虛擬技術(shù)在公安院校計算機教學(xué)中的應(yīng)用研究

鐘 華

（四川警察學(xué)院 四川 646000）

1 虛擬技術(shù)的概念

什么叫做虛擬化，虛擬技術(shù)又是什么。從計算機科學(xué)的角度來講，簡單說，虛擬化就是一種方法。它能夠?qū)Y源進行合理地、科學(xué)地分配，使之達到最高的運用效率。通過虛擬化技術(shù)，可以在一臺計算機上運行多個操作系統(tǒng)。每一個操作系統(tǒng)相對獨立且又可以運行多個程序。雖然這些操作系統(tǒng)和運行的程序都在同一臺計算機上，都使用同一個處理器和內(nèi)存。但是各個程序之間卻各自獨立、互不干擾，這就提高了一臺計算機的運行效率。

（1）虛擬化的概念很寬泛，隨著科技的進步，時代的發(fā)展，它的概念范圍也在不斷地擴大雖然不同的人對虛擬化的看法不同，作出的解釋也互不一樣，但通過比較觀察，至少包含了以下幾種含義：

①虛擬化是以硬件資源（如 CPU、內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)等）或者軟件資源（如操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序等）為對象的；

②計算機在虛擬化之后，相關(guān)的邏輯資源可以把一些不必要的細枝末節(jié)幫用戶忽略隱藏。雖然如此，但相關(guān)的物理資源功能還是會提供給用戶，用戶就可以在這種虛擬環(huán)境中進行操作，實現(xiàn)現(xiàn)實環(huán)境的一些功能。

③虛擬化可以具有邏輯性地實現(xiàn)資源配置，當然這是以不受物理限制為前提。

（2）虛擬化技術(shù)在很多方面具有優(yōu)勢，主要有以下幾個方面：

①資源利用的效率高：虛擬化可以把一臺計算機中的資源以動態(tài)的形式分配給多臺虛擬機，有些閑置不用的資源也能夠物盡其用，這就提高了原來一臺計算機中資源的利用率，虛擬化在這其中發(fā)揮了很大的優(yōu)勢。

②具有獨立性：一臺計算機中的資源可以被多臺虛擬機共同使用，也就是說多臺虛擬機可以共享一臺計算機中的資源，雖然如此，但各個虛擬機之間卻是相互獨立的。操作這些不同的虛擬機就像操作一個一個單獨的實體的計算機一樣。各個應(yīng)用程序在不同的虛擬機中運行，他們的安全程度和實用程度比在實體傳統(tǒng)計算機中的程度要高得多。這也就是虛擬就的獨立性具有的好處。

③具有很強的可靠性：虛擬機在共享一個計算機資源的同時，又是完全相互獨立獨立，互不干擾地在硬件上進行運作的。虛擬化技術(shù)只是充分發(fā)揮了硬件的空間和資源，同時也也使得應(yīng)用程序可用性的程度大幅提升，進而就使得數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)具有了很強的邏輯性和連續(xù)性，從而在安全指數(shù)上就大大提升。

④具有很低的成本：通過上文我們不難發(fā)現(xiàn)，虛擬機可以共同使用一臺計算機的的整個資源，也就是說一臺計算機上可以有多個虛擬機，同時這些虛擬機又可以在多個操作系統(tǒng)中運行多個應(yīng)用程序，完成各種工作任務(wù)，這就大大降低了資源成本。

⑤具有很高的兼容性：我們所使用的所有虛擬機都與計算機的系統(tǒng)相兼容，同時在傳統(tǒng)的桌面管理方法上進行了改善，計算機中有多種不同的操作系統(tǒng)，這就增強了虛擬機的兼容性，減少了一些不必要的問題。

⑥便于進行管理：計算機管理員在管理這些虛擬機的時候，也并沒有想象中的復(fù)雜。他們只需要利用一個統(tǒng)一的虛擬化管理平臺，就可以對這些虛擬機進行統(tǒng)一的管理，這就減輕了管理員的工作負擔(dān)，也使得整個管理工作變得簡單有效。

