時間：2022-08-06 05:06:23
序論：在您撰寫計算機(jī)教學(xué)中虛擬機(jī)的應(yīng)用時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
摘要：隨著我國目前高等學(xué)校的招生規(guī)模日益加大，在實際教學(xué)中也帶來了許多問題，在計算機(jī)學(xué)科教育中，實踐是十分重要的，需要學(xué)生只有在學(xué)習(xí)中更多的掌握實踐和技術(shù)，但是面對我國目前計算機(jī)硬件設(shè)施不足，我們使用了虛擬機(jī)技術(shù)，構(gòu)建虛擬平臺，讓學(xué)生體驗感受真實環(huán)境，鍛煉動手能力，保證教學(xué)任務(wù)的順利完成。
關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)技術(shù)；計算機(jī)教學(xué)；應(yīng)用
計算機(jī)是一門實踐性非常強的學(xué)科，需要給學(xué)生提供一定的實踐環(huán)境，才能培養(yǎng)出動手能力強的一批高素質(zhì)應(yīng)用人才。如何在現(xiàn)有的教學(xué)條件下，最大的提高學(xué)生的動手能力，是我們急需解決的問題。
一、當(dāng)前計算機(jī)教學(xué)中面臨的問題
在高等院校的計算機(jī)教學(xué)中，教師需要對學(xué)生講解如何對計算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)實驗.如磁盤分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)、系統(tǒng)備份與恢復(fù)等。由于這些實驗屬于對磁盤進(jìn)行破壞性實驗。教師擔(dān)心損壞電腦硬件設(shè)備，花費大量維修費用，在一般情況下都是采取課堂演示或以講代練的方式進(jìn)行教學(xué)。
計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生一般需要進(jìn)行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗，如組建局域網(wǎng)、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置與管理、Telnet、FTP、IIS等各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的配置、遠(yuǎn)程訪問和路由的設(shè)置等。這些實驗需要幾臺甚至十幾臺計算機(jī)才能進(jìn)實驗，由于目前我國教學(xué)條件十分有限，學(xué)生只能學(xué)習(xí)理論知識，而不能進(jìn)行實際的操作，造成了紙上談兵，理論知識很強，但是在實際應(yīng)用中卻笨手笨腳，無法施展其學(xué)習(xí)到的理論。
二、虛擬機(jī)的定義
我們所說的虛擬計算機(jī)技術(shù)是指在現(xiàn)有的操作系統(tǒng)上虛擬建立一個全新的子系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是建立在原來的系統(tǒng)之上的，但是同時它又有獨立而且虛擬的BIOS、CPU、硬盤、內(nèi)存及各種硬件。虛擬機(jī)技術(shù)可方便地在一個主系統(tǒng)上建立多個同構(gòu)或者異構(gòu)的虛擬計算機(jī)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都是可以在一個主機(jī)上同時進(jìn)行的。這跟我們一般在計算機(jī)上安裝多操作系統(tǒng)是不同的，一般情況下，計算機(jī)上的多系統(tǒng)安裝在同一主機(jī)上時，他只能運行其中的一個系統(tǒng)，如果想切換系統(tǒng)，必須重新啟動主機(jī)，來進(jìn)行切換。使用了虛擬技術(shù)后，多個操作系統(tǒng)可以同時運行，即可以運行多臺“機(jī)器”，我們可以隨意切換多個操作系統(tǒng)，而不需要想以前的重新啟動進(jìn)行切換。通過使用虛擬機(jī)軟件在一臺電腦上可以模擬出來若干臺計算機(jī)主機(jī)，每臺主機(jī)可以運行單獨的操作系統(tǒng)而并不會出現(xiàn)沖突，可以輕而易舉的實現(xiàn)一臺電腦“同時”運行幾個操作系統(tǒng)，還可以將幾個系統(tǒng)組成一個虛擬的網(wǎng)絡(luò)。通常，我們把這些被模擬出來的主機(jī)稱為虛擬機(jī)，也叫子機(jī)。在虛擬機(jī)里運行的操作系統(tǒng)叫做子系統(tǒng)，而將運行虛擬機(jī)軟件的那臺叫做母機(jī)，運行虛擬機(jī)軟件的操作系統(tǒng)叫主系統(tǒng)。
三、虛擬機(jī)技術(shù)在計算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用
虛擬機(jī)的應(yīng)用可以讓各高校的計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生在教學(xué)中實現(xiàn)多種教學(xué)環(huán)境的模擬實驗，突破了學(xué)校資金、機(jī)房等硬件設(shè)施的限制，進(jìn)行的虛擬環(huán)境的實驗與真實環(huán)境幾乎一樣。
（一）對系統(tǒng)操作類進(jìn)行模擬
