淺談虛擬機技術在中職計算機教學中的應用

摘 要 目前計算機教學存在硬件、軟件等問題，虛擬機是解決這些問題的很好的技術途徑。虛擬機具有集成性、經濟性、移植性和可維護性的優點，在計算機教學中的具體應用包括操作系統安裝、網絡安全、計算機維護、網絡技術應用。

關鍵詞 虛擬機 計算機教學 安全教學

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A文章編號：1673-9795(2012)1 (a)-0000-00

為了有效利用現有的設備，教學實踐中如何不斷改進和完善教學方法、教學形式和教學內容，培養出滿足社會需要的基本素質好、應用能力強和具有創新精神的專業人才，已經成為中職教師面臨的重要課題。基于上述原因，在專業教學實驗場、實驗設備地投入明顯不足，某些專業課程教學、實驗內容具有多樣性和特殊性的情況下，采用虛擬機（Virtual Machine，簡稱VM）技術構建教學實踐環境來解決這些難題無疑是一種行之有效的解決方案。近幾年，虛擬機逐漸被應用于許多學校的計算機教學領域，成為一種非常有效的輔助工具。我校從自身的計算機教學實際出發，借助虛擬機解決計算機教學中的一些問題，有效地提高了計算機教學的質量，取得良好的教學效果。

1 計算機教學中采用虛擬機技術的必要性

目前，我校的計算機教學取得一定的成績，也存在一些問題，主要表現為以下幾個方面。 1.1 硬件不足 計算機是一門實踐性非常強的學科，需要給學生提供良好的實踐環境。同時，隨著科學技術的迅猛發展，計算機硬件的更新速度加快，計算機教學的開展也受到全新的挑戰。由于我國目前招生規模的擴大，經費又相對投入有限，使得實驗設備和實驗場地不能及時得到擴充，教學設備的硬件建設相對欠缺和滯后，新建計算機硬件實驗室、計算機網絡實驗室等更是不現實的。但是，計算機教學中的很多實驗，如局域網的搭建，需要利用多臺計算機和多種設備，由于現有的硬件配置條件有限，學生沒有親自做實驗的條件和機會，無法培養其動手操作能力。

1.2 軟件限制

目前的計算機教學一般是使用公共機房。公共機房只能滿足一般的實驗要求，同時為了便于機房的管理和維護，通常為所有的計算機安裝硬盤保護卡和應用系統策略來限制學生的某些操作。學生上機的時候，不允許他們隨意安裝軟件，更不允許進行如硬盤分區、格式化等操作。學生無法在實際的環境中操作練習，只能被動地進行一些簡單的實驗操作，實踐教學的效果較差。

綜合以上分析，可以看出目前計算機教學存在問題的關鍵是教學設備不足。如何充分利用好現有的教學設備，來滿足最大化的教學需求，這是一個新的挑戰。利用虛擬機可以改善上述計算機教學中存在的問題，較好地達到一機多用的目的。

2 虛擬機簡介

2.1 虛擬機的概念

所謂虛擬機，顧名思義就是虛擬出來的計算機。虛擬機技術也就是利用虛擬機軟件可以在一臺實體計算機上虛擬出來若干臺計算機一種技術。這些虛擬出來的計算機和真實的實體計算機幾乎完全一樣，每臺虛擬機可以運行單獨的操作系統而互不干擾，而且可以隨意修改虛擬機的系統設置，而不用擔心對實體計算機造成損失。

"采用虛擬機技術一方面可以解決一般院校課堂教學沒有網絡環境的問題，另一方面也可以解決一些帶有破壞性的實驗演示所需要的特殊環境要求的問題。

目前，計算機教學中比較常用的虛擬機軟件主要有WMware公司的WMware Workstation和微軟公司的Microsoft Virtual PC這兩種。VMware技術相對比較成熟，可以虛擬更多的主流操作系統，功能更強大，使用起來比較容易，市場占有率比較高。

2.2 虛擬機的優點

1）集成性。能夠在一臺PC機上運行多個虛擬機，每個虛擬機都可安裝不同的操作系統，而不需要對物理硬盤進行分區或重新開機，不受到物理計算機硬件的限制。各虛擬機與主機之間可以進行通信、共享文件和網絡資源。

2）經濟性。由于虛擬機是利用軟件來模擬完整的計算機系統，無需添加新的硬件設備，真正可以做到一機多用，同時又節省維護費用。

3）移植性。虛擬機表現在物理電腦上是一個文件，不同的操作系統之間能夠進行互動操作。使用者可以直接拷貝備份好的虛擬機文件到其他計算機上使用，大大節省系統安裝的時間。

4）可維護性。虛擬機與主機之間有良好的隔離性，在虛擬機上進行的操作不會破壞物理計算機的操作系統和軟件，對主機現有的硬盤分區和數據都不會造成任何破壞。

3 虛擬機在計算機教學中的具體應用

3.1 操作系統安裝

操作系統有MS-DOS、Windows98、 Windows XP、Windows2000、Unix、Linux等不同系列、不同版本。由于操作系統的安裝具有一定的危險性，學生可以在硬盤上建立自己的虛擬機，并進行安裝操作系統的練習。在虛擬機環境下可以實現多個操作系統同時運行，帶來極大的方便。

3.2 計算機維護

出于公共安全考慮，磁盤分區、格式化等危險操作，學生一般沒有機會親手實踐。在虛擬機環境下，學生可以任意進行①計算機BIOS設置；②硬盤的分區、格式化；③操作系統的安裝與配置；④應用軟件的安裝；⑤系統的備份與恢復。操作完成后，通過映象功能可以非常輕松地將操作系統恢復到原樣。

3.3 網絡技術應用

學生在學習局域網的組建、FTP、網絡配置與管理、郵件服務器等各種網絡服務的配置、遠程訪問和路由的設置等知識時，單憑理論講授是很難理解和掌握的。利用虛擬機，學生可以在單臺計算機上組建網絡環境，進行各種網絡配置，也可以組建虛擬局域網，實現集群試驗。若學生不能按時完成實驗，借助虛擬機的掛起功能，保留當前狀態，以便下次繼續完成。

3.4 網絡安全

在網絡環境下，木馬、病毒、黑客程序非常盛行。教師在講解計算機木馬、病毒等知識時只能停留在講述階段，利用虛擬機可以改變這一狀況。教師可以在虛擬機系統上植入病毒文件進行木馬、病毒程序的傳播與演示，以及實現安全防御等操作，讓學生更加直觀地了解系統的安全及防御技術。

通過教學實踐證明，采用虛擬機軟件構建的教學、實驗平臺既能節省資金投入、挖掘了設備潛力，又緩解了實驗設備嚴重不足、實驗管理員工作量過大等問題，同時也給學生課內外的自主學習提供了可能，增強了學生學習的積極性和主動性，為教師教學提供了極大的便利。虛擬機技術為教學、實驗提供了一個近似于真實的環境，除了硬件的物理連接外(如主機板、顯示卡、網絡接口卡、CPU、網線等連接)，在真實的機器上完成的實驗基本上能在“虛擬機”上完成，實驗質量不會受到影響，完全能夠滿足諸如計算機硬件與軟件等課程教學實踐的要求。

參考文獻

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