高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

鄭錚

摘 要：在當(dāng)今高校中，面對(duì)實(shí)踐教學(xué)工作中存在的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不夠、實(shí)驗(yàn)環(huán)境缺乏等問題，如何利用有限的教學(xué)資源開展高效的實(shí)踐教學(xué)工作，是我們研究的重點(diǎn)課題。本文提出利用虛擬技術(shù)，把它應(yīng)用到計(jì)算機(jī)的實(shí)踐教學(xué)工作當(dāng)中，為高校師生提供更加便利、更加豐富的教育教學(xué)環(huán)境，從而提高高校的實(shí)踐教學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：高校；實(shí)踐教學(xué)；虛擬化

虛擬化技術(shù)室一個(gè)比較廣義的術(shù)語(yǔ)，在計(jì)算機(jī)方面通常指的是計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上面運(yùn)行，而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上面運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大相關(guān)硬件的容量，從而簡(jiǎn)化軟件的重新配置的過程。CPU的虛擬化技術(shù)可以利用單CPU模擬多CPU并行，允許一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，而相互獨(dú)立的空間內(nèi)的應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)互不影響，進(jìn)而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率，加快工作進(jìn)程。

1 高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀

隨著學(xué)生數(shù)量逐年增加，高校的招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，使高校在各方面都面臨巨大的壓力，學(xué)校中的教學(xué)經(jīng)費(fèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上學(xué)生數(shù)量的增加，再加上教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量不夠、設(shè)備陳舊等問題，不能很好的滿足學(xué)生進(jìn)行充足的實(shí)驗(yàn)課程。主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：

⑴現(xiàn)有機(jī)房設(shè)備數(shù)量不夠，不能滿足學(xué)生充分了解計(jì)算機(jī)的愿望，也不能進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)缺乏實(shí)驗(yàn)環(huán)境，老師一般利用課堂講解或者讓學(xué)生操作一些入門的操作系統(tǒng)來(lái)了解計(jì)算機(jī)，學(xué)生不能正常進(jìn)行操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)，這樣一來(lái)，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)效果不是很好。

⑵機(jī)房管理員設(shè)置保護(hù)卡和BIOS密碼，來(lái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)的保護(hù)，這樣一來(lái)，學(xué)生無(wú)法接觸BIOS以及被屏蔽了的控制面板，無(wú)法進(jìn)行相應(yīng)的BIOS設(shè)置、新軟件安裝調(diào)試或者windows的一些系統(tǒng)設(shè)置等，因?yàn)橐坏┰O(shè)置好，重啟計(jì)算機(jī)后，由于保護(hù)卡的功能，系統(tǒng)將會(huì)回到?jīng)]設(shè)置前的狀態(tài)。

⑶為了避免計(jì)算機(jī)硬件的算壞，許多老師很多使用課堂教學(xué)來(lái)滿足學(xué)生，因?yàn)橐恍┫到y(tǒng)維護(hù)實(shí)驗(yàn)比如格式化文件、安裝操作系統(tǒng)等，都會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備造成不同程度的損壞。老師通過課堂教學(xué)，無(wú)法生動(dòng)的為學(xué)生展示知識(shí)點(diǎn)，使得教學(xué)工作枯燥、乏味，學(xué)生得不到實(shí)踐，掌握知識(shí)點(diǎn)的效果不好。

2 虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中的有效應(yīng)用

把VMware虛擬化技術(shù)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)的實(shí)踐教學(xué)中，保證實(shí)踐教學(xué)的正常開展，在一定程度上解決了以上問題。

⑴在虛擬機(jī)上操作，不會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件造成任何損壞，因?yàn)樘摂M機(jī)對(duì)應(yīng)的只是真機(jī)上的一個(gè)文件，學(xué)生在操作時(shí)，可以任意格式化、進(jìn)行磁盤分區(qū)、安裝操作系統(tǒng)等，這些在真機(jī)上都是絕對(duì)不允許的操作，而且是只有管理員才能進(jìn)行的操作。虛擬機(jī)是真機(jī)的一個(gè)映像，學(xué)生用完后可以直接刪除虛擬機(jī)，可以克隆虛擬機(jī)，而絕對(duì)不會(huì)對(duì)真機(jī)上的操作系統(tǒng)造成任何損失。

