浅谈虚拟机在中职计算机网络专业课程教学中的应用

刘松瑾

虚拟机在中职网络专业课程教学中的运用，有着很大的优势。不仅能够节约大量资金，而且设备潜力也得到发掘，教学效果比较理想。

虚拟机中职计算机网络专业课程教学应用伴随着科技进步的日新月异，带来了计算机硬件与软件的飞速发展。不少中职学校的的计算机教学与实践也因此而有着发展需求与现实设备不相匹配的矛盾的出现。而解决矛盾与问题的最直接的思路，就在于通过一机多用、一机多能等措施，让机器的作用得以充分发挥，促进机器利用率的大幅度提高。

一、关于虚拟机技术

所谓虚拟机，就是在一个完全隔离环境中把具有完整硬件系统的功能通过软件模拟来完成的一个运行完整计算机系统。纯软件方式和硬件辅助方式的虚拟机是目前虚拟机实现技术的两种主要方式。今后发展的方向为后者，而当前有成熟应用的主流主流虚拟机技术是前者。在虚拟机中，其CPU、硬盘、存储器、网卡和外围设备等都是独立的，而且都属于受保护的设备及I/O端口等，计算机系统的所有资源在每个虚拟机都可以拥有，每个虚拟机的虚拟内存都是系统所分配，其地址空间都是独立的，在相互之间不存在任何的联系，虚拟机的工作与真正计算机没什么差别。虚拟机软件的运用，能够将一台或多台虚拟的计算机在在一台物理计算机上可以模拟出来。不仅虚拟机能够计算机网络课程教学得到应用，而且其也能够成为非常好的学生学习（安装）不同的操作系统、软件测试以及在单机环境下学习网络如何组建的合适工具。因为虚拟机的硬盘仅仅属于宿主机上的一个文件而已，在这个文件上进行虚拟机在硬盘上的操作，通常是不可能对宿主机上的操作虚拟机系统和软件造成损害的。VMware、VIRTUALPC和IRTUALBOX是目前建立虚拟机主要工具软件，而且有着基本相同的各软件操作方法。运用到中职教学过程中，则为学生服务器版操作系统的安装及设置调试、组建网络等知识的学习创造了必要的条件。

二、虚拟机的优势分析

1.对本计算机的操作系统和软件通常不构成损坏。由于虚拟机的硬盘通常为本计算机上的一个文件而已，仅仅在此文件从事虚拟机在硬盘的操作。因此，在虚拟机上运行计算机的安装破坏性实验也不会影响到原计算机没有影响。

2.多个操作系统可同时在同一台计算机上运行。由于所有操作系统所属的虚拟机都上自己独立的，与网络上一个独立的计算机大体差不多，能够把各种操作系统的环境真实再现，而且对虚拟机软件的使用还有着省钱安全的效果。

3.组建单机网络。单机网络可把虚拟网络设备如交换机、网卡和虚拟建网的方式提供出来。局域网能在一台机器上获得实现，借助于标准的 TCP/IP协议通信方式，为计算机网络试验创造了方便条件。

4.安装和备份比较容易。不同的操作系统能于虚拟机上比较容易地安装并随后备份，这些备份的运用使其他虚拟机的安装的速度也比较快。测试软件和运行各种平台均可在虚拟机上进行。

5.软件测试也可利用虚拟机完成。一方面，能对病毒对其他操作系统的侵害加以避免，万一出现系统崩溃问题，也不能伤害到其他的系统软件和数据。另一方面，使用虚拟化技术能够为企业用户提高系统的使用率创造条件，也即能集中起系统闲置的资源，促进投资成本的节约。

三、虚拟机技术在中职计算机教学中的应用

在公共机房中，处于对一般实验要求满足的需要，通常只把必要的应用软件安装进去，而也通过对所有的计算机安装硬盘保护卡和应用系统策略限制学生的某些操作等措施，来保护系统免受破坏，确保正常教学任务能够顺利完成，也为机房的管理和维护提供方便。对计算机进行一定的设置、安装应用软件是满足计算机网络实验需要的必备条件，可必须重新启动安装某些设置或软件，因为还原卡存在于系统之中，万一机器重启，便又恢复之前的设置初始状态，用户的要求便难以完成。随意安装软件是学生上机的时候所不允许的，并且硬盘分区、格式化、安装操作系统以及设置 BIOS等操作也对学生禁止，由于这些操作对计算机系统可能会造成改变甚至破坏，无法让计算机处于正常工作状态。而利用虚拟机，可完成如下的一些实验。

