淺談在中職計算機實訓教學中的虛擬機技術運用

林春雷

摘要：本文針對現階段中職學校計算機實訓教學存在的設備不足，實驗維護難等問題，結合自身教學實際，提出了利用虛擬機技術挖掘現有設備的潛力，緩解實驗環境壓力的解決方法，為中職學校組織實施實訓教學提供參考，達到拓寬教育思路，推廣教學經驗的目的。

關鍵詞：中職，計算機實訓，虛擬機。

一、前言

實訓教學歷來都是中職教育最重要的一個環節， 它能夠強化學生的專業技術水準和實踐能力，對于計算機專業來說尤為如此。現階段，受限于教學經費的投入不足、設備的更新慢等客觀原因，中職學校計算機實訓教學普遍存在著硬件設備不足，實驗維護工作量大等問題，無法滿足實際教學實踐的需要。虛擬機技術應用于計算機實訓教學可以極大緩解計算機實訓教學中所面臨的諸多問題。

二、虛擬機技術

虛擬機技術是當下計算機工作者研究的一個熱點課題，廣泛地運用在服務器集成、云計算等諸多領域。虛擬機是指在物理計算機上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。虛擬機技術能夠在一臺物理計算機上面虛擬出多個子系統，而且每個子系統擁有各自獨立的CPU、硬盤、內存等虛擬硬件，就像完全不同的計算機。

使用虛擬機技術具有以下的優點：

1.一機多用，節省資源。使用虛擬機技術不需要分區或重開機就能在同一臺計算機上使用兩種以上的操作系統，擺脫了對多啟動系統的依賴，無需再使用多硬盤、多分區來安裝多個操作系統，從而節省了資源，降低了維護費用。

2.高度集成，使用方便。虛擬機可以在一臺計算機上同時集成多個操作系統，系統之間能隨意切換，互動操作，還可以利用聯網功能構建虛擬網絡，在一臺計算機上實現復雜的網絡實驗。

3.兼容性好，便于移植。虛擬機將操作系統以映像文件的形式存放在宿主機的硬盤中，可以很方便地拷貝到其他計算機上使用而不存在任何問題，便于多機統一部署安裝。

4.增強系統安全。每個虛擬機中的操作系統出現問題并不影響宿主機系統的運行，極大地加強了對宿主機系統的保護。

5.便于修改操作環境。虛擬機軟件能夠很方便的設定修改系統的操作環境，如內存、磁碟空間、周邊設備等。

三、虛擬機技術在計算機實訓教學中的實際運用

目前具有虛擬機功能的軟件很多，常用的有VMware Wokrstation、Virtual Box和Virtual PC。下面以當前流行的虛擬機軟件VMware Wokrstation為例，介紹虛擬機技術在計算機實訓教學中的實際運用。

（一）在實訓環境維護中的運用

目前中職學校的計算機實訓機房多數是公共機房，往往需要在每臺計算機中安裝大量實訓軟件。但現實情況是，軟件間經常出現安裝運行環境沖突，無法正常安裝使用。傳統解決方法是安裝多操作系統來分別安裝軟件，但這樣就為實訓環境維護帶了巨大的負擔。使用虛擬機有助于解決公共機房的軟件沖突問題，改善實驗環境。

例如，筆者所在學校的某個機房同時要安裝用友財務通2005與用友財務通v10。但是，這兩個軟件都依賴Microsoft SQL 2000數據庫，并且數據庫實例文件會發生沖突，需要分操作系統安裝。我們先在一臺實訓計算機中新建虛擬機，安裝好windows xp操作系統和Microsoft SQL 2000數據庫軟件。通過使用VMware Wokrstation軟件的“克隆”命令功能，可以快速克隆出完全相同的虛擬機系統。使用克隆的系統來分別安裝用友財務通2005和用友財務通v10后，再使用Ghost或同傳系統來完成整個機房的軟件環境的更新。這樣一來，就可以根據教學需要選用不同的虛擬機系統來進行實訓教學。使用虛擬機技術不需要在實訓計算機上安裝多系統，切換系統也十分簡單，為實訓教學帶來極大的便利，同時也減輕了維護機房軟件環境的工作量，不失為另外一種解決問題的思路。

