高校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用研究

黃曉鵬

摘要：虛擬化技術(shù)在高校中的興起屬于新興科技的范疇，通過虛擬化技術(shù)可以在計算機(jī)中建立出獨(dú)立的操作系統(tǒng)，從而完成軟件操作與實(shí)驗(yàn)工作的有機(jī)結(jié)合。但是目前計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的虛擬化技術(shù)還尚不能與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展同步，理應(yīng)引起學(xué)校與教師的足夠重視。該文主要針對互聯(lián)網(wǎng)的時代大背景，結(jié)合我國高校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬化技術(shù)的現(xiàn)狀，通過分析高校計算機(jī)實(shí)踐教學(xué)存在的問題，并提出相應(yīng)的提升虛擬化技術(shù)的策略，以期能夠增加高校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體水平。

關(guān)鍵詞：高校教學(xué);計算機(jī);實(shí)驗(yàn)教學(xué);虛擬化技術(shù)

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2018）31-0161-02

隨著我國計算機(jī)教學(xué)過程中信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，高等計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中深入開展了關(guān)于虛擬化技術(shù)的研究與應(yīng)用方面的探討。因?yàn)橛嬎銠C(jī)作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更是高校開展計算機(jī)虛擬化課程的重要環(huán)節(jié)。引入虛擬化技術(shù)到高校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中能解決計算機(jī)硬件性能較差以及其他方面的一些問題，因此本文對于提高高校的計算機(jī)教學(xué)具有較好的研究價值。

1 高校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

高校計算機(jī)硬件設(shè)備呈現(xiàn)出硬件配置、性能不相同等不同程度的缺陷，部分高校只是采用了限制使用等簡單的方式來減緩計算機(jī)的硬件損耗，但是為了延長計算機(jī)的使用壽命就需要采取一些措施來應(yīng)對使用過程中出現(xiàn)的諸多問題。同時，因?yàn)椴煌咝５挠嬎銠C(jī)更新?lián)Q代的頻率長短不一，存在新、舊計算機(jī)混合使用的情況，這就加大了高校計算機(jī)管理的難度。針對存儲虛擬化、服務(wù)器虛擬化等不同的虛擬化情形，現(xiàn)有計算機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件不夠充足，計算機(jī)設(shè)備的限制系統(tǒng)備份與恢復(fù)等也需要教師具備較高的計算機(jī)素質(zhì)，教師的自身能力不足在一定程度上就會限制到學(xué)生的計算機(jī)實(shí)踐操作課程?，F(xiàn)階段的高校計算機(jī)教師的自身素質(zhì)并不能及時的緊跟時代發(fā)展的趨勢，并不能把所學(xué)的知識結(jié)合時代的發(fā)展講給學(xué)生，這就影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展。此外，學(xué)生不能獨(dú)立進(jìn)行計算機(jī)實(shí)驗(yàn)，教師多數(shù)情況下采取的是課堂講解教學(xué)方式，學(xué)生不能真正的理解到計算機(jī)課程的精髓，并不能把所學(xué)的虛擬技術(shù)傳授給學(xué)生。目前的教師的素質(zhì)并不能真正的把這部分的虛擬技術(shù)講出來，甚至部分教師根本不知道這些虛擬技術(shù)對學(xué)生的重要影響以及虛擬技術(shù)對當(dāng)今社會計算機(jī)學(xué)科發(fā)展的重要意義。

