高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用研究

黃曉鵬

摘要：虛擬化技術(shù)在高校中的興起屬于新興科技的范疇，通過(guò)虛擬化技術(shù)可以在計(jì)算機(jī)中建立出獨(dú)立的操作系統(tǒng)，從而完成軟件操作與實(shí)驗(yàn)工作的有機(jī)結(jié)合。但是目前計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的虛擬化技術(shù)還尚不能與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展同步，理應(yīng)引起學(xué)校與教師的足夠重視。該文主要針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代大背景，結(jié)合我國(guó)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬化技術(shù)的現(xiàn)狀，通過(guò)分析高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的提升虛擬化技術(shù)的策略，以期能夠增加高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體水平。

關(guān)鍵詞：高校教學(xué);計(jì)算機(jī);實(shí)驗(yàn)教學(xué);虛擬化技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1009-3044（2018）31-0161-02

隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)教學(xué)過(guò)程中信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，高等計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中深入開(kāi)展了關(guān)于虛擬化技術(shù)的研究與應(yīng)用方面的探討。因?yàn)橛?jì)算機(jī)作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更是高校開(kāi)展計(jì)算機(jī)虛擬化課程的重要環(huán)節(jié)。引入虛擬化技術(shù)到高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中能解決計(jì)算機(jī)硬件性能較差以及其他方面的一些問(wèn)題，因此本文對(duì)于提高高校的計(jì)算機(jī)教學(xué)具有較好的研究?jī)r(jià)值。

1 高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

高校計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備呈現(xiàn)出硬件配置、性能不相同等不同程度的缺陷，部分高校只是采用了限制使用等簡(jiǎn)單的方式來(lái)減緩計(jì)算機(jī)的硬件損耗，但是為了延長(zhǎng)計(jì)算機(jī)的使用壽命就需要采取一些措施來(lái)應(yīng)對(duì)使用過(guò)程中出現(xiàn)的諸多問(wèn)題。同時(shí)，因?yàn)椴煌咝５挠?jì)算機(jī)更新?lián)Q代的頻率長(zhǎng)短不一，存在新、舊計(jì)算機(jī)混合使用的情況，這就加大了高校計(jì)算機(jī)管理的難度。針對(duì)存儲(chǔ)虛擬化、服務(wù)器虛擬化等不同的虛擬化情形，現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件不夠充足，計(jì)算機(jī)設(shè)備的限制系統(tǒng)備份與恢復(fù)等也需要教師具備較高的計(jì)算機(jī)素質(zhì)，教師的自身能力不足在一定程度上就會(huì)限制到學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)踐操作課程。現(xiàn)階段的高校計(jì)算機(jī)教師的自身素質(zhì)并不能及時(shí)的緊跟時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，并不能把所學(xué)的知識(shí)結(jié)合時(shí)代的發(fā)展講給學(xué)生，這就影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開(kāi)展。此外，學(xué)生不能獨(dú)立進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)，教師多數(shù)情況下采取的是課堂講解教學(xué)方式，學(xué)生不能真正的理解到計(jì)算機(jī)課程的精髓，并不能把所學(xué)的虛擬技術(shù)傳授給學(xué)生。目前的教師的素質(zhì)并不能真正的把這部分的虛擬技術(shù)講出來(lái)，甚至部分教師根本不知道這些虛擬技術(shù)對(duì)學(xué)生的重要影響以及虛擬技術(shù)對(duì)當(dāng)今社會(huì)計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展的重要意義。

