虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要 目前計(jì)算機(jī)教學(xué)存在硬件、軟件和教學(xué)三方面的問題，虛擬機(jī)是解決這些問題的很好的技術(shù)途徑。虛擬機(jī)具有集成性、移植性、經(jīng)濟(jì)性和可維護(hù)性的優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的具體應(yīng)用包括操作系統(tǒng)安裝、計(jì)算機(jī)維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全、軟件測試和課件制作。

關(guān)鍵詞 虛擬機(jī)；計(jì)算機(jī)教學(xué)；課件制作

中圖分類號：TP391.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1671-489X(2011)18-0154-02

Application of Virtual Machine in Computer Teaching//Song Baogui1， Tian Baocai2

Abstract In current， there are hardware， software and teaching problems in computer teaching. The virtual machine is a good technical way to solve these problems. It has four advantages: integration， portability， economy and portability. The concrete applications of it in computer teaching include the operating system installation， computer maintenance， network technology， network security， software testing and courseware production.

Key words virtual machine; computer teaching; courseware production

Author’s address

1 Yishui Campus， Linyi University， Yishui， Shandong， China 276400

2 Yishui No.2 Secondary Vocational School， Yishui， Shandong， China 276400

近幾年，虛擬機(jī)逐漸被應(yīng)用于許多學(xué)校的計(jì)算機(jī)教學(xué)領(lǐng)域，成為一種非常有效的輔助工具。筆者從自身的計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)際出發(fā)，借助虛擬機(jī)解決計(jì)算機(jī)教學(xué)中的一些問題，有效地提高了計(jì)算機(jī)教學(xué)的質(zhì)量，取得良好的教學(xué)效果。

1 計(jì)算機(jī)教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，計(jì)算機(jī)教學(xué)取得一定的成績，也存在一些問題，主要表現(xiàn)為以下幾個方面。

1.1 硬件方面

計(jì)算機(jī)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，需要給學(xué)生提供良好的實(shí)踐環(huán)境。同時，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件的更新速度加快，計(jì)算機(jī)教學(xué)的開展也受到全新的挑戰(zhàn)。由于我國目前招生規(guī)模的擴(kuò)大，經(jīng)費(fèi)又相對投入有限，使得實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)場地不能及時得到擴(kuò)充，教學(xué)設(shè)備的硬件建設(shè)相對欠缺和滯后，新建計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室等更是不現(xiàn)實(shí)的。但是，計(jì)算機(jī)教學(xué)中的很多實(shí)驗(yàn)，如局域網(wǎng)的搭建，需要利用多臺計(jì)算機(jī)和多種設(shè)備，由于現(xiàn)有的硬件配置條件有限，學(xué)生沒有親自做實(shí)驗(yàn)的條件和機(jī)會，無法培養(yǎng)其動手操作能力。

1.2 軟件方面

目前的計(jì)算機(jī)教學(xué)一般是使用公共機(jī)房。公共機(jī)房只能滿足一般的實(shí)驗(yàn)要求，同時為了便于機(jī)房的管理和維護(hù)，通常為所有的計(jì)算機(jī)安裝硬盤保護(hù)卡和應(yīng)用系統(tǒng)策略來限制學(xué)生的某些操作。學(xué)生上機(jī)的時候，不允許他們隨意安裝軟件，更不允許進(jìn)行如硬盤分區(qū)、格式化等操作。學(xué)生無法在實(shí)際的環(huán)境中操作練習(xí)，只能被動地進(jìn)行一些簡單的實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)踐教學(xué)的效果較差。

1.3 教學(xué)方面

許多計(jì)算機(jī)教師的思想觀念還沒有完全轉(zhuǎn)變，在計(jì)算機(jī)教學(xué)中，重理論、輕實(shí)踐，一直采取單一的理論講授教學(xué)，非常抽象、枯燥，學(xué)生難以理解和掌握。當(dāng)然，也由于經(jīng)費(fèi)等各方面的原因，教師一般采取以講代練或課堂演示的方式進(jìn)行教學(xué)，使得學(xué)生只有理論知識而缺乏動手實(shí)踐，無法操作實(shí)驗(yàn)，對一些知識點(diǎn)無法掌握透徹。

