虛擬化技術在高校計算機實驗教學中的應用研究

譙勁松

（眉山職業技術學院，四川 眉山 620010）

目前，為了響應國家提出的高素質人才培養政策，各大高校每年都在不斷擴招，大學生人數的增多意味著學校要花費大成本購置新的硬件設備，才能夠滿足當下的實驗教學要求。而計算機虛擬技術能夠獨自運行自己的操作系統和應用程序，它完全由軟件組成，不含任何的硬件組件，能夠極大的降低成本，降低能耗，同時也便于管理和規劃，能最大化的提高資源的利用率。

一、計算機實驗教學的重要性

隨著時代的不斷進步，新興行業不斷發展，相應的，高校開設的實驗課程越來越多。實驗教學是對課堂理論知識的有效實踐，能夠進一步加深學生對知識的理解，有利于促進學生知識和技能的全面發展，同時，計算機輔助教學，能將繁瑣復雜的文字轉化為實際操作，培養了學生的探索興趣。比如建筑專業的學生要熟練掌握BIM，REVITE，CAD等軟件的使用，實驗教學提供了這樣一個平臺，有助于學生對本專業技能的全面掌握，提高就業競爭力。由此可見，計算機輔助的實驗教學方法已成為大學教學中不可缺少的一部分。

二、現階段高校計算機實驗教學中存在的問題

（一）硬件設備不足

隨著各大院校招生的不斷擴大，學校的硬件設備早已不堪重負，數量不足，計算機老化，系統落后是最為主要的幾個問題，這給教學帶來了極大的不便。實驗教學的目的就是為了讓學生們能夠上機操作，鞏固并熟練運用理論知識，現在卻演變成了需要幾個學生共用一臺的現狀，難以達到教學目的。

（二）計算機的資源利用率不高

在當前經濟嚴峻時期，學校難以投入較多的資金購買設備，故而，學校的硬件設備有限，通常都是一個實驗室同時供多個專業的學生共同使用。所以往往只有上課時間學生們才能夠使用計算機，而且一旦下課鈴響，不管學生當前的操作有沒有完成，都必須離開實驗室，為下堂課的學生騰出位置，未完成的操作過程通常難以保存，下次課程又是學習新的內容，未完成的操作終將停留在“未完成”，難以達到練習的目的，同時，除卻上課時間，實驗室的大門都是緊鎖的，這極大的浪費了計算機資源。

（三）計算機系統維護困難，成本高

不同年級，不同專業的學生所要用到的軟件各不相同，而且軟件更新換代迅速，實驗室為了滿足教學需求，需要頻繁的安裝并升級軟件，這對硬件設備會產生很大的危害，常見的問題就是死機，系統故障等，甚至會產生難以修復的問題，這給維護員也帶來了很大的麻煩，正可謂是，既增加了人力，又浪費了財力，得不償失。

（四）局域網限制，加大了學習難度

越來越多的課程都需要在網上學習，甚至有些必須要連接學校的內網才能進入學習，但是學校有限的計算機難以滿足這么多人的學習，最終還可能導致學習任務無法完成。還有一個令人頭痛的問題，計算機基礎學習的上機考試只能在實驗室內完成，只有實驗室的電腦上才安裝有練習軟件，學生們為了考取一個好成績，一大早就都去實驗室擠，占位置，這也不是辦法。除了上述我提到的兩例，還有其他類似的諸多問題，這給學生們的學習帶來了諸多不便。

三、虛擬化技術在高校計算機實驗教學中的優點

（一）軟件支撐，無需硬件組件

虛擬化技術的運用解決了實驗室計算機設備不足的問題。多媒體是虛擬化技術運用的產物，多媒體教學可以實現在現有設備不足的情況下，提高教學效率和教學質量。在實驗室里，學生通過電子投影，一邊聽教師的講解，一邊看教師的操作，使理論知識具象化，實現了課堂和實驗操作的雙重結合，同時，教師也可利用遠程操作系統實時控制學生的電腦，規范學生的學習，防止學生在教師講課過程中上網，打游戲等，對學生起到了一個監督作用，讓他們專注于學習，切實的提到了課堂的效率。

（二）提高資源利用率

虛擬化技術能最大限度的整合資源，把有限的固定的實體資源按照不同的需求進行重新規劃，比如服務器，網絡，內存及存儲等，旨在達到最大利用率。在計算機上可以同時運行多個操作系統，每個操作系統又可以運行多個程序，例如，建筑設計專業的課程有時要求REVITE和CAD兩個軟件同時使用，并不時切換，虛擬化技術能夠支撐這種操作正常運行而不出故障，并且不會對硬件設施造成太大的傷害。另外，學生們在課上難以保存的操作文件可以通過遠程操作計算機，將未完成的操作儲存下來，以便于學生下堂課繼續完成，這就是通常所稱的桌面虛擬化。

（三）降低成本

與傳統的計算機相比，將虛擬化技術運用到計算機中，可以擴充硬件容量，即存儲虛擬化，將實體存儲空間分隔成不同的邏輯存儲空間，使軟件運行時最小程度的危害到硬件設備，降低了故障頻率，節省一大筆維修費用，并且，也能減少虛擬機的使用，同樣節省了一筆開銷。運用虛擬化技術，很多的軟件的運行過程都是在虛擬環境中完成的，不會對主機產生破壞。比如，當講到網絡病毒侵入的特點，現象，解決方案時，傳統教學只能利用抽象的文字加以說明，學生理解起來有一定的困難，但是又不能夠進行演示，不然病毒一旦侵入，會造成計算機信息被盜取，數據流失等嚴重后果，而利用虛擬化技術，可以在模擬機上種植病毒文件，讓學生真切的體會病毒侵入的危險性，從而引起重視，更加注重網絡安全。

（四）應用程序虛擬化

對于上述提到的網上學習問題，比如毛概的學習，需要在至善網上練題，看視頻，考試等，如果只能用實驗室的計算機，可能大部分學生都難以完成學習任務，虛擬化技術可以將應用程序虛擬化，學生將軟件程序下載到自己的電腦上面，同樣可以進行操作，計算機二級考試軟件也是一個很典型的例子，學生們可以在模擬狀態下考試，刷題，取得的分數能幫助學生客觀的認識到自己的能力，達到學習和練習的雙重目的。

綜上所述，虛擬化技術能極大地改善學生在傳統實驗教學過程中的惡劣環境，包括設備的不足，計算機老化落后，資源利用低下等問題，能夠極大地幫助學生各方面的學習，同時，也可以提高多媒體數字化在教學中的運用，將書本中的信息資源整合起來。作為一名計算機教師，我認為，將虛擬化技術運用到實驗室教學中尚且處于探索階段，有益必有弊，運用過程中要多與學生溝通交流，發現不足之處，及時解決，以期保證實驗教學的順利開展。