在主機(jī)上安裝多個操作系統(tǒng)，在主機(jī)硬件條件一般的情況下會嚴(yán)重單機(jī)安置多個操作系統(tǒng).會嚴(yán)重影響單機(jī)的工作和運轉(zhuǎn)效率，目前很多學(xué)校沒有過多的計算機(jī)實驗室，提供給學(xué)生單機(jī)單系統(tǒng)操作的硬件條件，針對一些計算機(jī)組裝與維護(hù)、軟件維護(hù)與病毒防護(hù)、操作系統(tǒng)實際操作等一些課題，這些課程往往要求學(xué)生在實際情況中對電腦的進(jìn)行隨意的分區(qū)、格式化等動作，這些動作對計算機(jī)的硬件都有著較大的傷害。在引入虛擬機(jī)技術(shù)后，學(xué)生可以在虛擬系統(tǒng)中隨意進(jìn)行格式化、分區(qū)、設(shè)置程序以及各種大型軟件的安裝配置練習(xí)。這些實驗一般在實際中我們很難做到，通過這些實驗，可以讓學(xué)生看到進(jìn)行操作后，電腦主機(jī)會出現(xiàn)什么狀況，讓學(xué)生看到一些在書本中、在老師的教案講解中過于理論化的東西，通過自己動手操作來掌握這一切。由于一些課程無法在規(guī)定的學(xué)時內(nèi)完成，對于一寫特定的程序操作，虛擬機(jī)技術(shù)可以暫停設(shè)置，進(jìn)行保存，等下一次在上機(jī)時候繼續(xù)進(jìn)行上一次的任務(wù)，解決了不同班級在同一臺機(jī)器上進(jìn)行不同作業(yè)的沖突。
（二）網(wǎng)絡(luò)實驗室的模擬實驗
在計算機(jī)教學(xué)中，網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)十分重要，網(wǎng)絡(luò)實踐操作是計算機(jī)教學(xué)中重要的組成部分，隨著網(wǎng)絡(luò)時代大爆炸的來臨，網(wǎng)絡(luò)已成逐漸成為學(xué)生生活的一部分，學(xué)生越來越想自己操作建立一個網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行調(diào)試，但是在現(xiàn)實中建立一個網(wǎng)絡(luò)實驗室，通常需要幾臺甚至幾十臺電腦.不僅學(xué)校有較大的物力投入.由于學(xué)生的能力有限，后期的維護(hù)工作也復(fù)雜.在引入虛擬機(jī)技術(shù)后，可以在一個主機(jī)上模擬出十幾個虛擬機(jī)，組成一個虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室，這樣解決了學(xué)校的經(jīng)費問題，也讓學(xué)生們可以獨立完成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作。通過虛擬機(jī)技術(shù)，學(xué)生可以完成在現(xiàn)實中網(wǎng)絡(luò)硬件安裝以外幾乎所有局域網(wǎng)的操作實驗，也可以模擬許多與現(xiàn)實中一樣的問題比如病毒、木馬、黑客程序的攻擊等問題，提高學(xué)生實際動手能力和解決問題的能力。為學(xué)生們提供了一個近乎真實的實驗平臺。
（三）便于對計算機(jī)硬件管理的維護(hù)
虛擬機(jī)技術(shù)虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室的體現(xiàn)都是在主機(jī)中進(jìn)行實現(xiàn)的，對于在虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中進(jìn)行的格式化、磁盤分區(qū)，這些動作不會影響到宿主機(jī)，也不會導(dǎo)致硬盤的損壞與數(shù)據(jù)的丟失，而且軟件更新也更加方便，只需要對虛擬軟件進(jìn)行相應(yīng)的更新，整個虛擬網(wǎng)絡(luò)就可以與更新到最新版本，這樣就可以保證教學(xué)的與時俱進(jìn)，培養(yǎng)出適應(yīng)時展的計算機(jī)人才。
四、結(jié)語
目前，虛擬機(jī)的技術(shù)已經(jīng)日趨完善，將虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用到計算機(jī)教學(xué)中是符合時下發(fā)展需要的，它不僅僅解決了學(xué)校教學(xué)資金上缺口的問題，還最大程度上鍛煉了學(xué)生的動手實踐能力，讓學(xué)生們在課堂中走出來，自己動手，進(jìn)行實際操作，組建自己的網(wǎng)絡(luò)實驗室，遇見現(xiàn)實中許多問題，為學(xué)生在以后的工作實踐中積累更多的經(jīng)驗。
隨著信息化、數(shù)字化校園的蓬勃發(fā)展，校園計算機(jī)中心必須不斷地增加新的機(jī)器，以滿足持續(xù)增長的應(yīng)用的需求。同時，原本配置較低的學(xué)生機(jī)該如何管理才能使其更好地為課堂教學(xué)服務(wù)？合理使用虛擬機(jī)進(jìn)行教學(xué)是一個不錯的選擇。
虛擬機(jī)（virtual machine）簡稱VM，就是在一臺電腦上將硬盤和內(nèi)存的一部分拿出來虛擬出若干臺機(jī)器，每臺機(jī)器可以運行單獨的操作系統(tǒng)而互不干擾，這些“新”機(jī)器各自擁有自己獨立的CMOS、硬盤和操作系統(tǒng)，操作者可以像使用普通機(jī)器一樣對它們進(jìn)行分區(qū)、格式化、安裝系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等操作，還可以將這幾個操作系統(tǒng)聯(lián)成一個網(wǎng)絡(luò)。在虛擬系統(tǒng)崩潰之后可直接刪除不影響本機(jī)系統(tǒng)，同樣本機(jī)系統(tǒng)崩潰后也不影響虛擬系統(tǒng)，可以下次重裝后再加入以前做的虛擬系統(tǒng)。虛擬機(jī)軟件不需要重開機(jī)，就能在同一臺電腦使用多個OS，不但方便，而且安全。
一、虛擬機(jī)的優(yōu)勢
