虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效運(yùn)用

哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 李 強(qiáng)

虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效運(yùn)用

哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 李 強(qiáng)

虛擬機(jī)技術(shù)是在上個(gè)世紀(jì)末期逐漸發(fā)展起來的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)，并且在最近幾年發(fā)展極為迅速，如今已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)相當(dāng)高的水平。將虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)中，一直是研究工作者非常重要的課題，在研究過程中也取得了不錯(cuò)的成果。本文主要就計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的虛擬機(jī)技術(shù)運(yùn)用進(jìn)行研究，文章首先簡單介紹了虛擬機(jī)，然后分析虛擬機(jī)技術(shù)之所以應(yīng)用在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原因，接著結(jié)合虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，并且就應(yīng)用后的效果進(jìn)行分析，說明虛擬技術(shù)在應(yīng)用于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可行性。

虛擬機(jī)技術(shù)；計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)；運(yùn)用

近幾年，我國一直推行素質(zhì)教育，為了更好的貫徹落實(shí)好素質(zhì)教育，如何更好的把素質(zhì)教育理念融入到課堂教學(xué)中去，成為了教育工作者不得不需要深究的難題[1]。信息技術(shù)課程中的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課是一門操作性比較強(qiáng)的課程，它不僅需要培養(yǎng)學(xué)生的理論知識，還需要培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力。在課堂教學(xué)中，教師如何發(fā)揮其主導(dǎo)作用，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，努力提升他們的綜合素質(zhì)，已經(jīng)成為當(dāng)前在進(jìn)行信息技術(shù)教學(xué)中非常重要的研究課題。

1 虛擬機(jī)簡介

1.1 虛擬機(jī)概述

虛擬機(jī)本身是一種系統(tǒng)，它是一種特殊化的系統(tǒng)，它能夠支持多種操作系統(tǒng)同時(shí)在單個(gè)物理處理器上運(yùn)行，并且它還能夠提供非常有效的硬件使用[2]。在整個(gè)虛擬機(jī)系統(tǒng)中，中央處理器芯片把系統(tǒng)從其它的部分中劃分出一定的存儲空間留給運(yùn)行各個(gè)系統(tǒng)，操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)都是非常安全的。如果一旦某虛擬機(jī)出現(xiàn)程序方面的問題，也不會影響虛擬機(jī)外其它程序的正常運(yùn)行。虛擬機(jī)相比于真實(shí)的計(jì)算機(jī)一大顯著的特點(diǎn)就是它能夠同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且這多個(gè)操作系統(tǒng)是互不影響的，它們都能夠進(jìn)行正常的工作。它克服了真實(shí)狀態(tài)下計(jì)算機(jī)不能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)的這種局限性，實(shí)現(xiàn)了底層設(shè)備資源的定向交互。

1.2 虛擬機(jī)技術(shù)分類

第一，虛擬硬件模式。虛擬硬件模式是發(fā)展比較早的一種模式，屬于一種最傳統(tǒng)的虛擬計(jì)算機(jī)模式[3]。這種的虛擬硬件模型把所有的硬件設(shè)施都劃分到了一個(gè)虛擬化層里面去，在這種模式下每一個(gè)虛擬機(jī)都是整臺宿主機(jī)端的完整拷貝。在這種模式下，即使是虛擬機(jī)的系統(tǒng)崩潰了也不會影響真實(shí)計(jì)算機(jī)本身的運(yùn)作，真正的實(shí)現(xiàn)了對宿主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的保護(hù)。

第二，虛擬操作系統(tǒng)模式。通過這種模式可以建立一個(gè)基于主機(jī)系統(tǒng)的虛擬層，這個(gè)虛擬層可以幫助人們實(shí)現(xiàn)各種資源的共享，最大化的實(shí)現(xiàn)資源的管理與共享?；谶@種層所建立的虛擬機(jī)都是獨(dú)立的，它們各自都有著最高的訪問權(quán)限，每一個(gè)虛擬專用服務(wù)器上面的管理和運(yùn)行都和主機(jī)是完全相同的。由于單個(gè)的物理服務(wù)器上面就可以加載上百個(gè)的共享操作系統(tǒng)，這就大大降低了處理服務(wù)器資源方面的消耗。

