虛擬技術在計算機實驗教學中的運用探究

陳皓　彭玉亮　潘強

[摘要]知識經濟時代，計算機作為科技革新的成果，其在人們現代化生活中的應用越來越廣泛，并日漸成為不可或缺的一部分。計算機實驗教學的根本任務是傳授知識、培養能力，是引導學生掌握這門科技的重要手段。在這樣的環境背景下，如何提高計算機實驗教學實效成為了學術界關注的焦點，也是學校計算機教育優化的思考重點。本文在對虛擬技術特性優勢作出簡要分析和概述的基礎上，重點就虛擬技術在計算機實驗教學中的運用進行了探究。希望借助以下研究對進一步促進我國計算機實驗教學改革具有一定的借鑒意義。

[關鍵詞]計算機實驗教學；虛擬技術；特性優勢；運用策略

引言

近年來，隨著我國教育事業的普及化發展，各院校生源數量不斷增長，使得原本就捉襟見肘的計算機實驗教學資源更是匱乏，難以滿足學生的實踐操作需求。同時，受制于有限的資金、資源支撐，很多院校的計算機實驗教學環境陳舊過時，與科技發展的步伐相去甚遠。如此環境下培養的人才也自然難以適應市場經濟要求。而虛擬技術良好的獨立性、遷移性等優勢，使其在計算機實驗教學中的運用發揮了巨大功能作用，在一定程度上緩解了院校資源困境，有利于提高人才培養實效。

一、虛擬技術的特性優勢

虛擬技術是一種通過分區或組合CPU、內存、磁盤空間等計算機資源，打破了物力邏輯結構的壁壘，創設多個操作環境的訪問技術。時至今日，虛擬技術在計算機領域的應用已進入了普泛化發展階段。計算機實驗教學是一門實踐性很強并且任務繁雜的科目，在操作中很容易出現諸多系統故障，傳統模式下受制于此難以進行全方位演示。而虛擬技術支持的計算機實驗教學無需配置交換機、路由、房間等，只需投入少量資金即可構建復雜的實驗環境，同時可虛擬出多個獨立的操作系統和硬件資源，因此無需擔憂破壞性實驗或危險性實驗等對計算機造成損傷，具有良好的經濟性。此外，隨著科技的發展，計算機硬件更新換代速度加快，很難在真實的實驗環境中全部統籌進來，即使建成了較為完整的實驗室，也會在較短的時間內過時，與時代潮流脫節。虛擬技術在計算機實驗教學中的運用，只需進行升級包安裝操作即可保證先進性，意味著時刻與技術發展接軌，有利于提高計算機實驗教學實效性。

二、虛擬技術在計算機實驗教學中的運用策略

作者基于上述認識，結合計算機實驗教學需求，有針對性地提出了以下幾種虛擬技術在計算機實驗教學中的運用策略，以供參考和借鑒。

（一）單機操作

在計算機單機操作實驗教學中，雖然無需搭建網絡平臺，但豐富的課程內容設置依然對實驗環境提出了千差萬別的要求。例如，隨著Windows到Linux/Unix等操作系統升級，計算機實驗教學內容會出現相應的變化，為了確保實驗教學效率及效果，計算機需要同時搭載多個版本的操作系統，然而事實上普通計算機是無法將這些兼容在一起的，而且會影響其反應速度。針對此類計算機實驗教學課程問題，可以通過運用虛擬技術予以解決。具體而言，相關教師可以在安裝Windows系統的實驗計算機上部署虛擬機系統，繼而根據實際教學需求創建多個虛擬機，此后可在每一個虛擬機上安裝不同的系統版本進行隨意切換。在此過程中，緣于虛擬技術良好的獨立性，學生可在實驗中進行任意操作，而不必擔心操作失誤對物理主機造成破壞或系統崩潰。如此，在這樣的計算機教學實驗環境支持下，學生可以將自己的所思所想大膽實踐，利于其實踐能力、創新能力以及思維能力等培養。

（二）網絡實驗

計算機網絡實驗教學是一項實踐工程，每一位學生都希望動手操作驗證理論，在親自搭建、配置網絡上躍躍欲試。然而，很多院校的計算機實驗環境決定了其不可能讓學生隨意配置網絡，以免操作失誤造成設備損壞或網絡崩潰等，影響其他實驗教學課程的正常開展。理論與實踐相脫離，不僅打擊了學生計算機實驗教學參與積極性，還影響了其學習效果。對此，可運用虛擬技術搭建一個局域網環境，虛擬出一個具備完整硬件、虛擬網卡等的網絡組件，進而組織學生按照實驗要求進行虛擬機組網，培養他們一定的網絡設備配置能力。同時，還可藉此平臺進行DHCP、DNS服務器架設等計算機實驗，為學生創設真實的操作環境。此外，教師還需運用虛擬技術組織學生開展計算機信息安全實驗活動，分別扮演攻防兩種角色，深刻理解ARP欺騙、DOS攻擊、木馬植入等工作原理，掌握一定的應對和處理技巧。虛擬技術搭建的網絡環境基本與現實無異，因而可以使學生獲得更多的實驗體驗，并且有機地與生活實踐聯系在一起，有利于其對培訓知識、技能的掌握。

（三）資源共享

素質教育背景下，學生作為主體，越來越強調自主學習能力的培養與發揮。在有限的課堂教學時間內，學生很難對計算機實驗內容全盤接收和掌握，需要課后進一步的消化練習。充分利用課余時間，有利于培養學生的自主學習意識，對提高其學習成效意義重大，因此應給予高度支持。對此，教師可根據學生需求，利用虛擬技術的可移植性，將部署好的計算機實驗教學環境遷移到移動設備中，由學生自由支配和使用。在此過程中，學生只需將移動設備中的文件復制到個人電腦上，啟動虛擬機即可擁有與實驗教學相同的環境，并就自己的薄弱之處進行反復練習。除此之外，虛擬技術在計算機桌面軟件處理中的運用，包括客戶端設備、服務器虛擬、桌面虛擬等，可以發揮巨大的功能作用。通過此種技術操作，教師可利用遠程協議對服務器聯結下的學生電腦進行操作，與學生實現深度交流，如此可以有效提高計算機實驗教學效率與質量。

三、結語

總之，在信息時代來臨的今天，包括教育行業在內的社會各個領域，都應當在努力審視自身特點以及不足的基礎上，轉變傳統方式方法，努力開發與本行業相關的計算機網絡技術，以此來通過發揮計算機網絡技術的輔助作用，來改善本行業原有的不足，促進本行業在新時期的可持續發展。尤其是對于與計算機網絡技術相關且操作性較強的計算機實驗教學而言，更應當通過對虛擬技術的應用來充分發揮本學科的特色。這即是信息時代發展的必然結果，同時也是新課改的要求。由于個人能力有限，加之虛擬技術應用功能愈加廣泛，本文作出的相關研究可能存在不足之處。因此，作者希望業界更多學者參與此項研究，根據計算機實驗教學特點及需求，結合虛擬技術特性優勢，有針對性地提出更多虛擬技術在計算機實驗教學中的運用策略，以促進院校計算機教育優化發展，使之培養出更多優秀人才。