1.虛擬機(jī)不會損壞本機(jī)的操作系統(tǒng)和軟件。因為虛擬機(jī)的硬盤通常是本機(jī)上的一個文件，虛擬機(jī)在硬盤的操作只在這個文件上進(jìn)行。
2.支持多系統(tǒng)?？赏瑫r在同一臺PC機(jī)上運行多個操作系統(tǒng)，真實再現(xiàn)各種操作系統(tǒng)的環(huán)境。
3.可在單機(jī)上組建網(wǎng)絡(luò)。虛擬機(jī)提供了虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如交換機(jī)、網(wǎng)卡等。一臺機(jī)器上實現(xiàn)局域網(wǎng)，通過標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議通信，可方便進(jìn)行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)試驗。
4.利用虛擬機(jī)可以進(jìn)行各種軟件測試。虛擬機(jī)可以避免病毒對其他操作系統(tǒng)的侵害，一旦系統(tǒng)崩潰也不會對其他的系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)造成危害。
二、虛擬機(jī)的安裝
以目前流行的虛擬機(jī)軟件VMware為例，來看看其安裝流程。
啟動VMware后，會提示操作者輸入注冊碼。 進(jìn)入主窗口后，選擇“New Virtual Machine”來建一個新的虛擬機(jī)。雖然VMware提供了“Typical”典型的制作方式，但在使用中發(fā)現(xiàn)此種方式并不好，一個主要的缺點就是無法調(diào)節(jié)硬盤空間的大小，因此還是建議大家使用“Custom”自定義制作方式。選定一種的方式后，接下來做一些設(shè)置。
1.選擇操作系統(tǒng)的類型?？赏ㄟ^列表來選擇，列表中包含了Windows發(fā)表以來的所有版本，還有DOS和Linux等。
2.指定系統(tǒng)的名稱以及存放的位置。這一操作無需修改，采用默認(rèn)值。
3.定義內(nèi)存的大小?？梢愿鶕?jù)自己所選系統(tǒng)決定。為了讓系統(tǒng)運行得快一些，可以將其數(shù)值調(diào)整得大一些。
4.選擇網(wǎng)絡(luò)連接方式。VMware和現(xiàn)有的系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸可以通過網(wǎng)絡(luò)，一般選擇“Use Bridged networking”。
5.硬盤類型以及空間的選擇。這里同樣有多個選擇，如建立新的虛擬硬盤、使用現(xiàn)有的虛擬硬盤和創(chuàng)建新的物理硬盤。為了保險起見，最好不要選擇創(chuàng)建新的物理硬盤，有可能會破壞現(xiàn)有的系統(tǒng)，普通用戶請選擇“Create a new virtual disk”。接下來設(shè)定硬盤的空間大小，默認(rèn)的是4G。建議設(shè)定為2G以內(nèi)，保證能裝下一個操作系統(tǒng)和一些常用軟件便可。接下來就是虛擬硬盤存放的地方了，設(shè)定為默認(rèn)即可。
完成以上5個步驟，就基本上完成了一個虛擬機(jī)的設(shè)置，然后直接在虛擬機(jī)上安裝所需的操作系統(tǒng)即可。
三、虛擬機(jī)在高校計算機(jī)教學(xué)中的具體應(yīng)用
1.設(shè)置BIOS SETUP參數(shù)。在剛啟動子機(jī)時，用鼠標(biāo)點擊Guest OS界面，按鍵盤上的功能鍵F2可以進(jìn)入BIOS SETUP界面。VMWare在這里虛擬的是Phoenix BIOSR的界面，可以讓學(xué)生了解BIOS的有關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行設(shè)置練習(xí)。
2.練習(xí)操作系統(tǒng)的安裝。可以讓學(xué)生每人在硬盤上建立自己的虛擬機(jī)，并練習(xí)安裝操作系統(tǒng)。
3.文件的安裝刪除。機(jī)房管理教師最怕學(xué)生亂刪硬盤上的教學(xué)文件了。如果使用虛擬機(jī)，讓學(xué)生建立自己的OS，在自己的虛擬機(jī)上愛怎么刪就怎么刪，VMWare用Host OS的文件來模擬Guest OS的硬盤，所以這些操作不會對Host OS造成影響。
4.練習(xí)運行一些危害命令。在虛擬機(jī)中，運行一些較危險的命令，如Fdisk、format等DOS命令。
5.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組建練習(xí)。教師在課上給學(xué)生講如何組建局域網(wǎng)絡(luò)、設(shè)IP地址、網(wǎng)關(guān)、DNS等知識，不能讓學(xué)生實踐，恐怕學(xué)生是很難掌握的。現(xiàn)在有了虛擬機(jī)，一切都變得很方便了，學(xué)生可以在子機(jī)中任意練習(xí)，并可使子機(jī)與主機(jī)甚至主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)中的其他機(jī)器通信。
通過虛擬機(jī)在計算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用，學(xué)生機(jī)使用的安全系數(shù)大大提升，緩解了機(jī)房管理教師的工作壓力。另一方面，通過虛擬機(jī)的應(yīng)用，給學(xué)生提供了更為廣闊的實踐空間，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃了，學(xué)習(xí)效果自然是事半功倍。由此，可以看到，虛擬機(jī)技術(shù)為計算機(jī)專業(yè)課的教學(xué)提供了一種行之有效的手段，虛擬實驗環(huán)境能夠很好地模擬真實環(huán)境，完全符合教學(xué)要求和實驗要求，還具有經(jīng)濟(jì)、安全、高效等優(yōu)點，在高校的計算機(jī)教學(xué)中極具推廣價值。