第三，Xen這種模式是近年來最受人們關(guān)注的一種。它是基于虛擬硬件虛擬機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，具有很多虛擬硬件虛擬機(jī)上面的特點(diǎn)，它比虛擬硬盤模式最大的進(jìn)步之處就是在于它可以有選擇性的修改宿主機(jī)的操作系統(tǒng)。不過它比虛擬硬件虛擬機(jī)相對來說復(fù)雜的一點(diǎn)就是需要修改操作系統(tǒng)的內(nèi)核。

2 虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用的原因分析

2.1 虛擬機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬機(jī)系統(tǒng)和實(shí)際的系統(tǒng)是一組相互對立的概念，它有著自己獨(dú)特的特點(diǎn)，如下：

第一，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)。這一特點(diǎn)是實(shí)際操作系統(tǒng)所不能做到的，是最明顯的區(qū)別與實(shí)際操作系統(tǒng)的一點(diǎn)。它可以在一塊物理機(jī)器上面安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，設(shè)置多個(gè)虛擬的計(jì)算機(jī)，并且這些的計(jì)算機(jī)之間都是相互獨(dú)立運(yùn)行的。

第二，對虛擬系統(tǒng)的硬件有統(tǒng)一的要求。這一要求就保證了硬件的一致性，降低了因?yàn)橛布患嫒荻鴮?dǎo)致安裝虛擬機(jī)時(shí)所出現(xiàn)不兼容問題的可能性。這些的標(biāo)準(zhǔn)化的硬件能夠滿足絕大部分要求指標(biāo)，方便用戶的體驗(yàn)。

第三，具有快速的恢復(fù)性。我們知道虛擬系統(tǒng)，是我們依托物理系統(tǒng)所建立的虛擬的操作系統(tǒng)，它的建立是依托著實(shí)際操作系統(tǒng)的。當(dāng)虛擬機(jī)發(fā)生癱瘓的時(shí)候，只要宿主機(jī)沒有問題，我們就可以利用宿主機(jī)的操作系統(tǒng)，很快的再建立新的虛擬機(jī)系統(tǒng)。為了防止突發(fā)情況的產(chǎn)生，虛擬機(jī)本身就帶有撤銷盤，可以隨時(shí)的保存虛擬機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)，發(fā)生突發(fā)情況時(shí)可以迅速的恢復(fù)到所保存的狀態(tài)。

2.2 虛擬機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的緊密聯(lián)系

第一，對硬盤的練習(xí)內(nèi)容起到一定的補(bǔ)充作用。在講課過程中，老師只能單憑語言來幫助學(xué)生了解如何的進(jìn)行諸如硬盤的分區(qū)、格式化等方面的操作，不可能真的去拿真實(shí)的電腦來做這方面的實(shí)驗(yàn)的。不過在虛擬機(jī)上面這些就不再是難題，學(xué)生可以在上面任意的操作，不會影響到其他班學(xué)生的教學(xué)。

第二，重裝計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的補(bǔ)充。在講解安裝操作系統(tǒng)時(shí)，老師不可能讓每個(gè)學(xué)生都拿真實(shí)的電腦來進(jìn)行系統(tǒng)的重裝，以免引起不必要的損失。使用了虛擬機(jī)技術(shù)之后，老師就可以在虛擬機(jī)上面演示如何進(jìn)行系統(tǒng)的安裝以及重裝，并且學(xué)生也可以自己嘗試進(jìn)行安裝了。

第三，計(jì)算機(jī)軟件安裝內(nèi)容的補(bǔ)充。學(xué)生機(jī)房對電腦具有維護(hù)措施，學(xué)生是不能擅自安裝軟件的。在應(yīng)用了虛擬機(jī)之后，學(xué)生就可以嘗試將軟件安裝在虛擬機(jī)上面，具體的操作步驟和安裝在實(shí)體計(jì)算機(jī)上面是一樣的，而且使用虛擬機(jī)還不影響其他班機(jī)的對機(jī)房的使用。

