淺析計算機(jī)虛擬化對信息化教學(xué)的影響＊

蘇強(qiáng)林，趙雅蘭

（1.河南機(jī)電高等專科學(xué)校，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.鄭州一中，河南 鄭州 450123）

高校信息化教學(xué)模式依托于信息化技術(shù)的發(fā)展，以前由于各種條件的限制（比如網(wǎng)絡(luò)帶寬、計算機(jī)性能、服務(wù)器性能、軟件技術(shù)等），許多高效的教學(xué)手段無法實施。隨著計算機(jī)硬件及軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的管理以及授課方式都存在各種問題。

1）由于每個專業(yè)課教師所教課程不一樣，多媒體教室及計算機(jī)機(jī)房承擔(dān)不同的課程，需要安裝很多不同的軟件，因此造成對計算機(jī)的硬件配置要求不同，同時還存在軟件兼容問題。

2）對于多媒體的教學(xué)模式，仍然擺脫不了以講授為主（灌輸）的教學(xué)模式，各個環(huán)節(jié)都缺少了學(xué)生以及其他教師的參與，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)積極性與主觀能動性。

那么，計算機(jī)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用就為信息化教學(xué)手段不斷改革提供了可行性。

1 虛擬化技術(shù)簡介

1.1 計算機(jī)虛擬化技術(shù)的硬件基礎(chǔ)

強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支撐：目前全球最高配置的核心交換機(jī)，整機(jī)最大支持48Tbps交換容量。高校校園網(wǎng)已經(jīng)可以實現(xiàn)萬兆主干（10Gbps、40Gbps甚至更高）、千兆到桌面的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)再也不是信息技術(shù)發(fā)展、應(yīng)用的瓶頸。

強(qiáng)大的服務(wù)器硬件支撐：高端服務(wù)器采用安騰9500系列處理器，最大可支持32顆處理器，256個核心處理器，4TB內(nèi)存，可提供強(qiáng)大的計算性能。在服務(wù)器虛擬化的應(yīng)用中，無論是多虛一，還是一虛多，硬件設(shè)備都不再成為瓶頸。

1.2 計算機(jī)虛擬化技術(shù)

計算機(jī)虛擬化主要是指服務(wù)器虛擬化、應(yīng)用虛擬化、桌面虛擬化。除此之外還有網(wǎng)絡(luò)虛擬化、顯卡虛擬化以及云計算的PC虛擬化等內(nèi)容。

1）服務(wù)器虛擬化是指將一臺或多臺服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，把CPU、內(nèi)存、磁盤、I／O等硬件組成一個可以動態(tài)管理的資源池，使之變成多臺相互隔離的虛擬服務(wù)器，或變成一臺大容量的虛擬服務(wù)器，我們不再受限于物理上的界限，從而提高資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實現(xiàn)服務(wù)器整合，降低單點服務(wù)器故障對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)的影響。

2）桌面虛擬化（Virtual Desktop Infrastructure）是指將計算機(jī)的桌面進(jìn)行虛擬化，以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性，是一種基于服務(wù)器的計算模型［1］。VDI概念最早由虛擬化廠商VMware提出，目前已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)術(shù)語。其采用傳統(tǒng)的瘦客戶端模式，將所有桌面虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行托管并統(tǒng)一管理，用戶能夠獲得完整PC的使用體驗。

3）應(yīng)用虛擬化是基于應(yīng)用／服務(wù)器計算（A／S）架構(gòu)，把應(yīng)用程序的人機(jī)交互的顯示邏輯與計算邏輯隔離開來，將應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)分離，為應(yīng)用程序單獨提供了一個虛擬的運行環(huán)境，不僅包括應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件，還包括它所需要的運行環(huán)境。在用戶訪問一個服務(wù)器虛擬化后的應(yīng)用時，把人機(jī)交互邏輯傳到服務(wù)器端，服務(wù)器端為用戶開設(shè)獨立的會話空間，應(yīng)用程序的計算邏輯在服務(wù)器上會話空間中運行、完成，把變化后的人機(jī)交互邏輯回傳給用戶客戶端，并且在相應(yīng)設(shè)備展示出來，從而使用戶獲得如同運行本地應(yīng)用程序一樣的訪問感受。應(yīng)用虛擬化是用于提供對集中化應(yīng)用資源的多用戶遠(yuǎn)程訪問，從而將應(yīng)用作為一種服務(wù)交付給用戶。這樣做的好處是，應(yīng)用軟件的部署、執(zhí)行、升級等操作均在一個隔離環(huán)境中進(jìn)行，避免了對本地操作系統(tǒng)配置的更改，確保操作系統(tǒng)和其他應(yīng)用軟件的完整性［2］。

