虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用

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摘要：為了有效的研究高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)策，本文結(jié)合虛擬技術(shù)的應(yīng)用，有效的總結(jié)了高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂如何引入虛擬技術(shù)，以提高學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：高職計(jì)算機(jī)；虛擬技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1引言

新時(shí)期，高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平不斷提高，為了迎合技術(shù)發(fā)展，本文探索了虛擬技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用對(duì)策，作為相關(guān)教師，要加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐研究，從而才能為學(xué)生日后發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

2虛擬技術(shù)

作為一種能夠?qū)F(xiàn)有的計(jì)算機(jī)資源包括CPU、磁盤(pán)空間、內(nèi)存等進(jìn)行組合和分區(qū)的技術(shù)，虛擬技術(shù)通過(guò)將各種計(jì)算機(jī)資源展現(xiàn)為數(shù)個(gè)操作環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)原有資源配置的優(yōu)化，以及訪(fǎng)問(wèn)方式的便捷。所謂虛擬化，即用邏輯上可以管理的資源代替物理資源，以突破后者之間的壁壘。資源的透明化、資源管理邏輯化是信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，因此，在各種物理平臺(tái)上的虛擬技術(shù)運(yùn)行將成為實(shí)現(xiàn)資源自動(dòng)化配置的理想工具。除此之外，多種技術(shù)的協(xié)調(diào)配合有助于營(yíng)造良好的虛擬化環(huán)境。這些需要相互之間密切配合的技術(shù)主要包括存儲(chǔ)虛擬化，系統(tǒng)管理、資源管理和軟件提交的虛擬化、服務(wù)器與操作系統(tǒng)的虛擬化等等。這些虛擬化環(huán)境具備與非虛擬化環(huán)境一致的共性，同時(shí)又具備虛擬化環(huán)境自身的特性，即異地備份的便捷化--在虛擬化環(huán)境的應(yīng)用下，企業(yè)無(wú)需為備份而建立耗資巨大的數(shù)據(jù)中心。虛擬架構(gòu)為用戶(hù)和管理員提供了使用資源與管理資源同時(shí)性的可能。例如，VMware的虛擬架構(gòu)就可以降低企業(yè)的IT花費(fèi)，即通過(guò)提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的效率、靈活性與響應(yīng)能力。與此同時(shí)，對(duì)虛擬架構(gòu)的管理還有助于IT部門(mén)能夠?qū)⑾嚓P(guān)資源進(jìn)行更迅速的連接與管理，從而極大地滿(mǎn)足了商業(yè)需求。

3虛擬技術(shù)所具備的優(yōu)點(diǎn)

3.1降低成本

虛擬技術(shù)具備的首要優(yōu)點(diǎn)是其能夠有效降低實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的采購(gòu)成本。因?yàn)槠淇梢酝ㄟ^(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)教學(xué)任務(wù)的編程運(yùn)行，模擬出完整的計(jì)算機(jī)環(huán)境。

3.2維護(hù)更簡(jiǎn)便

能夠?qū)⒁慌_(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)的資源進(jìn)行重組或分區(qū)，是虛擬技術(shù)應(yīng)用區(qū)別于非虛擬技術(shù)的關(guān)鍵所在。由于所建設(shè)的虛擬機(jī)相互之間沒(méi)有溝通，因此當(dāng)某臺(tái)物理計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響到其他使用計(jì)算機(jī)資源的虛擬機(jī)，從而簡(jiǎn)便了虛擬機(jī)的維護(hù)程序。

3.3移植性強(qiáng)、安裝簡(jiǎn)便

建立鏡像包的方式能夠在保持系統(tǒng)文件的同時(shí)，將該鏡射文件復(fù)制到其他計(jì)算機(jī)中，并在另一終端對(duì)其進(jìn)行安裝與部署———由此可見(jiàn)，虛擬機(jī)安裝文件具有移植性強(qiáng)、安裝簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)。

3.4感性直觀(guān)，教學(xué)質(zhì)量高

虛擬技術(shù)的構(gòu)建能夠?qū)φ媸怯?jì)算機(jī)的技術(shù)進(jìn)行復(fù)制模擬，使虛擬計(jì)算機(jī)具備與其相同的所有能力從而能夠使高職學(xué)生獲得直觀(guān)的感性體驗(yàn)，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的興趣，提升教學(xué)質(zhì)量和課堂活躍度。

