虛擬機技術在中職《計算機組裝與維護》教學中的應用

溫偉方

（中山市中等專業學校 廣東 中山 528458）

《計算機組裝與維護》課程是一門操作性非常強的課程，同時，也是中職學校計算機應用技術及相關專業的一門必修專業基礎課。該課程中的一部分重要教學內容，如系統BIOS設置、硬盤分區與格式化、安裝各類操作系統、修改Windows注冊表、操作系統備份和恢復等，相關實訓操作很容易改變甚至破壞計算機系統設置及硬盤中的數據，從而導致計算機數據丟失或系統崩潰，并增加硬件設備的維修率和損耗率，同時加大機房的維護難度。又由于當前中職學校普遍存在學生多、計算機教學實驗設備資源不足的情況，很多學校在教學過程中都只安排學生在機房進行極有限的幾次操作實驗，還有些學校甚至根本不安排實驗，只由任課教師在課堂上利用投影儀進行演示實驗，從而導致學生并不能得到充分的上機動手實踐，對相關知識和技能的掌握情況也大打折扣。這樣，教師的教學效果也是事倍功半，課程培養目標得不到有效落實。因此，如何充分利用機房有限的資源進行教學，成為了當前中職《計算機組裝與維護》課程教學中的棘手問題。

針對上述情況，筆者經過長時間的探索與實踐，在《計算機組裝與維護》課程教學中引入虛擬機技術，建立了基于VMware軟件的虛擬機平臺，用于教學演示和學生動手實操。在這個平臺上，用戶有著與真實環境基本完全一致的體驗，教師可以全方位地對教學內容進行演示，而學生也可以隨時進行系統BIOS設置、硬盤分區與格式化操作、安裝各類操作系統、修改Windows注冊表、操作系統備份和恢復等操作，不用擔心會破壞計算機物理硬盤空間上的數據以及計算機真實操作系統，從而使教學中遇到的困難得到有效緩解。

虛擬機技術及常用虛擬機軟件簡介

虛擬機概念 所謂虛擬機就是指虛擬的計算機。虛擬的含義，是相對于真實的物理計算機而言的。物理計算機是由看得見、摸得著的各類計算機部件構成，其配件如CPU、內存、聲卡、硬盤、網絡適配器、光驅等，都是真實存在的。如果從物理計算機的原有系統中“分割”出一部分內存容量和硬盤空間，虛擬成一臺獨立于原有系統的新計算機，新計算機有獨立的CPU、內存、硬盤、網絡適配器及其他各種配件，可以像對待原有物理計算機那樣對新計算機進行系統BIOS設置、硬盤分區與格式化操作、安裝各類操作系統和應用軟件，這種虛擬出來的新計算機就稱做虛擬機。而創建這樣的虛擬機是通過各類軟件實現的，這類軟件就稱為虛擬機軟件。

常用虛擬機軟件 當前常用的虛擬機軟件主要有三種，即VMware workstation （以 下 簡 稱 為 VMware）、MicrosoftVirtualPC和OracleVM VirtualBox。三款軟件各有特點。Microsoft Virtual PC對微軟的平臺能提供最好的支持，Oracle VM VirtualBox提供了開源版本，而VMware則具有功能最強大、穩定性好，提供對幾乎所有常見操作系統的支持，同時，擁有最廣泛的用戶群的特點。因此，本文以VMware7.0版本為例來講述虛擬機的應用。

VMware虛擬機的特點 （1）可以在同一臺計算機上同時安裝和使用多種操作系統， 例如 Microsoft Windows、Linux、Novell NetWare、Sun Solaris、FreeBSD，以及最新的Mac OS XLion等，而且完成多操作系統的安裝與使用，均不用重新進行硬盤分區或重啟計算機系統就能實現。（2）不同操作系統之間可以實現完全隔離，并且還能保護相應操作的使用環境以及所有安裝在操作系統上面的應用軟件和資料，并且還具有強大的硬盤與系統還原功能。（3）不同的操作系統之間能夠進行網絡通訊、文件共享等互動操作，同時還具有錄像功能，既能捕捉單張屏幕圖片，又能捕獲視頻。（4）提供對物理主機所有外設及幾乎所有接口的支持，包括物理主機的光驅以及實時檢測到U盤、移動硬盤等USB設備。

VMware虛擬機的安裝與創建

現以當前常用的VMware 7.0版本為例來講述虛擬機的安裝與創建。

安裝VMware虛擬機的硬件與軟件環境要求 安裝VMware虛擬機的計算機硬件要求并不算高，具備P4或以上的CPU，1G或以上的物理內存均能順利安裝運行。如果需要在VMware中同時安裝并運行多個操作系統并進行相關實驗，則建議計算機配置至少2G的物理內存，還應該保證物理計算機有較大的硬盤空間用于分配虛擬硬盤來構建虛擬機系統。而對于軟件環境而言，主流的Windows XP、Windows 2003、Windows 7等操作系統平臺均提供良好的支持。