作為一名計算機(jī)教師，在計算機(jī)教育教學(xué)中常會遇到教學(xué)實踐需求與計算機(jī)硬件資源不相匹配的矛盾，計算機(jī)硬件老化更新速度比不上軟件的更新速度。使得老機(jī)子上運行新操作系統(tǒng)及新應(yīng)用軟件反應(yīng)遲頓，無法操作使教學(xué)效果欠好。同時，由于經(jīng)費問題使得多數(shù)學(xué)校沒有建設(shè)計算機(jī)實驗室，讓計算機(jī)專業(yè)的實踐教學(xué)受到較大影響。如何充分發(fā)揮計算機(jī)的作用，提高計算機(jī)利用率，做到一機(jī)多用，一機(jī)多能，虛擬機(jī)技術(shù)是解決此問題的一個很好途徑。本人談?wù)勗谟嬎銠C(jī)學(xué)科教學(xué)中使用虛擬機(jī)的一些心得。
一、認(rèn)識虛擬機(jī)
虛擬機(jī)是在一臺物理計算機(jī)上面虛擬出來的多個虛擬的計算機(jī)，虛擬出來的計算機(jī)是裸機(jī)，我們可以為他安裝不同的操作系統(tǒng)，同時運行幾個不同的操作系統(tǒng)，可以靈活的設(shè)置虛擬的硬件配置，幫助我們更加方便地去搭建實驗環(huán)境，是我們計算機(jī)教學(xué)實踐中一個非常好的工具。目前PC上的虛擬機(jī)軟件有VMWare、virtual PC兩個，筆者以VMWare為例。
二、虛擬機(jī)在計算機(jī)學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用
（1）操作系統(tǒng)的教學(xué)
現(xiàn)在中職學(xué)校機(jī)房的計算機(jī)，其操作系統(tǒng)都是由機(jī)房管理員負(fù)責(zé)安裝好，一般是不允許學(xué)生自己安裝系統(tǒng)，更不準(zhǔn)學(xué)生對硬盤分區(qū)，對硬盤進(jìn)行格式化，學(xué)生不能親自進(jìn)行各種操作系統(tǒng)的安裝，而作為計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，學(xué)會安裝各種操作系統(tǒng)是基本功，因此，利用虛擬機(jī)的特點，讓學(xué)生在虛擬的計算機(jī)上進(jìn)行各種系統(tǒng)的安裝，如MS-DOS、Windows98、Linux、Unix、Mac OS X等，讓學(xué)生學(xué)掌握在每一種操作系統(tǒng)安裝方法和操作技能。而教師可以利用虛擬機(jī)在一種操作系統(tǒng)環(huán)境下直接進(jìn)入其他操作系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)演示，而不需要頻繁重啟機(jī)器。讓學(xué)生在虛擬的計算機(jī)上學(xué)會設(shè)置CMOS、學(xué)會有虛擬硬盤分區(qū)及格式化、學(xué)會安裝各種應(yīng)用軟件等操作。學(xué)生在虛擬機(jī)上即使誤操作，也不會使的我們主機(jī)系統(tǒng)受到任何影響。通過上述方法教學(xué)，能收到較好的教學(xué)效果。
（2）網(wǎng)絡(luò)搭建教學(xué)
目前，大多數(shù)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)實驗室建設(shè)是不很規(guī)范的，而作為計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等課程時經(jīng)常需要做網(wǎng)絡(luò)實驗。例如搭建一些大型的網(wǎng)絡(luò)實驗，這需要幾十萬元購買設(shè)備，很多學(xué)校都無能為力。但如果安裝了虛擬機(jī)，此類實驗可以迎刃而解，不但投資少，而且方便靈活，易于構(gòu)建實驗環(huán)境、便于擴(kuò)充實驗內(nèi)容，幫助學(xué)生和教師在普通計算機(jī)上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，完成實驗?zāi)康摹?
（3）網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)
在講解網(wǎng)絡(luò)安全時，如何讓學(xué)生對計算機(jī)病毒、木馬、黑客程序等有全面的認(rèn)識，教師可利用虛擬機(jī)建立網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在虛擬環(huán)境下演示計算機(jī)病毒程序，讓學(xué)生對計算機(jī)病毒的運行機(jī)制及危害程度有感性的認(rèn)識。同時，由于是在虛擬的環(huán)境中教學(xué)，演示帶來的危害不會對我們的主機(jī)系統(tǒng)有任何影響。
（4）軟件測試教學(xué)
作為計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，總喜歡在第一時間使用最新軟件，在第一時間使用新的操作系統(tǒng)，或者嘗試使用多個系統(tǒng)。但如果您的計算機(jī)因為使用最新軟件，造成系統(tǒng)不能啟動或感染病毒等情況時，使你的硬盤損壞、丟失數(shù)據(jù)。特別是數(shù)據(jù)，它在很多時候是無價的。即使您是計算機(jī)的高手，也容易在測試新的系統(tǒng)時出現(xiàn)錯誤。因此，利用虛擬機(jī)指導(dǎo)學(xué)生在虛擬機(jī)中安裝各種軟件，測試軟件，測試新的系統(tǒng)補丁等等，而不用擔(dān)心我們主機(jī)系統(tǒng)崩潰而導(dǎo)致寶貴的數(shù)據(jù)資料丟失。
