如何利用虛擬環境 提升信息技術教師的專業技術能力

沈偉春

摘要:VMWare虛擬機技術作為一種有效的教學輔助手段應用于信息技術教師專業技術能力培訓中，解決了現有硬件條件不能滿足實訓需求的困惑問題，既可以節省大量的設備投資和建設費用，又能提供一個穩定、安全且有效的實訓平臺。通過搭建虛擬環境，有助于加快認識并掌握實踐性知識，提高了培訓的實效性，在計算機實驗教學中具有非常重要的意義。

關鍵詞:信息技術；關鍵詞檢索；PowerPoint

● 引言

信息技術學科的專業特點決定了信息技術教師要在不斷學習中求發展，加深對本專業的學習，更新拓展專業知識與技能，提高動手能力。信息技術專業知識具有很強的操作性、實踐性，因此，以信息技術教師實踐性知識的專業培訓作為教師專業發展的知識基礎，越來越受到研究者們的重視。

1.目前信息技術教師的需求與現狀

由于信息技術發展、更新快，為了增強對社會和技術適應性，信息技術教師必須不斷學習，才能適應信息技術發展和教學的需要。對我區信息技術教師專業發展情況的調查結果顯示：65.91%的教師認為需要提升學科專業技術修養；43.18%的教師認為教師通用教學能力需要強化。

信息技術教師不僅要具備一般教師的素質，還應具備作為信息技術教師所應有的素質，這將直接、密切地關系著學生的信息素養、利用信息技術解決實際問題能力的培養。之前，信息技術教師參加專業能力培訓的機會并不多，有的教師甚至從未參加過相關培訓，而且講課形式不乏蜻蜓點水、流于形式，專業性的課程學習更多地是缺乏實踐環節。

2.存在的困難

信息技術是一門實踐性、操作性很強的學科，云技術、物聯網等新理念、新技術層出不窮，信息技術教師要不斷地把握新生事物的實質，提高自身的理論研究和實踐探索水平。在理論學習的基礎上，還要進一步開展實驗活動，技術性的培訓不能采用單一講授的方式，為了學員在培訓中感受、理解所學知識，應更多地采用講師示范、學員模仿實踐方式。

信息技術專業能力培訓所設計的課程大多是實驗性的內容，需要一定的實驗環境，有些對硬件條件要求很高，而目前我校所需要的硬件配置條件不足，更缺乏網絡實驗設備。在計算機的某些系統實驗中，由于要對硬盤及系統進行破壞性實驗，在一般的計算機房里無法實現這樣的教學活動，教師一般采取演示或以講代練的方式進行教學，參訓教師不能進行體驗式操作培訓，也就不能真正領悟。硬件條件欠缺，進行相關的培訓活動有一定困難，如果要選擇一種節儉、方便可行的方法來替代，虛擬機技術就是一種不錯的選擇，可以節省大量的設備投資和建設費用，能提供一個穩定、安全且有效的實訓平臺。

● 構建虛擬培訓環境

1.虛擬機簡介

虛擬機是由虛擬軟件模擬出來的一臺“軟件”計算機。確切來說，虛擬機是一種嚴密隔離的軟件容器，它可以運行操作系統和應用程序，就像一臺物理計算機一樣。[1]目前，常用的虛擬機有多種，如VMware、Virtual PC、VirtualBox等。筆者主要用VMware虛擬機——VMware Workstation來進行信息技術教師專業能力培訓與實踐演練。

VMware Workstation是VMware公司旗下著名的軟件。它使教師可以在一臺機器上同時運行兩個或更多Windows、DOS、LINUX系統，是真正“同時”運行多個操作系統在主系統的平臺上，可像標準Windows應用程序那樣切換，而且每個客戶操作系統都可以進行虛擬的分區、配置而不影響真實硬盤的數據，甚至可以通過網卡將幾臺虛擬機連接成為一個局域網，相當方便。

