虛擬機在計算機輔助教學中的應用研究

鄧曦波

（鞍鋼職工大學，遼寧 鞍山114021）

虛擬機在計算機輔助教學中的應用研究

鄧曦波

（鞍鋼職工大學，遼寧 鞍山114021）

虛擬機作為一種有效的教學輔助手段廣泛應用在教學領(lǐng)域中。本文對計算機輔助教學過程中出現(xiàn)的計算機異常導致教學不能順利進行的問題進行分析探討，提出了利用虛擬機軟件解決計算機輔助教學過程中計算機死機、藍屏、假死機、軟件沖突等問題。

虛擬機；計算機輔助教學

計算機輔助教學是現(xiàn)代社會經(jīng)濟、科學技術(shù)與教育發(fā)展的產(chǎn)物，作為一種現(xiàn)代化的教學手段，能最大限度地調(diào)動、激發(fā)學生學習的積極性和主動性，達到最優(yōu)化的教學效果已成為教育界的共識。確保教學用計算機的穩(wěn)定可靠運行，成為充分發(fā)揮計算機輔助教學功能的必要保證。

近年來，鞍鋼職工大學為提高教學培訓質(zhì)量，積極建設(shè)多媒體教室，運用現(xiàn)代教育技術(shù)手段開展輔助教學。在計算機輔助教學過程中，通過多媒體教室內(nèi)配備的計算機和大屏幕投影等設(shè)備向?qū)W生進行實例講解，呈現(xiàn)操作過程，打破了原有教學模式，把抽象的、枯燥的學習內(nèi)容轉(zhuǎn)化成直觀形象的動感內(nèi)容，使教材和媒體之間優(yōu)勢互補，體現(xiàn)出多媒體的良好教學效果。

在多媒體教室使用過程中，電教管理人員只負責Windows XP操作系統(tǒng)的安裝與維護，教學中需要的軟件由授課教師安裝。由于使用多媒體教室的課程眾多，每名教師都是根據(jù)自己的授課內(nèi)容安裝軟件，導致多媒體教學機內(nèi)安裝了大量的、各種類型、各種版本的軟件。例如，我們在一臺安裝windows XP的多媒體教學計算機上發(fā)現(xiàn)了VB、VC、VF、AdobePhotoshopCS4、CAD2000、oracleSQLserver2000、MySQL5、Offices2003、Offices2007、WPS2009 及 各種小軟件，這些軟件的來源途徑不明，大多以默認方式安裝，而且這是普遍存在的，這使得多媒體計算機在教學過程中，時常發(fā)生重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突等問題，影響了教學的連貫性，弱化了計算機輔助教學的優(yōu)點。

為找到此類影響課堂教學順利進行的原因，我們對使用多媒體教室授課的教師以及電教維修人員進行溝通了解，查閱了相關(guān)維修記錄，對所有出現(xiàn)過重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突等問題的計算機進行分析，并選擇問題出現(xiàn)比較多的幾臺教學機進行測試。通過調(diào)查與測試發(fā)現(xiàn)，由于教學需要，計算機中要安裝各種軟件進行操作演示，出問題的計算機中安裝著不同版本的各類軟件，在軟件執(zhí)行過程中，重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突經(jīng)常出現(xiàn)，將計算機系統(tǒng)重裝后，均可通過二十四小時拷機而不發(fā)生任何異常，而將各種軟件安裝后異常現(xiàn)象又會發(fā)生，因此，我們斷定計算機出現(xiàn)問題不是由硬件系統(tǒng)引起的，軟件來源途徑不明、安裝過多過雜，造成系統(tǒng)資源消耗過大、系統(tǒng)盤空間不足、注冊表錯誤及軟件間的沖突與干擾是導致計算機重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突的主要原因。為避免計算機中安裝過多過雜的軟件，我們嘗試采用虛擬機技術(shù)來解決教學需要與計算機之間的矛盾，從而滿足教學需要。