2 虛擬技術(shù)的類型

2.1 我們一般把虛擬技術(shù)分為三個大類：

① 基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)虛擬化。這里面主要包括了網(wǎng)絡(luò)虛擬化和存儲虛擬化。

② 系統(tǒng)虛擬化。這里面主要包括了服務(wù)器虛擬化和桌面虛擬化。

③ 軟件虛擬化。這里面又主要包含了應(yīng)用虛擬化和高級語言虛擬化。

當然在上述的只是一個粗略的分類，這其中還包括了許許多多的分支和延伸，下面我就以虛擬現(xiàn)實技術(shù)在公安院校計算機教學(xué)當中的應(yīng)用做一點簡要的論述。

2.2 虛擬現(xiàn)實的概念

虛擬現(xiàn)實，顧名思義，它不是一個真正的現(xiàn)實環(huán)境，而是一個仿真的環(huán)境。這個環(huán)境是怎么樣形成的呢？它主要是把一些相關(guān)的數(shù)字化信息，通過計算機的整合處理，制作成為人們可以通過自己的感覺器官感受到的信息。然后再在其他一些相應(yīng)的傳感設(shè)備的作用下，使用戶與這種仿真環(huán)境直接接觸，進行一系列的自然交互。所謂虛擬，就是通過相應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)造一個模擬的、虛擬的環(huán)境；所謂現(xiàn)實，指的是雖然這是一個仿真的環(huán)境，但是當人身臨其境之后會產(chǎn)生一種進入現(xiàn)實環(huán)境的真實的感受。虛擬現(xiàn)實技術(shù)又主要包含一下幾個方面：

（1）桌面虛擬現(xiàn)實

這個虛擬平臺主要以電腦屏幕為基礎(chǔ)，運用多種輸入和輸出設(shè)備，在這些設(shè)備的共通作用下，來實現(xiàn)人與虛擬世界的交互。

（2）沉浸式虛擬現(xiàn)實

相當于使參與者親自融入現(xiàn)場，用戶通過視覺、聽覺、觸覺等感覺器官充分融入環(huán)境，身臨其境。這種虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)主要利用頭盔顯示器或投影生成的虛擬視覺以及虛擬觸覺手套的使用，并通過相應(yīng)的跟蹤，使人與系統(tǒng)達到交互的作用。

（3）增強現(xiàn)實

在多種技術(shù)手段的作用下把現(xiàn)實世界和虛擬現(xiàn)場景結(jié)合在一起，這樣不僅可以減少生成復(fù)雜的實驗環(huán)境的成本，還有利于增強虛擬環(huán)境的真實感。

（4）分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

是不同地區(qū)的不同用戶同時而又獨立地通過計算機網(wǎng)絡(luò)連接在一起。共同分享一個虛擬的空間，把不同的虛擬體驗結(jié)合在一起，這將能使用戶的虛擬體驗達到一個更高的境界。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在公安教學(xué)和實踐中的應(yīng)用價值

現(xiàn)在許多的軍事訓(xùn)練和職業(yè)技能培訓(xùn)都采用了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過運用這種技術(shù)，也取得了非常理想的成績。在公安院校的教學(xué)培訓(xùn)工作中虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場的勘察、重建等等具有很強的實踐性的技術(shù)性學(xué)科。這些學(xué)科結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)龐大，老師在講解傳授過程中并不能夠讓學(xué)生全面具體地學(xué)習(xí)掌握，學(xué)生的基礎(chǔ)知識不牢固，那創(chuàng)新只能是天方夜譚。所以針對這種情況，教師必須采取實踐教學(xué)的手段，即讓學(xué)生親臨現(xiàn)場，讓他們自己去感受和領(lǐng)悟，只有這樣才能真正鍛煉他們的偵查能力，培養(yǎng)他們的基本素質(zhì)。然而，即使是傳統(tǒng)的實踐教學(xué)也有他的不足之處。一是時間和空間對實踐教學(xué)的限制，不管何種實踐教學(xué)，都會有一定的時間規(guī)定，同時也只能是在指定的場地進行實踐教學(xué)，不可能是隨時隨地地進行教學(xué)；二是實踐教學(xué)的方法和手段比較單一，老師似乎是給學(xué)生灌輸知識的機器，學(xué)生也處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，因而不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，使他們真正學(xué)到知識；三是有些場景比如兇殺、交通事故等，不可能在實踐教學(xué)中真實呈現(xiàn)，即便是實踐教學(xué)也只能是紙上談兵，學(xué)生缺少身臨其境的鍛煉。

