝上虛擬機,然后讓每個學生親手去安裝Windows 2003 Server操作系統(tǒng)并在系統(tǒng)中建立域。另外,還可以讓學生再虛擬出一臺計算機,在兩臺虛擬出來的計算機之間做加入域的實驗。這樣的學習方式使學習更加直觀,更能提高學生的學習興趣,可以達到培養(yǎng)學生實踐動手能力的教學目標。

2.網(wǎng)絡安全試驗

在網(wǎng)絡課程教學中,網(wǎng)絡安全也是比較重要的一項內(nèi)容。講解網(wǎng)絡安全就離不開計算機病毒、黑客這些知識,如果直接在計算機上做這些實驗,勢必會對計算機軟件系統(tǒng)造成傷害,甚至造成計算機無法使用。下面我們分別以病毒演示和黑客入侵為例來說明虛擬機在網(wǎng)絡安全中的應用。

(1)病毒的發(fā)作。在傳統(tǒng)的教學中,教師會上網(wǎng)下載一些病毒發(fā)作后效果的視頻資料,讓同學們通過投影機來觀看,這只能使學生產(chǎn)生一些感官認識,而無法真正了解病毒是如何發(fā)作的。這種教學方式無法滿足學生的求知欲,起不到我們想要達到的教學效果。如果在教學中使用虛擬機來講解這部分內(nèi)容的話,可以省去維修被病毒感染計算機的麻煩,讓學生親自去體會病毒的感染過程及發(fā)作過程,對病毒有更直觀的認識,可以極大地提高學生的學習興趣。

(2)黑客入侵。對于黑客這門課,學生既感到好奇又會覺得很神秘,像木馬的入侵,遠程控制、盜取密碼等都是學生非常感興趣的內(nèi)容。

在傳統(tǒng)教學中,教師會找一些黑客的視頻教程來讓學生們觀看,或者找兩臺計算機來進行實際操作演示。所有這些教學方法的使用只會引起學生感官的認識,無法提高學生的實踐能力。

使用虛擬機來講這些課的內(nèi)容,每個學生只需一臺計算機就能完成這些實驗操作,只需虛擬出來兩臺虛擬計算機,在兩臺虛擬計算機之間進行黑客入侵實驗。這種教學方式可以使學生獨立地完成各項試驗,提高了學生的動手實踐能力,達到技工教育的教學目的。

3.應用虛擬機進行實驗輔導和作業(yè)檢查

在學生進行實驗的過程中,需要教師進行輔導和檢查來確定實驗的正誤。但在學生比較多的情況下,專業(yè)教師不可能輔導每一個學生,也不可能解決學生的所有問題,這個矛盾在教學過程中比較突出地存在著。我們可以通過虛擬機自帶的屏幕錄像功能自動記錄虛擬系統(tǒng)的屏幕變化,并保存為avi格式的錄像片斷。讓教師在課下逐一進行察看,并記錄下每個學生在試驗過程中的失誤,在下次課可以對學生進行講解。

利用這個功能,教師還可以將自己的教學操作過程進行錄像,制作為視頻課件,使學生在機房中可以對照教師的操作過程來進行實驗。一旦學生有了疑問,通過錄像的對比,就可以找出自己的問題所在,能夠達到很好的授課效果。

利用虛擬來創(chuàng)建教學中的實驗環(huán)境,可以改變傳統(tǒng)教學中學生只能看不能做的弊端,使得教師的演示和學生的實驗操作都可以非常方便地進行,使學生學習知識更加直觀,動手能力得到很大的提高,達到了職業(yè)教育培養(yǎng)學生實踐能力的要求。而且由于是通過軟件來實現(xiàn)一個邏輯上的計算機,對計算機的硬件并不造成損害,不但保證了教學質(zhì)量,又節(jié)省經(jīng)費。因此,虛擬機對于改進教學和提高教學質(zhì)量是一種新的輔助教學和學生作業(yè)實驗的手段。

(作者單位:河南省洛陽高級技工學校)