計算機虛擬化技術在實驗教學中的應用

劉飛　馬寅強　高長玉　張兵兵　張建威

【摘 要】目前的高校計算機實驗教學過程中存在很多問題影響著實際教學質量，例如設備不夠、試驗環境較差等，不利于實踐教學的實施。如何利用有效的資源開展實踐教學成了很多學校的重要任務。計算機虛擬機化技術的應用在一定程度上解決了這個問題，本文對此作了深入分析，詳細討論了計算機虛擬化技術在計算機實踐教學中的相關應用。旨在給高校實踐教學提供一些借鑒。

【關鍵詞】計算機虛擬化技術；計算機實踐教學；應用

0 引言

虛擬化技術涉及到很多方面，計算機虛擬化技術指的是計算元件在虛擬的基礎上運行。計算機虛擬化技術可以有效增加硬件的容量，同時簡化軟件的配置。將虛擬化技術合理的應用到教學實踐中可以有效提高教學軟件工作效率，保證教學質量。

1 高校計算機實驗教學現狀

最近幾年以來我國教育事業發展迅速，高校的招生規模不斷擴大，學生數量一年比一年多，隨之出現教學經費不足，設備老化，在軟硬件的配置方面不夠合理，無法滿足教學所需。具體存在的問題如下：

1）很多學校的BIOS都設置了密碼，硬盤也有相對應的保護卡，管理軟件屏蔽了控制面板等，學生根本無法實現對BIOS的設置以及對新軟件的安裝試用。

2）由于時常做一些例如格式化、安裝操作系統等類型的試驗會在一定程度上損壞硬件設備，因此很多教師為了避免這種狀況基本上都采用課堂教學方式。

3）高校現有機房設備數量不夠，無法滿足學生的實際所需，不能實施計算機網絡實驗。

4）實驗環境條件不佳，導致很多系統實驗和網絡安全實驗無法正常操作，這樣一來學生只能在課堂上獲取知識，或者是學習一些入門操作，學習效率不佳。

針對以上存在的這些問題，可以將計算機虛擬化技術應用在實踐教學過程中，保證實踐教學的正常開展。

2 虛擬化技術在計算機實踐教學中的相關應用

2.1 將虛擬化技術應用在計算機維護實驗中

計算機維護實驗有很多，例如格式化、磁盤分區、操作系統安裝等都屬于維護實驗，在實施這些實驗的過程中難免會對硬件設備造成一定的損壞，影響教學硬件質量，這是高校機房堅決不容許的。這時候就可以將虛擬化技術應用到計算機維護實驗中，學生就可以隨意進行維護實驗操作，不用擔心損壞設備，即便是在實驗過程中出現了問題也可以在虛擬環境中進行系統恢復，并不會對硬件設備造成任何的損壞。由于虛擬機對應的只是真機上的一個文件，在這個文件上進行任何操作都不會傷害到硬件設備，因為一切的活動都是在虛擬環境中進行的，可以有效保全系統的安全。實驗任務完成后直接點擊刪除不會留下任何痕跡，方便系統恢復。

2.2 將虛擬化技術應用在計算機系統實驗中

1）在虛擬環境中，利用虛擬機可以對電腦上硬盤與內存的部分虛擬出多臺機器，且每臺機器是獨立的，這些機器每臺都有自己的獨立硬盤和獨立的操作系統，可以單獨運行互相之間不會產生任何影響，因此學生完全可以隨意進行分區、格式化、系統及應用軟件安裝等操作，在整個過程中一旦系統出現崩潰現象直接點擊刪除即可，并無任何的不良影響，同樣，如果是現實計算機系統出現問題也會干擾到虛擬系統，二者之間是互不影響的，故障處理完畢后，仍然可以繼續之前未完成的任務，安全方便。

2）除此之外，由于Unix、Linux操作系統相對于Windows操作系統存在很多的不同之處，因此學生在學習Unix、Linux操作系統時具有一定的難度，學習效果提升不明顯。而若使用虛擬機軟件進行Unix、Linux操作系統學習時，學生就可以實現各個系統之間的隨意轉換，而且虛擬機也具有Unix、Linux操作系統的功能，為學生學習Unix、Linux操作系統提供很大的方便性，同時也有效激發了學生的學習欲望，對提升學習效率來說是十分有利的。

2.3 將虛擬化技術應用在計算機網絡實驗中

由于計算機網絡實驗規模較大，因此需要用到的設備較多，占地面積較大，很多學校的機房的實驗環境以及硬件設施都很難滿足實驗要求，降低了學習效率，實驗效果也不夠不好。而使用虛擬化技術就可以有效解決這個問題，滿足多人的實驗。在虛擬環境中，學生可以通過一臺電腦的虛擬系統多個不同的網絡實驗任務，不僅為學生完成多個實驗增加了機會，也有效提高了硬件設備的利用率，對于培養學生的動手能力來說極為有利。除此之外，有些學生由于能力有限，不能在課上按時完成實驗任務，在虛擬環境中這種情況根本不會造成任何影響，上次實驗結果在下次上課的時候會保存下來，學生完全可以繼續完成，無需重做。因為虛擬系統只是主系統中的一個文件，每個人都有屬于自己的文件，根據自己的意愿隨意使用和管理，相互之間不會造成任何干擾。這樣一來，每次的實驗現場和結果都可以保存下來，方便下次操作。

2.4 網絡安全虛擬化

在虛擬環境中實施操作和現實系統是一樣的，學生依然可以實施數據加密等安全操作。對于這方面高效無需投入過多的資金，只需一少部分資金便可以對原有的網絡實驗設備進行更新和改進，為學生打造一個良好的實驗環境，避免由于網絡設備出現問題而對學生的實驗成果造成不良影響，更不會額外增加設備的養護和維修費用，同時應用虛擬化技術可以讓學生在一臺電腦上進行多項網絡安全實驗，這樣一來學生就可以充分掌握不同工具的不同使用方法，將理論知識更好的應用到實際當中，在激發學習熱情的同時保證學習效率。

3 結束語

綜上所述，眼下高校計算機實驗教學存在很多問題，嚴重影響了教學質量。將虛擬化技術應用到高校校計算機實驗教學中，不僅可以有效解決實驗設備不足的問題，同時也能變向的擴大實驗空間，打造良好的教學環境，保證學生可以實現正常的學習，在培養學生計算機能力的同時提高綜合素質，由此可見，計算機虛擬化技術對于高校的實驗教學來說極具推廣價值。

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[責任編輯：田吉捷]