虚拟机技术在实践教学中的应用研究

唐宽天津商务职业学院，天津300221

虚拟机技术在实践教学中的应用研究

唐宽
天津商务职业学院，天津300221

根据高职院校现有计算机硬件设备配置状况及对计算机实践教学活动的需求，提出通过将虚拟机技术引入部分课程的教学，使其作为一种新的辅助教学手段，加强了课堂实训环节，突破传统教学模式，为学生提供了一个对计算机硬件无损的实验环境，学生通过实际动手操作，增强了自身技能水平，使课程取得了不错的教学效果。

虚拟机系统；威睿工作站；计算机教学；实践教学；虚拟主机

高职院校是培养高素质技能型人才的摇篮，当前国家正向着信息化、工业化、现代化大国迅速发展。因此，对技能型人才的需求不断提升，高职院校适应国家发展需要，把学生培养成为适合国家发展的有用之才，培养动手能力强的技能型紧缺人才是职业教育当前所面临的紧迫任务和根本使命。但由于部分计算机课程的特殊性，受到实验环境和实验设备的局限，知识的掌握只能停留在书本上而忽略了动手实践的环节，加之部分实验可能会对原有物理计算机的操作系统造成损坏，传统的实验模式无法完成，导致很难达到预期的教学效果。另外目前学生就业压力大，学生迫切希望提高自身技能水平，为就业奠定良好的基础，对能够实际动手操作的实践环节存在较大的需求。

为了确保实践教学的质量，构造一个良好的教学实践环境，将虚拟机系统引入教学实践环节迫在眉睫，利用虚拟机系统构建的虚拟实验环境，可以在院校公共机房开展一系列具有开放性、拓展性的实验，而不会对现有的实验环境造成影响，不仅为计算机课程的教育实践环节提供了良好的实验环境，增强了学生的自主学习能力和创造性。同时也提高了公共教学计算机教室的利用率，节约了相关实验室建设经费。

一、虚拟机技术简述

1.虚拟机系统

虚拟机系统是指在物理计算机操作系统上建立的虚拟计算机平台，将该物理计算机称为宿主机，通过虚拟机系统可以在宿主机上模拟出若干个虚拟的硬件环境，称为虚拟主机，通过虚拟主机安装操作系统建立的虚拟机操作系统，与真实安装在物理计算机上的操作系统能实现几乎相同的功能，它们使用独立的虚拟CPU、虚拟硬盘、虚拟内存等虚拟硬件，这些虚拟硬件可兼容绝大部分操作系统及应用程序。同时虚拟主机支持共享宿主机的物理硬件，如光盘驱动器、软盘驱动器、USB接口等。使用者可在在虚拟主机上进行BIOS设置、磁盘分区、磁盘格式化、安装操作系统、安装应用程序等操作而不会对宿主机操作系统造成任何影响。

2.威睿工作站简介

威睿工作站，英文名称VMware Workstation，它是一款具有超强功能的桌面虚拟计算机软件，使用户能够在单一桌面上同时运行多个不同的操作系统，进行测试 、开发及对新应用的部署。威睿工作站可在一台物理计算机上模拟完整的网络环境，其拥有的先进技和与灵活性与其他的虚拟计算机软件相比具有明显的优势。同时威睿工作站也成为了系统管理员和开发者实现建立实时快照，拖曳共享文件夹，建立虚拟网络等功能的必备工具。

二、虚拟机技术的特点

1.虚拟机技术可在物理计算机的操作系统上虚拟出多台虚拟计算机，每台虚拟机计算机相对独立，可安装不同的操作系统和应用软件。

2.多个虚拟计算机可同时运行，各虚拟计算机间、虚拟计算机和物理计算机之间可以进行软、硬件资源共享。

3.每个虚拟计算机的虚拟硬件都是标准化的，可有效解决硬件兼容性问题。同时能够在物理主机的操作系统上虚拟出相同的虚拟硬件，通过简单的复制可以实现在各个虚拟主机操作系统共享，不存在硬件间的差别，当其中某一个虚拟主机损坏时可以很快的得到恢复。