安裝與建立VMware虛擬機VMware 7.0的安裝過程與普通軟件基本一致，其間要求輸入軟件序列號并提示選擇第一臺虛擬機的操作系統的類型、是否立即安裝操作系統、虛擬機命名、虛擬機占用硬盤空間大小等。這里建議選擇稍后安裝操作系統。那么，此時所建立的VMware虛擬機可以說是一臺獨立的裸機。它可以共享來自主機的CPU、內存、硬盤等資源，并且能夠識別主機所安裝的光驅、USB移動存儲設備等。此外，考慮到中職學生的英語水平較弱，也建議在軟件安裝完成后再運行漢化補丁，這樣就可以得到中文的軟件界面。VMware支持建立多個虛擬機系統，只要物理主機的硬盤空間允許。因為每個虛擬機實質上是存儲在主機硬盤上的一系列特定文件。如果是進行多操作系統安裝與學習或進行網絡通信實驗，一般都建議建立至少2～3個虛擬機系統。運行安裝完成的VMware，通過單擊菜單→新建→虛擬機，然后根據向導即可創建新的虛擬機。

VMware虛擬機的啟動與運行 當安裝與建立完成虛擬機后，可以在主界面側邊欄的Favorites中選擇相應的虛擬機系統，單擊Powered On即可啟動并運行。

VMware虛擬機在教學中的應用實踐

BIOS設置 BIOS設置一直是《計算機組裝與維護》課程的重點與難點內容，對任課教師而言存在很大的困擾：一方面，BIOS設置不當對計算機有一定的破壞性；另一方面，BIOS的英文界面也增加了學生學習的難度。另外，很重要的一點是無法用當前流行的屏幕錄制軟件進行視頻教程的錄制。所以，原本操作性就特別強的內容，學生卻總是得不到有效的訓練與掌握。引入虛擬機之后，這些問題能得到很好的解決。每臺虛擬機都有自己獨立的BIOS，虛擬機的啟動過程和普通計算機一樣，首先是系統自檢，可以通過按下DEL鍵進入BIOS設置界面，在BIOS中設置系統日期時間、啟動順序、密碼、CPU頻率等相關設置。還可以通過單擊虛擬機→電源→Power On to BIOS，以更加快揵的方法進入BIOS參數設置專項練習。由于是處于虛擬機平臺，所以這些設置可以任意地反復訓練，而不會對物理電腦產生任何影響。此外，任課教師還可以通過單擊虛擬機→捕捉視頻，將整個設置過程進行屏幕錄制為AVI視頻文件分享給學生，這樣就解決了普通計算機中難以實現的BIOS設置狀態下視頻教程制作的難題。

硬盤分區、格式化與操作系統的安裝實驗 一臺新裝的裸機如果要安裝各種應用軟件正常使用，必須首先對硬盤進行分區、格式化、安裝操作系統，這也是《計算機組裝與維護》課程中最重要的實驗教學內容之一。現在所有這些操作均可在虛擬機系統中很好地實現，而且與實際的計算機操作幾乎完全一致。當安裝建立好一個新虛擬機系統后，在VMware7.0的主界面上單擊虛擬機→電源→Power On，并在虛擬機的BIOS設置中將光驅設為第一啟動選項。由于此時沒有安裝任何的操作系統，系統經自檢后會顯示 “Operating System not found”即沒有發現操作系統。此時，可以直接在光驅里面放入能引導進入DOS狀態的系統啟動光盤，重新啟動虛擬機，在DOS命令提示符下輸入Fdisk，進行Fdisk硬盤分區實驗。在Fdisk分區實驗完成以后，重新啟動虛擬機就可以進行Format格式化實驗，依次對已經建立的分區進行格式化后就可以進行安裝操作系統。當然，也可以使用目前流行的、具有各種功能強大的啟動菜單的裝機光盤來進行分區與安裝操作系統實驗。此外，VMware虛擬機也完全支持ISO文件模式的虛擬光驅，操作是在VMware7.0的主界面依次單擊虛擬機→設置→Hardware→Connection→Use ISO image file選擇相應的ISO文件作為虛擬光驅。在《計算機組裝與維護》課程的各項教學實驗操作中，經常要使用到各類DOS啟動工具盤、系統測試工具盤、操作系統安裝盤等。由于VMware7.0有對虛擬光驅的支持，教師可以將這些光盤全部制作成ISO鏡像文件格式，這樣既能減少光驅損耗，也能很好地減少這類實驗的準備時間。

多操作系統的安裝體驗與學習VMware7.0虛擬機同時提供對Microsoft Windows、Linux、NovellNetWare、Sun Solaris等操作系統的支持，其中Microsoft Windows系列就包括了從Windows 3.1到目前的Windows7幾乎所有版本的Windows系統，所以可以在一臺計算機上完成多操作系統的安裝體驗與學習。

GHOST克隆技術與操作系統備份還原實驗 GHOST克隆技術在日常的計算機組裝與維護中有著相當廣泛的應用。當操作系統出現問題，系統自帶的還原功能也無法解決時可以運用GHOST克隆軟件及相應的GHO備份文件來恢復系統。對于當前比較流行的、有著強大的多種分區格式以及硬盤的快速備份與還原功能的Norton Ghost克隆軟件，VMware虛擬機平臺也提供非常好的支持。

通過在中職《計算機組裝與維護》課程教學中引入VMware虛擬機技術，能有效緩解中職學校計算機實驗設備以及各類硬件設施不足的問題。在虛擬機環境下所做的所有實驗操作均不會對計算機硬盤的數據產生任何影響，從而在很大程度上降低了計算機機房的維護難度，同時，又增加了中職學生的動手實操機會，并極大地豐富了學生計算機軟硬件維護的實戰經驗，鍛煉與提高了學生解決各類計算機實際問題的能力，使課程的教學效果得到顯著提高。

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