虛擬技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)教學(xué)中的有效應(yīng)用研究

魯娟利

[摘? 要]很多高校因前期教育經(jīng)費(fèi)不足，投入計(jì)算機(jī)教學(xué)設(shè)備上的資金就不充裕。因此，在很多教學(xué)活動(dòng)中，教學(xué)需求與學(xué)習(xí)資源配置并不成正比，這勢(shì)必會(huì)影響教學(xué)效果。除此之外，信息技術(shù)更新?lián)Q代很快，即便教學(xué)設(shè)施在當(dāng)時(shí)已與時(shí)代同步，但很快也會(huì)落伍或被淘汰，計(jì)算機(jī)教學(xué)的發(fā)展因此受到很大的阻礙。高校計(jì)算機(jī)教學(xué)可有效運(yùn)用虛擬技術(shù)彌補(bǔ)教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題及不足，以虛擬技術(shù)作為教學(xué)基礎(chǔ)來(lái)建立科學(xué)的學(xué)習(xí)平臺(tái)，提升計(jì)算機(jī)教育教學(xué)水平。

[關(guān)鍵詞]虛擬技術(shù)? 高校計(jì)算機(jī)? 教學(xué)? 研究

虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用較為普遍，它實(shí)現(xiàn)了資源自動(dòng)化分配。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)的硬件與軟件系統(tǒng)通過(guò)虛擬技術(shù)進(jìn)行了有效區(qū)分，也就是說(shuō)，用戶在一臺(tái)設(shè)備上可以體驗(yàn)到多個(gè)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，并且不同的程序有不同的運(yùn)行方式，但是系統(tǒng)與程序都在同一硬件下運(yùn)行，相互之間還不會(huì)受到制約與影響。另外，虛擬技術(shù)在IT資源實(shí)際運(yùn)用中，會(huì)將物理硬件有效地轉(zhuǎn)換為虛擬計(jì)算機(jī)資源，受不同資源的影響，虛擬技術(shù)也會(huì)被分為不同的類型。

高校計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用背景

隨著信息技術(shù)的普及，高校信息化技術(shù)有了很大進(jìn)步。由于計(jì)算機(jī)專業(yè)對(duì)設(shè)備的剛性需求，高校投入了諸多教育經(jīng)費(fèi)，推動(dòng)了教學(xué)質(zhì)量的可持續(xù)性發(fā)展。不過(guò)，信息技術(shù)日新月異、不斷提高，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)的資源配置很快會(huì)落伍而被淘汰，難以滿足教學(xué)發(fā)展的需求，計(jì)算機(jī)教學(xué)方面因此產(chǎn)生很多教學(xué)與學(xué)習(xí)上的問(wèn)題。尤其是計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的兼容性有限，操作系統(tǒng)在切換上會(huì)產(chǎn)生很大困難，這阻礙了計(jì)算機(jī)教學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

現(xiàn)階段，高校師生對(duì)信息服務(wù)有著極強(qiáng)的依賴感，要求也會(huì)隨之提高。高校計(jì)算機(jī)教學(xué)傳統(tǒng)教育的建設(shè)手段、管理模式與當(dāng)前的高校信息化建設(shè)發(fā)展已經(jīng)不再契合。面對(duì)這樣的狀況，高校計(jì)算機(jī)應(yīng)利用已有設(shè)備，轉(zhuǎn)變運(yùn)行方式，降低成本，提升效率。與此同時(shí)，虛擬技術(shù)可以針對(duì)不同的用戶，提供不同的基礎(chǔ)架構(gòu)，量身制訂不同的虛擬化方案。其一，硬件的使用效率因虛擬技術(shù)有了大幅度提升，硬件設(shè)施不同，可以為虛擬系統(tǒng)的運(yùn)行提供相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。其二，在管理成本費(fèi)用上，因虛擬技術(shù)而得到大幅度下降。計(jì)算機(jī)在高效工作的同時(shí)，可對(duì)虛擬技術(shù)進(jìn)行有效利用，進(jìn)而節(jié)約成本支出，計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的資源因虛擬技術(shù)得到簡(jiǎn)化。其三，安全性與實(shí)用性較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，再依據(jù)不同系統(tǒng)進(jìn)行劃分和隔離。因此，在虛擬系統(tǒng)下，不同的用戶訪問(wèn)時(shí)，系統(tǒng)需具有一定的安全性。同時(shí)，虛擬運(yùn)行的用戶并不會(huì)因系統(tǒng)的改變與升級(jí)而受到影響。其四，虛擬技術(shù)擁有較好的擴(kuò)展性，依據(jù)用戶的需求去改變物理資源，可以對(duì)計(jì)算機(jī)的設(shè)備資源進(jìn)行調(diào)整、改變，不會(huì)影響虛擬運(yùn)行系統(tǒng)。另外，在兼容性方面，假如物理資源較弱，虛擬技術(shù)資源可以進(jìn)行補(bǔ)充，并不會(huì)影響硬件、軟件的系統(tǒng)運(yùn)行。因此，即使虛擬技術(shù)的資源發(fā)生改變，對(duì)系統(tǒng)也不會(huì)造成影響，而且還可以對(duì)其運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)行快速恢復(fù)。

