虛擬技術(shù)在公安院校計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用研究

鐘 華

（四川警察學(xué)院 四川 646000）

1 虛擬技術(shù)的概念

什么叫做虛擬化，虛擬技術(shù)又是什么。從計(jì)算機(jī)科學(xué)的角度來(lái)講，簡(jiǎn)單說(shuō)，虛擬化就是一種方法。它能夠?qū)Y源進(jìn)行合理地、科學(xué)地分配，使之達(dá)到最高的運(yùn)用效率。通過(guò)虛擬化技術(shù)，可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)。每一個(gè)操作系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立且又可以運(yùn)行多個(gè)程序。雖然這些操作系統(tǒng)和運(yùn)行的程序都在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，都使用同一個(gè)處理器和內(nèi)存。但是各個(gè)程序之間卻各自獨(dú)立、互不干擾，這就提高了一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率。

（1）虛擬化的概念很寬泛，隨著科技的進(jìn)步，時(shí)代的發(fā)展，它的概念范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大雖然不同的人對(duì)虛擬化的看法不同，作出的解釋也互不一樣，但通過(guò)比較觀察，至少包含了以下幾種含義：

①虛擬化是以硬件資源（如 CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等）或者軟件資源（如操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序等）為對(duì)象的；

②計(jì)算機(jī)在虛擬化之后，相關(guān)的邏輯資源可以把一些不必要的細(xì)枝末節(jié)幫用戶(hù)忽略隱藏。雖然如此，但相關(guān)的物理資源功能還是會(huì)提供給用戶(hù)，用戶(hù)就可以在這種虛擬環(huán)境中進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的一些功能。

③虛擬化可以具有邏輯性地實(shí)現(xiàn)資源配置，當(dāng)然這是以不受物理限制為前提。

（2）虛擬化技術(shù)在很多方面具有優(yōu)勢(shì)，主要有以下幾個(gè)方面：

①資源利用的效率高：虛擬化可以把一臺(tái)計(jì)算機(jī)中的資源以動(dòng)態(tài)的形式分配給多臺(tái)虛擬機(jī)，有些閑置不用的資源也能夠物盡其用，這就提高了原來(lái)一臺(tái)計(jì)算機(jī)中資源的利用率，虛擬化在這其中發(fā)揮了很大的優(yōu)勢(shì)。

②具有獨(dú)立性：一臺(tái)計(jì)算機(jī)中的資源可以被多臺(tái)虛擬機(jī)共同使用，也就是說(shuō)多臺(tái)虛擬機(jī)可以共享一臺(tái)計(jì)算機(jī)中的資源，雖然如此，但各個(gè)虛擬機(jī)之間卻是相互獨(dú)立的。操作這些不同的虛擬機(jī)就像操作一個(gè)一個(gè)單獨(dú)的實(shí)體的計(jì)算機(jī)一樣。各個(gè)應(yīng)用程序在不同的虛擬機(jī)中運(yùn)行，他們的安全程度和實(shí)用程度比在實(shí)體傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的程度要高得多。這也就是虛擬就的獨(dú)立性具有的好處。

③具有很強(qiáng)的可靠性：虛擬機(jī)在共享一個(gè)計(jì)算機(jī)資源的同時(shí)，又是完全相互獨(dú)立獨(dú)立，互不干擾地在硬件上進(jìn)行運(yùn)作的。虛擬化技術(shù)只是充分發(fā)揮了硬件的空間和資源，同時(shí)也也使得應(yīng)用程序可用性的程度大幅提升，進(jìn)而就使得數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)具有了很強(qiáng)的邏輯性和連續(xù)性，從而在安全指數(shù)上就大大提升。

④具有很低的成本：通過(guò)上文我們不難發(fā)現(xiàn)，虛擬機(jī)可以共同使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)的的整個(gè)資源，也就是說(shuō)一臺(tái)計(jì)算機(jī)上可以有多個(gè)虛擬機(jī)，同時(shí)這些虛擬機(jī)又可以在多個(gè)操作系統(tǒng)中運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序，完成各種工作任務(wù)，這就大大降低了資源成本。

⑤具有很高的兼容性：我們所使用的所有虛擬機(jī)都與計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)相兼容，同時(shí)在傳統(tǒng)的桌面管理方法上進(jìn)行了改善，計(jì)算機(jī)中有多種不同的操作系統(tǒng)，這就增強(qiáng)了虛擬機(jī)的兼容性，減少了一些不必要的問(wèn)題。

⑥便于進(jìn)行管理：計(jì)算機(jī)管理員在管理這些虛擬機(jī)的時(shí)候，也并沒(méi)有想象中的復(fù)雜。他們只需要利用一個(gè)統(tǒng)一的虛擬化管理平臺(tái)，就可以對(duì)這些虛擬機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，這就減輕了管理員的工作負(fù)擔(dān)，也使得整個(gè)管理工作變得簡(jiǎn)單有效。