2 計算機(jī)虛擬化技術(shù)改變教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量

2.1 虛擬化技術(shù)促使教學(xué)模式的變革

目前，除了微軟、VMware等國外廠商，國內(nèi)許多網(wǎng)絡(luò)廠商及軟件公司都把目光放到虛擬化的市場，足見其未來發(fā)展的趨勢［1］。

多媒體以及計算機(jī)教室在實際的教學(xué)過程中，每臺計算機(jī)需要安裝很多不同的應(yīng)用軟件，不同的軟件存在兼容性問題，甚至需要安裝多版本的操作系統(tǒng)，這樣就導(dǎo)致專業(yè)軟件裝不上去、系統(tǒng)速度太慢、系統(tǒng)啟動不了、U盤認(rèn)不出來、上課的課件找不到、軟件運行不了等等問題。

部署桌面虛擬化，我們可以為每一個教師分配一個虛擬桌面，相當(dāng)于每個教師擁有一臺獨立的PC，無論是操作系統(tǒng)、軟件、應(yīng)用服務(wù)都可以課前進(jìn)行定制。虛擬桌面的使用不局限于特定的地點，教師可以在任何地點備課、軟件調(diào)試、預(yù)演示、課件備份等操作，可以保證課堂上教學(xué)過程的萬無一失。

同時，構(gòu)建學(xué)校教學(xué)環(huán)境、群體學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)生自主學(xué)習(xí)環(huán)境三類教學(xué)環(huán)境和教學(xué)信息系統(tǒng)、教師指導(dǎo)調(diào)控系統(tǒng)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)三類教學(xué)系統(tǒng)［1］。教師可以改變原有只能在課堂上單一的進(jìn)行課程講授的教學(xué)模式，引入其他教師、學(xué)生的課前、課后參與，課件制作可以由教研室中教師共同完成，可以隨時隨地進(jìn)行作業(yè)留存、批改、在線考試。學(xué)生可以自由地選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，在校園內(nèi)隨時隨地下載、預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)教師所授課程，實時提出問題，作業(yè)提交，課程反饋等，參與到課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。

虛擬桌面的瘦客戶機(jī)模式對用戶終端要求比較低，智能手機(jī)，上網(wǎng)本，老舊的PC等設(shè)備都成為可用設(shè)備。學(xué)生可以隨時在課堂上使用智能手機(jī)接收教師的授課內(nèi)容，也可以直接向老師提出問題，瀏覽教師布置的作業(yè)。同時學(xué)生可以隨時上網(wǎng)查詢存疑的講課內(nèi)容，倒逼教師提高授課質(zhì)量。

結(jié)合應(yīng)用虛擬化，我們可以把教師使用的應(yīng)用軟件在服務(wù)器上進(jìn)行安裝，然后以應(yīng)用的形式共享給終端用戶，教師在使用教學(xué)軟件的時候就可以避免在每臺實體或虛擬終端上進(jìn)行安裝，節(jié)省大量的軟件安裝、部署工作。學(xué)生在使用教學(xué)軟件的時候，也不用因為操作系統(tǒng)的問題反復(fù)地安裝、調(diào)試，完全可以使用教師提供的虛擬化應(yīng)用軟件，同時學(xué)生也可以在任何地點（宿舍、圖書館、計算機(jī)教室等）完成課程內(nèi)容。

