虛擬技術在計算機教學中的應用

侯貞霞 宋斌豐

摘要本文介紹了虛擬機技術在計算機組裝與維護課程、網絡教學、網絡安全教學、操作系統教學及輔助教學中的應用，解決了硬件資源的不足。

關鍵詞網絡教學虛擬技術Vmware

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

我們的計算機組裝與維護專業的教學要不斷的安裝新系統、進行硬盤格式化等操作，計算機網絡技術專業的教學需要搭建復雜的網絡環境、網絡安全教學……硬件資源的不足嚴重地制約了我們的實驗環境，實驗基礎的相對薄弱令我們的實驗教學實在是有點捉襟見肘了。面對如此的一種狀況，我們在教學中引入了虛擬技術，運用虛擬機可以在單臺機器上安裝多系統、對硬盤進行分區格式化操作、構建復雜的網絡環境、進行網絡安全教學、教學過程的適時錄制等。

目前比較流行的虛擬機技術是利用VMware的Vmware Workstation。它可以在一臺普通計算機上虛擬出一臺或數臺計算機，并且每臺機器都有各自的BIOS參數，即使是系統崩潰也互不干擾。

使用VMware軟件（我們使用的是VMware Workstation6.5），在運行Windows（NT以上）或Linux操作系統的計算機上進行安裝VMware Workstation，然后啟動VMware Workstation就可以創建模擬機了。

安裝VMware Workstation過程簡單敘述如下：（1）打開VMware Workstation——新建虛擬機；（2）新建虛擬機向導——自定義；（3）選擇一個虛擬機格式——新的；（4）選擇一個客戶機操作系統——Microsoft Windows；（5）命名虛擬機——Windows Server 2003；（6）下一步直到選擇網絡類型；（7）下一步直到選擇磁盤容量；（8）完成后選擇系統鏡像，打開電源聯接；（9）重起虛擬機，完成虛擬機硬件設置后，就可以安裝操作系統了。

需要說明的是：運用虛擬機搭建的計算機及網絡環境，只是模擬了物理計算機的硬件設備，進行的所有操作不會影響到主機環境，不會損壞計算機的硬件設備。

下面我們通過教學示例來看虛擬機技術在計算機教學中的一些應用。

1 在計算機組裝與維護課程中的應用

計算機的組裝與維護課程中有一項很重要的教學內容就是更改計算機Bios參數、對計算機硬盤的分區和格式化操作。頻繁更改計算機Bios參數、反復對硬盤進行分區、格式化操作，對計算機、硬盤肯定會有很大的損傷，嚴重時會導致計算機、硬盤報廢掉。為保護計算機設備和系統，機房中計算機往往安裝有系統還原系統，實際操作起來很麻煩。如果只講理論，看看圖片進行教學，教師講起來很費勁、學生學起來也很乏味。運用虛擬機進行這方面的教學，就可以很好的解決這個問題。

當按操作步驟提示在計算機上安裝完VMware Workstation6.5進行時，使用DOS命令提示輸入Fdisk分區。完成分區以后，重啟虛擬機再進行Format格式化處理。格式化完成后重起虛擬機就可以安裝操作系統了。當安裝完操作系統重啟后，再進行虛擬客戶機操作系統的VMware Tools(工具包)驅動程序安裝。至此，一套新的操作系統就完成了，我們可以在這個平臺上繼續進行我們的實驗了。

虛擬機的運用，有效的解決了該專業實驗教學不能在公共機房進行的問題，對改善實驗條件起到了很好的效果。

2 在計算機網絡教學中的應用

我們以網絡教學中搭建企業網為例來簡述虛擬機在網絡教學中的應用。該實驗要求使用4臺計算機、兩臺交換機、一臺路由器搭建一個常用的企業網網絡，在工作組模式下完成Windows Server 2003的多種常用服務器配置；實現交換機VLAN劃分，路由器的安全策略。其中，WEB服務器和FTP服務器為PC1，打印服務器為PC2，接到Route和Switch 1上，PC3、PC4為普通網絡計算機，接Switch 2，兩Switch 互聯。為做好實驗，我們在一臺計算機上用虛擬機軟件模擬出PC1和PC2，第二臺計算機上模擬出PC3，PC4。具體操作步驟如下：（1）在一臺機上創建虛擬機，配置為512M、8G硬盤、以太網卡，CPU為虛擬；（2）在該虛擬機上安裝WINDOWS 2003操作系統，設置網絡模式為橋接模式；（3）按照實驗的網絡拓撲結構，連接各種設備；（4）設置好每臺虛擬機的IP地址，重新命名虛擬機的計算機名；（5）在Windows 2003系統上搭建WEB服務器、FTP服務器；（6）在交換機上按實驗要求劃分VLAN；（7）在路由器上按實驗要求設置好路由器策略功能；（8）測試PC3、PC4能否訪問PC1、PC2上的WEB服務器和FTP服務器，能否使用網絡打印機。虛擬機的使用，節約了網絡資源，改善了教學效果。

3 在計算機網絡安全教學中的應用

計算機網絡安全涉及系統安全設置、系統漏洞的分析與攻防、計算機病毒和黑客入侵防范等內容。為了讓學生更好地明白系統配置方法，黑客攻防的原理，我們在教學中運用虛擬機模擬實驗環境，讓學生結合黑客工具軟件進行漏洞掃描分析、進行實際的攻防操作，讓學生們在各種攻擊工具所造成的危害中進行分析和思考，從而加深對系統配置的理解及在實際操作中加強防范措施。

在系列的安全實驗中，運用虛擬機所設置的實驗環境對系統設備造成的危害最小，系統維護的工作量也最少，所起的效果也是最明顯。

4 在操作系統教學中的應用

目前常用的計算機操作系統主要是：Windows系列和Linux系列。計算機維護專業的教學要進行系統安裝、Ghost系統還原等操作，并且絕大多數保護系統是針對Windows的，對Linux保護相對較弱，Linux系統安全再者如果是雙系統的話， Linux系統更改，Windows還要重新進行安裝，況且學生機房中還有著系統還原之類的保護措施，頻繁的更改操作系統在公共機房也是不允許的。諸多因素就造成對操作系統教學的不便使用虛擬機，就可以輕松化解這類問題。我們在Windows系統下安裝虛擬機，再去安裝 Linux、對Linux更改設置、進行Ghost系統還原等。

5 在輔助教學中的應用

VMware Workstation還提供了一項很實用的功能：視頻捕捉和屏幕截圖。對一些重復要講的內容我們可以通過視頻捕捉把要操作的內容進行適時錄制或者進行截圖，再通過投影設備展示給學生，這樣既減輕了教師負擔又節省了時間，還能充分利用現有設備解決教學問題。

總之，通過搭建虛擬機可以給計算機教學提供一個更安全、更真實的實驗平臺，降低實驗成本，提高計算機課的教學效果，而且能培養學生發散思維能力能和提高學生的動手操作能力。

參考文獻

[1]王春海著.虛擬機技術與應用:配置、管理與實驗.清華大學出版社,2007.

[2]石志國著.計算機網絡安全教程.清華大學出版社,2006.

[3]何珍祥,任文.計算機實驗教學的利器——虛擬機之應用研究.高校實驗室工作研究,2010.2.