虛擬機在高校計算機教學中的應用

摘 要：目前，隨著各高校計算機網絡相關專業的開設，實驗室計算機設備也漸完善。但缺點也很明顯，學校根本不可能為每位學生配置單獨的網絡；其次，每臺計算機的配置也可能滿足不了教學要求。通過虛擬機軟件，就可以在一臺計算機上模擬出一臺或多臺虛擬的計算機，這些虛擬機完全就像真正的計算機那樣進行工作，在虛擬機上可以安裝操作系統、安裝應用程序、訪問網絡資源等等。對于學生而言，它就是一臺真正的計算機。

關鍵詞：虛擬機 計算機 網絡配置 教學 優勢

[中圖分類號]：G623.58 [文獻標識碼]：A [文章編號]：1002-2139(2011)-17-0077-01

一、虛擬機簡介

1、虛擬機的定義

虛擬機指通過軟件模擬出具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統。

2、虛擬機的作用

虛擬機是個應用軟件，軟件安裝之后可以創建一臺虛擬的計算機，在這臺虛擬的計算機上就可以安裝操作系統，再安裝應用軟件，所有應用就像操作一臺真實的電腦，因此，學生可以利用虛擬機學習安裝操作系統、學用Ghost、分區，格式化，測試各種軟件或病毒驗證等工作，甚至可以組建網絡。即使誤操作都不會對真實計算機造成任何影響，因為所有的失誤都只是影響的虛擬出來的那臺計算機，和真實的計算機一點關系也沒有，因此虛擬機是個學習電腦知識的好幫手。對于學生而言，它就是一臺真正的計算機。但是對于在虛擬機中運行的應用程序而言，它只是運行在計算機上的一個應用程序。因此，在當前教學中利用虛擬機可以虛擬出我們需要的教學條件，比如多塊硬盤，安裝服務器操作系統，組建小型網絡等。學生可以在虛擬機上任意操作，并不用擔心系統會崩潰或發生問題，因為崩潰的只是虛擬機上的操作系統，而不是物理計算機上的操作系統，而且通過虛擬機的恢復功能可迅速恢復原始狀態。

二、高校機房現狀與主要問題

1、目前高校機房的現存問題

（1）軟件安裝較為復雜。每個機房至少有60臺計算機，而安裝一個軟件，最快也需要5分鐘左右，有的軟件需要半小時甚至更長的時間。這樣，所有計算機全部安裝一個軟件，需要的時間是比較長的。但學校機房，基本上每每次課都會有上機安排，沒有充足的時間來進行軟件安裝。

（2）學生操作出錯，系統恢復困難。學生在進行上機課時，難免會出現一些錯誤，例如重裝系統、網絡環境配置出錯，這樣一來學生實驗后，系統不能正常繼續使用，不能上網，影響后來上課的學生使用。

（3）配置多系統、多環境困難。機房需要若干種系統，并且，隨著新系統的不斷發布，需要的系統數量在增加。但是，若沒有虛擬機，一臺計算機所能安裝的操作系統是有限的。

（4）管理與開放是一對矛盾。如果管理嚴格，學生上機時的操作就會受到約束，這樣，學生會學不到東西，而如果放開管理，那么學生上一次機，所有的系統則需要恢復，這樣對管理造成極大的負擔，同時會影響下節上機課。

（5）機房管理難度較大。學生上機時會從網上下載各種不允許安裝的軟件或其他文件，例如QQ聊天、視頻、電影等，這即影響了學生的學習，又給管理帶來負擔。

（6）多種軟件版本兼容性問題：有的時候，同一個軟件，不同的課程需要不同的版本。例如對于開發工具來說，有的需要VC6，有的需要VS 2008或VS2010，而在一般的情況下，同一個產品的不同版本不能同時存在。

三、虛擬機在計算機教學中的應用

1.理論課堂教學

在計算機網絡課程上課過程中如果單純采用PPT演示，學生看不到實際操作，必然影響教學效果。網絡主要講解DHCP服務器、WINS服務器、DNS服務器、Internet服務器等，這些教學活動需要客戶端和服務器端，網絡課程中的用戶賬戶訪問網絡資源權限和使用網絡權利的控制，以及TCP/IP網絡協議的配置和測試等，如果離開了現場網絡操作的演示，就缺乏對學生的說服力，達不到預期的教學效果。在計算機網絡課程中，如果能夠充分利用利用虛擬機輔助教學活動，再加上的PPT演示，就能起到良好有生動的教學效果。

2.網絡操作試驗

目前，很多學校具備網絡實驗室，但是受到條件限制，每位學生最多一臺電腦。這樣一來學生在進行網絡試驗時，就會受到硬件條件的限制，從而使一些操作無法實施。如果采用虛擬機可以解決這一問題。利用虛擬機虛擬出多臺電腦，虛擬電腦之間相互連接，構成網絡，滿足課程需要。

3.網絡安全試驗

計算機基礎知識的講解離不開計算機病毒、黑客等知識。為了維護多媒體教師的計算機和計算機機房的設備，這些知識的實驗就只能利用PPT講解。但是如果利用虛擬機，就可以在虛擬出來的電腦上進行黑客試驗，提高教學效果。

（1）計算機病毒。如果在教學中使用虛擬機講解這部分內容的話，可以直接在虛擬機上做感染病毒的實驗，可以省去維修被病毒感染計算機的麻煩，讓學生親自去體會病毒的感染過程及發作過程，對病毒有更直觀的認識，極大提高學生的學習興趣。

（2）黑客入侵。對于黑客這門課，學生既感到好奇又會覺得很神秘。木馬入侵、遠程控制、盜取密碼等，都是學生感興趣的內容。在傳統教學中，教師也是找一些黑客的視頻教程讓學生們觀看，或者找兩臺計算機進行實際操作演示。但是，這些教學方法，只會引起學生感官的認識，無法提高學生的實踐能力。使用虛擬機講授這些課的內容，虛擬出來兩臺虛擬計算機，在兩臺虛擬計算機之間進行黑客入侵實驗，可以使學生獨立地完成各項試驗，提高學生的動手實踐能力，達到教學目的。

4.應用虛擬機監督學生操作

通過虛擬機自帶的屏幕錄像功能，自動記錄虛擬系統的屏幕變化，并保存為avi格式的錄像片斷，讓教師在課下逐一進行察看，并記錄每個學生在試驗過程中的失誤，下次上課時再進行講解。利用這個功能，教師還可以將自己的教學操作過程進行錄像，制作成視頻課件，使學生在機房中對照教師的操作過程進行實驗。一旦學生有了疑問，通過錄像的對比，就可以找出自己的問題所在，達到很好的授課效果。

四、結束語

虛擬現實技術在計算機教育領域發展的潛力是巨大的，利用虛擬機VMware軟件來輔助教學，在虛擬機上的操作可以暫停、繼續，甚至保存在某一個狀態，可以很好地控制教學的進度和實驗的每一個環節。虛擬現實技術能形象、生動、逼真地表現教學內容，有效地營造一個發展的教學環境。提高學生把握知識和技能的效率和積極性，達到優化教學過程、提高教學質量的目的，從而解決傳統教學方式無法解決的問題。

參考文獻：

[1]王春海．虛擬機配置與應用完全手冊[M]．北京：人民郵電出版社，2003.

[2]Time創作室．虛擬機典型應用技巧[M]．北京：人民郵電出版社，2003.

[3]張杰．實戰多操作系統與虛擬機[M]．清華大學出版社，2008.