虛擬機是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)境中的完整計算機系統(tǒng)，通過虛擬機軟件，可以模擬出與物理計算機相同的運行環(huán)境（包括硬件層、驅(qū)動接口、操作系統(tǒng)及應用層）。虛擬機建立在PC機的應用環(huán)境下，它只是運行在物理計算機上的一個應用程序，通過虛擬機軟件，可以在一臺物理計算機上模擬出一臺或多臺虛擬的計算機，這些虛擬機完全就像真正的計算機那樣進行工作，可以安裝操作系統(tǒng)、安裝應用程序、訪問網(wǎng)絡資源等等。

目前應用最廣泛的虛擬機軟件主要有VMware Workstation、Virtual PC和Virtual box，這三種軟件都虛擬或仿真了Intel x86硬件環(huán)境。就使用范圍和運行性能來說，這三種仿真軟件還是有一定的區(qū)別，其中，Virtual PC：免費，不支持微軟家庭版的系統(tǒng)，只針對商業(yè)版和旗艦版的系統(tǒng)能用，對虛擬微軟自家的操作系統(tǒng)，支持得非常完美，但不能在虛擬機中安裝其他操作系統(tǒng)；VMware：收費軟件，在性能和功能上都比Virtual PC略勝一籌，但不足的是，沒有官方簡體中文版，只能漢化；Virtual box：免費，官方多語言版，支持官方簡體中文版，在功能和性能上均能夠滿足個人用。

相比而言，VMware不論是在多操作系統(tǒng)的支持上還是在執(zhí)行效率上，都占有一定優(yōu)勢，因此，我們選用VMware Workstation作為解決矛盾的首選。

VMware Workstation虛擬機是一個在Windows或Linux計算機上運行的應用程序，它可以模擬一個基于x86的標準PC環(huán)境。這個環(huán)境和真實的計算機一樣，都有芯片組、CPU、內(nèi)存、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)、串口、并口、USB控制器、SCSI控制器等設(shè)備，提供這個應用程序的窗口就是虛擬機的顯示器。在使用上，這臺虛擬機和真正的物理主機沒有太大的區(qū)別，都需要分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)、安裝應用程序和軟件，總之，一切操作都跟一臺真正的計算機一樣。

VMware產(chǎn)品主要的功能有：

1.不需要分區(qū)或重開機就能在同一臺PC上使用兩種以上的操作系統(tǒng)。

2.完全隔離并且保護不同OS的操作環(huán)境以及所有安裝在OS上面的應用軟件和資料。

3.不同的OS之間還能互動操作，包括網(wǎng)絡、周邊、文件分享以及復制粘貼功能。

4.有復原（Undo）功能。

5.能夠設(shè)定并且隨時修改操作系統(tǒng)的操作環(huán)境。

6.熱遷移，高可用性。

根據(jù)我校多媒體教室使用特點，又經(jīng)過實踐，我們決定使用VMware Workstation虛擬機技術(shù)來解決重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突等問題，以及由此帶來的管理維護問題。本方案的技術(shù)要點主要有：

（1）將多媒體計算機劃分出一個30GB左右的Windows XP系統(tǒng)分區(qū)，在該分區(qū)安裝Windows XP Professional、一鍵還原程序、VMware Workstation 5.5虛擬機軟件以及WinRAR、輸入法等必要工具軟件，測試上述軟件安裝無問題后建立備份。

（2）使用VMware Workstation在非系統(tǒng)盤創(chuàng)建基礎(chǔ)虛擬機（安裝好操作系統(tǒng)、VMware Tools即可）。可根據(jù)演示平臺需要，分別創(chuàng)建Windows XP、Windows2003Server、Linux基礎(chǔ)虛擬機。

