哈爾濱鐵道職業(yè)技術學院 李 強

虛擬機技術在計算機實驗教學中的有效運用

哈爾濱鐵道職業(yè)技術學院 李 強

虛擬機技術是在上個世紀末期逐漸發(fā)展起來的一項計算機技術，并且在最近幾年發(fā)展極為迅速，如今已經發(fā)展到了一個相當高的水平。將虛擬機技術應用于課堂教學中，一直是研究工作者非常重要的課題，在研究過程中也取得了不錯的成果。本文主要就計算機實驗教學中的虛擬機技術運用進行研究，文章首先簡單介紹了虛擬機，然后分析虛擬機技術之所以應用在計算機實驗教學的原因，接著結合虛擬機技術在計算機實驗教學中的應用，并且就應用后的效果進行分析，說明虛擬技術在應用于計算機實驗教學的可行性。

虛擬機技術；計算機實驗；教學；運用

近幾年，我國一直推行素質教育，為了更好的貫徹落實好素質教育，如何更好的把素質教育理念融入到課堂教學中去，成為了教育工作者不得不需要深究的難題[1]。信息技術課程中的計算機實驗課是一門操作性比較強的課程，它不僅需要培養(yǎng)學生的理論知識，還需要培養(yǎng)學生動手動腦的能力。在課堂教學中，教師如何發(fā)揮其主導作用，充分調動學生的學習積極性，努力提升他們的綜合素質，已經成為當前在進行信息技術教學中非常重要的研究課題。

1 虛擬機簡介

1.1 虛擬機概述

虛擬機本身是一種系統(tǒng)，它是一種特殊化的系統(tǒng)，它能夠支持多種操作系統(tǒng)同時在單個物理處理器上運行，并且它還能夠提供非常有效的硬件使用[2]。在整個虛擬機系統(tǒng)中，中央處理器芯片把系統(tǒng)從其它的部分中劃分出一定的存儲空間留給運行各個系統(tǒng)，操作系統(tǒng)和應用系統(tǒng)運行的狀態(tài)都是非常安全的。如果一旦某虛擬機出現程序方面的問題，也不會影響虛擬機外其它程序的正常運行。虛擬機相比于真實的計算機一大顯著的特點就是它能夠同時運行多個操作系統(tǒng)，并且這多個操作系統(tǒng)是互不影響的，它們都能夠進行正常的工作。它克服了真實狀態(tài)下計算機不能同時運行多個操作系統(tǒng)的這種局限性，實現了底層設備資源的定向交互。

1.2 虛擬機技術分類

第一，虛擬硬件模式。虛擬硬件模式是發(fā)展比較早的一種模式，屬于一種最傳統(tǒng)的虛擬計算機模式[3]。這種的虛擬硬件模型把所有的硬件設施都劃分到了一個虛擬化層里面去，在這種模式下每一個虛擬機都是整臺宿主機端的完整拷貝。在這種模式下，即使是虛擬機的系統(tǒng)崩潰了也不會影響真實計算機本身的運作，真正的實現了對宿主計算機系統(tǒng)資源的保護。

第二，虛擬操作系統(tǒng)模式。通過這種模式可以建立一個基于主機系統(tǒng)的虛擬層，這個虛擬層可以幫助人們實現各種資源的共享，最大化的實現資源的管理與共享?；谶@種層所建立的虛擬機都是獨立的，它們各自都有著最高的訪問權限，每一個虛擬專用服務器上面的管理和運行都和主機是完全相同的。由于單個的物理服務器上面就可以加載上百個的共享操作系統(tǒng)，這就大大降低了處理服務器資源方面的消耗。

第三，Xen這種模式是近年來最受人們關注的一種。它是基于虛擬硬件虛擬機的基礎上發(fā)展而來的，具有很多虛擬硬件虛擬機上面的特點，它比虛擬硬盤模式最大的進步之處就是在于它可以有選擇性的修改宿主機的操作系統(tǒng)。不過它比虛擬硬件虛擬機相對來說復雜的一點就是需要修改操作系統(tǒng)的內核。

2 虛擬機技術在計算機實驗教學應用的原因分析

2.1 虛擬機技術的特點

虛擬機系統(tǒng)和實際的系統(tǒng)是一組相互對立的概念，它有著自己獨特的特點，如下：

第一，可以同時運行多個操作系統(tǒng)。這一特點是實際操作系統(tǒng)所不能做到的，是最明顯的區(qū)別與實際操作系統(tǒng)的一點。它可以在一塊物理機器上面安裝多個操作系統(tǒng)，設置多個虛擬的計算機，并且這些的計算機之間都是相互獨立運行的。

第二，對虛擬系統(tǒng)的硬件有統(tǒng)一的要求。這一要求就保證了硬件的一致性，降低了因為硬件不兼容而導致安裝虛擬機時所出現不兼容問題的可能性。這些的標準化的硬件能夠滿足絕大部分要求指標，方便用戶的體驗。