計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

1.虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

無(wú)論是以實(shí)踐性還是創(chuàng)新性作為計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)，計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)都可以設(shè)置相關(guān)的課程。例如，設(shè)置計(jì)算機(jī)安全課程、計(jì)算機(jī)課程的并行、計(jì)算機(jī)多系統(tǒng)操作運(yùn)行的課程等。這些課程都是以計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)作為應(yīng)用基礎(chǔ)的，若無(wú)此標(biāo)準(zhǔn)，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)課程的操作。通過(guò)運(yùn)用虛擬技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用操作，不但可以有效設(shè)置以上課程，還可以對(duì)計(jì)算機(jī)資源系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控，并且建立與實(shí)際計(jì)算機(jī)功能相一致的虛擬機(jī)系統(tǒng)。

2.虛擬技術(shù)可有效減少能耗，降低投資壓力

在虛擬化技術(shù)計(jì)算機(jī)教學(xué)的運(yùn)用過(guò)程中，以成本作為出發(fā)點(diǎn)，計(jì)算機(jī)因虛擬技術(shù)很大程度上降低了資源成本。同時(shí)，課程的能耗也會(huì)相對(duì)減少，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率及質(zhì)量也得到了有效提升。現(xiàn)階段，很多高校的資金并不充裕，更不會(huì)將大量資金用于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上。在資金、實(shí)踐、資源都受局限的情況下，提高計(jì)算機(jī)教學(xué)的效率和教學(xué)質(zhì)量更是十分重要。在計(jì)算機(jī)硬件方面，建立與所用程序相應(yīng)的軟件應(yīng)用程序，有效利用虛擬技術(shù)，不但可以降低要求，還可以利用當(dāng)前資源提升運(yùn)行效率。隨著教學(xué)環(huán)境轉(zhuǎn)變，教學(xué)質(zhì)量會(huì)得到相應(yīng)提升。近些年，計(jì)算機(jī)服務(wù)器的耗能較大，利用虛擬技術(shù)整合資源，提升計(jì)算機(jī)硬件利用效率，虛擬技術(shù)可將閑置的服務(wù)器關(guān)機(jī)，降低能耗，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不受到任何制約及影響。

3.運(yùn)用虛擬技術(shù)完善教學(xué)體系，提供便捷性管理

高校依據(jù)學(xué)生的要求及特點(diǎn)，運(yùn)用虛擬技術(shù)創(chuàng)建高效實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，良好的課程體系是計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，以此保證教研工作得以順利進(jìn)行。同時(shí)，完善教學(xué)體系，運(yùn)用虛擬技術(shù)更加便捷地管理實(shí)驗(yàn)課堂和課程。虛擬機(jī)的模板可以降低實(shí)驗(yàn)環(huán)境的規(guī)劃，只需運(yùn)用復(fù)制、備份的手段，增加搭建數(shù)量，就可有效豐富計(jì)算機(jī)教學(xué)內(nèi)容。

