淺談虛擬機在中職信息化教學中的應用

福州電子職業中專學校 涂世昌

?

淺談虛擬機在中職信息化教學中的應用

福州電子職業中專學校 涂世昌

隨著信息化教學的迅速普及，信息化教學設備雖然有了明顯提升，但教學中還會經常遇到因教學實訓環境不適應而影響教學效果的現象。虛擬機技術的使用，可以讓教學環境隨身帶、隨時搭建，不僅方便了教師錄制教學資源，也方便了學生搭建實訓平臺，強化實訓技能，進行一些有損操作系統的實訓。

虛擬機 Virtual PC VMware 教學環境

0 引言

隨著信息化教學的迅速普及，中職學校的信息化教學設備，如多媒體教室和計算機實訓室也在不斷更新升級，但各多媒體教室只準備了常用的教學環境，計算機實訓也各有分類，而這樣的環境卻不能靈活地適應不斷更新的教學內容和不同教師的特殊教學環境需求，因而經常會遇到諸如以下的各種情況：

（1）所用的教師計算機（以下簡稱教師機）環境中缺少某些教學必備的軟件、運行平臺等，導致無法完成正常的教學。特別是外出到陌生地方教學時，更會遇到這樣情況。

（2）各實訓室經常需要具有服務功能的服務器操作系統（以下簡稱Server OS）來建設實訓考試、各種考證、相應的模擬測試環境，或使用Server OS的一些特殊功能（如帶權限的文件服務）以達到更好的實訓教學效果，而正常教學所用操作系統均為非服務器的操作系統，如Windows XP、Windows 7。目前的通常做法是，每間實訓室另配一臺計算機用來架設服務器，這種方法固然可以，卻浪費了不少資源，而當設備不足時，就難免要在不同實訓室間將僅有的幾臺服務器搬來搬去，給實訓室管理和課堂管理帶來了諸多不便。

（3）對于一些對系統有損壞性的實訓課程，學生基本沒有實踐機會；對于一些經常需要幾臺計算機一起進行測試才能完成的實訓，學生就經常只會完成自己所測試的內容，而不能較好地掌握整個實訓的技能要求。

（4）教師在課外備課時，由于缺少上課的實訓環境，常備課不充分，從而導致課堂上突發異常，甚至無法完成教學任務。

面對著上述種種問題，其實只需要采用虛擬機技術來構建各種教學、實訓環境，就能輕松、靈活地將它們解決好。

1 虛擬機概述

虛擬機可以通過軟件來模擬完整的硬件系統，在一臺物理計算機上可以利用虛擬機同時安裝、運行多個虛擬的操作系統（以下簡稱Guest OS，即安裝在虛擬機中的操作系統），如WinXP、Win7、Window Server 2008、Linux等，各系統間可以同時運行且互不干擾，也可以組建成一個網絡，多系統間也可以進行靈活切換，從而在節約資源的情況下方便地完成各種測試與開發。

目前在信息化教學中比較常用的虛擬機軟件主要有Virtual PC、VMware。兩種虛擬機均能支持Dos、Windows、Unix、Linux等Guest OS，安裝Guest OS時均可采用物理光盤或使用ISO鏡像文件，Guest OS均有bridged(橋接模式)、NAT(網絡地址轉換模式)和host-only(僅主機模式)三種網絡工作模式，安裝后的Guest OS和Host OS（即物理計算機上安裝的操作系統）是相互隔離的，但鼠標指針均可以在二者之間隨意移動、拖放文件，而且Guest OS均具有磁盤還原功能。

Virtual PC是微軟開發的虛擬機，對Windows操作系統具有較強的兼容性；最新版本Virtual PC 2007漢化安裝包僅27MB左右，安裝快速，約90秒即可完成安裝；Guest OS的硬盤和內存大小按實際使用動態增減，Virutal PC虛擬了一個通用的顯卡：S3Trio32/64(4M)，還虛擬了串口和并口。

而VMware WorkStaion6.0之后的各版本安裝包均在400MB以上，安裝時間較長、較繁；Guest OS的硬盤容量在設定后不可調整，但可增加硬盤數量；分配多少內存，即使不用，也占用著，不可被其他地方調用，因而基于VMware的Guest OS比較耗資源。但VMware更新最快，支持最新的各種操作系統，可以虛擬出除串口、并口外的USB、打印機等，而且VMware WorkStation自9.0起具有更出色的3D圖形技術。VMware Workstation 具有更快的3D圖形處理能力，支持在Windows 和最新 Linux虛擬機中使用 DirectX 9.0c Shader Model 3 和 OpenGL 2.1 3D 圖形技術，因此可以輕松地滿足 AutoCAD、Solidworks 和許多最新游戲等 3D 應用的嚴苛要求[1]。

對比Virtual PC和VMware，如果要安裝Windows系統，且所要使用的軟件對顯存要求不高，對Guest OS的設置也比較簡單，則建議使用輕巧型的Virutal PC；若是需要安裝非Windows系統，或體驗最新的各種操作系統，或軟件對顯存要求較高，或需要更多的硬件虛擬時，建議使用VMware。