2 虛擬化技術(shù)應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要性

2.1運(yùn)用虛擬化技術(shù)可以設(shè)置具有實(shí)踐性以及創(chuàng)新性的計(jì)算機(jī)課程

虛擬化是指將抽象化的資源進(jìn)行整合，將原本簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫛⒛軌蚬芾淼某橄蠡Y源，通過(guò)打破物理結(jié)構(gòu)之間的防護(hù)壁壘進(jìn)而按照具有邏輯的方式，有效地實(shí)現(xiàn)資源的有效管理，這便是虛擬化技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)。虛擬化技術(shù)具有能夠高效利用、整合資源，通過(guò)不斷優(yōu)化資源來(lái)實(shí)現(xiàn)減少對(duì)硬件的依賴以及降低運(yùn)營(yíng)成本等諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，因此在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)價(jià)值。通過(guò)虛擬化技術(shù)，可以將設(shè)置計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程、并行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程與多個(gè)操作系統(tǒng)相結(jié)合，通過(guò)理順全面的計(jì)算機(jī)資源系統(tǒng)來(lái)體現(xiàn)出課程的實(shí)踐性特征。通過(guò)計(jì)算機(jī)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬技術(shù)的廣泛應(yīng)用，具有功能全面并且與實(shí)際計(jì)算機(jī)相同功能虛擬機(jī)系統(tǒng)等優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)出計(jì)算機(jī)中虛擬技術(shù)的特色。

2.2計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取虛擬化技術(shù)能有效降低成本

虛擬化技術(shù)主要是通過(guò)在計(jì)算機(jī)中建立獨(dú)立的操作系統(tǒng)來(lái)完成軟件的操作與實(shí)驗(yàn)程序。現(xiàn)階段，高校投入到計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的資金相對(duì)較少，對(duì)虛擬化技術(shù)的開(kāi)發(fā)還是不夠深入，高校的計(jì)算機(jī)教師對(duì)于虛擬化技術(shù)的掌握不夠好，如何能夠更加深入的提升計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量是個(gè)值得思考的問(wèn)題。運(yùn)用虛擬化的技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)方面的教學(xué)，可以創(chuàng)建適應(yīng)出來(lái)具有應(yīng)用程序的虛擬環(huán)境，還能有效提升高校計(jì)算機(jī)的利用效率。此外，高校可以通過(guò)采取諸如硬件、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序虛擬化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)資源的整合利用，通過(guò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)以及桌面虛擬化等不同種類的虛擬化技術(shù)來(lái)豐富計(jì)算機(jī)課堂的虛擬化教學(xué)氛圍，此種方式的虛擬化技術(shù)營(yíng)造出來(lái)的計(jì)算機(jī)課程不僅可以減輕投資壓力，而且還可以有效減少課程所能耗的資源。因?yàn)橛?jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多數(shù)采用 Windows系統(tǒng)，在系統(tǒng)的調(diào)試、安裝及設(shè)置等方面的操作相對(duì)困難，但是在這些方面運(yùn)用虛擬化技術(shù)的方式可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器資源的優(yōu)化，最終形成一個(gè)具有高效率的虛擬資源池與資源庫(kù)，進(jìn)而提升教學(xué)質(zhì)量外以及優(yōu)化計(jì)算機(jī)的教學(xué)環(huán)境。

2.3利用虛擬化技術(shù)便于計(jì)算機(jī)課程的管理

虛擬計(jì)算機(jī)是針對(duì)真實(shí)計(jì)算機(jī)而演化出來(lái)的一個(gè)模型，但是它具有真實(shí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作的所有軟件系統(tǒng)，同時(shí)還具有完整硬件系統(tǒng)功能的專業(yè)軟件，這一虛擬化技術(shù)完全可以實(shí)現(xiàn)將計(jì)算機(jī)課程運(yùn)行在一個(gè)隔離環(huán)境中，其能夠滿足計(jì)算機(jī)課程的諸多方面要求。同時(shí)，虛擬化技術(shù)在管理上也具有優(yōu)勢(shì)，諸如虛擬化技術(shù)可以在教學(xué)過(guò)程中可以按照學(xué)生的實(shí)際要求來(lái)建立出符合學(xué)生特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在虛擬網(wǎng)絡(luò)中靈活運(yùn)用各種虛擬技術(shù)，進(jìn)行DHCP、實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)的通信及網(wǎng)絡(luò)組建等計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)。此外，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心運(yùn)用虛擬化技術(shù)可以提供諸多種遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源服務(wù)，高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心的管理人員可以通過(guò)虛擬化管理軟件生成桌面虛擬來(lái)解決距離遠(yuǎn)等問(wèn)題。高校充分利用虛擬技術(shù)方便便捷、復(fù)制以及備份等優(yōu)勢(shì)，不但可減少實(shí)驗(yàn)環(huán)境的弊端，還可以使實(shí)驗(yàn)的環(huán)境更加舒適以及計(jì)算機(jī)教學(xué)課程的內(nèi)容更加豐富，從而提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