綜合以上分析，可以看出目前計(jì)算機(jī)教學(xué)存在問題的關(guān)鍵是教學(xué)設(shè)備不足。如何充分利用好現(xiàn)有的教學(xué)設(shè)備，來滿足最大化的教學(xué)需求，這是一個新的挑戰(zhàn)。筆者認(rèn)為利用虛擬機(jī)可以改善上述計(jì)算機(jī)教學(xué)中存在的問題，較好地達(dá)到一機(jī)多用的目的。

2 虛擬機(jī)簡介

2.1 虛擬機(jī)的概念

虛擬機(jī)（Virtual Machine，簡稱VM），就是虛擬的計(jì)算機(jī)，是指運(yùn)行于物理計(jì)算機(jī)上的、用軟件模擬出來的、具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個完全隔離環(huán)境中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。虛擬機(jī)是相對于常用的物理計(jì)算機(jī)而言的，又被稱為邏輯計(jì)算機(jī)，其本質(zhì)上是對物理計(jì)算機(jī)的模擬仿真。

虛擬機(jī)以文件的形式存放于物理計(jì)算機(jī)中，僅占用物理計(jì)算機(jī)的一部分資源。一臺物理計(jì)算機(jī)，可以虛擬出多臺完整的虛擬機(jī)，并且不同的虛擬機(jī)可以運(yùn)行單獨(dú)的操作系統(tǒng)而互不干擾，使用的時候就如同打開一個應(yīng)用程序一樣。

每臺虛擬機(jī)都具有自己的CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)卡、BIOS、光驅(qū)、顯卡、聲卡、USB接口等，只不過這些硬件設(shè)備都是用虛擬軟件模擬出來的。在計(jì)算機(jī)教學(xué)中，可以利用虛擬機(jī)進(jìn)行開機(jī)、關(guān)機(jī)、硬盤格式化、設(shè)置BIOS等操作，這一切對主機(jī)沒有任何影響。

目前，計(jì)算機(jī)教學(xué)中比較常用的虛擬機(jī)軟件主要有WMware公司的WMware Workstation和微軟公司的Microsoft Virtual PC這兩種。VMware技術(shù)相對比較成熟，可以虛擬更多的主流操作系統(tǒng)，功能更強(qiáng)大，使用起來比較容易，市場占有率比較高。

2.2 虛擬機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

1）集成性。能夠在一臺PC機(jī)上運(yùn)行多個虛擬機(jī)，每個虛擬機(jī)都可安裝不同的操作系統(tǒng)，而不需要對物理硬盤進(jìn)行分區(qū)或重新開機(jī)，不受到物理計(jì)算機(jī)硬件的限制。各虛擬機(jī)與主機(jī)之間可以進(jìn)行通信、共享文件和網(wǎng)絡(luò)資源。

2）移植性。虛擬機(jī)表現(xiàn)在物理電腦上是一個文件，不同的操作系統(tǒng)之間能夠進(jìn)行互動操作。使用者可以直接拷貝備份好的虛擬機(jī)文件到其他計(jì)算機(jī)上使用，大大節(jié)省系統(tǒng)安裝的時間。

3）經(jīng)濟(jì)性。由于虛擬機(jī)是利用軟件來模擬完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，無需添加新的硬件設(shè)備，真正可以做到一機(jī)多用，同時又節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。

4）可維護(hù)性。虛擬機(jī)與主機(jī)之間有良好的隔離性，在虛擬機(jī)上進(jìn)行的操作不會破壞物理計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和軟件，對主機(jī)現(xiàn)有的硬盤分區(qū)和數(shù)據(jù)都不會造成任何破壞。