虛擬化技術(shù)手段的應(yīng)用，最終將會讓教學(xué)更高效，質(zhì)量更高；讓學(xué)生可以更便捷地學(xué)習(xí)，更有興趣參與到學(xué)習(xí)中來，教學(xué)不再局限于特定的時間、特定的地點、特定的內(nèi)容，而這種教學(xué)模式也是未來多元化教學(xué)模式的發(fā)展趨勢。

2.2 虛擬化技術(shù)的應(yīng)用案例

VMware公司的VMware View解決方案，能夠在虛擬平臺建立、托管和遠(yuǎn)程交付豐富的個性化虛擬桌面，包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)，終端僅負(fù)責(zé)輸入輸出與界面顯示，不參與任何計算和應(yīng)用，能夠在各種網(wǎng)絡(luò)條件下獲得靈活的高性能桌面體驗［5］。

通過VMware View桌面虛擬化的部署，借助View Composer的幫助，實現(xiàn)對電源操作管理、虛擬桌面池管理、驗證用戶身份、授予桌面權(quán)力、管理虛擬桌面會話等虛擬桌面的管理功能，可以達(dá)到以下教學(xué)效果：

1）采用瘦客戶機(jī)模式，教師不再疲于處理客戶端問題；學(xué)生行為可被教師監(jiān)控及管理；實時教學(xué)鏡像切換；學(xué)生終端、教學(xué)軟件快速啟動、運行。

2）集中的虛擬桌面維護(hù)，與傳統(tǒng)GHOST技術(shù)和還原卡相比較，虛擬桌面的維護(hù)顯得更加靈活、簡單?？梢钥焖俚赝瓿商摂M桌面的升級、復(fù)原等教學(xué)系統(tǒng)的部署、升級，避免教學(xué)系統(tǒng)中毒、變慢等問題導(dǎo)致教學(xué)效率下降，提高教學(xué)質(zhì)量。

3）為全校師生提供在線的虛擬桌面服務(wù)。教師可以自由登錄虛擬桌面完成教學(xué)備課、課堂演示等教學(xué)活動。學(xué)生可以隨時隨地通過校園網(wǎng)訪問虛擬桌面，在任何時間、地點都可以完成課程學(xué)習(xí)。

4）提供虛擬化的服務(wù)資源，教師可將自主地搭建不同的應(yīng)用系統(tǒng)，安裝在相互獨立的虛擬機(jī)中，組合成一個功能齊全的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，順利模擬異構(gòu)平臺下各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù)，為教學(xué)提供支持，而不需要再局限于硬件條件限制。

3 結(jié)語

由于虛擬化技術(shù)受網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力以及遠(yuǎn)程協(xié)議的效率影響，對多媒體，特別是音、視頻的支持不夠強(qiáng)大；不是所有的應(yīng)用程序都能做應(yīng)用虛擬化，比如CAD、Pro-E、3DMAX等大型的應(yīng)用軟件在實際測試的過程中，效果并不理想。隨著新形式的現(xiàn)代技術(shù)手段在教學(xué)過程中的使用，對軟件的操作及維護(hù)越加復(fù)雜化，對教師的信息化手段掌握水平也提出了更高的要求。但是，隨著計算機(jī)虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，必將逐步融入信息化教學(xué)過程中，最終將推動信息化教學(xué)的改革，形成更好的信息化教學(xué)模式。

［1］楊嫻，陳麟.云計算環(huán)境下的應(yīng)用虛擬化的研究［J］.軟件，2012，33（4）.

［2］姜昌金，陶樺，黃琦，等.桌面虛擬化技術(shù)在校園網(wǎng)環(huán)境的應(yīng)用［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，28（5）.

［3］陳靖，黃聰會，孫璐，等.應(yīng)用虛擬化技術(shù)研究進(jìn)展［J］.空軍工程大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，14（6）.

［4］堵鈞照.云計算對信息化教學(xué)的影響［J］.信息與電腦：理論版，2010，（5）.

［5］張榮高.基于 VMware View 實驗桌面云［J］.計算機(jī)與現(xiàn)代化，2013，（10）.