3 提升高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬化技術(shù)應(yīng)用的策略

3.1加強(qiáng)虛擬化設(shè)備

在計(jì)算機(jī)教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用虛擬化技術(shù)，其相對(duì)于現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)可以減少運(yùn)行的成本，它能夠創(chuàng)造出與真實(shí)計(jì)算機(jī)相同的軟件運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)自身所消耗較少的資源。面臨高校招收計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生人數(shù)不斷增多的實(shí)際情況，早期的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)設(shè)備不能承載如此繁多的學(xué)生，更不能滿足大量的教學(xué)內(nèi)容需求，因此加強(qiáng)虛擬化技術(shù)設(shè)備對(duì)高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重要意義，這也是我國(guó)計(jì)算機(jī)教學(xué)中的一個(gè)里程碑式，高校一定要充分重視并將虛擬化技術(shù)引進(jìn)以及應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐。特別是面對(duì)高校中計(jì)算機(jī)專業(yè)不同年級(jí)的課程教學(xué)內(nèi)容不同的問(wèn)題，加上每個(gè)年級(jí)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中需要用到的軟件并不相同，這就需要高校不斷實(shí)現(xiàn)軟件的更新，通過(guò)虛擬化技術(shù)來(lái)滿足計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的需要，從而保證計(jì)算機(jī)教學(xué)的正常開(kāi)展。在計(jì)算機(jī)教學(xué)中應(yīng)用虛擬化技術(shù)可以解決部分軟件經(jīng)常進(jìn)行軟件升級(jí)或者在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上安裝多個(gè)操作系統(tǒng)的問(wèn)題，相比與此前的各種軟件不定時(shí)地進(jìn)行著更新?lián)Q代的壓力、消耗性大的難題，虛擬化計(jì)算機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在同一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，這樣就能有效緩解系統(tǒng)升級(jí)等影響計(jì)算機(jī)實(shí)際運(yùn)行的問(wèn)題。

3.2加快建立虛擬化計(jì)算機(jī)技術(shù)的種類

虛擬化技術(shù)包括軟件虛擬化、桌面虛擬技術(shù)和服務(wù)器虛擬技術(shù)等多種類型。首先，軟件虛擬技術(shù)可以節(jié)省原先的步驟，可以獨(dú)立運(yùn)行并且減少資源運(yùn)行消耗，進(jìn)而有效提升計(jì)算機(jī)運(yùn)行的速度。其次，桌面虛擬化技術(shù)可以對(duì)桌面上的軟件進(jìn)行虛擬化的處理，諸如學(xué)生能夠使用桌面虛擬技術(shù)進(jìn)行桌面訪問(wèn)，教師可以利用桌面虛擬技術(shù)認(rèn)證學(xué)生的身份、通過(guò)遠(yuǎn)程協(xié)議與學(xué)生交流溝通。再次，服務(wù)器虛擬屬于資源虛擬性技術(shù)的一種，服務(wù)器虛擬技術(shù)通過(guò)自身強(qiáng)大的功能將硬件設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)分離，便于文件的備份、轉(zhuǎn)移與復(fù)制。服務(wù)器虛擬可以分為綜合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、虛擬技術(shù)應(yīng)用這兩種形式，一方面，通過(guò)虛擬技術(shù)可以將相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)化成為服務(wù)多臺(tái)具有邏輯功能的服務(wù)器。另一方面，計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)涉及多操作系統(tǒng)，可以將高校的PC機(jī)同時(shí)使用虛擬化技術(shù)，減少安裝多個(gè)操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中新技術(shù)所蘊(yùn)含的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3教師要熟悉虛擬化技術(shù)的操作流程