（5）制作課件
我們計算機(jī)專業(yè)課教師在制作課件時，常常需要大量的圖片素材，有的圖片可以在系統(tǒng)下直接抓取，但有的圖，如進(jìn)入CMOS設(shè)置，計算機(jī)重新啟動等，怎么抓取呢？用數(shù)碼相機(jī)拍攝？這樣不僅麻煩而且效果也不好，可以利用虛擬機(jī)，抓取虛擬機(jī)窗口內(nèi)系統(tǒng)運行時的圖片，就可解決好這個問題。
三、使用虛擬機(jī)教學(xué)要注意的問題
1、安裝虛擬機(jī)要有足夠的內(nèi)存，安裝時選擇正確的操作系統(tǒng)，避免以后出現(xiàn)一些不應(yīng)有的問題。
2、為安裝好的不同虛擬操作系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)則命名，便于管理。
3、分配給虛擬機(jī)的內(nèi)存最好小于物理內(nèi)存的一半，以便使主機(jī)和虛擬機(jī)的性能達(dá)到一定的平衡。
4、在VMWARE上要安裝VMWARE TOOLS，它相當(dāng)于虛擬機(jī)計算機(jī)硬件的驅(qū)動。
5、禁用虛擬機(jī)的“快照”功能，可以提高虛擬機(jī)計算機(jī)性能。
四、結(jié)束語
隨著計算機(jī)技術(shù)的日新月異，市場競爭不斷加劇，社會對計算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)計算機(jī)人才有了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)，虛擬機(jī)技術(shù)的發(fā)展為學(xué)校的計算機(jī)教學(xué)提供了一個廣闊的空間。如何利用好虛擬機(jī)技術(shù)更好地為教學(xué)和研究服務(wù)，是我們計算機(jī)教師深入研究的一個新課題。
摘 要：在計算機(jī)教學(xué)中，學(xué)生實驗是由理論學(xué)習(xí)到實際應(yīng)用必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。然而，由于計算機(jī)實驗的特殊要求，有些操作必定會對計算機(jī)原有的系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境造成一定的破壞，從而影響正常的教學(xué)。本文針對計算機(jī)教學(xué)中的主要問題，探索引入虛擬機(jī)VM在教學(xué)中的應(yīng)用，以期解決實驗與管理之間的矛盾，確保教學(xué)工作的順利開展。
關(guān)鍵詞：計算機(jī)教學(xué) 虛擬機(jī) VM 應(yīng)用
一、計算機(jī)教學(xué)的現(xiàn)狀
隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機(jī)早已成為教學(xué)中不可替代的教學(xué)工具。然而計算機(jī)教學(xué)中，部分的實驗很容易對計算機(jī)的軟硬件系統(tǒng)造成破壞，給機(jī)房的維護(hù)與管理以及教學(xué)造成一定的影響。
（1）教學(xué)計算機(jī)由于承擔(dān)不同課程的教學(xué)需求，需要安裝多個操作系統(tǒng)，除了安裝常用的Windows XP，還需要Windows Server 2003、Windows Server 2008、Linux等操作系統(tǒng)，有時需要在系統(tǒng)中相互切換。
（2）計算機(jī)組裝課程，需要進(jìn)行BIOS設(shè)置，對硬盤分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)等操作練習(xí)，會對計算機(jī)的軟硬件系統(tǒng)造成破壞。
（3）網(wǎng)絡(luò)類課程，要在Windows Server 2003、Windows Server 2008、Linux下配置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。當(dāng)配置錯誤，基本很難恢復(fù)正常狀態(tài)，需要花費大量時間去解決。
（4）計算機(jī)基礎(chǔ)好，操作能力強以及調(diào)皮的學(xué)生，喜歡探索，嘗試各種操作，會對計算機(jī)系統(tǒng)造成一定破壞。如果嚴(yán)格管理，限制計算機(jī)的某些操作，勢必影響正常教學(xué)。
二、虛擬機(jī)的概念與優(yōu)勢
虛擬機(jī)指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的，運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機(jī)系統(tǒng)。它能在一臺物理計算機(jī)上虛擬出一個或多個計算機(jī)系統(tǒng)。每個虛擬機(jī)都是由一組虛擬設(shè)備構(gòu)成的，都有其對應(yīng)的虛擬硬件——CPU、硬盤、內(nèi)存等。每個虛擬機(jī)都被封裝到一個文件中，因此可以實現(xiàn)工作負(fù)載的無縫移植。
常用虛擬機(jī)有VMWare Workstation（簡稱VM）、Virtual PC等，它們使用功能基本相同，考慮到在機(jī)房的應(yīng)用及學(xué)生的實際情況，本文選擇教學(xué)中常用的VM，它具有以下優(yōu)勢：
（1）虛擬機(jī)里的所有操作，不破壞物理計算機(jī)的硬件，不影響物理計算機(jī)本身的軟件系統(tǒng)。既方便機(jī)房管理，又保證實驗的順利進(jìn)行，有利于對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)。