VMware虛擬機具有六大特點：①高度仿真性，可以虛擬現在的任何操作系統，能在同一臺PC上使用兩種以上的操作系統；②隔離性，能與宿主機完全隔離，保護宿主操作系統；③共享性，宿主機與虛擬機之間能實現網絡、文件分享功能；④還原性，虛擬機能實現鏡像還原功能，保持操作環境；⑤再現性，虛擬機具有視頻錄制功能，可全程錄制所做的操作；⑥便利性，虛擬機能隨時設定并修改操作系統環境。[2]

2.構建網絡環境

使用虛擬機，可以在一臺計算機上同時安裝并運行多個不同類型的操作系統，并且虛擬機之間是獨立的，相當于另外增加了幾臺計算機。因此，在原有的計算機房的每臺工作站中安裝虛擬機，就解決了在一個系統中不能運行另一個系統軟件的問題，可以很容易實現多種操作系統、多種軟件環境及網絡環境安裝調試等的實驗、測試。

VMware虛擬機提供了多種交換機進行組網，常用的三種有VMnet0、VMnet1、VMnet8，對應的三種組網模式如下。

Bridge模式（VMnet0）：在這種模式下，虛擬機等同于網絡內的一臺物理主機，可手動設置IP、子網掩碼、DNS，且IP地址要和主機的IP在同一網段內，如同連在一個交換機上的兩臺計算機，只要主機能上網，虛擬機也可以上網。如果想利用VMWare在局域網內新建一個虛擬服務器，為局域網用戶提供網絡服務，就應該選擇橋接模式。

Host-Only模式（VMnet1）：這是一種封閉的方式，適合在一個獨立的環境中進行各種網絡實驗，虛擬系統的TCP/IP配置信息由虛擬網絡中的DHCP服務器來動態分配。如使用VMware創建一個與網內其他機器相隔離的虛擬系統，進行某些特殊的網絡調試工作，可以選擇host-only模式。

NAT模式（VMnet8）：這種模式下，讓虛擬系統借助NAT(網絡地址轉換)功能，通過宿主機器所在的網絡來訪問公網，最大的優勢是虛擬系統接入互聯網非常簡單，不需要進行任何其他的配置，只需要宿主機器能訪問互聯網即可。

VMware虛擬機強大的組網功能，為構建一個實驗網絡提供了技術支持。根據培訓項目的不同需求，運用虛擬機搭建不一樣的虛擬環境，可以為教師的專業技術能力提升培訓提供安全、穩定的操作平臺，大大提升培訓效果。

● 虛擬機在培訓中的應用

目前，各中小學基本擁有規模不一的校園網絡，但有相當一部分教師在硬件設備、網絡環境等領域掌握的相關知識差異很大，專業技能水平高低不一。在參加專業技術及專業能力培訓時，教師希望培訓課程有一定的實用性，通過信息技術技能技巧訓練，尋求解決日常教學活動及學校其他事務時遇到的實際問題或困惑的方法。因此，我校為教師們開設了最為急需的技能培訓項目，如服務器系統安裝與調試、SQL數據庫服務器、構建局域網絡、搭建Web服務器等多方面實踐知識，以期運用VMware虛擬機搭建一個網絡環境，讓參訓教師真正動起手來，提高專業技能水平。以下以“十二五”信息技術教師專業發展培訓中的90學時培訓項目“基于校園網的系統集成”為例，談談關于建設網絡、服務器應用、信息系統集成等內容。

1.搭建WEB服務器實驗

實驗要求：安裝Windows Server 2003操作系統，安裝Web服務器，并對其進行一些相應的配置，建立網站，可以進行網頁瀏覽。

（1）安裝服務器。啟動VMware Workstation虛擬軟件，新建虛擬機，配置其“硬件”參數，如內存、處理器（CPU）、磁盤大小等（如下頁圖1），像一臺真實的計算機一樣，格式化硬盤分區，安裝好Windows 2003 Server操作系統，運行操作與實際一樣。

（2）配置Windows 2003 Server的Web服務器：①安裝IIS。添加Windows組件：“Internet信息服務IIS”。②設置“默認Web站點”。在“Web站點”頁中設置IP地址和端口號“80”（默認），如下頁圖2所示。在“主目錄”頁中設置主頁存放的位置（如下頁圖3）。③在“文檔”頁中刪除和添加默認文檔名（主頁），如圖4所示。