2 虛擬技術(shù)的類(lèi)型

2.1 我們一般把虛擬技術(shù)分為三個(gè)大類(lèi)：

① 基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)虛擬化。這里面主要包括了網(wǎng)絡(luò)虛擬化和存儲(chǔ)虛擬化。

② 系統(tǒng)虛擬化。這里面主要包括了服務(wù)器虛擬化和桌面虛擬化。

③ 軟件虛擬化。這里面又主要包含了應(yīng)用虛擬化和高級(jí)語(yǔ)言虛擬化。

當(dāng)然在上述的只是一個(gè)粗略的分類(lèi)，這其中還包括了許許多多的分支和延伸，下面我就以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在公安院校計(jì)算機(jī)教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用做一點(diǎn)簡(jiǎn)要的論述。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)，顧名思義，它不是一個(gè)真正的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，而是一個(gè)仿真的環(huán)境。這個(gè)環(huán)境是怎么樣形成的呢？它主要是把一些相關(guān)的數(shù)字化信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)的整合處理，制作成為人們可以通過(guò)自己的感覺(jué)器官感受到的信息。然后再在其他一些相應(yīng)的傳感設(shè)備的作用下，使用戶(hù)與這種仿真環(huán)境直接接觸，進(jìn)行一系列的自然交互。所謂虛擬，就是通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)造一個(gè)模擬的、虛擬的環(huán)境；所謂現(xiàn)實(shí)，指的是雖然這是一個(gè)仿真的環(huán)境，但是當(dāng)人身臨其境之后會(huì)產(chǎn)生一種進(jìn)入現(xiàn)實(shí)環(huán)境的真實(shí)的感受。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又主要包含一下幾個(gè)方面：

（1）桌面虛擬現(xiàn)實(shí)

這個(gè)虛擬平臺(tái)主要以電腦屏幕為基礎(chǔ)，運(yùn)用多種輸入和輸出設(shè)備，在這些設(shè)備的共通作用下，來(lái)實(shí)現(xiàn)人與虛擬世界的交互。

（2）沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)

相當(dāng)于使參與者親自融入現(xiàn)場(chǎng)，用戶(hù)通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)器官充分融入環(huán)境，身臨其境。這種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要利用頭盔顯示器或投影生成的虛擬視覺(jué)以及虛擬觸覺(jué)手套的使用，并通過(guò)相應(yīng)的跟蹤，使人與系統(tǒng)達(dá)到交互的作用。

（3）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

在多種技術(shù)手段的作用下把現(xiàn)實(shí)世界和虛擬現(xiàn)場(chǎng)景結(jié)合在一起，這樣不僅可以減少生成復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的成本，還有利于增強(qiáng)虛擬環(huán)境的真實(shí)感。

（4）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

是不同地區(qū)的不同用戶(hù)同時(shí)而又獨(dú)立地通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起。共同分享一個(gè)虛擬的空間，把不同的虛擬體驗(yàn)結(jié)合在一起，這將能使用戶(hù)的虛擬體驗(yàn)達(dá)到一個(gè)更高的境界。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在公安教學(xué)和實(shí)踐中的應(yīng)用價(jià)值

現(xiàn)在許多的軍事訓(xùn)練和職業(yè)技能培訓(xùn)都采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)運(yùn)用這種技術(shù)，也取得了非常理想的成績(jī)。在公安院校的教學(xué)培訓(xùn)工作中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場(chǎng)的勘察、重建等等具有很強(qiáng)的實(shí)踐性的技術(shù)性學(xué)科。這些學(xué)科結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)龐大，老師在講解傳授過(guò)程中并不能夠讓學(xué)生全面具體地學(xué)習(xí)掌握，學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)不牢固，那創(chuàng)新只能是天方夜譚。所以針對(duì)這種情況，教師必須采取實(shí)踐教學(xué)的手段，即讓學(xué)生親臨現(xiàn)場(chǎng)，讓他們自己去感受和領(lǐng)悟，只有這樣才能真正鍛煉他們的偵查能力，培養(yǎng)他們的基本素質(zhì)。然而，即使是傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)也有他的不足之處。一是時(shí)間和空間對(duì)實(shí)踐教學(xué)的限制，不管何種實(shí)踐教學(xué)，都會(huì)有一定的時(shí)間規(guī)定，同時(shí)也只能是在指定的場(chǎng)地進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，不可能是隨時(shí)隨地地進(jìn)行教學(xué)；二是實(shí)踐教學(xué)的方法和手段比較單一，老師似乎是給學(xué)生灌輸知識(shí)的機(jī)器，學(xué)生也處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，因而不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使他們真正學(xué)到知識(shí)；三是有些場(chǎng)景比如兇殺、交通事故等，不可能在實(shí)踐教學(xué)中真實(shí)呈現(xiàn)，即便是實(shí)踐教學(xué)也只能是紙上談兵，學(xué)生缺少身臨其境的鍛煉。

