虛擬技術(shù)在高職計算機實驗教學(xué)中的應(yīng)用

陳俊江

（廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510091）

虛擬技術(shù)在高職計算機實驗教學(xué)中的應(yīng)用

陳俊江

（廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510091）

文章從虛擬技術(shù)的核心與作用入手，討論研究虛擬技術(shù)的應(yīng)用對高職計算機實驗教學(xué)的作用，從而提出虛擬技術(shù)應(yīng)用到高職計算機實驗教學(xué)中有效方案與措施，以供高職院校計算機實驗教學(xué)借鑒與參考。

虛擬技術(shù)；高職院校：計算機實驗教學(xué)

目前國內(nèi)外的高級院校已經(jīng)將虛擬技術(shù)普遍地運用到了計算機實驗教學(xué)中。目前較為著名的虛擬技術(shù)是斯坦福大學(xué)VM ware虛擬技術(shù)，其最大的功能就是可以在一臺計算機當(dāng)中，同一個時間之內(nèi)運行多種操作系統(tǒng)，例如：Windows，DOS，unux等。斯坦福大學(xué)的VM ware虛擬機則可以實現(xiàn)多種系統(tǒng)的共同運行，不同的系統(tǒng)可以在供操作平臺上進行自由切換，不需要重啟。可以在VM ware虛擬機上測試軟件、測試不同系統(tǒng)的運行狀況、測試電腦病毒對計算機的危害等，而且不會對正常的教學(xué)活動造成不利影響。該虛擬機實現(xiàn)了每一個系統(tǒng)單獨具備各自的虛擬分區(qū)、配置等功能而且不會對真實的硬件造成影響，此外，不同的虛擬機也可以在同一個局域網(wǎng)中運行。國內(nèi)對虛擬技術(shù)的應(yīng)用也逐漸成熟，首先清華大學(xué)進行了通過虛擬存儲技術(shù)對虛擬技術(shù)TH-M SNS系統(tǒng)的研究；此后華中科技大學(xué)通過使用虛擬環(huán)境，使用網(wǎng)絡(luò)可以直接操作Windows等操作系統(tǒng)實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制的功能。

1 虛擬技術(shù)的概念與內(nèi)涵

虛擬技術(shù)是通過使用某種高級計算組合來重新分配計算機內(nèi)的所有數(shù)據(jù)資源，而且這些數(shù)據(jù)資源可以在不同的操作系統(tǒng)上運行，所提高的運行效率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基礎(chǔ)的計算機。通俗來講，就是將計算機的物理資源裝換為虛擬的資源，進行管理分配。在不久的將來，隨著虛擬技術(shù)的高度發(fā)展，所有的資源都會被虛擬化，這些資源可以在不同的物理平臺上運行，而且也不再需要更好的硬件設(shè)施作為支撐。目前實現(xiàn)這一目標(biāo)，還需要將多種技術(shù)與虛擬技術(shù)進行結(jié)合統(tǒng)一，例如：將服務(wù)器和操作系統(tǒng)、存儲虛擬化以及系統(tǒng)管理、資源管理和軟件進行虛擬化等。當(dāng)實現(xiàn)虛擬化之后各大企業(yè)與院校將不再需要投入過高的成本來構(gòu)建異地資源備份庫。

2 虛擬技術(shù)所具備的優(yōu)點

虛擬技術(shù)通過將時間、空間、硬件資源的合理分配與重新整合，而且投入成本較低。虛擬技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在了計算機上面，由于其可以同時運行多個系統(tǒng)，而且這些系統(tǒng)又都是被隔離開來的，所以避免了計算機運行過多引起的崩潰問題，極大地降低了計算機的維護成本。

較高的兼容性也是虛擬技術(shù)的優(yōu)點，在計算機中，由于兼容性問題從而導(dǎo)致很多軟件與系統(tǒng)無法正常運行，虛擬技術(shù)很好地解決了這一狀況，虛擬技術(shù)通過主系統(tǒng)的桌面操作，在桌面可以隨意切換系統(tǒng)，而且這些系統(tǒng)也可以同時運行，提高對系統(tǒng)的管理效果，也避免了出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰的情況，提高了各個系統(tǒng)的兼容性。此外，X86操作系統(tǒng)與虛擬機擁有更好地兼容效果。集中管理虛擬機使其不再分散，虛擬技術(shù)通過服務(wù)器進行分劃，在同一虛擬管理的模式之下分屬多個虛擬平臺，管理人員只需要通過對統(tǒng)一管理平臺的操作及對分散的虛擬平臺進行管理就可以達(dá)到預(yù)期的工作目的，很大程度上提高了工作的效率；高效率也是虛擬技術(shù)的優(yōu)點，通過一個總的服務(wù)器平臺對多個虛擬機進行命令分配，從而減少了工作所需要的時間，將所用的數(shù)據(jù)資源充分地利用起來，提高了計算機的工作效率。隔離效果顯著也是虛擬技術(shù)的優(yōu)勢，虛擬機的服務(wù)器分開管理著不同的虛擬機，這些虛擬機不會出現(xiàn)互相影響的狀況，其是被完全隔離開來的，數(shù)據(jù)在被隔離開的虛擬機中運行十分安全。

