虛擬機在計算機輔助教學中的應用研究

鄧曦波

（鞍鋼職工大學，遼寧 鞍山114021）

虛擬機在計算機輔助教學中的應用研究

鄧曦波

（鞍鋼職工大學，遼寧 鞍山114021）

虛擬機作為一種有效的教學輔助手段廣泛應用在教學領域中。本文對計算機輔助教學過程中出現的計算機異常導致教學不能順利進行的問題進行分析探討，提出了利用虛擬機軟件解決計算機輔助教學過程中計算機死機、藍屏、假死機、軟件沖突等問題。

虛擬機；計算機輔助教學

計算機輔助教學是現代社會經濟、科學技術與教育發展的產物，作為一種現代化的教學手段，能最大限度地調動、激發學生學習的積極性和主動性，達到最優化的教學效果已成為教育界的共識。確保教學用計算機的穩定可靠運行，成為充分發揮計算機輔助教學功能的必要保證。

近年來，鞍鋼職工大學為提高教學培訓質量，積極建設多媒體教室，運用現代教育技術手段開展輔助教學。在計算機輔助教學過程中，通過多媒體教室內配備的計算機和大屏幕投影等設備向學生進行實例講解，呈現操作過程，打破了原有教學模式，把抽象的、枯燥的學習內容轉化成直觀形象的動感內容，使教材和媒體之間優勢互補，體現出多媒體的良好教學效果。

在多媒體教室使用過程中，電教管理人員只負責Windows XP操作系統的安裝與維護，教學中需要的軟件由授課教師安裝。由于使用多媒體教室的課程眾多，每名教師都是根據自己的授課內容安裝軟件，導致多媒體教學機內安裝了大量的、各種類型、各種版本的軟件。例如，我們在一臺安裝windows XP的多媒體教學計算機上發現了VB、VC、VF、AdobePhotoshopCS4、CAD2000、oracleSQLserver2000、MySQL5、Offices2003、Offices2007、WPS2009 及 各種小軟件，這些軟件的來源途徑不明，大多以默認方式安裝，而且這是普遍存在的，這使得多媒體計算機在教學過程中，時常發生重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突等問題，影響了教學的連貫性，弱化了計算機輔助教學的優點。

為找到此類影響課堂教學順利進行的原因，我們對使用多媒體教室授課的教師以及電教維修人員進行溝通了解，查閱了相關維修記錄，對所有出現過重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突等問題的計算機進行分析，并選擇問題出現比較多的幾臺教學機進行測試。通過調查與測試發現，由于教學需要，計算機中要安裝各種軟件進行操作演示，出問題的計算機中安裝著不同版本的各類軟件，在軟件執行過程中，重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突經常出現，將計算機系統重裝后，均可通過二十四小時拷機而不發生任何異常，而將各種軟件安裝后異?，F象又會發生，因此，我們斷定計算機出現問題不是由硬件系統引起的，軟件來源途徑不明、安裝過多過雜，造成系統資源消耗過大、系統盤空間不足、注冊表錯誤及軟件間的沖突與干擾是導致計算機重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突的主要原因。為避免計算機中安裝過多過雜的軟件，我們嘗試采用虛擬機技術來解決教學需要與計算機之間的矛盾，從而滿足教學需要。

虛擬機是通過軟件模擬的具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統，通過虛擬機軟件，可以模擬出與物理計算機相同的運行環境（包括硬件層、驅動接口、操作系統及應用層）。虛擬機建立在PC機的應用環境下，它只是運行在物理計算機上的一個應用程序，通過虛擬機軟件，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，這些虛擬機完全就像真正的計算機那樣進行工作，可以安裝操作系統、安裝應用程序、訪問網絡資源等等。

目前應用最廣泛的虛擬機軟件主要有VMware Workstation、Virtual PC和Virtual box，這三種軟件都虛擬或仿真了Intel x86硬件環境。就使用范圍和運行性能來說，這三種仿真軟件還是有一定的區別，其中，Virtual PC：免費，不支持微軟家庭版的系統，只針對商業版和旗艦版的系統能用，對虛擬微軟自家的操作系統，支持得非常完美，但不能在虛擬機中安裝其他操作系統；VMware：收費軟件，在性能和功能上都比Virtual PC略勝一籌，但不足的是，沒有官方簡體中文版，只能漢化；Virtual box：免費，官方多語言版，支持官方簡體中文版，在功能和性能上均能夠滿足個人用。