虛擬技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)教學(xué)中的有效應(yīng)用

1.硬件虛擬技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中，虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的安裝處理，為對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)建立相應(yīng)的軟件，虛擬計(jì)算機(jī)都是以硬件虛擬軟件來(lái)作為運(yùn)行虛擬技術(shù)的基礎(chǔ)，虛擬計(jì)算機(jī)的合理運(yùn)行因此得到有效保證。不過(guò)，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房應(yīng)用硬件虛擬技術(shù)，需要明確以下一些問(wèn)題：其一，運(yùn)用虛擬計(jì)算機(jī)對(duì)硬件資源進(jìn)行分配的過(guò)程中，相關(guān)的硬件應(yīng)用是虛擬技術(shù)的基礎(chǔ)，資源的耗損會(huì)因此加大。其二，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房在應(yīng)用硬件虛擬機(jī)時(shí)，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以建立多個(gè)虛擬機(jī)，并且實(shí)現(xiàn)多硬盤和內(nèi)存分離的系統(tǒng)效果。同時(shí)，虛擬計(jì)算機(jī)都可獨(dú)立進(jìn)行操作、運(yùn)行，與物理計(jì)算機(jī)沒(méi)有區(qū)別。其三，在多個(gè)虛擬計(jì)算機(jī)的操作過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)干擾的情況，與物理計(jì)算機(jī)構(gòu)造相差無(wú)幾，都有硬盤及操作系統(tǒng)等。在計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)教學(xué)過(guò)程中，硬件的組裝與維護(hù)是教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)的組裝，學(xué)生對(duì)硬件設(shè)備、分區(qū)、格式化等概念有了進(jìn)一步的了解。在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)教學(xué)過(guò)程中，高校教師對(duì)這些內(nèi)容都是以口述灌輸式的講解為主，沒(méi)有相應(yīng)的演示教學(xué)，無(wú)法帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行全面的操作實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在這樣的學(xué)習(xí)氛圍下對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的構(gòu)造達(dá)不到理想的認(rèn)知程度，自身學(xué)習(xí)能力也因此受到極大限制，動(dòng)手能力也不會(huì)得到相應(yīng)提升。虛擬技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生，以虛擬機(jī)作為操作模板，對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行隨意操作，為系統(tǒng)硬盤進(jìn)行分區(qū)，即便學(xué)生在操作的過(guò)程中有所不當(dāng)，造成了嚴(yán)重失誤，虛擬機(jī)也會(huì)很快地自行修復(fù)，原本的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不會(huì)因此受到損害，學(xué)生在這樣無(wú)心理壓力的條件下重復(fù)進(jìn)行學(xué)習(xí)、操作，就能掌握全面的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)，計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)的效率也會(huì)得到相應(yīng)提升。

2.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的虛擬技術(shù)教學(xué)

對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)制，進(jìn)而衍生出多個(gè)子系統(tǒng)，這便是實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)虛擬。與普通的虛擬技術(shù)相比，這樣的虛擬技術(shù)在應(yīng)用上更加多變、靈活。在同一系統(tǒng)復(fù)制下，將子系統(tǒng)虛擬，所有的子系統(tǒng)之間也會(huì)有所聯(lián)系，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：其一，在虛擬系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)配的過(guò)程中，相關(guān)操作人員若出現(xiàn)調(diào)配不同，系統(tǒng)之間的差異便會(huì)產(chǎn)生，而且較為顯著。其二，若受到較大沖擊，原配系統(tǒng)與虛擬系統(tǒng)都會(huì)受到很大影響。根據(jù)硬件虛擬技術(shù)所構(gòu)建的虛擬系統(tǒng)都是處于各自獨(dú)立的狀態(tài)，原系統(tǒng)與虛擬系統(tǒng)的聯(lián)系并不密切，原始系統(tǒng)若出現(xiàn)損壞的狀況，虛擬系統(tǒng)依然可以不受影響繼續(xù)運(yùn)行。例如，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件的教學(xué)過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)等學(xué)習(xí)內(nèi)容必不可少，編寫程序代碼需要在各種操作環(huán)境下進(jìn)行有效測(cè)試，插件的維持與運(yùn)行便是計(jì)算機(jī)環(huán)境的基礎(chǔ)。因此，專門的系統(tǒng)與插件都需應(yīng)用于每臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)，以保證順利完成測(cè)試。利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)，則不必在計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝所有系統(tǒng)、插件，編程應(yīng)用與測(cè)試都可以通過(guò)虛擬機(jī)的虛擬環(huán)境來(lái)進(jìn)行，計(jì)算機(jī)的教學(xué)效率因此得到有效提升，高校教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)相應(yīng)降低，使教師在教學(xué)上能有更多時(shí)間進(jìn)行創(chuàng)新教育。

