虛擬機技術在計算機操作系統培訓教學中的應用

摘 要：從計算機操作系統培訓教學的角度，介紹了虛擬機技術的原理和特點，介紹了虛擬教學環境的創建方法，并對計算機操作系統教學的各個實驗環節進行了介紹。

關鍵詞：虛擬機；虛擬內存；宿主計算機

在計算機操作系統培訓教學中，加強培訓學員動手能力的培養是最受重視的問題。操作系統的安裝是計算機操作系統培訓教學的核心教學，對上機實訓教學要求很高。計算機操作系統培訓教學不僅要求培訓學員能夠掌握操作系統的基礎理論和工作原理，還要求學員能夠熟練地、正確地安裝、配置、優化操作系統以及常用的軟件。計算機操作系統培訓的具體內容如下：

1.操作系統安裝：包括合理劃分硬盤分區、正確安裝操作系統、安裝硬件驅動程序等步驟。

2.操作系統優化：包括操作界面優化、虛擬內存優化、系統啟動速度優化等步驟。

3.操作系統配置：包括系統自動更新、系統網絡配置、系統打印機配置等步驟。

4.常用軟件的安裝與配置過程包括：安裝、配置殺毒軟件、安全防護軟件、辦公應用軟件、常用輸入法軟件、影音軟件等步驟。

5.操作系統的維護：要求學員能夠就安裝、配置、優化以及操作過程中出現的各種問題進行正確的維護。

在傳統的上機實驗過程中，完成計算機操作系統培訓的全部內容，培訓學員常常需要將一臺實驗計算機原有的操作系統全部破壞，再進行正確安裝，這樣做破壞了原有的教學演示軟件，影響到了培訓教師的教學演示。由于實驗環境的特殊要求，不允許培訓學員對硬盤進行隨意分區，也影響了培訓學員的學習熱情。近年來，隨著虛擬機技術的發展與廣泛應用，上述問題得到了很好的解決。虛擬機技術的出現及虛擬機的強大功能，使得利用現有的實驗設備，在不破壞實驗計算機原有系統的前提下，開展以前無法開展的實驗成為可能，計算機培訓教學質量也有了明顯的提高。

一、虛擬機技術介紹

1.虛擬機的基本概念

所謂虛擬機（Virtual Machine）就是在計算機硬件基礎上通過軟件技術模擬出來具有完整功能的計算機系統。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，這些虛擬計算機擁有自己的CPU、內存、硬盤和網卡等硬件設備，像物理計算機一樣工作，可以給虛擬計算機硬盤分區、安裝操作系統、安裝應用程序、訪問計算機網絡等，且不會影響真實硬盤上的數據，甚至可以將多臺虛擬機連接成一個虛擬的局域網。

2.VMware虛擬機軟件簡介

VMware Workstation 是VMware公司開發的一款虛擬機軟件，它可以在一臺計算機上支持運行一臺或多臺虛擬客戶機，支持許多常見的操作系統，如Windows 98、Windows 2000、Windows XP、Vista、Windows 7、Linux和Unix等操作系統。與物理計算機上安裝多啟動系統不同的是，在VMware上可以同時運行多個不同類型的操作系統，可以很方便地在不同的操作系統之間進行靈活切換，每個客戶機操作系統在邏輯結構上都是相互獨立的，在各自系統內所做的修改、配置的服務、運行的程序都互不影響。而多啟動系統的計算機，僅能在同一時刻運行一個操作系統，切換操作系統時需要重新啟動。

二、虛擬機在培訓實訓教學中的優勢

運用VMware構建虛擬教學環境有以下優點：

1.VMware虛擬機兼容性好、可靠性高

虛擬的客戶機系統和物理計算機一樣擁有BIOS、CPU、內存、硬盤、聲卡、顯卡、網卡等硬件設備，并與宿主計算機一起共用光驅、軟驅、鍵盤、鼠標、顯示器等硬件設備。它的操作系統安裝和使用與普通計算機幾乎是一樣的，可以擁有自己獨立的IP地址，為使用者提供全部的PC（個人計算機）功能，能很好地滿足各種計算機培訓實訓教學的需求。

2.VMware虛擬機幾乎對所有主流的操作系統都提供良好的支持

利用VMware虛擬機軟件可以在有限的資源條件下方便地構建基于不同平臺的復雜的網絡結構和實驗環境，充分發揮現有資源的作用，節約了硬件投資。

3.在同一臺計算機上可以同時建立多個虛擬客戶機，也可以同時運行其中的若干個虛擬操作系統

在正在運行的虛擬客戶機之間，在虛擬客戶與宿主計算機之間，可以通過多種方式聯網，以滿足實驗需求。

4.宿主計算機完全控制虛擬客戶機

當在虛擬客戶機中進行危險操作時，宿主計算機可以關閉與虛擬客戶機之間的連接，并可以隨時關閉虛擬客戶機，最大限度地減小了實驗過程中造成的硬件損壞或系統癱瘓的可能性。

5.用VMware虛擬機軟件建立的虛擬客戶機主要以文件的形式存儲

當虛擬客戶機在實驗中徹底損壞以后，可以通過復制備份文件的方法，很快對虛擬客戶機進行重建。其重建的速度和靈活性比使用克隆軟件（GHOST）還原操作系統的速度要快、要好。