（3）根據(jù)教學需要，每門課所需軟件在虛擬機基礎(chǔ)上單獨安裝。例如，在一臺教學機上要進行Oracle、CAD、DB2操作演示，可在D盤分別建立Oracle、CAD、DB2文件夾，而后根據(jù)軟件對平臺的需求，把相應的基礎(chǔ)虛擬機復制到相應文件夾中，啟動虛擬機平臺，分別安裝相應的軟件。由于每一種軟件都獨占一臺虛擬機，可避免軟件間沖突，從而解決重啟、死機、藍屏、假死機以及軟件沖突等問題。

利用虛擬機構(gòu)建教學演示平臺，在計算機輔助教學中有相當大的優(yōu)勢，可簡單歸納以下幾點：

（1）虛擬機是一個獨立的子系統(tǒng)，與主系統(tǒng)有良好的隔離性，在虛擬環(huán)境下，教師不用顧慮到對主系統(tǒng)的破壞，可以放心大膽地進行各項操作，從而達到理想的演示教學效果。

（2）教學機只需安裝操作系統(tǒng)、虛擬軟件以及一鍵還原等少數(shù)軟件，這樣就可以避免安裝過多過雜的軟件，保證主機的穩(wěn)定運行。當教學機進行還原操作后，不會影響虛擬機的運行，避免了設(shè)備維護與教學的沖突。

（3）虛擬機在教學機上是一個文件夾，通過復制就可實現(xiàn)遷移。利用這一特性，可以把教學計算機的虛擬機復制到實驗室的計算機中，從而省去系統(tǒng)安裝的過程，也方便多機統(tǒng)一部署安裝，既保證了演示與實驗環(huán)境相同，又避免了軟件安裝的麻煩以及由此帶來的管理問題。

（4）虛擬機安裝成功后，系統(tǒng)文件是以映像包的形式存放在硬盤中，當虛擬機系統(tǒng)出現(xiàn)病毒入侵或災難性損害時，也不會傷及宿主機上的系統(tǒng)文件，從而保證教學機安全。

（5）虛擬機可以獨立地安裝幾乎所有的主流操作系統(tǒng)及相關(guān)軟件，避免教學機操作系統(tǒng)的限制，擴大了教學演示范圍。

（6）虛擬機的安裝要求不高，使用方法也較為簡單，經(jīng)過簡單講解就可使教師掌握虛擬機用法，從而保證教學需要。

同時利用虛擬機教學應當充分考慮到：

（1）虛擬機對內(nèi)存需求較高，為保證虛擬機運行，教學機內(nèi)存容量最好大于1G。

（2）虛擬機占用存儲空間較大，當安裝的虛擬系統(tǒng)較多時，要保證有足夠的硬盤存儲空間。

在教學過程中使用虛擬機，能避免系統(tǒng)資源消耗過大、系統(tǒng)盤空間不足及軟件間的沖突與干擾，保證主機的快速穩(wěn)定安全的運行；可以安裝各種演示環(huán)境，便于做各種例子；通過復制虛擬機文件，可以構(gòu)建與教學環(huán)境相同的實驗環(huán)境。利用虛擬機輔助教學，在教育領(lǐng)域發(fā)展的潛力是巨大的。通過虛擬機構(gòu)建的演示平臺，既能直觀演示教學內(nèi)容，有效地營造一個良好的教學環(huán)境，又能保證課堂教學順利進行，從而解決由于教學需要與計算機穩(wěn)定運行之間的矛盾。

［1］梁誠，李瓊，夏建波.VMware虛擬機技術(shù)在計算機實踐教學中的應用［J］.電腦開發(fā)與應用，2007，（8）.

［2］趙吉民.利用VMware構(gòu)建虛擬培訓平臺［J］.大慶師范學院學報，2005，（4）.

［3］汪中才.基于VMware的計算機組裝課程實訓教學設(shè)計［J］.太原城市職業(yè)技術(shù)學院學報，2009，（5）.

［4］陳顯祥.用虛擬機搭建教學實驗環(huán)境［J］.貴州商業(yè)高等?？茖W校學報，2007，（1）.

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