3 虛擬技術(shù)的分類

3.1 存儲虛擬化

虛擬技術(shù)中的存儲虛擬化，即將計算機物理的存儲空間進行分區(qū)，并挑選一個分區(qū)進行虛擬化處理，讓計算機在物理存儲空間中形成一個虛擬的存儲空間，這一空間可以存儲更多的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)在虛擬空間中也會進行自動地整合，用戶可以隨時訪問這些整合的數(shù)據(jù)。存儲虛擬化有兩種表現(xiàn)形式。第一種是存儲設(shè)備的虛擬化，第二種是網(wǎng)絡(luò)存儲虛擬化。

3.2 服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化，也就是將CPU、內(nèi)存、I/Q設(shè)備虛擬化。虛擬CPU也就是讓一個物理機使用一個虛擬的CPU，這一過程當(dāng)中操作系統(tǒng)可以運行一個或者多個CPU。計算機內(nèi)部存儲了大量的信息，內(nèi)存虛擬化整合了這些形式，在進行統(tǒng)一化管理的同時，這些信息也被區(qū)分開了，具有一定的獨立性。

3.3 軟件虛擬化

應(yīng)用程序的虛擬化和高級計算機語言的虛擬化是虛擬技術(shù)軟件虛擬化的重要內(nèi)容。應(yīng)用程序的虛擬化也就是為應(yīng)用程序提供虛擬的運行空間，不再占用算計機的物理空間，在虛擬運行空間里為用戶提供組間和程序。高級計算機語言的虛擬化就是在虛擬構(gòu)架上面發(fā)布命令語言，使得計算機語言可以在不同的系統(tǒng)上運行。

4 虛擬技術(shù)在高職計算機實驗教學(xué)中的應(yīng)用

4.1 高職計算機實驗室中存在的問題

高校的教育是國家教育中重要的組成部分，所以高校的教育需要優(yōu)秀的師資力量、先進的教學(xué)設(shè)備。高校的計算機實驗教學(xué)的開課率與開課時間的長短對計算機教育有著巨大的影響。目前高校計算機實驗教學(xué)中存在的主要問題為：第一，設(shè)備更新?lián)Q代比較遲緩，不能與時俱進，很難達(dá)到師生的需求。第二，管理投入資金較大，沒有足夠的資金來維護計算機設(shè)備。第三，院系與專業(yè)的內(nèi)容過多，計算機實驗室必須配備符合每個院系與專業(yè)的軟硬件設(shè)施，而這一過程十分漫長。

4.2 安裝使用虛擬機

就目前而言高職院校當(dāng)中的計算機實驗室內(nèi)還存在著比較嚴(yán)重的問題，首先，由于高校內(nèi)院系與專業(yè)性質(zhì)的不同，一個計算機實驗室需要滿足這些院系與專業(yè)的不同需求，在教學(xué)過程當(dāng)中，需要計算機實驗室管理人員安裝部署相關(guān)的軟件和系統(tǒng)環(huán)境，這一過程所要耗費的時間十分長。虛擬技術(shù)的出現(xiàn)避免了以上這些問題，并且使得整個計算機實驗教學(xué)可以高效地進行，首先，高職院校內(nèi)分為多個院校，而且不同院校有不同的專業(yè)，通過虛擬機設(shè)計不同的操作系統(tǒng)，不同院系和專業(yè)的學(xué)生可以按照實驗類型的不同，自主切換實驗系統(tǒng)。此外在高校計算計算機實驗室中構(gòu)建一個虛擬機的時候都會產(chǎn)生相應(yīng)的維護系統(tǒng)運行的必要文件，因此在構(gòu)建虛擬機的時候，要為這些維護文件創(chuàng)建一個獨立的文件夾，以便于對文件的管理以及在出現(xiàn)系統(tǒng)問題的時候也可以用這些維護文件對虛擬機進行恢復(fù)。當(dāng)虛擬機安裝結(jié)束之后，需要根據(jù)高校內(nèi)計算機實驗室的需求來進行網(wǎng)絡(luò)安裝，在進行網(wǎng)絡(luò)安裝之前，需要對網(wǎng)絡(luò)的類型進行選擇，根據(jù)高職院校計算機實驗室的需求來選擇安裝網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容，如果不需要也可以不選擇安裝。在所有的虛擬機系統(tǒng)安裝結(jié)束之后，對虛擬機進行磁盤劃分，每個分區(qū)為8 GB，也可以根據(jù)不同的情況進行調(diào)整。在安裝虛擬文件的時候使用實際的物理光驅(qū)設(shè)備，也可以拷貝其IOS文件通過虛擬光驅(qū)軟件來實行安裝。等待全部安裝結(jié)束之后重新啟動計算機，運行虛擬計算機查看是否可以正常地運行。

