虛擬機技術在計算機網絡教學中的應用

◆李晉峰

（長治職業技術學院 山西 046011）

1 引言

學習計算機網絡的學生在上課以及實踐時，通常在學校的機房內完成，學校機房的計算機是計算機網絡教學不能缺少的關鍵設備，但是現階段許多學校的機房應用環境還存在問題。當前實踐中有很多計算機系統，但是現階段學校機房往往會使用不同的操作系統與相對應的應用環境，所以之前的方法漸漸不能滿足學生通過計算機操作來學習計算機網絡的實際需要，學校以及相關學者需要研究新的技術手段來對以上問題進行處理。虛擬機技術是在信息時代下計算機網絡高速發展從而出現的計算機技術，可以幫助學校處理目前計算機網絡教學出現的問題，幫助學生更高效進行學習。

2 網絡專業課程教學存在的問題

對于學習計算機網絡的學生來說，機房的硬件設備條件、以及對計算機的維護和管理狀況都對學生的實驗環節有很大的影響，因為學校安排的計算機教學課程多種多樣，類別較多，所以學校機房的計算機通常會需要安裝很多不同的系統以及各種各樣的軟件，這就造成學校需要投入大量的人員和精力去管理及維護機房，而學生在學習計算機網絡過程中也需要投入很多的時間和精力來選擇和組織想要使用的軟件，詳細來講，學校供學生學習計算機網絡的機房普遍會出現的以下幾個問題。

2.1 機器太多，學習時間有限

現階段許多學校的機房的電腦數量通常會接近五十臺，基本可以滿足構建計算機網絡環境的教學需要，但是在這個過程中會消耗學生不必要的學習時間。平均每一個計算機在進行軟件安裝的時候每安裝一個軟件需要花費最少60 秒時間，即使全部計算機都只安裝一個軟件，也需要安裝人員花費很長時間，學校機房在一個學期需要滿足學校所有學習計算機網絡學生的上機需求，會很少出現機房沒有在使用的情況，所以學校應該減少學生在安裝軟件上的時間。

2.2 系統恢復難度大

計算機專業的維護課程往往對計算機的硬件有較高的要求，學生在實踐過程中需要對計算機進行格式化操作、計算機分區操作、選擇局域網以及重裝系統等操作，造成計算機網絡教學會陷入一定的困境。假如學習計算機網絡的學生在性能不夠優秀的計算機上進行實際操作，就會出現計算機不穩定，實驗效果不盡人意的情況；假如在性能較差的計算機上進行教學，那么所用的系統可能會出現崩潰的情況，如果學生在操作過程中出現失誤，就會造成計算機很難再恢復成原來的狀態，其他的學生在使用計算機就會受到影響。

2.3 學生課堂上練習受到限制

在局域網中，因為計算機網絡課程對計算機網絡有一定的要求，往往會在多臺計算機上來設置不一樣的服務器，在進行網絡配置的時候，離不開路由器和交換機的檢測功能。在課堂上，學生分為幾類學習，網絡資源在日常使用和學習中受到不同程度的破壞，造成學生無法進行足夠的練習，有效的通信更加困難。而現階段依靠理論來解釋諸如特洛伊木馬和病毒之類的網絡安全技術課程，效果也大打折扣。

3 虛擬機在教學應用中的策略

3.1 建立良好的教學環境

為了使虛擬機技術有效地用于網絡安全教學中，學校應在相關方面加大人力，財力和物力的投入，使網絡的實驗環境不斷完善。 因此，高職院校應安裝與此相關的軟件，以便在使用虛擬機時可以不斷完善系統，并使操作系統與計算機相匹配，從而為網絡環境創造了良好的條件，使虛擬機在使用時可以充分發揮其自身的功能和有效性，可以大大提高整體教學效果。

3.2 合理設置虛擬機數量

在虛擬機的教學中，應當根據計算機網絡教學需求，合理設置足夠數量的虛擬機，但是也不能設置太多造成浪費。一般來說，在教學中設置兩個虛擬機可以滿足培訓需求。如果虛擬機過多，將大大影響系統的實際運行速度，不利于有效的教學。同時，在設置虛擬機時，需要安裝相應的軟件，使用網絡橋接方法將虛擬機集成到網絡中，從而可以重現計算機仿真網絡環境，并滿足實際學習需求，學習環境得到充分實現。另外，虛擬機的設計往往會出現占用大量內存，所以在建設學校機房時，需要確保機房有足夠的相應配置，以防止系統運行卡在教學過程中。