1.模拟部分计算机硬件。因为需要尽量减少我们的公用计算机中的标准输入输出设备，方便计算机的正常管理，但可能因此影响到正常的计算机教学。教学过程中，通过虚拟机的设备可以将一些基本的输入设备来完成。比如，进行模拟BIOS的参数设置及光驱拟完成软件安装等及一些网络设备，等等。

2.进行计算机破坏性实验。面向全校学生开放是学校机房的职能，专门的机房管理人员负责管理机房，必要软件统一安装，由于操作计算也必须公用，要在教师上课过程进行现场演示也比较困难。通过虚拟机的应用，可以让教师把这些破坏性操作在虚拟机上运行，能使主机系统的正常运行有可靠保证，也能保证顺利地完成实验。比如，进行多操作系安装实验、软件的安装与删除、有危害性的命令，等等，还能演示单机病毒。

3.進行计算机网络实验。做这一实验，需要多台计算机多种设备做基础，而借助于虚拟机不仅能够将多台虚拟机在一台电脑上虚拟出来，而且将诸如交换机、网卡等设备也虚拟出来，构成组网的条件。利用一台物理机器可以把网络环境在虚拟机的世界里组建形成，进入虚拟网络，学生能进行基于工作组的对等网以及基于域的局域网的组建，以此为基础，能够搭建起Web、DNS、FTP服务器和邮件服务器、DHCP服务器以及流媒体服务器，等等。可以虚拟机任意删除硬件的特性为依据，无盘网络可以通过删除虚拟机的硬盘组建起来。让学生置身于虚拟网络之中，通过把某些虚拟机配置为服务器和把某些虚拟机作为客户端等操作，可以把如何配置服务器让学生了解，同时也能深刻理解网络原理，对服务器、工作站、对等工作模式、客户服务器工作模式等抽象概念有自己的体会，那么学生就能够具备在虚拟的平台上面搭建满足一定条件及应用网络的能力，从而帮助学生做好实验平台的设计与创新。

4.进行网络安全实验。在互联网的发展和普及过程中，网络化的病毒传播和破坏方式也开始出现并加剧，开设计算机网络安全课程的重要性也日益突出，目前教师只能处于讲述状态对计算机病毒、木马等进行讲解，而这一状态可以通过虚拟机利用而得到改变，教师可以把系统攻击和安全防御等操作的实验，通过在虚拟机系统上植入病毒文件的形式进行，学生因此能够对系统安全及防御技术做更直观地了解，从而巩固和提高自身的知识。

5.测试软件。在向学生开设软件设计、网页设计等课程的过程中，进行程序编写，需要在多种环境（单机环境、网络环境、不同的浏览器版本等）以及多种操作系统（windowsXP、windows2000/2003、Linux、OpenBSD等）环境之下完成测试工作，虚拟机为此创造了便捷的条件。

6.搭建机群。并行计算机是满足人们对高性能计算机的需求的一个重要手段和当今计算机发展的一大趋势，同时，中职计算机教学上的一个重要内容就是如何使用并行计算机并对其进行了解。搭建计算机机群的操作与构建虚拟机网络教学环境的操作，在虚拟环境下基本相同，仅仅需要把并行计算软件 PVM安装在每台虚拟机上，然后PVM运行并执行相关的命令都可于虚拟机上运行。

7.计算机教学课件的制作。当计算机专业课教师进行课件制作过程中，一般离不开进行多种操作系统的操作。而虚拟机的使用，能够将原单操作系统抓图、屏幕录像等方面的不便进行彻底改变。

总之，教学实践经验告诉我们，在单机上采用虚拟机软件构建网络环境，运用网络教学平台来从事网络教学和实验活动，不仅能够节约大量资金，而且设备潜力也得到发掘，教学效果比较理想。

参考文献：

[1]林雄.新编计算机网络教程[M].（中国出版集团）现代教育出版社，2008.

[2]沐士光.虚拟化技术探讨[J].中小企业管理与科技，2009，（7）.