利用虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果

吳 博

（天津城市職業(yè)學(xué)院機(jī)電系，天津市 300250）

一、引言

在“計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)”課程要求中，提高學(xué)生動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生必備的能力之一即實(shí)操能力。根據(jù)課程大綱要求，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)是學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)技能，要掌握好這項(xiàng)技能需要在計(jì)算機(jī)上安裝操作系統(tǒng)及在操作系統(tǒng)上做各種各樣的修改和設(shè)置，實(shí)驗(yàn)的一些操作會(huì)對操作系統(tǒng)造成破壞性的影響，可能導(dǎo)致計(jì)算機(jī)無法啟動(dòng)或系統(tǒng)無法使用。在課程實(shí)施過程中，往往一次實(shí)驗(yàn)課后就要重新安裝操作系統(tǒng)，不僅給實(shí)驗(yàn)室管理帶來了極大的負(fù)擔(dān)，而且計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了故障導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法繼續(xù)，大大降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

搭建一個(gè)實(shí)用簡便的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，一直是計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)任課教師和學(xué)生的心愿。隨著虛擬技術(shù)的發(fā)展和成熟，虛擬機(jī)可以為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)提供一個(gè)近乎完美的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。從實(shí)現(xiàn)的功能來說，虛擬計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境與真實(shí)的計(jì)算機(jī)相比，基本上無區(qū)別，而且在虛擬機(jī)中的操作和設(shè)置不會(huì)影響到真實(shí)的系統(tǒng)。

因此在“計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)”課程中，利用虛擬技術(shù)，構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，可以在一定程度上改變“計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)”課程教學(xué)中部分實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目徒有虛名，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)嚴(yán)重脫節(jié)的狀況，并可以讓學(xué)生更多地?fù)碛袑?shí)踐動(dòng)手的機(jī)會(huì)。通過教學(xué)實(shí)踐證明，構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)操實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以取得事半功倍的效果。

二、虛擬機(jī)簡介

所謂虛擬機(jī)即是利用相關(guān)軟件在一臺(tái)電腦上將一部分硬盤和內(nèi)存虛擬某種傳統(tǒng)儀器的若干臺(tái)計(jì)算機(jī)，每臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)可以運(yùn)行單獨(dú)的操作系統(tǒng)而互不干擾，這些虛擬機(jī)各自擁有獨(dú)立的BIOS、硬盤和操作系統(tǒng)，可以像使用普通物理計(jì)算機(jī)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，還可以將這些虛擬機(jī)聯(lián)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)使用虛擬機(jī)的好處：1、節(jié)省設(shè)備資金投入。2、減輕了系統(tǒng)的安全性和維護(hù)管理的負(fù)擔(dān)。3、有效地幫助學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、虛擬機(jī)在課程實(shí)驗(yàn)中的構(gòu)建

流行虛擬機(jī)軟件主要有三款，就是微軟的Virtual PC、VMware和Virtual Box。對于計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我們采用的是VMware，在此以VMware為例，介紹虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的構(gòu)建以及虛擬機(jī)的安裝使用方法。

（一）、虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的整體規(guī)劃

即在物理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上搭建一個(gè)穩(wěn)定、靈活、安全、方便的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

1、物理系統(tǒng)的分區(qū)規(guī)劃 根據(jù)我校實(shí)訓(xùn)中心計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)實(shí)訓(xùn)室硬件配置進(jìn)行如下設(shè)置：去除硬盤還原卡功能；根據(jù)硬件的實(shí)際配置及實(shí)驗(yàn)環(huán)境需要對硬盤進(jìn)行分區(qū)，把硬盤分為3個(gè)分區(qū)，其中C：分區(qū)的容量為12G，用于安裝實(shí)操作系統(tǒng)及所有的應(yīng)用軟件，并利用Ghost對對此分區(qū)進(jìn)行鏡像備份；D：分區(qū)（8G），給學(xué)生使用來保存實(shí)驗(yàn)用軟件及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，此分區(qū)不用保護(hù)。用一塊備份硬盤存放備份數(shù)據(jù)。