6.虛擬機強大的可復用性使得實驗環境的維護變得輕松

在一臺計算機上安裝好虛擬客戶機后，將其復制到其他硬盤分區或其他計算機上，無需修改就可以直接使用，這對操作系統配置、優化、維護等培訓提供了極大的便利。

三、VMware虛擬機軟件在計算機操作系統培訓教學中的應用

1.安裝與設置VMware虛擬機軟件

因為需要搭建VMware虛擬客戶機供實驗使用，所以首先需向培訓學員簡單介紹VMware虛擬機軟件的功能及作用，并演示在實驗計算機上安裝VMware虛擬機軟件。其次，根據培訓計算機操作系統類型的不同以及實驗計算機硬盤的大小，對安裝后的虛擬機進行不同的設置。最后，要求培訓學員在實驗計算機上安裝虛擬軟件，并按要求對虛擬客戶機進行設置。

例如：如果培訓Windows XP操作系統，則要求培訓學員將虛擬客戶機的硬盤設置為40G；如果培訓Windows 7操作系統，則要求培訓學員將虛擬客戶機的硬盤設置為80G等。

2.BIOS設置及硬盤分區

BIOS設置和硬盤的合理分區是計算機操作系統培訓的難點。

BIOS是英文“Basic Input Output System”的縮略語，直譯過來后中文名稱就是“基本輸入輸出系統”。其實，它是一組固化到計算機內主板上一個ROM芯片上的程序，它保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、系統設置信息、開機后自檢程序和系統自啟動程序。其主要功能是為計算機提供最底層的、最直接的硬件設置和控制。因為BIOS設置的錯誤可能導致計算機不能啟動，所以利用VMware虛擬機軟件提供的客戶機中的BIOS可以很好地完成BIOS設置的教學演示，培訓學員也可通過對虛擬客戶機中的BIOS的設置，直觀地理解和掌握BIOS設置方法。

硬盤分區就是將容量比較大的硬盤按需要劃分成幾個不同用途的分區。因為硬盤分區會破壞整個硬盤中的數據，所以在傳統實驗中一直不允許學員進行操作。利用虛擬客戶機中提供的模擬硬盤，培訓學員可以學習多種方法，親自對虛擬客戶機的硬盤進行分區，并可重復進行練習，進一步提高學員的學習熱情。

3.操作系統的安裝、設置與優化

利用提供的不同操作系統安裝光盤映像文件，培訓學員可以在虛擬機軟件中創建一個或多個虛擬客戶機，并在虛擬客戶機中反復練習、安裝不同的操作系統，使學員對安裝操作系統有更直觀的認識。利用虛擬機軟件所提供的“快照”功能，培訓學員可以對安裝好的操作系統進行不同的設置、優化，使設置、優化后的操作系統達到培訓學員所要求的效果，并通過上網設置、網上鄰居設置、打印機的安裝等使培訓學員感受到真實的物理實驗環境，達到提高培訓教學質量的目的。

4.常用軟件的安裝、設置

在安裝操作系統的虛擬客戶機上，培訓學員可以實驗安裝多種常用軟件，并對操作系統進行優化設置，使虛擬客戶機的運行效果達到培訓學員認為的最佳狀態。利用在虛擬客戶機上進行反復練習，讓培訓學員克服實際操作中的心理障礙，改正不良操作習慣，最終達到計算機操作系統培訓目標。

利用虛擬機軟件來輔助計算機操作系統培訓教學，使得教學演示與學員實驗都能順利進行。由于虛擬客戶機是VMware軟件建立在物理計算機上的一個文件，對虛擬機的任何操作都不會損壞硬件設備。因此，可以在虛擬機中完成傳統教學中無法完成的實驗。將虛擬機技術運用到計算機操作系統培訓教學中不僅提高了培訓教學質量，還節省了大量的教學經費。

參考文獻：

［1］劉愛軍.虛擬機技術在計算機實驗教學中的應用［J］.學術研討，2007.

［2］艾娟.高職計算機實驗教學中虛擬機軟件VMware的應用研究［J］.企業技術研究，2009.

（作者單位 甘肅省金昌市金川集團公司職工培訓中心網絡學校）