虛擬機技術在計算機實踐教學中的應用

摘要：VirtualBox虛擬機技術可以讓一臺物理計算機模擬多個虛擬計算機，從而解決計算機學科較強的實踐要求問題。本文簡要介紹了該軟件的安裝、設置，并給出了應用實例。

關鍵詞：虛擬機；計算機教學；VirtualBox；應用

中圖分類號：G712文獻標識碼：A文章編號：1005-1422（2016）02-0075-03

收稿日期：2016-01-04

作者簡介：趙德福（1978-），男，東莞市電子商貿學校計算機教師，中學二級教師。研究方向：計算機硬件和計算機網絡。（廣東 東莞/523573）

一、計算機教學面臨的問題

計算機專業(yè)需要安裝多種操作系統和應用軟件，比如安裝Windows XP、Windows7、Windows 2008、Linux等操作系統，還需要安裝VB、VC、VF、Adobe Photoshop、CAD等軟件，還需要在Linux、Windows 2008下配置網絡環(huán)境，這需要機房安裝多系統與軟件，對于網絡專業(yè)的課程，需要讓學生自己配置環(huán)境。

這么多的系統和軟件，如果只是安裝一臺計算機，是可以很容易解決的。但是，對于計算機教學的實踐課，安裝軟件、配置系統就是比較復雜的問題了。目前中職學校的電腦房都有以下現象：

（1）中職學生比較調皮，很喜歡安裝一些課外軟件，如QQ、視頻、游戲等，刪除一些系統文件，使系統不能正常開機。老師根本管不過來，如果將硬盤保護卡開放，學生用起來雖然方便多了，但是管理起來就很麻煩，容易造成系統崩潰。電腦房會出現一放就亂，一卡就死的現象。

（2）機器眾多、系統恢復困難。目前本人學校所在班級，少則50多人，多則60多人。安裝一個軟件最少要2分鐘，有的要半個小時或更長，而電腦房的時間安裝表，幾乎都是排滿了的，騰不出時間處理這么多事情。而且一些軟件在學生實驗之后，就不需要使用了，但下一個班級還要用，那么所有系統得重新恢復。對于一些網絡環(huán)境，學生配置錯誤后，基本上不能恢復到正常的狀態(tài)，這就影響別的學生使用。如果恢復不及時，將會影響到下一節(jié)課上機。

（3）多個操作系統、多種環(huán)境安裝配置困難。電腦房一般需要多種系統軟件和應用軟件，目前會計軟件還是在用Windows XP，但電腦專業(yè)的一般都在用Windows 7、Linux。并且計算機軟件更新換代非常快，如Windows 7、Windows Server 2008 R2、Linux都在不斷發(fā)布新版本等，無疑增加了管理與維護的難度。

在計算機教學過程中，引入虛擬機技術，可以很好地解決上述問題。

二、VirtualBox軟件簡介

VM（Virtual Machine）虛擬機指功能沒有實際的計算機硬件與之相對應，完全由軟件實現功能的計算機。我們每天應用的計算機就是由微程序語言機器——機器語言機器——匯編語言機器——高級語言機器——操作系統機器——應用語言機器這6個層次構成的，而在匯編語言機器之上的層次都被稱為虛擬機。而我們通常所說的虛擬機，一般是特指建立在日常使用的操作系統之上，靠軟件建立的虛擬計算機。

VirtualBox是由甲骨文公司開發(fā)的軟件，它引入了一種虛擬操作系統的概念，從已有的硬件中，劃一部分內存和硬盤空間，讓虛擬的操作系統使用，然后配以VirtualBox的管理軟件，從而達到多系統同時運行的目的。虛擬的系統和真的系統沒有什么區(qū)別，有自己的硬件BIOS等等，可以隨便對其進行操作，包括分區(qū)、格式化，完全不要擔心會對現有的系統有任何的影響。

VirtualBox-4.3.10是目前較新版本，可以在現有的操作系統，如WindowsXP、Windows7中再安裝一個或多個操作系統（Windows所有版本、MS-DOS、Linux等），從而建立教學演示和學生實踐的虛擬計算機平臺。在這個平臺上，教師可以隨心所欲地全面完成教學任務，學生可以隨意地進行BIOS設置、分區(qū)、格式化、試用新軟件，甚至體驗惡性病毒等，而不用擔心會影響到系統的安全性，因為這些操作僅僅是針對一個現實計算機操作系統中的一個普通文件夾而已。這樣既滿足了教師的要求，又保證了學生有一個良好的實踐環(huán)境。在VirtualBox中，物理存在的計算機稱為宿主機Host，運行在其上的操作系統稱為宿主操作系統Host OS，在VirtualBox上建立的虛擬機稱為客戶機Guest，運行在其上的操作系統稱為客戶操作系統Guest OS。

三、VirtualBox安裝與設置

根據中職計算機專業(yè)機房的特點和教學實踐檢驗，使用VirtualBox虛擬機技術，解決了專業(yè)機房系統軟件頻繁安裝，以及由此帶來的管理問題。本方案的技術要點主要有：

