虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用探究

陳皓　彭玉亮　潘強(qiáng)

[摘要]知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，計(jì)算機(jī)作為科技革新的成果，其在人們現(xiàn)代化生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并日漸成為不可或缺的一部分。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本任務(wù)是傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力，是引導(dǎo)學(xué)生掌握這門科技的重要手段。在這樣的環(huán)境背景下，如何提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)效成為了學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)，也是學(xué)校計(jì)算機(jī)教育優(yōu)化的思考重點(diǎn)。本文在對(duì)虛擬技術(shù)特性優(yōu)勢(shì)作出簡(jiǎn)要分析和概述的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)就虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用進(jìn)行了探究。希望借助以下研究對(duì)進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革具有一定的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；虛擬技術(shù)；特性優(yōu)勢(shì)；運(yùn)用策略

引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)教育事業(yè)的普及化發(fā)展，各院校生源數(shù)量不斷增長(zhǎng)，使得原本就捉襟見(jiàn)肘的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源更是匱乏，難以滿足學(xué)生的實(shí)踐操作需求。同時(shí)，受制于有限的資金、資源支撐，很多院校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境陳舊過(guò)時(shí)，與科技發(fā)展的步伐相去甚遠(yuǎn)。如此環(huán)境下培養(yǎng)的人才也自然難以適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)要求。而虛擬技術(shù)良好的獨(dú)立性、遷移性等優(yōu)勢(shì)，使其在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用發(fā)揮了巨大功能作用，在一定程度上緩解了院校資源困境，有利于提高人才培養(yǎng)實(shí)效。

一、虛擬技術(shù)的特性優(yōu)勢(shì)

虛擬技術(shù)是一種通過(guò)分區(qū)或組合CPU、內(nèi)存、磁盤空間等計(jì)算機(jī)資源，打破了物力邏輯結(jié)構(gòu)的壁壘，創(chuàng)設(shè)多個(gè)操作環(huán)境的訪問(wèn)技術(shù)。時(shí)至今日，虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用已進(jìn)入了普泛化發(fā)展階段。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)并且任務(wù)繁雜的科目，在操作中很容易出現(xiàn)諸多系統(tǒng)故障，傳統(tǒng)模式下受制于此難以進(jìn)行全方位演示。而虛擬技術(shù)支持的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)需配置交換機(jī)、路由、房間等，只需投入少量資金即可構(gòu)建復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，同時(shí)可虛擬出多個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng)和硬件資源，因此無(wú)需擔(dān)憂破壞性實(shí)驗(yàn)或危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)等對(duì)計(jì)算機(jī)造成損傷，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。此外，隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件更新?lián)Q代速度加快，很難在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中全部統(tǒng)籌進(jìn)來(lái)，即使建成了較為完整的實(shí)驗(yàn)室，也會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)過(guò)時(shí)，與時(shí)代潮流脫節(jié)。虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用，只需進(jìn)行升級(jí)包安裝操作即可保證先進(jìn)性，意味著時(shí)刻與技術(shù)發(fā)展接軌，有利于提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)效性。

二、虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用策略

作者基于上述認(rèn)識(shí)，結(jié)合計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，有針對(duì)性地提出了以下幾種虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用策略，以供參考和借鑒。

（一）單機(jī)操作

在計(jì)算機(jī)單機(jī)操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，雖然無(wú)需搭建網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，但豐富的課程內(nèi)容設(shè)置依然對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境提出了千差萬(wàn)別的要求。例如，隨著Windows到Linux/Unix等操作系統(tǒng)升級(jí)，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，為了確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率及效果，計(jì)算機(jī)需要同時(shí)搭載多個(gè)版本的操作系統(tǒng)，然而事實(shí)上普通計(jì)算機(jī)是無(wú)法將這些兼容在一起的，而且會(huì)影響其反應(yīng)速度。針對(duì)此類計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程問(wèn)題，可以通過(guò)運(yùn)用虛擬技術(shù)予以解決。具體而言，相關(guān)教師可以在安裝Windows系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)上部署虛擬機(jī)系統(tǒng)，繼而根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)，此后可在每一個(gè)虛擬機(jī)上安裝不同的系統(tǒng)版本進(jìn)行隨意切換。在此過(guò)程中，緣于虛擬技術(shù)良好的獨(dú)立性，學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行任意操作，而不必?fù)?dān)心操作失誤對(duì)物理主機(jī)造成破壞或系統(tǒng)崩潰。如此，在這樣的計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境支持下，學(xué)生可以將自己的所思所想大膽實(shí)踐，利于其實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及思維能力等培養(yǎng)。

