虛擬機技術在高職計算機實踐教學中的應用

摘要：虛擬機技術的出現，給計算機實踐教學提供了一種有效的輔助工具，它充分挖掘了現有設備的潛力，提高了現有系統的利用率，既緩解了當前實驗設備和場地不足的問題，又提高了實驗設備的安全性，降低了實驗室的管理難度，而且在不額外添加硬件設備的條件下，可以增加學生的實踐動手機會，加強學生的實踐技能。

關鍵詞：虛擬機技術；高職計算機；實踐教學；應用

一、虛擬機的概念及工作原理

虛擬機即虛擬的計算機。它是指運行在Windows或Linux平臺上的一個應用程序，本質上是對計算機的模擬仿真。虛擬機擁有電腦擁有的幾乎所有硬件設備，包括CPU、內存、硬盤、顯卡、聲卡、網卡、軟驅等等。可以進行開關機、對硬盤進行格式化、設置BIOS等操作，對主機沒有任何影響。使用虛擬機，可以在“虛擬的操作系統”下，自由地對自己需要學習和試驗的操作環境進行配置和修改，而不必擔心會導致系統崩潰，不會對實際的操作系統造成影響。其工作原理是通過進入保護模式，在物理機中運行的主機系統上創建一個或多個虛擬的客戶系統，使得客戶操作系統如同運行在一臺真正的機器上。

二、虛擬機在計算機教學實踐中的應用特點

（一）虛擬機有助于網絡教學。通過用虛擬機構建的虛擬網絡，教師可以進行網絡教學，使學生更感性、直觀地掌握網絡的組建、管理和維護。虛擬機有利于提高學生學習興趣，虛擬機的安裝要求不高，方法較簡單。學生學會了虛擬機組建虛擬網絡的原理和方法后，可以在學校實驗室環境之外的其它環境自主地做網絡實驗。

（二）虛擬機節省資源，具有兼容性。學校不用另外找場地和購買計算機、交換機、網卡、網線等計算機相關設備。WMware模擬的虛擬機器中的硬件型號是固定的，這就最大限度的保證虛擬機器的硬件兼容性。虛擬機能夠設定并且隨時修改操作系統的操作環境，且不需要經費。虛擬技術給教學實驗提供了一種有效的工具，不僅可以緩解當前實驗設備和場地不足的問題，且在虛擬機系統上的操作不影響主機，可在一定程度上提高設備的安全性，減少實驗室的管理難度，提高教學效率。

（三）虛擬機克服了傳統計算機教學過程中不足。利用VMWare在教學中的易用性、安全性和便利性，可以在保證教師機原操作系統不進行變動的情況下輕松達到教學目的。

三、當前計算機教學中面臨的問題

在高等院校計算機教學中，教師需要對學生講解如何對計算機進行系統維護實驗.如磁盤分區、格式化、安裝操作系統、系統備份與恢復等。由于這些實驗屬于對磁盤進行破壞性實驗。教師擔心損壞電腦硬件設備，花費大量維修費用，在一般情況下都是采取課堂演示或以講代練的方式進行教學。計算機專業的學生一般需要進行計算機網絡實驗。這些實驗需要幾臺甚至十幾臺計算機才能進實驗，由于目前我國教學條件有限，學生只能學習理論知識，而不能進行實際的操作，造成了紙上談兵，理論知識很強，但是在實際應用中卻笨手笨腳，無法施展其學習到的理論。

四、網絡實驗的組建

本文通過DNS服務實驗為例，介紹在Windows環境中基于VMware的網絡實驗應用。

（一）配置DNS作用域。要正確運行，DNS服務器需要一個正向搜索區域，以便它的本地域作為定位器記錄的宿主。正向搜索區域包含了解析DNS域中的名稱所必需的信息。用向導成功創建了區域，可是實驗的客戶端還不能使用這個名稱來訪問內部站點，因為它還不是一個合格的域名。接著還需要在其基礎上創建指向不同主機的域名才能提供域名解析服務。

（二）配置DNS客戶端。盡管DNS服務器已經創建成供，并且創建了合適的域名，可是在虛擬XP客戶機的瀏覽器中卻無法使用指定的域名訪問網站。這是因為雖然已經有了DNS服務器，但客戶機并不知道DNS服務器在哪里，因此不能識別用戶輸入的域名。用戶必須手動設置DNS服務器的IP地址才行。在客戶機“Internet協議（TCP/IP）屬性”對話框中的“首選DMS服務器”編輯框中設置剛剛部署的DNS服務器的IP地址，完成客戶端的配置。

（三）試DNS服務。在虛擬的XP客戶機上使用上面的域名訪問網站，如果配置無誤就能正常訪問網站了。

五、虛擬機在實踐教學中的應用

（一）計算機維護與管理實驗。BIOS設置、磁盤分區與格式化、注冊表修改、系統管理工具的使用、多操作系統安裝、系統環境破環性實驗、系統備份與恢復實驗等，這些實驗對本機系統改變較大，具有一定危險性，系統虛擬機為這類實驗創造了難得的條件。

（二）操作系統相關教學。操作系統安裝與配置、操作系統原理教學、典型操作系統結構分析、Unix/Linux操作與管理教學、網絡操作系統教學等。通過系統虛擬機可以在一臺計算機上同時運行多個操作系統，比安裝多操作系統方便、快捷。

（三）網絡實驗。服務器及網絡設備的安裝與配置、遠程訪問、模擬交換機、路由器等網絡設備、模擬網絡拓撲規劃與子網劃分、模擬FTP、DNS等網絡服務、局域網訪問控制實驗、各種VLAN實驗和TCP/IP協議簇實驗等。上述網絡實驗對網絡軟、硬件條件要求較高，在虛擬機上完成上述實驗，可擺脫對某些昂貴網絡軟、硬件的依賴，極大地降低網絡實驗成本。

（四）編程與測試。分布式程序設計與測試、異構環境的測試、Web測試、Unix/Linux下的程序設計、集群測試、數據庫性能測試和兼容性測試等通過使用虛擬機，提供了極大的方便性，提高了計算機的利用效率。

（五）計算機安全實驗。網絡監聽、網絡攻擊與防護、木馬及病毒原理研究、防火墻實驗、加密與解密實驗及黑客程序的分析等通過使用系統虛擬機實現上述功能，可以起到隔離本機環境的作用，從而避免對真實環境造成危害，在計算機安全學習與研究上具有特殊意義。

（六）應用虛擬機進行實驗輔導和作業檢查。常用的虛擬機軟件都帶有屏幕錄像功能，自動記錄虛擬系統的屏幕變化，并保存為錄像片斷。利用這個功能，學生可以將在課上所做的操作進行錄像，教師可以適時進行察看，了解每個學生在試驗過程中的失誤，進行有針對性的講解。同時，教師還可以自己制作視頻課件，使學生在機房中可以對照教師的操作過程來進行實驗。虛擬機軟件的這個功能改變了傳統教學中學生只能看不能做的弊端，使得教師演示和學生實驗操作都可以非常方便地進行，使學生學習知識更加直觀，動手能力得到很大的提高，達到了培養學生實踐能力的要求。

【參考文獻】

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