（1）利用電腦“硬盤保護卡”自帶的分區(qū)軟件，如開機精靈等，劃分出一個60GB左右的Windows 7主分區(qū)和多個邏輯分區(qū)，在主分區(qū)安裝Windows 7版、VirtualBox虛擬機軟件，安裝Office 2010及其他應用軟件，如常見的輸入法、看圖軟件、播放器等。

（2）在這臺計算機安裝VirtualBox，創(chuàng)建并安裝Windows Server 2008與Windows7“基礎虛擬機”各一臺，然后在Windows Server 2008虛擬機基礎上（安裝好Windows Server 2008、打好補丁、不安裝任何軟件），根據需要，也創(chuàng)建其他的虛擬機，例如Windows Server 2008、Linux等虛擬機，創(chuàng)建之后在虛擬機中安裝相應的操作系統、應用軟件與VirtualBox。本方案對硬件配置要求較高，需要至少1GB內存（推薦3GB以上）、500GB可用硬盤空間。

根據學校各個專業(yè)的需要，可以劃分為以下的虛擬機：

（1）Red Hat Linux（小紅帽版）：安裝Red Hat Linux 9，在進行“基礎”安裝后，創(chuàng)建兩個“克隆鏈接”的虛擬機，并分別配置為以“文本”方式啟動、以“圖形”方式啟動。

（2）RHES：安裝Red Hat Enterprise 5，安裝完成后，創(chuàng)建兩個“克隆鏈接”的虛擬機，并分別配置為以“文本”方式啟動、以“圖形”方式啟動。

（3）XP：基礎虛擬機，安裝Windows XP Professional With SP3操作系統，并安裝IE9.0，更新補丁至最新。

（4）Window Server 2003：基礎虛擬機，安裝Windows Server 2003 R2操作系統，以及IE9.0瀏覽器，并更新補丁至最新。

（5）VC：在XP虛擬機的基礎上“克隆”而來，安裝VC6英文版、VB6中文版、VF6中文版、Office 2010等軟件。

（6）PS：在XP虛擬機的基礎上“克隆”而來，安裝Photoshop CS6、Protel 97、AutoCAD 2012等軟件。

（7）SQL 2000：在Window Server2003虛擬機的基礎上“克隆”而來，安裝SQL Server 2000 SP4與IIS。

（8）SQL 2005：在Window Server 2003虛擬機的基礎上“克隆”而來，安裝IIS、Tomcat、SQL Server 2005、Java、Apache，并進行配置。

（9）Oracle：在Window Server 2003虛擬機的基礎上“克隆”而來，安裝IIS、Oracle數據庫、Tomcat、Java、Apache并進行配置。

（10）Windows 7：安裝Windows 7企業(yè)版或專業(yè)版。

（11）Windows 2008：安裝Windows Server 2008 R2企業(yè)版。

四、建立一臺虛擬機

啟動VirtualBox，在左窗格中單擊“新建”圖標（如圖1）

然后，點擊下一步，計算機彈出窗口，輸入名稱為：vmbox，計算機的名稱是可以隨便取的，版本應該選擇Windows 2008，然后，再選擇下一步繼續(xù)安裝。（如圖2）

下面的操作步驟和安裝win2008一模一樣，根據系統提示，首先進行硬盤分區(qū)，然后逐步安裝好win2008，接著再安裝一些常用的應用軟件，如安裝Office 2010及其他應用軟件，常見的輸入法、看圖軟件、播放器等。

五、快照應用

在虛擬機中裝好一個系統，并創(chuàng)建一個備份，命名為“新裝系統”，如圖3所示。

在這個系統中進行了一些操作之后，當前

狀態(tài)相對于“新裝系統”的狀態(tài)已經改變了，于是，可以基于這個狀態(tài)再創(chuàng)建一個備份，命名為“備份1”。（如圖4）

根據需要，可以繼續(xù)在不同的時間點創(chuàng)建備份，如“備份2”、“備份3”、“備份4”。如果系統出現問題，可以用快照快速恢復。

目前廣東省每年都舉行中職學生職業(yè)技能競賽，無論是園區(qū)網還是企業(yè)網，都會用到VirtualBox軟件，因此，在平時實訓課和競賽中，使用者常常要利用快照快速恢復虛擬機系統。我校學生曾經在2011年奪得東莞市園區(qū)網一等獎，都是基于對VirtualBox軟件能夠熟練掌握和應用。

六、小結

虛擬機的應用體現了計算機實訓課教學環(huán)境虛擬化、系統開放化的特點，提高了學生自主學習的能力和應用能力。虛擬機技術的發(fā)展為中職學校的計算機教學提供了廣闊的空間。

一方面，虛擬機解決了計算機系統保護和實訓實操之間的矛盾，不再因為復雜的計算機實訓課的實驗內容，就要取消對系統的保護或者更換操作系統，減少了安裝軟件的次數和硬件設備的投入，極大地方便了電腦房的管理；另一方面，因為虛擬機系統的開放性，幾乎沒有任何限制，也給學生提供了更廣闊的實訓空間，可以充分發(fā)揮學生的學習積極性、主動性和創(chuàng)造力，收到良好的教學效果。

參考文獻：

[1]彭愛華等.實戰(zhàn)多操作系統與虛擬機[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[2]Time創(chuàng)作室.虛擬機典型應用技巧[M].北京：人民郵電出版社，2012.

責任編輯 陳春陽