（二）在難以實施的實訓課程中的運用

計算機專業課程實訓中存在一些難以實施的實驗，其中以計算機的組裝與維護課程里的BIOS參數設置實驗和硬盤分區與格式化實驗最為典型。由于大多數中職學校的計算機實訓機房都對實訓計算機使用了還原保護系統，禁止訪問BIOS和硬盤，因而無法進行實驗。通常的做法是用圖片進行教學，只說理論；或是使用一些模擬器來被動的完成一些簡單實驗。學生無法掌握實驗的整個流程，影響了學習質量。使用虛擬機有助于掃除部分計算機專業課程實訓教學的技術盲點，提高教學質量。

以BIOS參數設置實驗為例。在實訓計算機配置新建任意一個虛擬機，啟動虛擬機時按下“F2”鍵盤按鍵，可以進入虛擬機BIOS界面（部分虛擬機版本不同鍵盤可能不同，有的是ESC鍵）。緊接著就可以在虛擬機中的模擬BIOS界面中進行BIOS設置實驗了。由于虛擬機中的BIOS環境對計算機硬件設備進行了模擬，用它來實驗開機順序、時間調整、主從盤等BIOS常規設置，學生可以實際觀察到虛擬機運行環境的變化。同時，實驗結果對宿主機的硬件設備不會造成任何的損壞。Vmware Workstations提供PhoenixBIOS的BIOS程序，廣泛地應用于筆記本電腦和品牌機，十分適合開展計算機實驗教學。

（三）在構建復雜網絡實驗環境中的運用

網絡技術是如今計算機技術發展最為迅速的一個領域，學生網絡技術實踐能力的高低，是檢驗學校計算機網絡課程教學是否成功的一個重要標志。因而，專業網絡技術實訓室的建設也就成為培養信息化人才必不可少的一個實踐平臺。然而，受制于客觀條件，很多實訓室無法提供完善的網絡實訓平臺。將虛擬機技術運用到這方面實訓教學中，這個問題得到很好的解決。

企業網構建實驗是現如今計算機網絡課程實訓教學的重點和難點。這類實驗通常要求用路由器、交換機以及多臺計算機來構建企業網的網絡，并在工作組的模式之下使Windows Sevrer 2003操作系統和Linux操作系統的常用服務器配置得以完成。要實現實訓內容就需要大量的實訓計算機，這對于學校的網絡實訓環境提出很高的要求。而且實訓計算機不斷更改操作系統，操作系統極易遭受破壞。往往經過一個實驗，就要重新安裝操作系統，實驗維護工作量很大。Vmware Workstation提供了虛擬機與宿主機及虛擬機與虛擬機之間進行網絡通信的虛擬網絡環境，能夠完成相關的服務器配置、Web、FTP等應用實驗。

我們以一個經典的企業網構建實驗為例來介紹虛擬機技術的運用。這個實驗要求用一個路由器、兩臺交換機、四臺計算機來構建企業網的網絡。其中，FTP服務器是PC1， WEB服務器是PC2，它們連接到交換機SwitchA和路由器Route上面，PC3和PC4是一般的網絡計算機，它們連接到SwitchB上面，然后兩臺交換機再互相連接。實驗的大致過程是這樣的：在其中一臺實訓計算機上面用Vmware Workstation軟件模擬出PC1與PC2，并分別在虛擬機上面安裝WINDOWS2003的操作系統， 設置網絡模式為橋接，在PC1和PC2上設置好FTP服務器和WEB服務器；在第二臺實訓計算機上模擬出PC3和PC4；依據實驗網絡拓撲結構將各種設備連接起來，將每一臺虛擬機的Pl地址設置好，根據試驗的要求設置VLAN以及路由器；測試實驗結果。

與傳統實驗過程相比，該實驗由于使用了虛擬機技術，減少了兩臺實訓計算機，更重要的是實驗中涉及的計算機均為虛擬機，這就為將來實驗的擴展變化留下空間。因此，使用虛擬機，能夠幫助學校實施網絡實訓節省大量資源，教學效果得到了改善。

四、結語

總之，虛擬機技術在計算機實訓教學中的運用，能夠為中職學校的計算機實訓教學提供更加真實與安全的實驗環境。同時，降低了實訓成本，提高了教學質量，作為傳統計算機實訓的有益補充，具有可行性、經濟性、安全性與可推廣性。

（作者單位：福建技師學院）