正是因?yàn)檫@一系列的問(wèn)題在公安教學(xué)中的存在，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用就顯得很有必要。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在仿真訓(xùn)練系統(tǒng)中的應(yīng)用，學(xué)生就能夠融入這個(gè)仿真的環(huán)境，身臨其境地感受，從而充分學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識(shí)和技能。比如在現(xiàn)場(chǎng)勘查課程上，學(xué)生通過(guò)老師講解，可以借助相關(guān)設(shè)備進(jìn)入到仿真環(huán)境中去，這個(gè)仿真環(huán)境就是一個(gè)虛擬的案件現(xiàn)場(chǎng)。學(xué)生可以通過(guò)自己的感覺(jué)器官完成與現(xiàn)場(chǎng)勘查相關(guān)的一系列學(xué)習(xí)任務(wù)和實(shí)踐鍛煉。這就使得學(xué)生能夠更加方便、直觀、逼真地觀察和感受事故現(xiàn)場(chǎng)，從而運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析研究，同時(shí)在分析研究中又獲得新的知識(shí)。相比傳統(tǒng)公安教學(xué)的紙上談兵，這種教學(xué)更能讓學(xué)生得到切身的體會(huì)和感知。除此以外，還存在有些案件一直難以偵破的情況，這種案件一般積壓了較長(zhǎng)時(shí)間，當(dāng)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)早已面目全非，但是通過(guò)相關(guān)資歷記載，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就可以重現(xiàn)當(dāng)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)偵破案件有很大的幫助。計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和公安實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合，具有很寬廣的發(fā)展前景，必定會(huì)給公安院校的教學(xué)成果帶來(lái)很大的的改觀。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，如今，虛擬化技術(shù)也越來(lái)越成熟。國(guó)家對(duì)公安院校的教育事業(yè)的發(fā)展也會(huì)給予越來(lái)越多的關(guān)注。同時(shí)，隨著社會(huì)的進(jìn)步，國(guó)家也對(duì)公安院校在社會(huì)服務(wù)、技術(shù)技能等方面提出了更高的要求。結(jié)合目前我國(guó)公安院校的辦學(xué)條件和教學(xué)設(shè)備來(lái)看，仍然存在很多不足之處。在辦學(xué)理念、教學(xué)方式、學(xué)校管理各方面都還有許多問(wèn)題亟待解決。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備上，我們要很據(jù)社會(huì)發(fā)展和要求不斷更新，在教學(xué)的方式方法和力度上，我們要堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合，特別要加強(qiáng)實(shí)踐鍛煉。把虛擬化技術(shù)引入公安院校計(jì)算機(jī)教學(xué)，是一個(gè)十分重要的內(nèi)容，也是一個(gè)重大的突破。虛擬技術(shù)的引入，可以節(jié)省公安院校計(jì)算機(jī)教學(xué)中的資金投入。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏的情況下，還能夠充分的利用現(xiàn)有的設(shè)備資源，緩解資金壓力。不僅能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)管理員節(jié)省設(shè)備管理的壓力和時(shí)間，還能夠成為教師教學(xué)的左膀右臂。更為重要的是它不僅能夠滿(mǎn)足學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)的需要，還能夠滿(mǎn)足學(xué)生課余學(xué)習(xí)的需求。使得學(xué)生的學(xué)習(xí)突破了時(shí)間和空間的限制。在教學(xué)效果和效率方面，它能夠?yàn)樗銠C(jī)的教學(xué)和實(shí)踐提供一個(gè)近乎真實(shí)的環(huán)境，使學(xué)生身臨其境地學(xué)習(xí)和探究，在一定程度上滿(mǎn)足了公安院校在課程教學(xué)實(shí)踐上的要求。

[1]魯松 計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社，2008

[2]劉晙 談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)教學(xué)中虛擬機(jī)的應(yīng)用 科技資訊，2009.12.23，（36）：190

[3]顧明 虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用探討 遼寧高職學(xué)報(bào)，2008，（11）：45～46

[4]于小川.加強(qiáng)高專(zhuān)公安計(jì)算機(jī)教學(xué)的思考[J].廣西公安管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，（2）.

[5]宋葆華，楊林.公安院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育定位[J].江蘇警官學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，（6）.

[6]楊青.論公安院校的計(jì)算機(jī)教育[J].山東公安專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2004，（4）.