（2）虛擬機(jī)可以在一臺物理計算機(jī)上建立多臺虛擬機(jī)，運行多個操作系統(tǒng)，虛擬機(jī)與虛擬機(jī)、物理機(jī)之間可以自由搭建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，完成教學(xué)中的絕大部分實驗，從而緩解設(shè)備不足的問題。
（3）在單機(jī)上安裝多個操作系統(tǒng)，只能同時運行一個系統(tǒng)，如果想切換到其他系統(tǒng)，需要重新啟動計算機(jī)。而虛擬機(jī)則可以同時運行多個操作系統(tǒng)，相當(dāng)于多臺計算機(jī)在同時運行，相互之間的切換簡單，不用重啟計算機(jī)。
（4）虛擬機(jī)可以有效保證實驗的連續(xù)性，它提供了快照和回復(fù)功能，可以隨時為虛擬機(jī)進(jìn)行快照，然后還可以隨時回復(fù)到虛擬機(jī)的任何一個快照狀態(tài)。不管是教師演示還是學(xué)生實驗都可以分次完成。
三、虛擬機(jī)VM的建立與啟動
虛擬機(jī)VM啟動后，在窗口下選擇“文件”—“新建”—“虛擬機(jī)”，根據(jù)彈出的向?qū)Т翱谠O(shè)置硬盤、內(nèi)存等，一步一步建立虛擬機(jī)，完成后即可進(jìn)入虛擬機(jī)窗口。
如果需要增加硬盤，調(diào)整內(nèi)存大小，以及設(shè)置ISO鏡像文件，在虛擬機(jī)窗口，選擇“編輯虛擬機(jī)設(shè)置”就可以進(jìn)入虛擬機(jī)設(shè)置窗口進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置CD-ROM為使用ISO鏡像。
在建立好的虛擬機(jī)上點擊“啟動該虛擬機(jī)”或者選擇“虛擬機(jī)”—“電源”—“打開電源”啟動虛擬機(jī)。虛擬機(jī)啟動、自檢，按F2進(jìn)入虛擬機(jī)的BIOS，設(shè)置光驅(qū)為第一啟動設(shè)備，保存退出，重啟之后，虛擬機(jī)便與普通計算機(jī)的使用完全一樣了。
四、虛擬機(jī)VM在教學(xué)中的具體應(yīng)用
1.網(wǎng)絡(luò)配置
在網(wǎng)絡(luò)配置教學(xué)中，設(shè)置IP地址、網(wǎng)關(guān)、DNS等操作是很難掌握的，需要經(jīng)過反復(fù)實際練習(xí)。但在練習(xí)中，網(wǎng)絡(luò)被錯誤設(shè)置后會帶來各種問題，而且很難恢復(fù)到原始正常狀態(tài)，輔導(dǎo)老師也需要花較多時間去處理。虛擬機(jī)的使用很好地解決了這個問題，學(xué)生可以在虛擬機(jī)中任意操作，并可使虛擬機(jī)與主機(jī)，甚至主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)中的其他機(jī)器通信，虛擬機(jī)可以作為局域網(wǎng)中的一臺真實計算機(jī)存在。當(dāng)設(shè)置有誤，可隨時恢復(fù)到設(shè)置前的快照狀態(tài)。
另外，一些網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)實驗中，需要多臺計算機(jī)組合才能完成相應(yīng)任務(wù)。但機(jī)房計算機(jī)有限，利用虛擬機(jī)就可以虛擬出多臺計算機(jī)，虛擬出交換機(jī)、網(wǎng)卡等設(shè)備。因此，學(xué)生可以在自己的物理計算機(jī)上搭建一個虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行通信，還可以將網(wǎng)絡(luò)中的某些虛擬機(jī)作為Web、FTP服務(wù)器等，將另一些虛擬機(jī)作為客戶端，使學(xué)生深刻理解服務(wù)器、客戶端等原理。
2.計算機(jī)組裝與維護(hù)
計算機(jī)組裝與維護(hù)課程中BIOS設(shè)置、硬盤分區(qū)、格式化等內(nèi)容，由于機(jī)房管理及演示軟件的功能限制，大多數(shù)只能通過視頻完成教學(xué)，實驗更是無從談起。就算有條件提供實驗，反復(fù)的格式化也會對物理計算機(jī)硬盤造成影響與損傷。
而虛擬機(jī)提供了Phoenix BIOS，啟動過程中按F2即可進(jìn)入BIOS設(shè)置，它與物理計算機(jī)的BIOS無關(guān)，可以對虛擬機(jī)任意進(jìn)行BIOS設(shè)置，但不會對物理計算機(jī)造成影響與損傷。
虛擬機(jī)建立好后，可以在虛擬機(jī)里對硬盤反復(fù)進(jìn)行分區(qū)、格式化操作，也不會對物理計算機(jī)磁盤造成破壞。學(xué)生在提高動手操作能力的同時，很好地掌握主分區(qū)、擴(kuò)展分區(qū)、邏輯分區(qū)以及FAT32、NTFS分區(qū)格式等概念。
3.軟件安裝
操作系統(tǒng)的安裝耗時較長，需要有專門的機(jī)房，配備光驅(qū)或者U盤啟動等工具，才能進(jìn)行實驗。在虛擬機(jī)上，可以通過設(shè)置安裝源程序的ISO鏡像文件，安裝Windows、Linux等操作系統(tǒng)。可以在自己安裝好的操作系統(tǒng)上隨意安裝、卸載其他應(yīng)用軟件，并且反復(fù)安裝卸載，也不會對物理計算機(jī)系統(tǒng)造成任何影響與損傷。
4.軟件測試
軟件設(shè)計、網(wǎng)頁設(shè)計等課程，編寫的程序需要在多種環(huán)境及多種操作系統(tǒng)下進(jìn)行測試。應(yīng)用虛擬機(jī)，不需要實際安裝所有的系統(tǒng)與插件，就可以輕松地模擬出各種測試環(huán)境，有利于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。
