虛擬機(jī)VM在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：在計(jì)算機(jī)教學(xué)中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)是由理論學(xué)習(xí)到實(shí)際應(yīng)用必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。然而，由于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的特殊要求，有些操作必定會(huì)對(duì)計(jì)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(duì)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)教學(xué) 虛擬機(jī) VM 應(yīng)用

一、計(jì)算機(jī)教學(xué)的現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)早已成為教學(xué)中不可替代的教學(xué)工具。然而計(jì)算機(jī)教學(xué)中，部分的實(shí)驗(yàn)很容易對(duì)計(jì)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(jì)算機(jī)由于承擔(dān)不同課程的教學(xué)需求，需要安裝多個(gè)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(shí)需要在系統(tǒng)中相互切換。

（2）計(jì)算機(jī)組裝課程，需要進(jìn)行BIOS設(shè)置，對(duì)硬盤分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)等操作練習(xí)，會(huì)對(duì)計(jì)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(cuò)誤，基本很難恢復(fù)正常狀態(tài)，需要花費(fèi)大量時(shí)間去解決。

（4）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)好，操作能力強(qiáng)以及調(diào)皮的學(xué)生，喜歡探索，嘗試各種操作，會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成一定破壞。如果嚴(yán)格管理，限制計(jì)算機(jī)的某些操作，勢(shì)必影響正常教學(xué)。

二、虛擬機(jī)的概念與優(yōu)勢(shì)

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(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它能在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上虛擬出一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。每個(gè)虛擬機(jī)都是由一組虛擬設(shè)備構(gòu)成的，都有其對(duì)應(yīng)的虛擬硬件——CPU、硬盤、內(nèi)存等。每個(gè)虛擬機(jī)都被封裝到一個(gè)文件中，因此可以實(shí)現(xiàn)工作負(fù)載的無縫移植。

常用虛擬機(jī)有VMWare Workstation（簡(jiǎn)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(shí)際情況，本文選擇教學(xué)中常用的VM，它具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）虛擬機(jī)里的所有操作，不破壞物理計(jì)算機(jī)的硬件，不影響物理計(jì)算機(jī)本身的軟件系統(tǒng)。既方便機(jī)房管理，又保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，有利于對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

（2）虛擬機(jī)可以在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上建立多臺(tái)虛擬機(jī)，運(yùn)行多個(gè)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(shí)驗(yàn)，從而緩解設(shè)備不足的問題。

（3）在單機(jī)上安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，只能同時(shí)運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)，如果想切換到其他系統(tǒng)，需要重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。而虛擬機(jī)則可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，相當(dāng)于多臺(tái)計(jì)算機(jī)在同時(shí)運(yùn)行，相互之間的切換簡(jiǎn)單，不用重啟計(jì)算機(jī)。

（4）虛擬機(jī)可以有效保證實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性，它提供了快照和回復(fù)功能，可以隨時(shí)為虛擬機(jī)進(jìn)行快照，然后還可以隨時(shí)回復(fù)到虛擬機(jī)的任何一個(gè)快照狀態(tài)。不管是教師演示還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)都可以分次完成。

三、虛擬機(jī)VM的建立與啟動(dòng)

虛擬機(jī)VM啟動(dòng)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(diǎn)擊“啟動(dòng)該虛擬機(jī)”或者選擇“虛擬機(jī)”—“電源”—“打開電源”啟動(dòng)虛擬機(jī)。虛擬機(jī)啟動(dòng)、自檢，按F2進(jìn)入虛擬機(jī)的BIOS，設(shè)置光驅(qū)為第一啟動(dòng)設(shè)備，保存退出，重啟之后，虛擬機(jī)便與普通計(jì)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(shí)際練習(xí)。但在練習(xí)中，網(wǎng)絡(luò)被錯(cuò)誤設(shè)置后會(huì)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(shí)間去處理。虛擬機(jī)的使用很好地解決了這個(gè)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(tái)真實(shí)計(jì)算機(jī)存在。當(dāng)設(shè)置有誤，可隨時(shí)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(shí)驗(yàn)中，需要多臺(tái)計(jì)算機(jī)組合才能完成相應(yīng)任務(wù)。但機(jī)房計(jì)算機(jī)有限，利用虛擬機(jī)就可以虛擬出多臺(tái)計(jì)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(jì)算機(jī)上搭建一個(gè)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(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)

計(jì)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(shí)驗(yàn)更是無從談起。就算有條件提供實(shí)驗(yàn)，反復(fù)的格式化也會(huì)對(duì)物理計(jì)算機(jī)硬盤造成影響與損傷。

而虛擬機(jī)提供了Phoenix BIOS，啟動(dòng)過程中按F2即可進(jìn)入BIOS設(shè)置，它與物理計(jì)算機(jī)的BIOS無關(guān)，可以對(duì)虛擬機(jī)任意進(jìn)行BIOS設(shè)置，但不會(huì)對(duì)物理計(jì)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(duì)硬盤反復(fù)進(jìn)行分區(qū)、格式化操作，也不會(huì)對(duì)物理計(jì)算機(jī)磁盤造成破壞。學(xué)生在提高動(dòng)手操作能力的同時(shí)，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(shí)較長(zhǎng)，需要有專門的機(jī)房，配備光驅(qū)或者U盤啟動(dòng)等工具，才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。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)?？梢栽谧约喊惭b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(huì)對(duì)物理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成任何影響與損傷。

4.軟件測(cè)試

軟件設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)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(cè)試。應(yīng)用虛擬機(jī)，不需要實(shí)際安裝所有的系統(tǒng)與插件，就可以輕松地模擬出各種測(cè)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(shí)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)。但在虛擬機(jī)環(huán)境下，物理計(jì)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(yùn)算和操作。然后虛擬出多個(gè)客戶端，每個(gè)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(jì)、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(shí)登陸ERP系統(tǒng)進(jìn)行各自的操作，而在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中需要登錄多次。學(xué)生可以模擬一個(gè)高仿真ERP系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。

五、結(jié)語

綜上所述，虛擬機(jī)是計(jì)算機(jī)教學(xué)的有效工具，它能有效保證計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行，為計(jì)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(jì)算機(jī)教學(xué)服務(wù)，為學(xué)生提供了更為廣闊的實(shí)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(dòng)手能力，并開闊了視野，取得良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]冷飛，欒仕喜，鄭紅興.虛擬機(jī)技術(shù)在公共機(jī)房實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用[J].軟件導(dǎo)刊，2013（1）.