4虛擬技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

4.1多系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

“以人為本”的理念是人才培養(yǎng)中必須嚴(yán)肅遵循的。高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)充分尊重學(xué)生的個(gè)人發(fā)展興趣。從當(dāng)前情況來(lái)看，Windows系統(tǒng)平臺(tái)仍然是高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展的常規(guī)操作平臺(tái)，而對(duì)于Unix及Linux平臺(tái)則接觸頻率相對(duì)較低。在這種情況下，為使學(xué)生掌握更全面的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作常識(shí)、拓寬自身的計(jì)算機(jī)操作知識(shí)儲(chǔ)備，可以在實(shí)驗(yàn)課上通過(guò)多系統(tǒng)啟動(dòng)的方式，讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)的知識(shí)。然而，這種多系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)有些困難，因?yàn)橄到y(tǒng)安裝過(guò)程比較復(fù)雜，同時(shí)較大的系統(tǒng)負(fù)荷還有可能損害計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。與此同時(shí)，在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)中對(duì)格式化、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器安裝、硬盤(pán)分區(qū)以及Ghost備份等系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，也有可能破壞計(jì)算機(jī)硬盤(pán)數(shù)據(jù)的完整性，從而違背了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則，因此，虛擬計(jì)算機(jī)的多系統(tǒng)安裝實(shí)現(xiàn)功能則為此問(wèn)題提供了可行的解決方案，應(yīng)用了虛擬機(jī)的計(jì)算機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)多計(jì)算機(jī)虛擬處理的同步化，并且能夠保證不同計(jì)算機(jī)在單獨(dú)運(yùn)行操作系統(tǒng)時(shí)不會(huì)存在互相干擾現(xiàn)象。這部分新型計(jì)算機(jī)具備彼此之間獨(dú)立的硬盤(pán)、CMOS以及操作系統(tǒng)，因此具備普通計(jì)算機(jī)的共同特點(diǎn)即能夠進(jìn)行格式化、分區(qū)以及應(yīng)用軟件和系統(tǒng)的安裝操作。這些操作進(jìn)行結(jié)束后，與虛擬技術(shù)相結(jié)合的計(jì)算機(jī)還能夠?qū)⑵溥B綴成網(wǎng)，以確保計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)不會(huì)在這些軟件被刪除后受到影響。這種處理方式的優(yōu)勢(shì)在于學(xué)生上課對(duì)計(jì)算機(jī)造成的影響微乎其微，從而便捷了高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。除此之外，虛擬技術(shù)還降低了教師因授課需要而重啟計(jì)算機(jī)的頻率，從而一方面有效節(jié)約了課堂時(shí)間，另一方面收獲了良好的課堂效果、提升了課堂效率。

4.2網(wǎng)絡(luò)組建實(shí)驗(yàn)教學(xué)

一般情況下，搭建最簡(jiǎn)單的、完善的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境所需要的設(shè)備包括至少2臺(tái)計(jì)算機(jī)、1根直連線(xiàn)與網(wǎng)卡。并且設(shè)備的數(shù)量與復(fù)雜程度與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜程度呈正相關(guān)關(guān)系。對(duì)于高職院校的一個(gè)普通班級(jí)，若想全部學(xué)生同時(shí)組建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，則難以滿(mǎn)足其設(shè)備需求。因此，適時(shí)引入虛擬機(jī)技術(shù)則為此問(wèn)題提供了良好的解決措施。作為一種邏輯上的計(jì)算機(jī)，虛擬機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬機(jī)之間、網(wǎng)絡(luò)與虛擬機(jī)之間、虛擬機(jī)與主機(jī)之間的完全等價(jià)關(guān)系，因此能夠在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)虛擬機(jī)的虛擬處理。這種方式有助于提升計(jì)算機(jī)設(shè)備的使用效率，同時(shí)還能夠增加計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)。在這種探索性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生不必顧慮因操作失誤而對(duì)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備造成的損壞。同時(shí)，虛擬機(jī)技術(shù)也在一定程度上減輕了教師負(fù)擔(dān)。教師僅需對(duì)學(xué)生的實(shí)際操作進(jìn)行少量而精煉的指導(dǎo)，即可幫助學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，同時(shí)為其留下充足的獨(dú)立思考空間，這將極大地提升實(shí)驗(yàn)效率。此外，針對(duì)部分學(xué)生基礎(chǔ)較為薄弱、不能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)要求的現(xiàn)象，虛擬機(jī)還可以通過(guò)掛機(jī)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生當(dāng)前操作狀態(tài)的保留，從而便捷其后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作。這種措施有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)驗(yàn)綜合素養(yǎng)。