2、物理系統(tǒng)的安裝 在C：分區(qū)上安裝實(shí)操作系統(tǒng)及各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需的應(yīng)用軟件，安裝完這些軟件后會(huì)占用C：分區(qū)2～3G的磁盤空間，還有8～10G左右的空間留給虛擬機(jī)使用。

（二）、虛擬機(jī)的規(guī)劃與安裝

1、虛擬機(jī)的安裝規(guī)劃 考慮到虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安全性、方便性，把虛擬機(jī)安裝在C：分區(qū)中，這樣一旦學(xué)生有誤操作或有意刪除文件，只要使用Ghost重新恢復(fù)物理系統(tǒng)后便可得到解決。同時(shí)，為了方便學(xué)生安裝虛擬機(jī)及節(jié)省安裝光盤，把win2000Professional系統(tǒng)光盤做成系統(tǒng)鏡像文件保存在本地的D：＼Sysiso目錄中。

2、虛擬機(jī)軟件VMware的安裝在C：分區(qū)中進(jìn)行，其安裝過程和其他的應(yīng)用軟件的安裝過程一樣，具有圖形安裝向?qū)В僮骱唵?，安裝版本為：VMware－workstation－5．5．3－34685．exe。

3、安裝虛擬機(jī)系統(tǒng) 在VMware中建立好虛擬機(jī)后，就要在這臺(tái)虛擬機(jī)中安裝操作系統(tǒng)了。可以利用操作系統(tǒng)安裝光盤直接安裝，也可以利用預(yù)先存放在D：＼Sysiso目錄中的系統(tǒng)ISO文件進(jìn)行安裝，在VM－ware中先選擇虛擬機(jī)，再單擊“Start this vistual machine”即可啟動(dòng)這臺(tái)虛擬機(jī)。啟動(dòng)后將從ISO映像加載即將安裝的操作系統(tǒng)，出現(xiàn)系統(tǒng)安裝向?qū)Ы缑?，接下來的操作與我們在物理機(jī)上進(jìn)行系統(tǒng)安裝時(shí)一樣。

四、虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境在教學(xué)中具體應(yīng)用

為虛擬機(jī)安裝了操作系統(tǒng)后，就相當(dāng)于擁有兩臺(tái)電腦了，接下來就可以通過虛擬機(jī)來實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用：利用Vmware虛擬機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)實(shí)驗(yàn)。

1、計(jì)算機(jī)進(jìn)行分區(qū)、格式化、安裝系統(tǒng)操作的實(shí)驗(yàn)

這些內(nèi)容是計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)課程軟件部分最基本和最主要的實(shí)驗(yàn)。目前計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)大部分是以Windows 2000、WindowsXP為平臺(tái)，對于其他類型的操作系統(tǒng)如：Linux、Unix等接觸很少，但在實(shí)際應(yīng)用中各種操作系統(tǒng)都有著廣泛的受眾基礎(chǔ)。使用虛擬機(jī)可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)多種操作系統(tǒng)的安裝，掌握每一種操作系統(tǒng)的安裝、配置技能。利用VMware虛擬機(jī)可以在一臺(tái)電腦上根據(jù)物理機(jī)的配置虛擬出若干臺(tái)機(jī)器，每臺(tái)機(jī)器均可運(yùn)行獨(dú)立的操作系統(tǒng)。這些虛擬機(jī)都擁有獨(dú)立的CMOS、硬盤空間和系統(tǒng)平臺(tái)，可以像使用物理機(jī)一樣對它們進(jìn)行分區(qū)、格式化、系統(tǒng)和應(yīng)用軟件安裝等操作。一旦配置出錯(cuò)，虛擬系統(tǒng)崩潰，可將虛擬機(jī)軟件直接刪除，而本機(jī)不受影響。再次重裝后，再加入之前備份好的虛擬系統(tǒng)文件，虛擬系統(tǒng)又可以正常使用了。這樣一是教師上試驗(yàn)課時(shí)的準(zhǔn)備工作量減輕了很多，計(jì)算機(jī)無法啟動(dòng)，重裝系統(tǒng)的意外情況大大減少了；二是在試驗(yàn)教學(xué)過程中可以利用虛擬機(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)行實(shí)驗(yàn)，而不需要頻繁重啟計(jì)算機(jī)。

