中等職業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的構(gòu)建

【摘要】計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課往往需要多主機(jī)、多操作系統(tǒng)環(huán)境，這樣的環(huán)境不僅前期的投入大，而且維護(hù)也較復(fù)雜。本文針對(duì)中職學(xué)校計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)遇到的問題，分析了使用“虛擬機(jī)”技術(shù)構(gòu)建計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的優(yōu)越性。

【關(guān)鍵詞】中等職業(yè)學(xué)校;計(jì)算機(jī)教學(xué);實(shí)驗(yàn)環(huán)境;虛擬機(jī);構(gòu)建

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件與軟件的發(fā)展日新月異。由于計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，許多中職學(xué)校的計(jì)算機(jī)學(xué)科教學(xué)與實(shí)踐出現(xiàn)了發(fā)展需求與現(xiàn)實(shí)設(shè)備不相匹配的矛盾，表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)硬件資源與操作系統(tǒng)更新相比速度滯后，計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)也因此受到較大影響，這是國內(nèi)許多中職學(xué)校面臨的問題。

虛擬機(jī)技術(shù)是解決以上問題的一個(gè)很好技術(shù)途徑。虛擬機(jī)是指利用軟件虛擬出來的計(jì)算機(jī)，是在現(xiàn)有的操作系統(tǒng)上虛擬出來的一個(gè)新的子系統(tǒng)。其中，運(yùn)行虛擬機(jī)的計(jì)算機(jī)分為主系統(tǒng)和子系統(tǒng)，主系統(tǒng)就是用戶的計(jì)算機(jī)直接控制操作系統(tǒng)和硬件，稱為宿主機(jī)，子系統(tǒng)則是利用軟件在主系統(tǒng)中虛擬出來一個(gè)硬件環(huán)境，稱為客戶機(jī)或虛擬機(jī)。由主系統(tǒng)（宿主機(jī)）創(chuàng)建的虛擬機(jī)，與真實(shí)的計(jì)算機(jī)幾乎一模一樣，不但有自己獨(dú)立的CPU、硬盤、內(nèi)存及各種硬件，甚至還有自己的BIOS。用戶也可以在虛擬機(jī)上安裝Windows、Linux等真實(shí)的操作系統(tǒng)及各種應(yīng)用程序，而且用戶在虛擬機(jī)中的任何操作均不會(huì)對(duì)主系統(tǒng)造成任何影響。

二、中職學(xué)校利用“虛擬機(jī)”技術(shù)構(gòu)建計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的必要性

在教學(xué)實(shí)踐過程中，實(shí)驗(yàn)環(huán)境與教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)存在著一些不協(xié)調(diào)的地方，使得教學(xué)質(zhì)量不能得到有效的保證，具體表現(xiàn)為：

1、計(jì)算機(jī)的硬件環(huán)境是整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，包括獨(dú)立的計(jì)算機(jī)、相關(guān)的連網(wǎng)設(shè)備，還要有能夠和其它網(wǎng)絡(luò)互連的設(shè)備和工具。然而，一般學(xué)校沒有真正獨(dú)立的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，從而導(dǎo)致許多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)根本無法開展。此外，在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中，常需使用雙機(jī)或多機(jī)，但現(xiàn)有的教學(xué)條件無法實(shí)現(xiàn)給單個(gè)學(xué)生用兩臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器，只能互為主從機(jī)進(jìn)行，如果要在從機(jī)上操作，只能讓其他同學(xué)代勞，并且在涉及到更復(fù)雜的諸如局域網(wǎng)與局域網(wǎng)間的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室往往無法給每個(gè)小組都提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，影響了實(shí)驗(yàn)進(jìn)度及效果。

2、計(jì)算機(jī)管理限制某些實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容在計(jì)算機(jī)機(jī)房進(jìn)行，管理人員出于管理的方便，往往采取了一系列的技術(shù)手段，以確保計(jì)算機(jī)設(shè)備的正常運(yùn)行。比如，通常都安裝了硬盤保護(hù)卡或安裝了恢復(fù)精靈等機(jī)房管理軟件，防止學(xué)生刪除系統(tǒng)文件或格式化硬盤。這對(duì)于一般的應(yīng)用類操作或程序語言類的實(shí)習(xí)而言當(dāng)然不會(huì)受影響，但一般涉及底層的操作實(shí)習(xí)如硬盤的分區(qū)操作、系統(tǒng)的安裝、硬件的驅(qū)動(dòng)程序安裝、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置等，由于這些操作對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有“破壞性”或會(huì)影響其他的實(shí)習(xí)，基本上不會(huì)給予練習(xí)，只能理論上講解，使得學(xué)生日后使用計(jì)算機(jī)時(shí)很難處理這類的問題。

三、應(yīng)用虛擬機(jī)技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境舉例

下面以“組建帶有域控制器的網(wǎng)絡(luò)”為例介紹如何利用虛擬機(jī)軟件VMWare構(gòu)建進(jìn)行主機(jī)與虛擬機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。以下步驟可全部由學(xué)生在單機(jī)上自行完成。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以掌握網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的安裝、配置以及組建帶有域控制器的網(wǎng)絡(luò)的過程。