4.虚拟硬件中的虚拟磁盘是由一个或多个物理磁盘中的文件构成，通过备份物理磁盘中的虚拟主机文件可以实现对虚拟主机系统的快速备份和恢复。

5.虚拟主机和宿主机的操作系统相对隔离，对虚拟主机上的虚拟磁盘进行磁盘分区、格式化等操作不会对宿主机操作系统造成任何影响。

6.虚拟机系统对于虚拟硬件的扩展性很强，可以按照需要添加或删除部分虚拟硬件，而无需在虚拟主机上重新安装操作系统。

7.通过安装威睿工具箱等插件，虚拟机系统还可实现各个虚拟主机间或虚拟主机与物理主机间的文件拖拽、文件复制、粘贴和移动等功能。

8.虚拟机系统具有强大的屏幕捕获和屏幕视频记录功能。

9.每台虚拟主机都有独立的基本输入输出系统（BIOS），通过对BIOS参数的设置能够实现虚拟机系统下各虚拟主机硬件的差异化配置。

10.在虚拟机系统上的每一台虚拟主机都具有相对独立的网络适配器，支持配置独立的IP地址，各个虚拟主机间支持TCP/IP等协议、Microsoft网络虚拟网络、Novell Netware以及Samba文件共享等。

11.虚拟机系统主界面上为每台虚拟主机提供了的虚拟开关，包括：电源开关、复位启动及虚拟机特有的暂停按钮。

三、虚拟机技术在高职院校实践教学中的具体应用

1.在开展计算机维护类课程的实践教学过程中，所用的计算机教室往往是开设各类计算机相关课程的公用计算机教室，软件被统一安装，并由专人负责维护。学生在上课的过程中人手一机，由于公共计算机教室考虑到某些操作可能会改变计算机操作系统的原有配置，甚至导致操作系统彻底瘫痪，计算机无法正常工作，计算机教室内的计算机一般都配备了磁盘保护卡等硬件保护装置，致使学生不能随意安装软件，更不能实现对硬盘的分区、格式化、安装操作系统以及BIOS设置等操作，教师上课时也很难通过广播教学软件完成对这些操作的演示。通过部署虚拟机系统的方式可以在虚拟主机上完成某些对主机及主机操作系统存在风险的操作，从而使教师演示和学生实践环节能够很好的完成。

2.公共计算机教室一般安装有磁盘保护卡等硬件保护装置，并且为了满足一般课程需要只安装必要的操作系统及应用软件以为了防止系统遭受破坏。在网络专业课程的实验过程中，需要对某些系统策略进行更改、设置。当完成这些设置或更改操作后，系统会提示重新启动计算机。由于物理主机安装了磁盘保护卡，主机重启后，之前的操作将被还原到初始状态，配置信息无法生效。通过部署虚拟机系统，可以有效地解决上述问题，虚拟机平台下的虚拟主机在重新启动后仍能保存之前的配置信息，保证了实验的有效性和连续性。同时虚拟机系统还可以模拟诸如：交换机、网卡等多种网络设备，以满足各种网络实验的需要。通过虚拟机平台还能实现在一台物理主机上组建基于域的局域网、基于工作组的对等网等虚拟网络环境，在此基础上可以进行搭建FTP服务器、DHCP服务器、邮件服务器、流媒体服务器、Web服务器、DNS服务器等实验操作。还可通过删除虚拟机的虚拟磁盘实现组建虚拟无盘工作站网络。在实验中，通过将一台虚拟主机配置为服务器，部分虚拟机主机配置为工作站，在同一台物理主机上就能够实现跨平台的服务器配置实验，加强了学生对服务器、工作站、客户端工作模式的理解，使得整个实验变得更加直观。

3.软件开发测试、移动互联等专业课程，在编写各种程序的过程中，需要在单机、网络、跨浏览器、跨操作系统等环境下进行测试，一般教学用计算机教室无法满足上述所有环境，通过虚拟机技术，能够在同一台物理主机上通过虚拟机平台布署上述环境。