4.3 虛擬技術(shù)在高校技術(shù)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

（1）計算機實驗室虛擬化。計算機實驗室虛擬化可以支持多個課程環(huán)境的虛擬，不同的課程內(nèi)容可以使用不同的虛擬實驗環(huán)境，讓物理計算機通過虛擬技術(shù)可以同時操作多個系統(tǒng)平臺，并且不影響物理設(shè)備，滿足了不同院系與專業(yè)學(xué)生的實驗環(huán)境需求。學(xué)生在虛擬的環(huán)境中進行實驗，不會因為計算機出現(xiàn)問題中斷實驗過程。

（2）虛擬網(wǎng)絡(luò)教室。虛擬網(wǎng)絡(luò)教室的構(gòu)建也就是讓每一個學(xué)生都擁有屬于自己的虛擬機，而且其具有較高的隔離性，學(xué)生可以設(shè)計權(quán)限只能自己進行實驗，從而達(dá)到學(xué)習(xí)資源的平均分配。多個虛擬機的存在也避免了學(xué)校計算機實驗室被病毒侵犯的風(fēng)險。

（3）支持移動計算機。虛擬技術(shù)可以為學(xué)生提供課堂之外的計算機實驗環(huán)境，為學(xué)生提供了復(fù)習(xí)實驗的機會。虛擬技術(shù)支持學(xué)生使用移動硬件進行轉(zhuǎn)存，學(xué)生通過將虛擬技術(shù)的文件安裝在自己的計算上面，就算不到學(xué)校的計算機實驗室，學(xué)生也可以自主地進行計算機實驗的復(fù)習(xí)與模擬。虛擬技術(shù)相當(dāng)于一個獨立的文件，其脫離了時間、地點、空間的限制，十分便捷。此外，虛擬技術(shù)也解決了目前高職院校資金短缺無法及時更新計算機實驗室設(shè)備的問題，使得計算機實驗室的使用壽命更長，為學(xué)生提高了長期有效的實驗環(huán)境。只有充分地利用虛擬技術(shù)，才能有效地將其應(yīng)用到高校計算機實驗教學(xué)當(dāng)中。

5 結(jié)語

虛擬技術(shù)的出現(xiàn)，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了它的優(yōu)點并廣泛地運用到了計算機實驗教學(xué)當(dāng)中。虛擬技術(shù)實現(xiàn)了計算機同時操作多種系統(tǒng)的需求，而且各個系統(tǒng)之間都不存在干擾的情況。如果其中一個系統(tǒng)出現(xiàn)問題，其他的系統(tǒng)還是可以進行正常操作的，這為實驗室教學(xué)提供了安全有效的教學(xué)環(huán)境。虛擬技術(shù)也滿足了高職院校在不提高資金投入情況下購買計算機的需求，利用原有的計算機設(shè)備解決了計算機實驗室設(shè)備不齊全的問題，降低了高職院校的資金投入，緩解了計算機實驗室管理人員的工作壓力，滿足了學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

[1]劉超南，王征.高職計算機實驗教學(xué)改革探索[J].遼寧師專學(xué)報（自然科學(xué)版），2014（4）：27-28，108.

[2]李輝.充分利用網(wǎng)絡(luò)資源提高高職計算機實驗教學(xué)[J].黑龍江科技信息，2013（32）：175.

[3]李雪花.高職院校計算機基礎(chǔ)課程的分層實驗教學(xué)[J].計算機教育，2015（5）：62-64，93.

[4]張英香.虛擬化技術(shù)在高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].高教學(xué)刊，2015（7）：65，67.

Application of virtual technology in computer experiment teaching in higher vocational education

Chen Junjiang
（Guangzhou Vocational College of Technology and Business, Guangzhou 510091, China）

This article starts from the core and role of virtual technology, discusses the role that application of virtual technology plays in higher vocational computer experimental teaching, then this paper puts forward some effective solutions and measures of experimental teaching of virtual technology in vocational computer, for higher vocational college computer experiment teaching to take as reference .

virtual technology; higher vocational colleges: computer experiment teaching

陳俊江（1986— ），男，廣東普寧，本科，初級；研究方向：計算機實驗教學(xué)。