（二）網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一項(xiàng)實(shí)踐工程，每一位學(xué)生都希望動(dòng)手操作驗(yàn)證理論，在親自搭建、配置網(wǎng)絡(luò)上躍躍欲試。然而，很多院校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境決定了其不可能讓學(xué)生隨意配置網(wǎng)絡(luò)，以免操作失誤造成設(shè)備損壞或網(wǎng)絡(luò)崩潰等，影響其他實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的正常開展。理論與實(shí)踐相脫離，不僅打擊了學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)參與積極性，還影響了其學(xué)習(xí)效果。對(duì)此，可運(yùn)用虛擬技術(shù)搭建一個(gè)局域網(wǎng)環(huán)境，虛擬出一個(gè)具備完整硬件、虛擬網(wǎng)卡等的網(wǎng)絡(luò)組件，進(jìn)而組織學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行虛擬機(jī)組網(wǎng)，培養(yǎng)他們一定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置能力。同時(shí)，還可藉此平臺(tái)進(jìn)行DHCP、DNS服務(wù)器架設(shè)等計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的操作環(huán)境。此外，教師還需運(yùn)用虛擬技術(shù)組織學(xué)生開展計(jì)算機(jī)信息安全實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，分別扮演攻防兩種角色，深刻理解ARP欺騙、DOS攻擊、木馬植入等工作原理，掌握一定的應(yīng)對(duì)和處理技巧。虛擬技術(shù)搭建的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境基本與現(xiàn)實(shí)無(wú)異，因而可以使學(xué)生獲得更多的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，并且有機(jī)地與生活實(shí)踐聯(lián)系在一起，有利于其對(duì)培訓(xùn)知識(shí)、技能的掌握。

（三）資源共享

素質(zhì)教育背景下，學(xué)生作為主體，越來(lái)越強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)與發(fā)揮。在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)，學(xué)生很難對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容全盤接收和掌握，需要課后進(jìn)一步的消化練習(xí)。充分利用課余時(shí)間，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，對(duì)提高其學(xué)習(xí)成效意義重大，因此應(yīng)給予高度支持。對(duì)此，教師可根據(jù)學(xué)生需求，利用虛擬技術(shù)的可移植性，將部署好的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境遷移到移動(dòng)設(shè)備中，由學(xué)生自由支配和使用。在此過(guò)程中，學(xué)生只需將移動(dòng)設(shè)備中的文件復(fù)制到個(gè)人電腦上，啟動(dòng)虛擬機(jī)即可擁有與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相同的環(huán)境，并就自己的薄弱之處進(jìn)行反復(fù)練習(xí)。除此之外，虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)桌面軟件處理中的運(yùn)用，包括客戶端設(shè)備、服務(wù)器虛擬、桌面虛擬等，可以發(fā)揮巨大的功能作用。通過(guò)此種技術(shù)操作，教師可利用遠(yuǎn)程協(xié)議對(duì)服務(wù)器聯(lián)結(jié)下的學(xué)生電腦進(jìn)行操作，與學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度交流，如此可以有效提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率與質(zhì)量。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，在信息時(shí)代來(lái)臨的今天，包括教育行業(yè)在內(nèi)的社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，都應(yīng)當(dāng)在努力審視自身特點(diǎn)以及不足的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)方式方法，努力開發(fā)與本行業(yè)相關(guān)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以此來(lái)通過(guò)發(fā)揮計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的輔助作用，來(lái)改善本行業(yè)原有的不足，促進(jìn)本行業(yè)在新時(shí)期的可持續(xù)發(fā)展。尤其是對(duì)于與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)且操作性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，更應(yīng)當(dāng)通過(guò)對(duì)虛擬技術(shù)的應(yīng)用來(lái)充分發(fā)揮本學(xué)科的特色。這即是信息時(shí)代發(fā)展的必然結(jié)果，同時(shí)也是新課改的要求。由于個(gè)人能力有限，加之虛擬技術(shù)應(yīng)用功能愈加廣泛，本文作出的相關(guān)研究可能存在不足之處。因此，作者希望業(yè)界更多學(xué)者參與此項(xiàng)研究，根據(jù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)及需求，結(jié)合虛擬技術(shù)特性優(yōu)勢(shì)，有針對(duì)性地提出更多虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用策略，以促進(jìn)院校計(jì)算機(jī)教育優(yōu)化發(fā)展，使之培養(yǎng)出更多優(yōu)秀人才。