3.3 虛擬機與教學內容的結合

在虛擬機的應用中，應以教學的主要內容為主體，以便學生靈活運用虛擬機技術。例如，當講授局域網組網的相關內容時，教師可以使用多媒體向學生介紹局域網構建所使用的軟件，相應的知識原理、構建方法、組網類型、所能提供的服務與管理等。然后使用虛擬機技術演示實際操作。演示需要逐步進行，以便學生可以更清楚地了解和理解網絡組建的操作過程。在虛擬機的幫助下，學生將更好地了解相關知識的特性和用法。演示后，教師需要根據學生在學習中給予的教學反饋，適當地回放教學內容，加強對重點和難點內容的解釋，整體教學更具針對性和實用性。此外，學生也可以獲得更好的實操體驗，使學生可以獨立自主參與網絡教學，領會和掌握相關的專業知識，進而激發學習熱情，投入更多精力，取得更好效果。

3.4 虛擬機與網絡實驗的結合

網絡實驗是教學的重要組成部分，直接關系到網絡安全教學的質量。然而，在傳統的教學中，安全教學常常受到不同的阻礙，這使得正常進行安全實驗變得困難。因此，很難完全保證學生的實驗效果。從網絡設備的維護和管理的角度出發，要求學生以小組學習的形式進行相關的網絡實驗，這在一定程度上影響了網絡實驗的獨立性。學習能力和實踐能力較差的學生難以獲得良好的發展，從而大大降低了網絡實驗的實驗效果。虛擬機的應用可以為學生搭建一個更加真實的網絡環境，確保學生學習的獨立性，保證學生學習的效果。例如，在研究黑客攻擊實驗時，學生可以結合自己的興趣和愛好來獨立選擇相關的實用軟件。在這種情況下，實驗將更加多樣化，并且學生也可以在個性化方面獲得更好的發展。

3.5 訓練學生的虛擬機維護和組裝能力

為了幫助學生增強對計算機網絡安全的認識，教師可以指導學生維護和組裝虛擬機，從而全面提高學生的動手能力，從而可以更好地捍衛計算機安全。為了充分培養維護和組裝能力，學校需要改善軟件和硬件的安裝條件，并安裝映像軟件，以便可以隨時還原文件。同時，為了使學生對安裝知識有更深入的了解，有必要組織他們學習相關知識并對其進行分類，從而為虛擬機的安裝創造良好的條件。此外，虛擬機可用于安裝各種軟件，以防止學生在進行計算機網絡學習過程中損壞計算機。

4 計算機網絡專業課程教學中虛擬機技術的應用

4.1 計算機維護實驗

在計算機維護實踐教學中，所使用的計算機教室通常是具有各專業通用的公共機房。并且計算機的軟件安裝和維護由專人負責。在課程中，學生需要對計算機進行實際操作。由于學校機房教室認為學生在進行計算機網絡實驗過程中某些操作可能對計算機操作系統的初始配置進行更改，甚至會造成計算機出現崩潰死機的情況，因此使用磁盤保護卡之類的硬件保護設備，學生不能安裝計算機網絡課程之外的軟件，也不能對計算機硬盤進行分區、格式化、重裝系統等操作。在進行計算機網絡教學的過程中，教師不能很方便地利用廣播教學軟件來對學生進行指導和教學。通過虛擬機技術在教學過程中的應用，教師能夠在虛擬主機上完成一些對實際操作系統可能造成風險的操作，從而可以很好地完成教師的演示和學生練習。

4.2 局域網組網實驗

VMware 虛擬機通常有3 種連接模式。第一種是主機模式，宿主機可以和與虛擬機連接從而建立一個獨立的局域網，虛擬系統不再和實際的網絡相連；第二種是橋接模式，宿主機與虛擬機的使用同一個IP 地址；第三種是網絡地址轉換模式，虛擬機能夠進行網絡地址的轉換，利用宿主機來對外部網絡進行訪問。無論是在何種的系統下，都離不開網絡通信這一途徑，并且還添加了虛擬網卡、虛擬交換機等，進一步模擬出更加真實的網絡環境。

5 結束語

當前社會對大學生計算機應用能力的要求越來越高，這就要求教師應用更加先進的教學方法，激發學生積極性，增強學生計算機的操作能力。在傳統的教學模式中，以教師為中心。在這種情況下，許多學生對計算機學習不感興趣，他們的獨立意識和創造力受到限制，并且很難充分發揮學生在學習中的主要地位。就當前的計算機教學而言，它主要在計算機室進行。學校統一管理計算機室，一旦關閉計算機電源后，將刪除或恢復計算機機房中的數據，清除存儲在計算機中的數據，并確保其安全性和穩定性。采用虛擬機技術后，就可以改善這一狀況，這主要是因為網絡中使用的虛擬系統不會與機房中的操作系統發生沖突，并且不會影響過程。虛擬機技術的應用可以模擬和演示網絡安全教學所需的環境，并豐富了教學手段。在講授原理內容時，學生可以親自練習，以幫助學生加深對原理的理解和吸收。

簡而言之，虛擬機技術是一種相對先進的技術。虛擬機技術在計算機網絡安全教學中的應用可以為教學的有序發展創造良好的條件，解決當前學生學習實踐能力不足和實踐環節欠缺的問題。