第三，具有快速的恢復性。我們知道虛擬系統(tǒng)，是我們依托物理系統(tǒng)所建立的虛擬的操作系統(tǒng)，它的建立是依托著實際操作系統(tǒng)的。當虛擬機發(fā)生癱瘓的時候，只要宿主機沒有問題，我們就可以利用宿主機的操作系統(tǒng)，很快的再建立新的虛擬機系統(tǒng)。為了防止突發(fā)情況的產生，虛擬機本身就帶有撤銷盤，可以隨時的保存虛擬機的當前狀態(tài)，發(fā)生突發(fā)情況時可以迅速的恢復到所保存的狀態(tài)。

2.2 虛擬機技術和計算機實驗教學的緊密聯(lián)系

第一，對硬盤的練習內容起到一定的補充作用。在講課過程中，老師只能單憑語言來幫助學生了解如何的進行諸如硬盤的分區(qū)、格式化等方面的操作，不可能真的去拿真實的電腦來做這方面的實驗的。不過在虛擬機上面這些就不再是難題，學生可以在上面任意的操作，不會影響到其他班學生的教學。

第二，重裝計算機系統(tǒng)的補充。在講解安裝操作系統(tǒng)時，老師不可能讓每個學生都拿真實的電腦來進行系統(tǒng)的重裝，以免引起不必要的損失。使用了虛擬機技術之后，老師就可以在虛擬機上面演示如何進行系統(tǒng)的安裝以及重裝，并且學生也可以自己嘗試進行安裝了。

第三，計算機軟件安裝內容的補充。學生機房對電腦具有維護措施，學生是不能擅自安裝軟件的。在應用了虛擬機之后，學生就可以嘗試將軟件安裝在虛擬機上面，具體的操作步驟和安裝在實體計算機上面是一樣的，而且使用虛擬機還不影響其他班機的對機房的使用。

3 虛擬機技術在計算機實驗教學中的運用

3.1 虛擬機技術在教學中的應用方面

第一，可以用該技術來設置BIOS SETUP的參數。當學生的機器剛剛啟動好的時候，老師可以知道學生通過用鼠標點擊Guest OS的界面，然后配合相關的按鍵組合進入到BIOS SETUP的界面。當同學都進入這一界面之后，老師可以指導學生進行BIOS的參數的設置練習，真正的進行模擬教學。讓學生切身體會所要學習的軟件。

第二，通過虛擬機，學生可以毫無壓力的練習操作系統(tǒng)的安裝或者是更新工作，因為即使安裝失敗了，對于安裝系統(tǒng)來說，也是毫無影響的。

第三，因為虛擬機技術不會對原系統(tǒng)文件造成任何的損害，所以學生在學習的過程中，可以操作一些以前所不能進行的指令。比如練習運行一些具有危害性質的指令，通過切身輸入指令，并觀察結果這樣更能提升學生的學習效率。

第四，我們知道虛擬機上面的東西不是機房電腦上面的東西，上面的所有東西是都可以拿來供學生練習的，學生可以通過建立屬于自己的OS，在自己的虛擬機上面愛怎么刪文件就怎么刪，真正讓學生進行了全方位的模擬操作，通過自己實際操作學習到了傳統(tǒng)教學模式下只能通過老師講授卻不能自己進行實際操作的信息技術知識。

3.2 虛擬機技術在信息技術課程中應用結果分析

虛擬技術發(fā)展到今天已經慢慢被大眾所熟知并接受，通過與信息技術課程的有機結合使得學生的信息素質比以前更加的全面起來；其次應用這種技術可以讓學生更加全面體現信息技術所包含的內在的東西，虛擬機技術相比于以前的死板式的灌輸式教學方法，更加能夠調動學生的學習熱情，充實了信息技術教學的內容；然后虛擬機技術將網絡組建等的知識清晰的呈現在學生面前，揭去了網絡傳播的面紗。

4 結語

信息技術課堂中應用虛擬機技術是現代科技迅速發(fā)展的重要體現，在課堂教學中廣泛應用虛擬機技術能夠培養(yǎng)學生實踐能力，并且在虛擬機技術中還蘊含著豐富的教育教學資源。隨著我國素質教育改革的不斷發(fā)展，信息技術課程要求的不斷提升，增加了虛擬機技術應用于課堂教學的偶然性和必然性。不過當前看來虛擬機技術應用在計算機實驗教學中仍然處在摸索階段，很多理論和經驗都不足，需要教育專家以及廣大教育工作者的共同努力。

[1]劉愛軍,樊景博.虛擬機技術在計算機實驗教學中的應用探討[J].商場現代化,2007,24:398-399.

[2]梁志軍.虛擬機技術輔助計算機實驗教學研究[J].太原城市職業(yè)技術學院學報,2014,07:42-43.

[3]賈美娟,介龍梅,程曉旭.虛擬機技術在計算機安全技術實驗教學中的應用[J].計算機教育,2012,12:82-85.