3.網(wǎng)絡(luò)安全虛擬技術(shù)教學(xué)

高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，必修網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的課程。教師講述網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)知識(shí)時(shí)，都是以教師口述講解為主，或者是以播放Flash動(dòng)態(tài)視頻的形式來(lái)進(jìn)行的，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行實(shí)踐操作，學(xué)生對(duì)于此知識(shí)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知都較為淺薄。只要相關(guān)的病毒程序一旦啟動(dòng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)受到很大損壞，對(duì)網(wǎng)絡(luò)也會(huì)造成很大影響。如果修復(fù)不好，學(xué)校網(wǎng)絡(luò)癱瘓，教學(xué)工作也會(huì)受到影響，造成無(wú)法修補(bǔ)的損害。因此，高校計(jì)算機(jī)教師不會(huì)允許學(xué)生進(jìn)行這樣的實(shí)踐操作，所以學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)知識(shí)的認(rèn)知只是停留在“你說(shuō)，我聽”的狀態(tài)，理解也較為淺薄。在虛擬技術(shù)下利用虛擬軟件，教師對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬演練，將病毒植入虛擬機(jī)中，演示其植入動(dòng)畫，模擬其傳播過(guò)程，使學(xué)生產(chǎn)生一定的防御概念，共同建立防御、消除系統(tǒng)，最終將病毒擊潰。通過(guò)演示可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心和好勝心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過(guò)人機(jī)互動(dòng)的形式，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解也會(huì)更加深刻。顯然，在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)教學(xué)中這樣的過(guò)程是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

4.資源虛擬性技術(shù)

資源虛擬性技術(shù)屬于服務(wù)器虛擬，表現(xiàn)形式分為兩種：一種是通過(guò)相關(guān)技術(shù)將物理服務(wù)器轉(zhuǎn)為多個(gè)服務(wù)器，這些服務(wù)器稱為邏輯服務(wù)器。另一種是將多個(gè)服務(wù)器轉(zhuǎn)為一個(gè)服務(wù)器，這臺(tái)服務(wù)器則稱為物理服務(wù)器。通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)利用服務(wù)器虛擬技術(shù)相互分開，在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中或者是應(yīng)用的過(guò)程中聚集。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，運(yùn)用服務(wù)器虛擬技術(shù)可以有效攻克教學(xué)難題，服務(wù)器的使用效率也會(huì)得到明顯提升，降低了物理服務(wù)器的成本，有利于計(jì)算機(jī)教師設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)。同時(shí)，計(jì)算機(jī)在維護(hù)與升級(jí)方面會(huì)更加便捷，保障了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)條件，提升了學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平。

結(jié)? 語(yǔ)

綜上所述，高校在計(jì)算機(jī)教學(xué)中利用虛擬技術(shù)進(jìn)行改革，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生不但可以通過(guò)對(duì)虛擬技術(shù)的操作來(lái)掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，也會(huì)熟悉更多的教學(xué)軟件，同時(shí)又提升了教師的教學(xué)質(zhì)量，教育的技術(shù)性改革也會(huì)得到有效加強(qiáng)。在實(shí)際的教學(xué)中，高校教師應(yīng)積極鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生的邏輯思維能力，進(jìn)一步提升學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘少波：《虛擬技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用分析》，《現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息》2016年第5期。

[2]黃鑫：《虛擬化技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究》，《電子商務(wù)》2016年第11期，第93-94頁(yè)。

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[4]張大偉：《虛擬技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)教學(xué)改革中的應(yīng)用研究》，《計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通》2018年第5期。

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作者單位：西安汽車科技職業(yè)學(xué)院?? 陜西西安