5.ERP系統(tǒng)管理和維護(hù)
由于ERP軟件系統(tǒng)一般規(guī)模比較大，包含了很多的服務(wù)器和客戶端。而傳統(tǒng)的機(jī)房設(shè)備數(shù)量、物理網(wǎng)絡(luò)的限制，無法展開真實復(fù)雜的實驗。但在虛擬機(jī)環(huán)境下，物理計算機(jī)用于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器，用于執(zhí)行一些復(fù)雜的運算和操作。然后虛擬出多個客戶端，每個客戶端扮演ERP系統(tǒng)中不同部門操作人員的角色。例如，企業(yè)的設(shè)計、生產(chǎn)、采購、銷售等不同部門，操作人員可以通過虛擬機(jī)客戶端同時登陸ERP系統(tǒng)進(jìn)行各自的操作，而在傳統(tǒng)計算機(jī)中需要登錄多次。學(xué)生可以模擬一個高仿真ERP系統(tǒng)的實驗。
五、結(jié)語
綜上所述，虛擬機(jī)是計算機(jī)教學(xué)的有效工具，它能有效保證計算機(jī)的正常運行，為計算機(jī)硬件提供良好的保護(hù)，也能很好地節(jié)約教學(xué)資源，提高了教學(xué)質(zhì)量。
我們通過虛擬機(jī)的應(yīng)用，更好地為計算機(jī)教學(xué)服務(wù)，為學(xué)生提供了更為廣闊的實踐空間，學(xué)生可以反復(fù)地思考和重做，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動手能力，并開闊了視野，取得良好的教學(xué)效果。
近幾年，虛擬機(jī)逐漸被應(yīng)用于許多學(xué)校的計算機(jī)教學(xué)領(lǐng)域，成為一種非常有效的輔助工具。筆者從自身的計算機(jī)教學(xué)實際出發(fā)，借助虛擬機(jī)解決計算機(jī)教學(xué)中的一些問題，有效地提高了計算機(jī)教學(xué)的質(zhì)量，取得良好的教學(xué)效果。
1.計算機(jī)教學(xué)的現(xiàn)狀
目前，計算機(jī)教學(xué)取得一定的成績，也存在一些問題，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：
1.1 硬件方面
計算機(jī)是一門實踐性非常強的學(xué)科，需要給學(xué)生提供良好的實踐環(huán)境。同時，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機(jī)硬件的更新速度加快，計算機(jī)教學(xué)的開展也受到全新的挑戰(zhàn)。由于我國目前招生規(guī)模的擴(kuò)大，經(jīng)費又相對投入有限，使得實驗設(shè)備和實驗場地不能及時得到擴(kuò)充，教學(xué)設(shè)備的硬件建設(shè)相對欠缺和滯后，新建計算機(jī)硬件實驗室、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗室等更是不現(xiàn)實的。但是，計算機(jī)教學(xué)中的很多實驗，如局域網(wǎng)的搭建，需要利用多臺計算機(jī)和多種設(shè)備，由于現(xiàn)有的硬件配置條件有限，學(xué)生沒有親自做實驗的條件和機(jī)會，無法培養(yǎng)其動手操作能力。
1.2 軟件方面
目前的計算機(jī)教學(xué)一般是使用公共機(jī)房。公共機(jī)房只能滿足一般的實驗要求，同時為了便于機(jī)房的管理和維護(hù)，通常為所有的計算機(jī)安裝硬盤保護(hù)卡和應(yīng)用系統(tǒng)策略來限制學(xué)生的某些操作。學(xué)生上機(jī)的時候，不允許他們隨意安裝軟件，更不允許進(jìn)行如硬盤分區(qū)、格式化等操作。學(xué)生無法在實際的環(huán)境中操作練習(xí)，只能被動地進(jìn)行一些簡單的實驗操作，實踐教學(xué)的效果較差。
1.3 教學(xué)方面
許多計算機(jī)教師的思想觀念還沒有完全轉(zhuǎn)變，在計算機(jī)教學(xué)中，重理論、輕實踐，一直采取單一的理論講授教學(xué)，非常抽象、枯燥，學(xué)生難以理解和掌握。當(dāng)然，也由于經(jīng)費等各方面的原因，教師一般采取以講代練或課堂演示的方式進(jìn)行教學(xué)，使得學(xué)生只有理論知識而缺乏動手實踐，無法操作實驗，對一些知識點無法掌握透徹。
綜合以上分析，可以看出目前計算機(jī)教學(xué)存在問題的關(guān)鍵是教學(xué)設(shè)備不足。如何充分利用好現(xiàn)有的教學(xué)設(shè)備，來滿足最大化的教學(xué)需求，這是一個新的挑戰(zhàn)。筆者認(rèn)為利用虛擬機(jī)可以改善上述計算機(jī)教學(xué)中存在的問題，較好地達(dá)到一機(jī)多用的目的。
2. 虛擬機(jī)簡介
2.1 虛擬機(jī)的概念
虛擬機(jī)（Virtual Machine，簡稱VM），就是虛擬的計算機(jī)，是指運行于物理計算機(jī)上的、用軟件模擬出來的、具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境中的計算機(jī)系統(tǒng)。虛擬機(jī)是相對于常用的物理計算機(jī)而言的，又被稱為邏輯計算機(jī)，其本質(zhì)上是對物理計算機(jī)的模擬仿真。
虛擬機(jī)以文件的形式存放于物理計算機(jī)中，僅占用物理計算機(jī)的一部分資源。一臺物理計算機(jī)，可以虛擬出多臺完整的虛擬機(jī)，并且不同的虛擬機(jī)可以運行單獨的操作系統(tǒng)而互不干擾，使用的時候就如同打開一個應(yīng)用程序一樣。