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2.搭建虛擬網絡實驗

計算機網絡實驗需要用到網絡交換機、服務器及工作站等多臺設備，利用VMware Workstation可以在一臺計算機上虛擬出多個虛擬機，可安裝服務器操作系統與桌面操作系統配置成相應的服務器與工作站，從而構建出網絡環境。

實驗要求：如圖5所示，有兩個子網LAN1和LAN2通過路由器與外網相連，2個網絡LAN1、LAN2分屬不同的網段，便構成了一個簡單的INTRANET網絡。Server1——Server4上架設并配置WEB、DNS、DHCP、FTP等應用服務器，在路由器中配置好訪問控制列表，PC1、PC2通過路由器訪問各個服務器。

通過虛擬機搭建的網絡實踐相關技能訓練，培訓者就可從不同角度實踐網絡應用以及維護技能提升的全過程。整個培訓全過程下來，參訓學員對這類培訓方式很滿意，如學員鄭老師說：“本次集中培訓無論是從組織形式上，還是課程內容的安排上都非常好。培訓的組織者和培訓主講教師全心全意為我們這些教師考慮，一切從需求出發，精挑細選了一些知識和案例，極大地滿足了一線教師對知識的需求和學習。另外，在本次培訓中也認識了一些在學科上有較高水準的教師，通過相互交流，提高了自己。感謝培訓的組織者和培訓教師，也感謝我們的同行。”學員俞老師說：“本期90課時集中培訓，服務器架設、安卓系統設計、網絡應用與架構，三個項目都采用范例講解，生動實用，可操作性強，讓我們受益匪淺。希望今后能多開設信息技術類的技能提升培訓，最好是兩三天的短期培訓，放在學期中間，讓大家能有一個交流的機會，把信息技術教學工作做得更好。”

● 小結

虛擬機技術給信息技術專業技能培訓的實踐教學提供了一種有效的輔助工具，提高了現有設備的利用率，不但緩解了當前培訓實驗設備不足的問題，還提高了安全性，更增加了學員的實踐動手機會，強化了實踐技能。虛擬機技術還可以應用于網絡安全環境搭建和網絡掃描、網絡攻擊、操作系統安全配置、數據恢復等方面，體現了計算機教學環境虛擬化、系統開放化的特點，為信息技術開展實驗性教學拓展了一條切實可行之路。通過搭建虛擬環境，有助于教師加快認識并掌握實踐性知識，提高了培訓的實效性，在計算機實驗教學中具有非常重要的意義。

參考文獻：

[1]王海春.VMware Workstation與ESX Server典型應用指南[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[2]俞國紅.虛擬機技術在信息安全課程中的應用[J].網絡安全技術與應用，2009（6）.

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2.搭建虛擬網絡實驗

計算機網絡實驗需要用到網絡交換機、服務器及工作站等多臺設備，利用VMware Workstation可以在一臺計算機上虛擬出多個虛擬機，可安裝服務器操作系統與桌面操作系統配置成相應的服務器與工作站，從而構建出網絡環境。

實驗要求：如圖5所示，有兩個子網LAN1和LAN2通過路由器與外網相連，2個網絡LAN1、LAN2分屬不同的網段，便構成了一個簡單的INTRANET網絡。Server1——Server4上架設并配置WEB、DNS、DHCP、FTP等應用服務器，在路由器中配置好訪問控制列表，PC1、PC2通過路由器訪問各個服務器。

通過虛擬機搭建的網絡實踐相關技能訓練，培訓者就可從不同角度實踐網絡應用以及維護技能提升的全過程。整個培訓全過程下來，參訓學員對這類培訓方式很滿意，如學員鄭老師說：“本次集中培訓無論是從組織形式上，還是課程內容的安排上都非常好。培訓的組織者和培訓主講教師全心全意為我們這些教師考慮，一切從需求出發，精挑細選了一些知識和案例，極大地滿足了一線教師對知識的需求和學習。另外，在本次培訓中也認識了一些在學科上有較高水準的教師，通過相互交流，提高了自己。感謝培訓的組織者和培訓教師，也感謝我們的同行。”學員俞老師說：“本期90課時集中培訓，服務器架設、安卓系統設計、網絡應用與架構，三個項目都采用范例講解，生動實用，可操作性強，讓我們受益匪淺。希望今后能多開設信息技術類的技能提升培訓，最好是兩三天的短期培訓，放在學期中間，讓大家能有一個交流的機會，把信息技術教學工作做得更好。”