4.在操作系统课程相关实践教学中，公共计算机教室一般只安装Windows操作系统，而根据课程要求，学生需掌握对诸如：Unix、Linux等操作系统的安装和配置。通过虚拟机技术可以在虚拟机平台上模拟出若干台能够满足安装各种不同操做系统的虚拟主机，在虚拟主机上安装操作系统的过程相对于物理主机的操作系统相对独立，因而在教师授课的过程中，可将虚拟主机安装操作系统的过程置于后台运行，而不会影响教师继续授课。

5.针对于网络安全相关课程，传统的教学模在介绍网络病毒的破坏方式及传播途径只能停留在书本上，学生在学习过程中很难得到直观体验。由于虚拟机系统的各个虚拟主机与物理主机间具有相对隔离的特性，因此在实验中可向虚拟主机操作系统中植入病毒文件，进行系统攻击与安全防御等实验，而不会对物理主机操作系统造成影响，因而使学生能够得到更加直观的操作体验。

6.某些计算机课程由于条件限制需要在多媒体教室通过投影机等设备进行讲授，且一些操作无法现场演示，导致教师很难通过简单的语言表达和文字性课件将一些操作环节清晰的传授给学生。利用虚拟机技术，教师可提前通过虚拟机平台的视频捕获和屏幕截取功能将操作过程记录下来，并制作在相关课件中，在授课时展示给学生。

7.对于计算机教室的管理技术人员而言，在计算机教室的物理主机上安装某些专用教学软件存在系统兼容性问题，不同的操作系统与专用软件之间甚至同一操作系统的不同版本与专用软件间都有可能存在兼容性风险。而每次布署整个计算机教室都需要较大的人力和较长的时间，如果在布署过程中没有注意到存在的兼容性问题，将会导致此次布署彻底失败，甚至影响该计算机教室在其他课程中的使用。为了提前发现并避免因系统兼容性问题造成的系统布署失败，技术人员可提前在虚拟机平台上模拟出各版本操作系统及软件环境进行反复测试，提前发现兼容性问题并解决，从而有效的避免此类事件的发生。

虚拟机技术是提高高职学院计算机实践教学水平的一种有效方式，它不仅能够很好的模拟出真实的实验环境，使学生得到更多的实践操作机会，获得真实的实验效果，增强其实践技能，而且还提高了实验设备使用效率，同时降低了实验设备的损坏率和实验成本。在无需添加硬件设备投入前提下，满足了部分课程实验的扩展性需求。将虚拟机技术应用于高职学院计算机实践教学中，具有实用性、安全性、经济性等优点。因而，在计算机实践教学中推广虚拟机技术具有非常重要意义。

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［4］王太成，蔡勇.利用虚拟机技术完成复杂网络实验［J］.计算机技术与发展，2009，（4）：246－249，253.

［5］张文东，张艳燕.利用虚拟机技术构建计算机实践课教学实验平台［J］.计算机教育，2009，（18）：134－135.

［6］刘真.虚拟机技术的复兴［J］.计算机工程与科学，2008，（2）：105－109.

责任编辑：陈 卓 陈 岩

Application of Virtual Machine Technology in Practical Teaching at Vocational Colleges

TANG Kuan
（Tianjin College of Commerce，Tianjin 300221）

Based on the current situation of hardware and requirements for computer practical teaching in vocational colleges，the author puts forward that making virtual machine technology as a new auxiliary teaching method through introducing it into certain courses will strengthen class practice，break the traditional teaching method and offer students an experimental environment without damaging hardware.Students，by actual operation，have enhanced their own technical level，achieving good learning effects.

virtual machine system；VMware Workstation；computer teaching；practical teaching；virtual host

G434

A

2095－5537（2014）04－00065－03

2014-04-30

唐宽（1982—），男，汉族，天津市人，天津商务职业学院助理实验师。研究方向：教育信息化。