4.3機(jī)房維護(hù)管理

良好的機(jī)房輔助維護(hù)設(shè)備有助于保障高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。而對(duì)于虛擬實(shí)驗(yàn)機(jī)房，則輔助設(shè)備將不僅僅能夠保證教學(xué)設(shè)備的有效管理，更能夠緩解管理人員短缺的問(wèn)題。這是由虛擬計(jì)算機(jī)本身的特性所決定的。首先虛擬計(jì)算機(jī)與物理計(jì)算機(jī)之間不存在任何聯(lián)系，因此學(xué)生對(duì)虛擬機(jī)系統(tǒng)的錯(cuò)誤操作（格式化、錯(cuò)誤刪除、磁盤(pán)分區(qū)、感染病毒），將完全不會(huì)對(duì)物理計(jì)算機(jī)造成影響。其次，虛擬計(jì)算機(jī)為課程教學(xué)的平臺(tái)管理提供了便利。機(jī)房的工作人員無(wú)需安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)課程教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行管理，從而減去了恢復(fù)系統(tǒng)所需要花費(fèi)的大量時(shí)間與精力。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，機(jī)房管理人員可以將常用且不同時(shí)存在于同一教學(xué)平臺(tái)的虛擬機(jī)文件放置在公共服務(wù)器中，供學(xué)生分享使用。一旦學(xué)生的終端系統(tǒng)發(fā)生崩潰，或者不同操作平臺(tái)提出了不同需求時(shí)，學(xué)生可以根據(jù)具體的要求下載不同的文件。除此之外，學(xué)生能夠在虛擬機(jī)環(huán)境中根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行BIOS設(shè)置、格式化磁盤(pán)操作等，而不必?fù)?dān)心因操作失誤而導(dǎo)致的系統(tǒng)出錯(cuò)現(xiàn)象，因?yàn)橄到y(tǒng)的恢復(fù)在虛擬環(huán)境中變得更加便捷。因此，虛擬技術(shù)能夠有效提升機(jī)房利用率、培養(yǎng)高職學(xué)生的實(shí)踐操作能力，同時(shí)大大削減了機(jī)房維護(hù)成本。

4.4課件演示與映像設(shè)備

實(shí)際教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展離不開(kāi)各種軟件之間的轉(zhuǎn)換，而教師備課軟件版本往往會(huì)與實(shí)驗(yàn)室版本不同。例如，Office的2003、2007、2017等版本之間存在著差異，因此可能造成教師課件不能在學(xué)生操作終端上演示的情況。這就需要虛擬機(jī)的映像設(shè)備進(jìn)行輔助。教師使用大容量移動(dòng)硬盤(pán)時(shí)，虛擬機(jī)硬盤(pán)映像文件能夠?qū)σ苿?dòng)硬盤(pán)中的軟件環(huán)境進(jìn)行更新，從而解決此類(lèi)問(wèn)題，以保證教師的教學(xué)工作順利進(jìn)行。

4.5虛擬化的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題

虛擬化環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題始終是各個(gè)行業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)。由于此中環(huán)境下計(jì)算機(jī)更易遭受黑客攻擊或病毒入侵，因此存在著用戶(hù)個(gè)人信息泄露、重要數(shù)據(jù)泄露的安全隱患。在高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，虛擬化網(wǎng)絡(luò)能夠有效保護(hù)IT環(huán)境，從而防止了諸如黑客攻擊、網(wǎng)絡(luò)安全威脅與病毒傳播等的危害，保證了用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)相關(guān)應(yīng)用程序的安全性。虛擬化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境能夠在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之間建立安全連接，從而有效加密了用戶(hù)數(shù)據(jù)，以確保互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)的安全。由于其具有所見(jiàn)資金投入、避免安全隱患的優(yōu)勢(shì)，這一技術(shù)在高職院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。相比傳統(tǒng)的教學(xué)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，虛擬技術(shù)能夠在節(jié)約硬盤(pán)與授權(quán)認(rèn)證成本的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步削減新設(shè)備、新機(jī)器購(gòu)置的成本，并有效保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，從而在一定程度上也大大減少了計(jì)算機(jī)運(yùn)行維護(hù)的成本。

5結(jié)束語(yǔ)

總之，通過(guò)進(jìn)一步實(shí)踐研究，本文有效的總結(jié)了虛擬技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用對(duì)策，為了不斷提高教學(xué)有效性，相關(guān)教師仍然需要不斷進(jìn)行實(shí)踐探索，從而才能保證計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

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作者：劉世榮 單位：湖北省武漢市武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院