1、主機(jī)的設(shè)置

主機(jī)的操作系統(tǒng)選用Windows 2000 Server，使用的虛擬軟件是VMWare workstation 4.0。CPU的主頻是2.4GHz，512M內(nèi)存，60G硬盤，主機(jī)IP地址是192.168.0.1，網(wǎng)關(guān)為192.168.0.1，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。

2、虛擬機(jī)的設(shè)置

主機(jī)上運(yùn)行VMWare，并通過安裝向?qū)О惭b好所需虛擬操作系統(tǒng)Windows2000 Professional，然后對(duì)虛擬機(jī)的硬盤進(jìn)行分區(qū)格式化，并在光驅(qū)中放入Windows2000 Professional的安裝光盤（或使用主機(jī)硬盤上的安裝光盤鏡像文件）進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝。安裝好的虛擬機(jī)的參數(shù)如下：虛擬機(jī)名稱：Windows 2000 Professional;虛擬機(jī)內(nèi)存：192MB;虛擬機(jī)硬盤類型：IDE;虛擬機(jī)硬盤大小：4GB;網(wǎng)絡(luò)連接方式：橋接網(wǎng)絡(luò);虛擬機(jī)IP地址是192.168.0.2，網(wǎng)關(guān)為192.168.0.1，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。

3、利用主機(jī)與虛擬機(jī)進(jìn)行帶有域控制器的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)

將主機(jī)設(shè)置為域控制器，并將域名設(shè)置為“Server”;在主機(jī)中添加域用戶，設(shè)置好用戶名（如stu1）和密碼（如123456）。在虛擬機(jī)中新建一帳戶，用戶名和密碼同主機(jī)中的域用戶的設(shè)置，然后用這個(gè)帳戶登錄域。登錄過程如下：在虛擬機(jī)中“我的電腦”的“屬性”設(shè)置中，在“標(biāo)識(shí)更改”窗口中把“隸屬于”選擇為“域”，同時(shí)在下面輸入域名“Server”，點(diǎn)擊“確定”按鈕后根據(jù)提示將虛擬機(jī)加入域。

至此，帶有域控制器的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)完成。在此網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置、網(wǎng)絡(luò)管理等計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)。

四、應(yīng)用虛擬機(jī)技術(shù)構(gòu)建教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的優(yōu)越性

1、能夠提供一個(gè)近于真實(shí)的環(huán)境

使用虛擬機(jī)軟件可以在一臺(tái)機(jī)器上真正同時(shí)運(yùn)行多個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng)，主機(jī)操作系統(tǒng)與多個(gè)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)之間可自由構(gòu)建成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并且，可以通過將兩臺(tái)或多臺(tái)主機(jī)（分別已經(jīng)構(gòu)建了虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境）連接在一起來構(gòu)建局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能完成各種網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。

2、“虛擬機(jī)”可以提供給學(xué)生一個(gè)開放的實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)

由于虛擬系統(tǒng)與主機(jī)系統(tǒng)有良好的隔離性，因此，可以通過安全策略保護(hù)主機(jī)系統(tǒng)，而完全放開虛擬系統(tǒng)的權(quán)限，這樣，在虛擬環(huán)境下，學(xué)生不用顧慮到對(duì)主機(jī)系統(tǒng)的破壞性，可以放心地進(jìn)行各種操作，從而使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)不受限制，這會(huì)帶來更好的實(shí)驗(yàn)效果。

3、系統(tǒng)維護(hù)方便

當(dāng)某個(gè)虛擬機(jī)崩潰或被誤刪除時(shí)，將其他物理機(jī)上相應(yīng)的虛擬機(jī)文件復(fù)制到本地機(jī)即可恢復(fù)系統(tǒng)，從而保證了學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)度的一致。這種可移植性也方便同學(xué)將一些實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到自己的計(jì)算機(jī)上繼續(xù)進(jìn)行，從而充分利用各種實(shí)驗(yàn)資源。

五、結(jié)束語

綜上所述，基于虛擬機(jī)技術(shù)構(gòu)建計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在一定程度上不僅可以緩解當(dāng)前中職學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備和場(chǎng)地不足的問題，很好地滿足實(shí)驗(yàn)課多種環(huán)境的需求，保證所有實(shí)驗(yàn)課的正常開出。而且還可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，也可以提高實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的利用率。虛擬機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境提供的是一個(gè)近于真實(shí)的環(huán)境，除了硬件的物理連接外（如主板、CPU、顯卡、網(wǎng)卡、網(wǎng)線等連接），只要能在“虛擬機(jī)”上完成的實(shí)驗(yàn)，就能夠在真實(shí)的機(jī)器上完成，所以采用虛擬機(jī)技術(shù)構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)環(huán)境實(shí)驗(yàn)質(zhì)量不會(huì)受到影響，完全符合中職學(xué)校的教學(xué)要求。