⑵在虛擬環(huán)境中，可以讓學(xué)生進(jìn)行操作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。利用虛擬機(jī)能對(duì)電腦上硬盤與內(nèi)存的一部分虛擬生成多臺(tái)機(jī)器供學(xué)生使用。生成的N個(gè)虛擬機(jī)，每一臺(tái)都是獨(dú)立擁有自己的硬盤、操作系統(tǒng)以及CMOS。學(xué)生可以再虛擬機(jī)上任意進(jìn)行分區(qū)、系統(tǒng)及應(yīng)用軟件的安裝以及格式化等操作。如果在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程中，系統(tǒng)發(fā)生故障無(wú)法正常運(yùn)行，直接刪除虛擬機(jī)即可，而不會(huì)對(duì)現(xiàn)實(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成任何影響。學(xué)生可以繼續(xù)在另外的虛擬機(jī)上進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，方便快捷、安全有效，最大程度上滿足學(xué)生系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的要求，使學(xué)生熟練掌握系統(tǒng)安裝、維護(hù)，格式化等實(shí)驗(yàn)，扎實(shí)實(shí)驗(yàn)知識(shí)。同時(shí)，學(xué)生可以在Unix、Linux操作系統(tǒng)任意切換，因?yàn)橛械膶W(xué)生對(duì)這兩種操作系統(tǒng)不熟悉，利用虛擬機(jī)后，學(xué)生可以加大對(duì)這兩種操作系統(tǒng)的應(yīng)用，大大方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

⑶在虛擬環(huán)境中，學(xué)生可以通過一臺(tái)電腦的虛擬系統(tǒng)完成多數(shù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，不僅提高設(shè)備的利用率，給學(xué)生提供更多的試驗(yàn)時(shí)間和實(shí)踐機(jī)會(huì)，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。而現(xiàn)實(shí)中由于進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)需要運(yùn)用到很多設(shè)備并且占用場(chǎng)地較大，而當(dāng)今高校機(jī)房中現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境很難滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)的要求，并且就算能夠進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，也必須是兩三個(gè)學(xué)生共同進(jìn)行，在有限的時(shí)間內(nèi)很難完成，且實(shí)驗(yàn)效果不好。利用虛擬化進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)實(shí)驗(yàn)，有些同學(xué)擔(dān)心不能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，下次實(shí)驗(yàn)課時(shí)，不能保存沒有做完的實(shí)驗(yàn)，或者被其他同學(xué)誤刪，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)重做。利用虛擬系統(tǒng)后，學(xué)生可以自己保管和各自使用自己的文件，文件之間沒有任何聯(lián)系，且VMware具有一次性保留的功能，所以學(xué)生不再擔(dān)心沒有完成的實(shí)驗(yàn)誤刪或者重做等問題。

⑷高校的虛擬化網(wǎng)絡(luò)安全也需要關(guān)注，高校只需要投入很少的資金，對(duì)原有的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行更新和改進(jìn)，就可以為學(xué)生提供相對(duì)安全網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)還體現(xiàn)在，避免因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)成果，以及增加設(shè)備維護(hù)費(fèi)用的出現(xiàn)。可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生在一臺(tái)虛擬機(jī)電腦上進(jìn)行多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，虛擬化技術(shù)不斷應(yīng)用到高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中，解決了實(shí)踐教學(xué)中存在的許多問題，例如高校實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、實(shí)驗(yàn)環(huán)境缺乏、學(xué)生無(wú)法進(jìn)行格式化、安裝操作系統(tǒng)的非常規(guī)性操作，虛擬機(jī)的使用，不僅能夠正常的進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，還能夠提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中虛擬化的應(yīng)用就顯得非常必要。

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