2 虛擬化技術(shù)應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要性

2.1運(yùn)用虛擬化技術(shù)可以設(shè)置具有實(shí)踐性以及創(chuàng)新性的計算機(jī)課程

虛擬化是指將抽象化的資源進(jìn)行整合，將原本簡單的計算機(jī)資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿?、能夠管理的抽象化資源，通過打破物理結(jié)構(gòu)之間的防護(hù)壁壘進(jìn)而按照具有邏輯的方式，有效地實(shí)現(xiàn)資源的有效管理，這便是虛擬化技術(shù)的巨大優(yōu)勢。虛擬化技術(shù)具有能夠高效利用、整合資源，通過不斷優(yōu)化資源來實(shí)現(xiàn)減少對硬件的依賴以及降低運(yùn)營成本等諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，因此在計算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)價值。通過虛擬化技術(shù)，可以將設(shè)置計算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程、并行計算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程與多個操作系統(tǒng)相結(jié)合，通過理順全面的計算機(jī)資源系統(tǒng)來體現(xiàn)出課程的實(shí)踐性特征。通過計算機(jī)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬技術(shù)的廣泛應(yīng)用，具有功能全面并且與實(shí)際計算機(jī)相同功能虛擬機(jī)系統(tǒng)等優(yōu)勢，體現(xiàn)出計算機(jī)中虛擬技術(shù)的特色。

2.2計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取虛擬化技術(shù)能有效降低成本

虛擬化技術(shù)主要是通過在計算機(jī)中建立獨(dú)立的操作系統(tǒng)來完成軟件的操作與實(shí)驗(yàn)程序?，F(xiàn)階段，高校投入到計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的資金相對較少，對虛擬化技術(shù)的開發(fā)還是不夠深入，高校的計算機(jī)教師對于虛擬化技術(shù)的掌握不夠好，如何能夠更加深入的提升計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量是個值得思考的問題。運(yùn)用虛擬化的技術(shù)進(jìn)行計算機(jī)實(shí)驗(yàn)方面的教學(xué)，可以創(chuàng)建適應(yīng)出來具有應(yīng)用程序的虛擬環(huán)境，還能有效提升高校計算機(jī)的利用效率。此外，高?？梢酝ㄟ^采取諸如硬件、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序虛擬化的方式來實(shí)現(xiàn)資源的整合利用，通過服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)以及桌面虛擬化等不同種類的虛擬化技術(shù)來豐富計算機(jī)課堂的虛擬化教學(xué)氛圍，此種方式的虛擬化技術(shù)營造出來的計算機(jī)課程不僅可以減輕投資壓力，而且還可以有效減少課程所能耗的資源。因?yàn)橛嬎銠C(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多數(shù)采用 Windows系統(tǒng)，在系統(tǒng)的調(diào)試、安裝及設(shè)置等方面的操作相對困難，但是在這些方面運(yùn)用虛擬化技術(shù)的方式可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器資源的優(yōu)化，最終形成一個具有高效率的虛擬資源池與資源庫，進(jìn)而提升教學(xué)質(zhì)量外以及優(yōu)化計算機(jī)的教學(xué)環(huán)境。

2.3利用虛擬化技術(shù)便于計算機(jī)課程的管理

虛擬計算機(jī)是針對真實(shí)計算機(jī)而演化出來的一個模型，但是它具有真實(shí)計算機(jī)進(jìn)行工作的所有軟件系統(tǒng)，同時還具有完整硬件系統(tǒng)功能的專業(yè)軟件，這一虛擬化技術(shù)完全可以實(shí)現(xiàn)將計算機(jī)課程運(yùn)行在一個隔離環(huán)境中，其能夠滿足計算機(jī)課程的諸多方面要求。同時，虛擬化技術(shù)在管理上也具有優(yōu)勢，諸如虛擬化技術(shù)可以在教學(xué)過程中可以按照學(xué)生的實(shí)際要求來建立出符合學(xué)生特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在虛擬網(wǎng)絡(luò)中靈活運(yùn)用各種虛擬技術(shù)，進(jìn)行DHCP、實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)的通信及網(wǎng)絡(luò)組建等計算機(jī)實(shí)驗(yàn)。此外，計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心運(yùn)用虛擬化技術(shù)可以提供諸多種遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源服務(wù)，高校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心的管理人員可以通過虛擬化管理軟件生成桌面虛擬來解決距離遠(yuǎn)等問題。高校充分利用虛擬技術(shù)方便便捷、復(fù)制以及備份等優(yōu)勢，不但可減少實(shí)驗(yàn)環(huán)境的弊端，還可以使實(shí)驗(yàn)的環(huán)境更加舒適以及計算機(jī)教學(xué)課程的內(nèi)容更加豐富，從而提高計算機(jī)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