● 小結

虛擬機技術給信息技術專業技能培訓的實踐教學提供了一種有效的輔助工具，提高了現有設備的利用率，不但緩解了當前培訓實驗設備不足的問題，還提高了安全性，更增加了學員的實踐動手機會，強化了實踐技能。虛擬機技術還可以應用于網絡安全環境搭建和網絡掃描、網絡攻擊、操作系統安全配置、數據恢復等方面，體現了計算機教學環境虛擬化、系統開放化的特點，為信息技術開展實驗性教學拓展了一條切實可行之路。通過搭建虛擬環境，有助于教師加快認識并掌握實踐性知識，提高了培訓的實效性，在計算機實驗教學中具有非常重要的意義。

參考文獻：

[1]王海春.VMware Workstation與ESX Server典型應用指南[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[2]俞國紅.虛擬機技術在信息安全課程中的應用[J].網絡安全技術與應用，2009（6）.

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2.搭建虛擬網絡實驗

計算機網絡實驗需要用到網絡交換機、服務器及工作站等多臺設備，利用VMware Workstation可以在一臺計算機上虛擬出多個虛擬機，可安裝服務器操作系統與桌面操作系統配置成相應的服務器與工作站，從而構建出網絡環境。

實驗要求：如圖5所示，有兩個子網LAN1和LAN2通過路由器與外網相連，2個網絡LAN1、LAN2分屬不同的網段，便構成了一個簡單的INTRANET網絡。Server1——Server4上架設并配置WEB、DNS、DHCP、FTP等應用服務器，在路由器中配置好訪問控制列表，PC1、PC2通過路由器訪問各個服務器。

通過虛擬機搭建的網絡實踐相關技能訓練，培訓者就可從不同角度實踐網絡應用以及維護技能提升的全過程。整個培訓全過程下來，參訓學員對這類培訓方式很滿意，如學員鄭老師說：“本次集中培訓無論是從組織形式上，還是課程內容的安排上都非常好。培訓的組織者和培訓主講教師全心全意為我們這些教師考慮，一切從需求出發，精挑細選了一些知識和案例，極大地滿足了一線教師對知識的需求和學習。另外，在本次培訓中也認識了一些在學科上有較高水準的教師，通過相互交流，提高了自己。感謝培訓的組織者和培訓教師，也感謝我們的同行。”學員俞老師說：“本期90課時集中培訓，服務器架設、安卓系統設計、網絡應用與架構，三個項目都采用范例講解，生動實用，可操作性強，讓我們受益匪淺。希望今后能多開設信息技術類的技能提升培訓，最好是兩三天的短期培訓，放在學期中間，讓大家能有一個交流的機會，把信息技術教學工作做得更好。”

● 小結

虛擬機技術給信息技術專業技能培訓的實踐教學提供了一種有效的輔助工具，提高了現有設備的利用率，不但緩解了當前培訓實驗設備不足的問題，還提高了安全性，更增加了學員的實踐動手機會，強化了實踐技能。虛擬機技術還可以應用于網絡安全環境搭建和網絡掃描、網絡攻擊、操作系統安全配置、數據恢復等方面，體現了計算機教學環境虛擬化、系統開放化的特點，為信息技術開展實驗性教學拓展了一條切實可行之路。通過搭建虛擬環境，有助于教師加快認識并掌握實踐性知識，提高了培訓的實效性，在計算機實驗教學中具有非常重要的意義。

參考文獻：

[1]王海春.VMware Workstation與ESX Server典型應用指南[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[2]俞國紅.虛擬機技術在信息安全課程中的應用[J].網絡安全技術與應用，2009（6）.

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