淺談在中職計算機實訓(xùn)教學(xué)中的虛擬機技術(shù)運用

林春雷

摘要：本文針對現(xiàn)階段中職學(xué)校計算機實訓(xùn)教學(xué)存在的設(shè)備不足，實驗維護難等問題，結(jié)合自身教學(xué)實際，提出了利用虛擬機技術(shù)挖掘現(xiàn)有設(shè)備的潛力，緩解實驗環(huán)境壓力的解決方法，為中職學(xué)校組織實施實訓(xùn)教學(xué)提供參考，達到拓寬教育思路，推廣教學(xué)經(jīng)驗的目的。

關(guān)鍵詞：中職，計算機實訓(xùn)，虛擬機。

一、前言

實訓(xùn)教學(xué)歷來都是中職教育最重要的一個環(huán)節(jié)， 它能夠強化學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水準(zhǔn)和實踐能力，對于計算機專業(yè)來說尤為如此?，F(xiàn)階段，受限于教學(xué)經(jīng)費的投入不足、設(shè)備的更新慢等客觀原因，中職學(xué)校計算機實訓(xùn)教學(xué)普遍存在著硬件設(shè)備不足，實驗維護工作量大等問題，無法滿足實際教學(xué)實踐的需要。虛擬機技術(shù)應(yīng)用于計算機實訓(xùn)教學(xué)可以極大緩解計算機實訓(xùn)教學(xué)中所面臨的諸多問題。

二、虛擬機技術(shù)

虛擬機技術(shù)是當(dāng)下計算機工作者研究的一個熱點課題，廣泛地運用在服務(wù)器集成、云計算等諸多領(lǐng)域。虛擬機是指在物理計算機上通過軟件模擬出具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機系統(tǒng)。虛擬機技術(shù)能夠在一臺物理計算機上面虛擬出多個子系統(tǒng)，而且每個子系統(tǒng)擁有各自獨立的CPU、硬盤、內(nèi)存等虛擬硬件，就像完全不同的計算機。

使用虛擬機技術(shù)具有以下的優(yōu)點：

1.一機多用，節(jié)省資源。使用虛擬機技術(shù)不需要分區(qū)或重開機就能在同一臺計算機上使用兩種以上的操作系統(tǒng)，擺脫了對多啟動系統(tǒng)的依賴，無需再使用多硬盤、多分區(qū)來安裝多個操作系統(tǒng)，從而節(jié)省了資源，降低了維護費用。

2.高度集成，使用方便。虛擬機可以在一臺計算機上同時集成多個操作系統(tǒng)，系統(tǒng)之間能隨意切換，互動操作，還可以利用聯(lián)網(wǎng)功能構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)，在一臺計算機上實現(xiàn)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)實驗。

3.兼容性好，便于移植。虛擬機將操作系統(tǒng)以映像文件的形式存放在宿主機的硬盤中，可以很方便地拷貝到其他計算機上使用而不存在任何問題，便于多機統(tǒng)一部署安裝。

4.增強系統(tǒng)安全。每個虛擬機中的操作系統(tǒng)出現(xiàn)問題并不影響宿主機系統(tǒng)的運行，極大地加強了對宿主機系統(tǒng)的保護。

5.便于修改操作環(huán)境。虛擬機軟件能夠很方便的設(shè)定修改系統(tǒng)的操作環(huán)境，如內(nèi)存、磁碟空間、周邊設(shè)備等。

三、虛擬機技術(shù)在計算機實訓(xùn)教學(xué)中的實際運用

目前具有虛擬機功能的軟件很多，常用的有VMware Wokrstation、Virtual Box和Virtual PC。下面以當(dāng)前流行的虛擬機軟件VMware Wokrstation為例，介紹虛擬機技術(shù)在計算機實訓(xùn)教學(xué)中的實際運用。

（一）在實訓(xùn)環(huán)境維護中的運用

目前中職學(xué)校的計算機實訓(xùn)機房多數(shù)是公共機房，往往需要在每臺計算機中安裝大量實訓(xùn)軟件。但現(xiàn)實情況是，軟件間經(jīng)常出現(xiàn)安裝運行環(huán)境沖突，無法正常安裝使用。傳統(tǒng)解決方法是安裝多操作系統(tǒng)來分別安裝軟件，但這樣就為實訓(xùn)環(huán)境維護帶了巨大的負擔(dān)。使用虛擬機有助于解決公共機房的軟件沖突問題，改善實驗環(huán)境。

例如，筆者所在學(xué)校的某個機房同時要安裝用友財務(wù)通2005與用友財務(wù)通v10。但是，這兩個軟件都依賴Microsoft SQL 2000數(shù)據(jù)庫，并且數(shù)據(jù)庫實例文件會發(fā)生沖突，需要分操作系統(tǒng)安裝。我們先在一臺實訓(xùn)計算機中新建虛擬機，安裝好windows xp操作系統(tǒng)和Microsoft SQL 2000數(shù)據(jù)庫軟件。通過使用VMware Wokrstation軟件的“克隆”命令功能，可以快速克隆出完全相同的虛擬機系統(tǒng)。使用克隆的系統(tǒng)來分別安裝用友財務(wù)通2005和用友財務(wù)通v10后，再使用Ghost或同傳系統(tǒng)來完成整個機房的軟件環(huán)境的更新。這樣一來，就可以根據(jù)教學(xué)需要選用不同的虛擬機系統(tǒng)來進行實訓(xùn)教學(xué)。使用虛擬機技術(shù)不需要在實訓(xùn)計算機上安裝多系統(tǒng)，切換系統(tǒng)也十分簡單，為實訓(xùn)教學(xué)帶來極大的便利，同時也減輕了維護機房軟件環(huán)境的工作量，不失為另外一種解決問題的思路。