3 提升高校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬化技術(shù)應(yīng)用的策略

3.1加強(qiáng)虛擬化設(shè)備

在計算機(jī)教學(xué)過程中運(yùn)用虛擬化技術(shù)，其相對于現(xiàn)實(shí)計算機(jī)可以減少運(yùn)行的成本，它能夠創(chuàng)造出與真實(shí)計算機(jī)相同的軟件運(yùn)行環(huán)境，同時自身所消耗較少的資源。面臨高校招收計算機(jī)專業(yè)學(xué)生人數(shù)不斷增多的實(shí)際情況，早期的計算機(jī)實(shí)踐教學(xué)設(shè)備不能承載如此繁多的學(xué)生，更不能滿足大量的教學(xué)內(nèi)容需求，因此加強(qiáng)虛擬化技術(shù)設(shè)備對高校的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重要意義，這也是我國計算機(jī)教學(xué)中的一個里程碑式，高校一定要充分重視并將虛擬化技術(shù)引進(jìn)以及應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐。特別是面對高校中計算機(jī)專業(yè)不同年級的課程教學(xué)內(nèi)容不同的問題，加上每個年級在計算機(jī)實(shí)驗(yàn)中需要用到的軟件并不相同，這就需要高校不斷實(shí)現(xiàn)軟件的更新，通過虛擬化技術(shù)來滿足計算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的需要，從而保證計算機(jī)教學(xué)的正常開展。在計算機(jī)教學(xué)中應(yīng)用虛擬化技術(shù)可以解決部分軟件經(jīng)常進(jìn)行軟件升級或者在一臺計算機(jī)上安裝多個操作系統(tǒng)的問題，相比與此前的各種軟件不定時地進(jìn)行著更新?lián)Q代的壓力、消耗性大的難題，虛擬化計算機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在同一臺服務(wù)器上運(yùn)行多個虛擬機(jī)，這樣就能有效緩解系統(tǒng)升級等影響計算機(jī)實(shí)際運(yùn)行的問題。

3.2加快建立虛擬化計算機(jī)技術(shù)的種類

虛擬化技術(shù)包括軟件虛擬化、桌面虛擬技術(shù)和服務(wù)器虛擬技術(shù)等多種類型。首先，軟件虛擬技術(shù)可以節(jié)省原先的步驟，可以獨(dú)立運(yùn)行并且減少資源運(yùn)行消耗，進(jìn)而有效提升計算機(jī)運(yùn)行的速度。其次，桌面虛擬化技術(shù)可以對桌面上的軟件進(jìn)行虛擬化的處理，諸如學(xué)生能夠使用桌面虛擬技術(shù)進(jìn)行桌面訪問，教師可以利用桌面虛擬技術(shù)認(rèn)證學(xué)生的身份、通過遠(yuǎn)程協(xié)議與學(xué)生交流溝通。再次，服務(wù)器虛擬屬于資源虛擬性技術(shù)的一種，服務(wù)器虛擬技術(shù)通過自身強(qiáng)大的功能將硬件設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)分離，便于文件的備份、轉(zhuǎn)移與復(fù)制。服務(wù)器虛擬可以分為綜合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、虛擬技術(shù)應(yīng)用這兩種形式，一方面，通過虛擬技術(shù)可以將相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)化成為服務(wù)多臺具有邏輯功能的服務(wù)器。另一方面，計算機(jī)的操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)涉及多操作系統(tǒng)，可以將高校的PC機(jī)同時使用虛擬化技術(shù)，減少安裝多個操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)過程中新技術(shù)所蘊(yùn)含的風(fēng)險。