3 虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的具體應(yīng)用

3.1 操作系統(tǒng)安裝

操作系統(tǒng)有MS-DOS、Windows98、Windows2000、Windows XP、Linux、Unix等不同系列、不同版本。由于操作系統(tǒng)的安裝具有一定的危險性，學(xué)生可以在硬盤上建立自己的虛擬機(jī)，并進(jìn)行安裝操作系統(tǒng)的練習(xí)。在虛擬機(jī)環(huán)境下可以實(shí)現(xiàn)多個操作系統(tǒng)同時運(yùn)行，帶來極大的方便。

3.2 計(jì)算機(jī)維護(hù)

出于公共安全考慮，磁盤分區(qū)、格式化等危險操作，學(xué)生一般沒有機(jī)會親手實(shí)踐。在虛擬機(jī)環(huán)境下，學(xué)生可以任意進(jìn)行磁盤分區(qū)、格式化、設(shè)置CMOS、設(shè)置BIOS SETUP參數(shù)等一些計(jì)算機(jī)維護(hù)操作。操作完成后，通過映象功能可以非常輕松地將操作系統(tǒng)恢復(fù)到原樣。

3.3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用

學(xué)生在學(xué)習(xí)局域網(wǎng)的組建、網(wǎng)絡(luò)配置與管理、FTP、郵件服務(wù)器等各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的配置、遠(yuǎn)程訪問和路由的設(shè)置等知識時，單憑理論講授是很難理解和掌握的。利用虛擬機(jī)，學(xué)生可以在單臺計(jì)算機(jī)上組建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，進(jìn)行各種網(wǎng)絡(luò)配置，也可以組建虛擬局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集群試驗(yàn)。若學(xué)生不能按時完成實(shí)驗(yàn)，借助虛擬機(jī)的掛起功能，保留當(dāng)前狀態(tài)，以便下次繼續(xù)完成。

3.4 網(wǎng)絡(luò)安全

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，病毒、木馬、黑客程序非常盛行。教師在講解計(jì)算機(jī)病毒、木馬等知識時只能停留在講述階段，利用虛擬機(jī)可以改變這一狀況。教師可以在虛擬機(jī)系統(tǒng)上植入病毒文件進(jìn)行病毒、木馬程序的傳播與演示，以及實(shí)現(xiàn)安全防御等操作，讓學(xué)生更加直觀地了解系統(tǒng)的安全及防御技術(shù)。

3.5 軟件測試

學(xué)生在學(xué)習(xí)軟件設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)等課程時，編寫的程序需要在多種環(huán)境及多種操作系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行測試。應(yīng)用虛擬機(jī)，不需要實(shí)際安裝所有的系統(tǒng)與插件，就可以輕松地模擬出各種測試環(huán)境，有利于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

3.6 課件制作

計(jì)算機(jī)教師在制作課件時，常常會需要多種操作系統(tǒng)中的操作。通過虛擬機(jī)軟件，可以使用Snagit、HyperSnap-DX等屏幕捕捉程序，方便地把樣圖抓取下來，或者直接利用視頻捕捉功能將操作過程錄制下來，有助于制作圖文并茂的課件。

總之，虛擬機(jī)是計(jì)算機(jī)教學(xué)的有效工具，在計(jì)算機(jī)教學(xué)中有非常重要的作用和廣泛的應(yīng)用。如何利用虛擬機(jī)更好地為計(jì)算機(jī)教學(xué)服務(wù)，是每個計(jì)算機(jī)教師需要研究的一個新課題。

參考文獻(xiàn)

[1]劉晙.談?wù)動?jì)算機(jī)教學(xué)中虛擬機(jī)的應(yīng)用[J].科技資訊，2009(36):190

[2]蔡友林，祝紅琴，司紅偉.虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的探討[J].電腦知識與技術(shù)，2009，5(10)，7889-7990

[3]王永.虛擬機(jī)在高校計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2006(11):164，177

[4]何秋燕，等.淺談虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2010(11):73-74