虛擬化技術(shù)可以搭建出局域網(wǎng)虛擬環(huán)境，能夠更好地適應(yīng)學(xué)生的實(shí)際需要。如果學(xué)生不熟悉計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作系統(tǒng)以及流程，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中就容易因操作失誤而對(duì)機(jī)器造成一定程度上的損壞，因此加強(qiáng)教師的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中虛擬化技術(shù)的素養(yǎng)顯得尤為重要，一方面，老師要懂得桌面虛擬技術(shù)屬于來(lái)源于服務(wù)器的計(jì)算機(jī)模型，通過(guò)對(duì)所有的虛擬機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理讓用戶獲得完整的體驗(yàn)。諸如，應(yīng)用虛擬化是在綜合利用服務(wù)器、利用存儲(chǔ)虛擬化基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它能夠充分依托網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的高效性，通過(guò)虛擬服務(wù)器來(lái)操作多套服務(wù)系統(tǒng)，再將操作指令按照實(shí)際需求分配給計(jì)算機(jī)專業(yè)上課的學(xué)生。此外，老師要熟悉高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的自身特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)采取適合自身特點(diǎn)的虛擬化技術(shù)，諸如虛擬化技術(shù)通過(guò)拷貝的形式將原有的資源進(jìn)行打包，從而讓物理資源能夠真正地獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的硬件環(huán)境。另一方面，老師要學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì)處理器超頻測(cè)試、木馬程序?qū)嶒?yàn)、網(wǎng)絡(luò)攻擊等問(wèn)題，這些常見(jiàn)的問(wèn)題容易造成系統(tǒng)的損壞，因此使用虛擬機(jī)技術(shù)可以較少造成的損失，諸如虛擬化技術(shù)不僅可以控制多個(gè)虛擬機(jī)，還能來(lái)回切換多個(gè)系統(tǒng)。

3.4提高虛擬化技術(shù)教師的綜合素質(zhì)

虛擬技術(shù)對(duì)于高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師的素養(yǎng)要求較高，要求老師要充分利用服務(wù)器群集中的特點(diǎn)為每位學(xué)生生成自己的專用桌面，學(xué)生通過(guò)訪問(wèn)桌面來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入以及完成服務(wù)器群的存儲(chǔ)。老師要學(xué)會(huì)設(shè)置計(jì)算機(jī)保護(hù)，主要是為了便于計(jì)算機(jī)機(jī)房管理人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理，因?yàn)樘摂M機(jī)與真實(shí)的計(jì)算機(jī)具有較多方面的相似性，表現(xiàn)在密碼的設(shè)置、網(wǎng)卡配備以及內(nèi)存軟件的管理權(quán)限保護(hù)配置等諸多方面，虛擬化技術(shù)具有能夠在計(jì)算機(jī)配置低時(shí)完成諸多種類的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建與資源管理工作。老師可以通過(guò)系統(tǒng)的培訓(xùn)來(lái)學(xué)習(xí)虛擬化技術(shù)在硬件、軟件的分離方面的優(yōu)勢(shì)，諸如學(xué)習(xí)虛擬化內(nèi)存、虛擬化網(wǎng)絡(luò)與虛擬化桌面間的聯(lián)系與區(qū)別。老師要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的虛擬技術(shù)，通過(guò)應(yīng)用程序在 VM ware Thin App上的安裝與測(cè)試來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件之間能夠獨(dú)立運(yùn)行，可以建立出來(lái)功能全面且與實(shí)際計(jì)算機(jī)功能相同的虛擬機(jī)系統(tǒng)。虛擬化技術(shù)在一定程度上有利于計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的管理，但是對(duì)計(jì)算機(jī)教師提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，因此就需要加強(qiáng)老師們對(duì)于虛擬化技術(shù)的專業(yè)技能，從而順利并且有效的解決高校計(jì)算機(jī)教學(xué)中軟件與硬件更新不同步、計(jì)算機(jī)配置較低等影響教學(xué)的實(shí)際問(wèn)題。

4結(jié)論

雖然虛擬化技術(shù)作為高校計(jì)算機(jī)課程中的一種輔助工具，但是卻能真正地解決高校在實(shí)際教學(xué)中存在的問(wèn)題。因此，在計(jì)算機(jī)教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用虛擬化技術(shù)可以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，增加學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)技能。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用能夠不斷地降低計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)成本，充分地整合高校的計(jì)算機(jī)資源，最終培養(yǎng)出一批具有高素質(zhì)、具有較強(qiáng)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)的計(jì)算機(jī)綜合人才。

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