相比而言，VMware不論是在多操作系統的支持上還是在執行效率上，都占有一定優勢，因此，我們選用VMware Workstation作為解決矛盾的首選。

VMware Workstation虛擬機是一個在Windows或Linux計算機上運行的應用程序，它可以模擬一個基于x86的標準PC環境。這個環境和真實的計算機一樣，都有芯片組、CPU、內存、顯卡、聲卡、網卡、軟驅、硬盤、光驅、串口、并口、USB控制器、SCSI控制器等設備，提供這個應用程序的窗口就是虛擬機的顯示器。在使用上，這臺虛擬機和真正的物理主機沒有太大的區別，都需要分區、格式化、安裝操作系統、安裝應用程序和軟件，總之，一切操作都跟一臺真正的計算機一樣。

VMware產品主要的功能有：

1.不需要分區或重開機就能在同一臺PC上使用兩種以上的操作系統。

2.完全隔離并且保護不同OS的操作環境以及所有安裝在OS上面的應用軟件和資料。

3.不同的OS之間還能互動操作，包括網絡、周邊、文件分享以及復制粘貼功能。

4.有復原（Undo）功能。

5.能夠設定并且隨時修改操作系統的操作環境。

6.熱遷移，高可用性。

根據我校多媒體教室使用特點，又經過實踐，我們決定使用VMware Workstation虛擬機技術來解決重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突等問題，以及由此帶來的管理維護問題。本方案的技術要點主要有：

（1）將多媒體計算機劃分出一個30GB左右的Windows XP系統分區，在該分區安裝Windows XP Professional、一鍵還原程序、VMware Workstation 5.5虛擬機軟件以及WinRAR、輸入法等必要工具軟件，測試上述軟件安裝無問題后建立備份。

（2）使用VMware Workstation在非系統盤創建基礎虛擬機（安裝好操作系統、VMware Tools即可）?？筛鶕菔酒脚_需要，分別創建Windows XP、Windows2003Server、Linux基礎虛擬機。

（3）根據教學需要，每門課所需軟件在虛擬機基礎上單獨安裝。例如，在一臺教學機上要進行Oracle、CAD、DB2操作演示，可在D盤分別建立Oracle、CAD、DB2文件夾，而后根據軟件對平臺的需求，把相應的基礎虛擬機復制到相應文件夾中，啟動虛擬機平臺，分別安裝相應的軟件。由于每一種軟件都獨占一臺虛擬機，可避免軟件間沖突，從而解決重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突等問題。

利用虛擬機構建教學演示平臺，在計算機輔助教學中有相當大的優勢，可簡單歸納以下幾點：

（1）虛擬機是一個獨立的子系統，與主系統有良好的隔離性，在虛擬環境下，教師不用顧慮到對主系統的破壞，可以放心大膽地進行各項操作，從而達到理想的演示教學效果。

（2）教學機只需安裝操作系統、虛擬軟件以及一鍵還原等少數軟件，這樣就可以避免安裝過多過雜的軟件，保證主機的穩定運行。當教學機進行還原操作后，不會影響虛擬機的運行，避免了設備維護與教學的沖突。

（3）虛擬機在教學機上是一個文件夾，通過復制就可實現遷移。利用這一特性，可以把教學計算機的虛擬機復制到實驗室的計算機中，從而省去系統安裝的過程，也方便多機統一部署安裝，既保證了演示與實驗環境相同，又避免了軟件安裝的麻煩以及由此帶來的管理問題。

（4）虛擬機安裝成功后，系統文件是以映像包的形式存放在硬盤中，當虛擬機系統出現病毒入侵或災難性損害時，也不會傷及宿主機上的系統文件，從而保證教學機安全。

（5）虛擬機可以獨立地安裝幾乎所有的主流操作系統及相關軟件，避免教學機操作系統的限制，擴大了教學演示范圍。

（6）虛擬機的安裝要求不高，使用方法也較為簡單，經過簡單講解就可使教師掌握虛擬機用法，從而保證教學需要。

同時利用虛擬機教學應當充分考慮到：

（1）虛擬機對內存需求較高，為保證虛擬機運行，教學機內存容量最好大于1G。

（2）虛擬機占用存儲空間較大，當安裝的虛擬系統較多時，要保證有足夠的硬盤存儲空間。

在教學過程中使用虛擬機，能避免系統資源消耗過大、系統盤空間不足及軟件間的沖突與干擾，保證主機的快速穩定安全的運行；可以安裝各種演示環境，便于做各種例子；通過復制虛擬機文件，可以構建與教學環境相同的實驗環境。利用虛擬機輔助教學，在教育領域發展的潛力是巨大的。通過虛擬機構建的演示平臺，既能直觀演示教學內容，有效地營造一個良好的教學環境，又能保證課堂教學順利進行，從而解決由于教學需要與計算機穩定運行之間的矛盾。

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