2 虛擬機在中職信息化教學中應用

2.1 應用一：教學環境隨身帶

Guest OS在Host OS中只是一個虛擬硬盤文件，文件大小即Guest OS實際消耗的硬盤空間，如Guest OS為純凈的Windows XP或Windows Server 2003，虛擬硬盤文件大小一般不超過2GB，便于存儲在U盤或移動硬盤隨身攜帶。由于Virtual PC和VMware都可以直接使用虛擬硬盤文件打開相應的Guest OS，所以對于一些特殊的教學環境，教師可以事先在Guest OS中配置好，或直接將實訓室的實訓環境通過鏡像方式Ghost安裝到Guest OS中，然后將虛擬硬盤文件存放在U盤或移動硬盤中，隨身攜帶，這樣只要所用計算機上安裝了相應的虛擬機就可以把虛擬硬盤文件拷到計算機上使用，這樣既方便了備課，又方便了上課。當然，經實踐證明，如果是存放在USB3.0的U盤或移動硬盤上，則可在USB3.0的移動設備上直接運行Guest OS，這樣省去了拷貝虛擬硬盤文件時間，大大提高使用效率和便靈活性。

Virutal PC安裝快速，操作簡單，相對于Virutal PC，VMware的硬件虛擬更強大，磁盤使用效率更高，更突出優勢，若某些軟件在Virtual PC無法運行時，不妨使用VMware。但由于VMware安裝較繁瑣、耗時，若要使用VMware，則建議先在常用的多媒體教室或實訓室安裝好VMware，以免影響課堂進度。

2.2 應用二：節省設備投入，提高實訓教學效果

2.2.1方便教師搭建服務器，提高實訓教學效果

在實訓教學中，將用于考試或文件共享等專門用途的Server OS安裝在教師機的虛擬機上，則每間實訓室可節省1臺服務器計算機。

在虛擬機上安裝Server OS后，教師可方便地實現在Window Server 2003的Guest OS中搭建各種服務器，如文件服務器。在建好文件服務器后，可以通過特定軟件實現為每個學生機建立一塊相互隔離的個人空間，這樣既方便了學生提交作業，也方便每次課將上次未完成的作業對應地發送給學生。

2.2.2方便學生搭建實訓平臺，進行實訓、測試，強化技能

（1）在計算機實訓中，每個學生均可利用一臺計算機同時操作多個Guest OS，進行完整的實訓測試，不僅提高了實訓設備的使用效率，還可以讓每個學生系統、全面地掌握相關技能，而不局限于分工合作后的局部技能，如網站建設與發布測試、網絡攻防測試等。

（2）由于Host OS與Guest OS是隔離的，所以在Guest OS中不管是分區、中病毒、死機，還是安裝各種軟件，都不會影響Host OS。在Host OS中，Guest OS僅表現為一個或多個數據文件，所以諸如系統安裝、磁盤操作、分區調整、數據刪除與恢復測試、病毒防治、網絡安全攻防測試之類會損壞Host OS的實訓，就可以放心地讓學生在Guest OS中進行反復實訓，這樣學生的專業技能也能得到更好的強化。

2.2.3方便準備不固定實訓場所的實訓環境

（1）對于臨時調整實訓室時，經常會遇到學生機缺少實訓環境，教師可以利用如凌波多媒體網絡教室軟件、飛鴿傳書等局域網文件傳送軟件，快速地將配置好實訓環境的虛擬硬盤文件傳送給學生，學生就能在虛擬機的實訓環境中正常完成實訓。

（2）對于一些非正常教學的培訓，學生機中缺少培訓所需軟件，或軟件版本不同，則可將培訓所要的軟件安裝到Guest OS中，傳送到學生機上，從而減少了對所有學生機因不同需求反復安裝的麻煩。

2.3 應用三：錄制實訓教學視頻

由于利用虛擬機可以搭建各種教學、實訓環境，所以可以利用屏幕錄制軟件或VMware中的“捕捉視頻”功能，來錄制Guest OS中的所有操作，進而制作成教學視頻。例如：

（1）錄制安裝操作系統的教學視頻。由于對計算機的各種軟件操作都必須基于操作系統，若不在虛擬機中安裝操作系統，無法邊安裝邊錄制，這樣只能用攝像機來錄制，但顯示屏存在刷新頻率，會導致拍攝出來的視頻有條紋，而且錄制環境的燈光效果也會影響錄制效果。

（2）錄制一些會損壞硬盤或影響硬盤數據的實訓。在Host OS上直接進行這些實訓，顯然是很不安全的，所以這類教學視頻，則建議在虛擬機的Guest OS中演示并錄制。

使用VMware錄制視頻，還有一個便利之處是，當錄制的內容長時間不需要用戶干預時，如安裝操作系統等，在最小化VMware時仍然可以繼續錄制Guest OS中的操作，這樣用戶就可以在等待的過程中在Host OS中做其他的事了，以充分利用時間。

[1] VMware Workstation_[EB/OL]. http://baike.baidu.com/link?url=sBAKtCORj VDNNYgnN9HHw06kzntO16MGahSRT1LE49nbivvxVfZd6rTYk6OZKNbu, 2014-04-01.