2、注冊表維護(hù)與備份實(shí)驗(yàn)

注冊表（Registry）是Microsoft Windows中的一個(gè)重要的數(shù)據(jù)庫，它存儲(chǔ)軟、硬件的有關(guān)配置和狀態(tài)重要數(shù)據(jù)信息。它是Windows系統(tǒng)的核心文件，通過更改注冊表某些參數(shù)設(shè)置能夠達(dá)到維護(hù)計(jì)算機(jī)的目的。防止注冊表被損壞是計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)實(shí)驗(yàn)中Windows系統(tǒng)維護(hù)必須要掌握的一項(xiàng)技能，但在維護(hù)注冊表的操作過程中經(jīng)常會(huì)使系統(tǒng)崩潰，通常的做法是系統(tǒng)崩潰后，通過GHOST恢復(fù)系統(tǒng)，雖然較快，但也需要一定的時(shí)間。因此可以利用VMware使用目標(biāo)虛擬機(jī)創(chuàng)建多個(gè)克隆，克隆出來的虛擬機(jī)可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)操作之后直接刪除克隆的虛擬機(jī)即可。這樣比重裝系統(tǒng)速度要快許多，而且不會(huì)對機(jī)器造成任何影響。

3、在虛擬機(jī)下進(jìn)行BIOS設(shè)置實(shí)驗(yàn)

大多數(shù)臺(tái)式計(jì)算機(jī)開機(jī)啟動(dòng)時(shí)按“Del”鍵即可進(jìn)入BIOS設(shè)置，在VMware虛擬機(jī)下按“F2”鍵，進(jìn)入VMware虛擬機(jī)的BIOS窗口對其進(jìn)行BIOS設(shè)置實(shí)驗(yàn)操作。

4、虛擬機(jī)VMware進(jìn)行動(dòng)態(tài)磁盤數(shù)據(jù)恢復(fù)

在系統(tǒng)之間移動(dòng)動(dòng)態(tài)磁盤，磁盤的首扇區(qū)、DBR等容易損壞，在“磁盤管理”管理單元中顯示為“Dynamic Unreadable”（無法動(dòng)態(tài)讀取），利用虛擬機(jī)Vmware可以還原動(dòng)態(tài)磁盤損壞扇區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。

五、小結(jié)

利用VMware搭建計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，給實(shí)踐教學(xué)提供了一個(gè)新的、有效的工具，虛擬機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境幾乎真實(shí)呈現(xiàn)了物理機(jī)環(huán)境，在虛擬機(jī)上完成的實(shí)驗(yàn)效果等同于在物理機(jī)上完成的實(shí)驗(yàn)效果，體現(xiàn)出安全性、穩(wěn)定性、靈活性及有效性的效果，符合教學(xué)要求和達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｔ谔摂M環(huán)境下，學(xué)生可以任意進(jìn)行格式化、分區(qū)設(shè)置等等一些計(jì)算機(jī)維護(hù)操作，不必顧慮對物理機(jī)系統(tǒng)的破壞，增加了學(xué)生的實(shí)操動(dòng)手機(jī)會(huì)，加強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐技能。從機(jī)房管理維護(hù)的角度看，機(jī)房虛擬實(shí)驗(yàn)也方便了實(shí)訓(xùn)管理人員的管理，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全性和利用率，減輕對專用機(jī)房的維護(hù)量，降低實(shí)驗(yàn)室的管理難度，從而保證了教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的正常開展。

［1］王貽建．VMware虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用［J］．職業(yè)，2011，（21）．

［2］王軍偉．使用微軟的Virtual PC2007構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境研究［J］．中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2009，（10）．