正是因為這一系列的問題在公安教學(xué)中的存在，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用就顯得很有必要。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)在仿真訓(xùn)練系統(tǒng)中的應(yīng)用，學(xué)生就能夠融入這個仿真的環(huán)境，身臨其境地感受，從而充分學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識和技能。比如在現(xiàn)場勘查課程上，學(xué)生通過老師講解，可以借助相關(guān)設(shè)備進入到仿真環(huán)境中去，這個仿真環(huán)境就是一個虛擬的案件現(xiàn)場。學(xué)生可以通過自己的感覺器官完成與現(xiàn)場勘查相關(guān)的一系列學(xué)習(xí)任務(wù)和實踐鍛煉。這就使得學(xué)生能夠更加方便、直觀、逼真地觀察和感受事故現(xiàn)場，從而運用所學(xué)知識進行分析研究，同時在分析研究中又獲得新的知識。相比傳統(tǒng)公安教學(xué)的紙上談兵，這種教學(xué)更能讓學(xué)生得到切身的體會和感知。除此以外，還存在有些案件一直難以偵破的情況，這種案件一般積壓了較長時間，當時的現(xiàn)場早已面目全非，但是通過相關(guān)資歷記載，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)就可以重現(xiàn)當時的現(xiàn)場，對偵破案件有很大的幫助。計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)和公安實踐教學(xué)的結(jié)合，具有很寬廣的發(fā)展前景，必定會給公安院校的教學(xué)成果帶來很大的的改觀。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，如今，虛擬化技術(shù)也越來越成熟。國家對公安院校的教育事業(yè)的發(fā)展也會給予越來越多的關(guān)注。同時，隨著社會的進步，國家也對公安院校在社會服務(wù)、技術(shù)技能等方面提出了更高的要求。結(jié)合目前我國公安院校的辦學(xué)條件和教學(xué)設(shè)備來看，仍然存在很多不足之處。在辦學(xué)理念、教學(xué)方式、學(xué)校管理各方面都還有許多問題亟待解決。在實驗教學(xué)設(shè)備上，我們要很據(jù)社會發(fā)展和要求不斷更新，在教學(xué)的方式方法和力度上，我們要堅持理論與實踐相結(jié)合，特別要加強實踐鍛煉。把虛擬化技術(shù)引入公安院校計算機教學(xué)，是一個十分重要的內(nèi)容，也是一個重大的突破。虛擬技術(shù)的引入，可以節(jié)省公安院校計算機教學(xué)中的資金投入。在實驗設(shè)備缺乏的情況下，還能夠充分的利用現(xiàn)有的設(shè)備資源，緩解資金壓力。不僅能夠為實驗管理員節(jié)省設(shè)備管理的壓力和時間，還能夠成為教師教學(xué)的左膀右臂。更為重要的是它不僅能夠滿足學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)的需要，還能夠滿足學(xué)生課余學(xué)習(xí)的需求。使得學(xué)生的學(xué)習(xí)突破了時間和空間的限制。在教學(xué)效果和效率方面，它能夠為算機的教學(xué)和實踐提供一個近乎真實的環(huán)境，使學(xué)生身臨其境地學(xué)習(xí)和探究，在一定程度上滿足了公安院校在課程教學(xué)實踐上的要求。

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