（二）在難以實施的實訓(xùn)課程中的運用

計算機專業(yè)課程實訓(xùn)中存在一些難以實施的實驗，其中以計算機的組裝與維護課程里的BIOS參數(shù)設(shè)置實驗和硬盤分區(qū)與格式化實驗最為典型。由于大多數(shù)中職學(xué)校的計算機實訓(xùn)機房都對實訓(xùn)計算機使用了還原保護系統(tǒng)，禁止訪問BIOS和硬盤，因而無法進行實驗。通常的做法是用圖片進行教學(xué)，只說理論；或是使用一些模擬器來被動的完成一些簡單實驗。學(xué)生無法掌握實驗的整個流程，影響了學(xué)習(xí)質(zhì)量。使用虛擬機有助于掃除部分計算機專業(yè)課程實訓(xùn)教學(xué)的技術(shù)盲點，提高教學(xué)質(zhì)量。

以BIOS參數(shù)設(shè)置實驗為例。在實訓(xùn)計算機配置新建任意一個虛擬機，啟動虛擬機時按下“F2”鍵盤按鍵，可以進入虛擬機BIOS界面（部分虛擬機版本不同鍵盤可能不同，有的是ESC鍵）。緊接著就可以在虛擬機中的模擬BIOS界面中進行BIOS設(shè)置實驗了。由于虛擬機中的BIOS環(huán)境對計算機硬件設(shè)備進行了模擬，用它來實驗開機順序、時間調(diào)整、主從盤等BIOS常規(guī)設(shè)置，學(xué)生可以實際觀察到虛擬機運行環(huán)境的變化。同時，實驗結(jié)果對宿主機的硬件設(shè)備不會造成任何的損壞。Vmware Workstations提供PhoenixBIOS的BIOS程序，廣泛地應(yīng)用于筆記本電腦和品牌機，十分適合開展計算機實驗教學(xué)。

（三）在構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境中的運用

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是如今計算機技術(shù)發(fā)展最為迅速的一個領(lǐng)域，學(xué)生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實踐能力的高低，是檢驗學(xué)校計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)是否成功的一個重要標(biāo)志。因而，專業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實訓(xùn)室的建設(shè)也就成為培養(yǎng)信息化人才必不可少的一個實踐平臺。然而，受制于客觀條件，很多實訓(xùn)室無法提供完善的網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)平臺。將虛擬機技術(shù)運用到這方面實訓(xùn)教學(xué)中，這個問題得到很好的解決。

企業(yè)網(wǎng)構(gòu)建實驗是現(xiàn)如今計算機網(wǎng)絡(luò)課程實訓(xùn)教學(xué)的重點和難點。這類實驗通常要求用路由器、交換機以及多臺計算機來構(gòu)建企業(yè)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，并在工作組的模式之下使Windows Sevrer 2003操作系統(tǒng)和Linux操作系統(tǒng)的常用服務(wù)器配置得以完成。要實現(xiàn)實訓(xùn)內(nèi)容就需要大量的實訓(xùn)計算機，這對于學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)環(huán)境提出很高的要求。而且實訓(xùn)計算機不斷更改操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)極易遭受破壞。往往經(jīng)過一個實驗，就要重新安裝操作系統(tǒng)，實驗維護工作量很大。Vmware Workstation提供了虛擬機與宿主機及虛擬機與虛擬機之間進行網(wǎng)絡(luò)通信的虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，能夠完成相關(guān)的服務(wù)器配置、Web、FTP等應(yīng)用實驗。

我們以一個經(jīng)典的企業(yè)網(wǎng)構(gòu)建實驗為例來介紹虛擬機技術(shù)的運用。這個實驗要求用一個路由器、兩臺交換機、四臺計算機來構(gòu)建企業(yè)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。其中，F(xiàn)TP服務(wù)器是PC1， WEB服務(wù)器是PC2，它們連接到交換機SwitchA和路由器Route上面，PC3和PC4是一般的網(wǎng)絡(luò)計算機，它們連接到SwitchB上面，然后兩臺交換機再互相連接。實驗的大致過程是這樣的：在其中一臺實訓(xùn)計算機上面用Vmware Workstation軟件模擬出PC1與PC2，并分別在虛擬機上面安裝WINDOWS2003的操作系統(tǒng)， 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)模式為橋接，在PC1和PC2上設(shè)置好FTP服務(wù)器和WEB服務(wù)器；在第二臺實訓(xùn)計算機上模擬出PC3和PC4；依據(jù)實驗網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)將各種設(shè)備連接起來，將每一臺虛擬機的Pl地址設(shè)置好，根據(jù)試驗的要求設(shè)置VLAN以及路由器；測試實驗結(jié)果。

與傳統(tǒng)實驗過程相比，該實驗由于使用了虛擬機技術(shù)，減少了兩臺實訓(xùn)計算機，更重要的是實驗中涉及的計算機均為虛擬機，這就為將來實驗的擴展變化留下空間。因此，使用虛擬機，能夠幫助學(xué)校實施網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)節(jié)省大量資源，教學(xué)效果得到了改善。

四、結(jié)語

總之，虛擬機技術(shù)在計算機實訓(xùn)教學(xué)中的運用，能夠為中職學(xué)校的計算機實訓(xùn)教學(xué)提供更加真實與安全的實驗環(huán)境。同時，降低了實訓(xùn)成本，提高了教學(xué)質(zhì)量，作為傳統(tǒng)計算機實訓(xùn)的有益補充，具有可行性、經(jīng)濟性、安全性與可推廣性。

（作者單位：福建技師學(xué)院）