每臺虛擬機(jī)都具有自己的CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)卡、BIOS、光驅(qū)、顯卡、聲卡、USB接口等，只不過這些硬件設(shè)備都是用虛擬軟件模擬出來的。在計算機(jī)教學(xué)中，可以利用虛擬機(jī)進(jìn)行開機(jī)、關(guān)機(jī)、硬盤格式化、設(shè)置BIOS等操作，這一切對主機(jī)沒有任何影響。
目前，計算機(jī)教學(xué)中比較常用的虛擬機(jī)軟件主要有WMware公司的WMware Workstation和微軟公司的Microsoft Virtual PC這兩種。VMware技術(shù)相對比較成熟，可以虛擬更多的主流操作系統(tǒng)，功能更強大，使用起來比較容易，市場占有率比較高。
2.2 虛擬機(jī)的優(yōu)點
（1）集成性。能夠在一臺PC機(jī)上運行多個虛擬機(jī)，每個虛擬機(jī)都可安裝不同的操作系統(tǒng)，而不需要對物理硬盤進(jìn)行分區(qū)或重新開機(jī)，不受到物理計算機(jī)硬件的限制。各虛擬機(jī)與主機(jī)之間可以進(jìn)行通信、共享文件和網(wǎng)絡(luò)資源。
（2）移植性。虛擬機(jī)表現(xiàn)在物理電腦上是一個文件，不同的操作系統(tǒng)之間能夠進(jìn)行互動操作。使用者可以直接拷貝備份好的虛擬機(jī)文件到其他計算機(jī)上使用，大大節(jié)省系統(tǒng)安裝的時間。
（3）經(jīng)濟(jì)性。由于虛擬機(jī)是利用軟件來模擬完整的計算機(jī)系統(tǒng)，無需添加新的硬件設(shè)備，真正可以做到一機(jī)多用，同時又節(jié)省維護(hù)費用。
（4）可維護(hù)性。虛擬機(jī)與主機(jī)之間有良好的隔離性，在虛擬機(jī)上進(jìn)行的操作不會破壞物理計算機(jī)的操作系統(tǒng)和軟件，對主機(jī)現(xiàn)有的硬盤分區(qū)和數(shù)據(jù)都不會造成任何破壞。
3 .虛擬機(jī)在計算機(jī)教學(xué)中的具體應(yīng)用
3.1 操作系統(tǒng)安裝
操作系統(tǒng)有MS-DOS、Windows98、Windows2000、Windows XP、Linux、Unix等不同系列、不同版本。由于操作系統(tǒng)的安裝具有一定的危險性，學(xué)生可以在硬盤上建立自己的虛擬機(jī)，并進(jìn)行安裝操作系統(tǒng)的練習(xí)。在虛擬機(jī)環(huán)境下可以實現(xiàn)多個操作系統(tǒng)同時運行，帶來極大的方便。
3.2 計算機(jī)維護(hù)
出于公共安全考慮，磁盤分區(qū)、格式化等危險操作，學(xué)生一般沒有機(jī)會親手實踐。在虛擬機(jī)環(huán)境下，學(xué)生可以任意進(jìn)行磁盤分區(qū)、格式化、設(shè)置CMOS、設(shè)置BIOS SETUP參數(shù)等一些計算機(jī)維護(hù)操作。操作完成后，通過映象功能可以非常輕松地將操作系統(tǒng)恢復(fù)到原樣。
3.3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用
學(xué)生在學(xué)習(xí)局域網(wǎng)的組建、網(wǎng)絡(luò)配置與管理、FTP、郵件服務(wù)器等各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的配置、遠(yuǎn)程訪問和路由的設(shè)置等知識時，單憑理論講授是很難理解和掌握的。利用虛擬機(jī)，學(xué)生可以在單臺計算機(jī)上組建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，進(jìn)行各種網(wǎng)絡(luò)配置，也可以組建虛擬局域網(wǎng)，實現(xiàn)集群試驗。若學(xué)生不能按時完成實驗，借助虛擬機(jī)的掛起功能，保留當(dāng)前狀態(tài)，以便下次繼續(xù)完成。
3.4 網(wǎng)絡(luò)安全
在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，病毒、木馬、黑客程序非常盛行。教師在講解計算機(jī)病毒、木馬等知識時只能停留在講述階段，利用虛擬機(jī)可以改變這一狀況。教師可以在虛擬機(jī)系統(tǒng)上植入病毒文件進(jìn)行病毒、木馬程序的傳播與演示，以及實現(xiàn)安全防御等操作，讓學(xué)生更加直觀地了解系統(tǒng)的安全及防御技術(shù)。
3.5 軟件測試
學(xué)生在學(xué)習(xí)軟件設(shè)計、網(wǎng)頁設(shè)計等課程時，編寫的程序需要在多種環(huán)境及多種操作系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行測試。應(yīng)用虛擬機(jī)，不需要實際安裝所有的系統(tǒng)與插件，就可以輕松地模擬出各種測試環(huán)境，有利于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。
3.6 課件制作
計算機(jī)教師在制作課件時，常常會需要多種操作系統(tǒng)中的操作。通過虛擬機(jī)軟件，可以使用Snagit、HyperSnap-DX等屏幕捕捉程序，方便地把樣圖抓取下來，或者直接利用視頻捕捉功能將操作過程錄制下來，有助于制作圖文并茂的課件。
總之，虛擬機(jī)是計算機(jī)教學(xué)的有效工具，在計算機(jī)教學(xué)中有非常重要的作用和廣泛的應(yīng)用。如何利用虛擬機(jī)更好地為計算機(jī)教學(xué)服務(wù)，是每個計算機(jī)教師需要研究的一個新課題。