3 虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用

3.1 虛擬機(jī)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用方面

第一，可以用該技術(shù)來設(shè)置BIOS SETUP的參數(shù)。當(dāng)學(xué)生的機(jī)器剛剛啟動(dòng)好的時(shí)候，老師可以知道學(xué)生通過用鼠標(biāo)點(diǎn)擊Guest OS的界面，然后配合相關(guān)的按鍵組合進(jìn)入到BIOS SETUP的界面。當(dāng)同學(xué)都進(jìn)入這一界面之后，老師可以指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行BIOS的參數(shù)的設(shè)置練習(xí)，真正的進(jìn)行模擬教學(xué)。讓學(xué)生切身體會所要學(xué)習(xí)的軟件。

第二，通過虛擬機(jī)，學(xué)生可以毫無壓力的練習(xí)操作系統(tǒng)的安裝或者是更新工作，因?yàn)榧词拱惭b失敗了，對于安裝系統(tǒng)來說，也是毫無影響的。

第三，因?yàn)樘摂M機(jī)技術(shù)不會對原系統(tǒng)文件造成任何的損害，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，可以操作一些以前所不能進(jìn)行的指令。比如練習(xí)運(yùn)行一些具有危害性質(zhì)的指令，通過切身輸入指令，并觀察結(jié)果這樣更能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

第四，我們知道虛擬機(jī)上面的東西不是機(jī)房電腦上面的東西，上面的所有東西是都可以拿來供學(xué)生練習(xí)的，學(xué)生可以通過建立屬于自己的OS，在自己的虛擬機(jī)上面愛怎么刪文件就怎么刪，真正讓學(xué)生進(jìn)行了全方位的模擬操作，通過自己實(shí)際操作學(xué)習(xí)到了傳統(tǒng)教學(xué)模式下只能通過老師講授卻不能自己進(jìn)行實(shí)際操作的信息技術(shù)知識。

3.2 虛擬機(jī)技術(shù)在信息技術(shù)課程中應(yīng)用結(jié)果分析

虛擬技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)慢慢被大眾所熟知并接受，通過與信息技術(shù)課程的有機(jī)結(jié)合使得學(xué)生的信息素質(zhì)比以前更加的全面起來；其次應(yīng)用這種技術(shù)可以讓學(xué)生更加全面體現(xiàn)信息技術(shù)所包含的內(nèi)在的東西，虛擬機(jī)技術(shù)相比于以前的死板式的灌輸式教學(xué)方法，更加能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，充實(shí)了信息技術(shù)教學(xué)的內(nèi)容；然后虛擬機(jī)技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)組建等的知識清晰的呈現(xiàn)在學(xué)生面前，揭去了網(wǎng)絡(luò)傳播的面紗。

4 結(jié)語

信息技術(shù)課堂中應(yīng)用虛擬機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代科技迅速發(fā)展的重要體現(xiàn)，在課堂教學(xué)中廣泛應(yīng)用虛擬機(jī)技術(shù)能夠培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，并且在虛擬機(jī)技術(shù)中還蘊(yùn)含著豐富的教育教學(xué)資源。隨著我國素質(zhì)教育改革的不斷發(fā)展，信息技術(shù)課程要求的不斷提升，增加了虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)的偶然性和必然性。不過當(dāng)前看來虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍然處在摸索階段，很多理論和經(jīng)驗(yàn)都不足，需要教育專家以及廣大教育工作者的共同努力。

[1]劉愛軍,樊景博.虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].商場現(xiàn)代化,2007,24:398-399.

[2]梁志軍.虛擬機(jī)技術(shù)輔助計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2014,07:42-43.

[3]賈美娟,介龍梅,程曉旭.虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育,2012,12:82-85.