3.3教師要熟悉虛擬化技術(shù)的操作流程

虛擬化技術(shù)可以搭建出局域網(wǎng)虛擬環(huán)境，能夠更好地適應(yīng)學(xué)生的實(shí)際需要。如果學(xué)生不熟悉計算機(jī)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作系統(tǒng)以及流程，實(shí)驗(yàn)過程中就容易因操作失誤而對機(jī)器造成一定程度上的損壞，因此加強(qiáng)教師的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)中虛擬化技術(shù)的素養(yǎng)顯得尤為重要，一方面，老師要懂得桌面虛擬技術(shù)屬于來源于服務(wù)器的計算機(jī)模型，通過對所有的虛擬機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理讓用戶獲得完整的體驗(yàn)。諸如，應(yīng)用虛擬化是在綜合利用服務(wù)器、利用存儲虛擬化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它能夠充分依托網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的高效性，通過虛擬服務(wù)器來操作多套服務(wù)系統(tǒng)，再將操作指令按照實(shí)際需求分配給計算機(jī)專業(yè)上課的學(xué)生。此外，老師要熟悉高校計算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的自身特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)采取適合自身特點(diǎn)的虛擬化技術(shù)，諸如虛擬化技術(shù)通過拷貝的形式將原有的資源進(jìn)行打包，從而讓物理資源能夠真正地獨(dú)立于計算機(jī)的硬件環(huán)境。另一方面，老師要學(xué)會應(yīng)對處理器超頻測試、木馬程序?qū)嶒?yàn)、網(wǎng)絡(luò)攻擊等問題，這些常見的問題容易造成系統(tǒng)的損壞，因此使用虛擬機(jī)技術(shù)可以較少造成的損失，諸如虛擬化技術(shù)不僅可以控制多個虛擬機(jī)，還能來回切換多個系統(tǒng)。

3.4提高虛擬化技術(shù)教師的綜合素質(zhì)

虛擬技術(shù)對于高校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師的素養(yǎng)要求較高，要求老師要充分利用服務(wù)器群集中的特點(diǎn)為每位學(xué)生生成自己的專用桌面，學(xué)生通過訪問桌面來進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入以及完成服務(wù)器群的存儲。老師要學(xué)會設(shè)置計算機(jī)保護(hù)，主要是為了便于計算機(jī)機(jī)房管理人員對設(shè)備進(jìn)行管理，因?yàn)樘摂M機(jī)與真實(shí)的計算機(jī)具有較多方面的相似性，表現(xiàn)在密碼的設(shè)置、網(wǎng)卡配備以及內(nèi)存軟件的管理權(quán)限保護(hù)配置等諸多方面，虛擬化技術(shù)具有能夠在計算機(jī)配置低時完成諸多種類的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建與資源管理工作。老師可以通過系統(tǒng)的培訓(xùn)來學(xué)習(xí)虛擬化技術(shù)在硬件、軟件的分離方面的優(yōu)勢，諸如學(xué)習(xí)虛擬化內(nèi)存、虛擬化網(wǎng)絡(luò)與虛擬化桌面間的聯(lián)系與區(qū)別。老師要充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的虛擬技術(shù)，通過應(yīng)用程序在 VM ware Thin App上的安裝與測試來實(shí)現(xiàn)軟件之間能夠獨(dú)立運(yùn)行，可以建立出來功能全面且與實(shí)際計算機(jī)功能相同的虛擬機(jī)系統(tǒng)。虛擬化技術(shù)在一定程度上有利于計算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的管理，但是對計算機(jī)教師提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，因此就需要加強(qiáng)老師們對于虛擬化技術(shù)的專業(yè)技能，從而順利并且有效的解決高校計算機(jī)教學(xué)中軟件與硬件更新不同步、計算機(jī)配置較低等影響教學(xué)的實(shí)際問題。

4結(jié)論

雖然虛擬化技術(shù)作為高校計算機(jī)課程中的一種輔助工具，但是卻能真正地解決高校在實(shí)際教學(xué)中存在的問題。因此，在計算機(jī)教學(xué)過程中運(yùn)用虛擬化技術(shù)可以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，增加學(xué)生的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)技能。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用能夠不斷地降低計算機(jī)的實(shí)驗(yàn)成本，充分地整合高校的計算機(jī)資源，最終培養(yǎng)出一批具有高素質(zhì)、具有較強(qiáng)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)的計算機(jī)綜合人才。

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