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虛擬技術(shù)在計算機教學中的應用
虛擬技術(shù)在計算機教學中的應用【1】
摘 要 本文介紹了虛擬機技術(shù)在計算機組裝與維護課程、網(wǎng)絡教學、網(wǎng)絡安全教學、操作系統(tǒng)教學及輔助教學中的應用，解決了硬件資源的不足。
關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡教學 虛擬技術(shù) Vmware
我們的計算機組裝與維護專業(yè)的教學要不斷的安裝新系統(tǒng)、進行硬盤格式化等操作，計算機網(wǎng)絡技術(shù)專業(yè)的教學需要搭建復雜的網(wǎng)絡環(huán)境、網(wǎng)絡安全教學……硬件資源的不足嚴重地制約了我們的實驗環(huán)境，實驗基礎的相對薄弱令我們的實驗教學實在是有點捉襟見肘了。
面對如此的一種狀況，我們在教學中引入了虛擬技術(shù)，運用虛擬機可以在單臺機器上安裝多系統(tǒng)、對硬盤進行分區(qū)格式化操作、構(gòu)建復雜的網(wǎng)絡環(huán)境、進行網(wǎng)絡安全教學、教學過程的適時錄制等。
目前比較流行的虛擬機技術(shù)是利用VMware的Vmware Workstation。
它可以在一臺普通計算機上虛擬出一臺或數(shù)臺計算機，并且每臺機器都有各自的BIOS參數(shù)，即使是系統(tǒng)崩潰也互不干擾。
使用VMware軟件(我們使用的是VMware Workstation6.5)，在運行Windows(NT以上)或Linux操作系統(tǒng)的計算機上進行安裝VMware Workstation，然后啟動VMware Workstation就可以創(chuàng)建模擬機了。
安裝VMware Workstation過程簡單敘述如下：(1)打開VMware Workstation——新建虛擬機;(2)新建虛擬機向?qū)?mdash;—自定義;(3)選擇一個虛擬機格式——新的;(4)選擇一個客戶機操作系統(tǒng)——Microsoft Windows;
(5)命名虛擬機——Windows Server 2003;(6)下一步直到選擇網(wǎng)絡類型;(7)下一步直到選擇磁盤容量;(8)完成后選擇系統(tǒng)鏡像，打開電源聯(lián)接;(9)重起虛擬機，完成虛擬機硬件設置后，就可以安裝操作系統(tǒng)了。
需要說明的是：運用虛擬機搭建的計算機及網(wǎng)絡環(huán)境，只是模擬了物理計算機的硬件設備，進行的所有操作不會影響到主機環(huán)境，不會損壞計算機的硬件設備。
下面我們通過教學示例來看虛擬機技術(shù)在計算機教學中的一些應用。
1 在計算機組裝與維護課程中的應用
計算機的組裝與維護課程中有一項很重要的教學內(nèi)容就是更改計算機Bios參數(shù)、對計算機硬盤的分區(qū)和格式化操作。
頻繁更改計算機Bios參數(shù)、反復對硬盤進行分區(qū)、格式化操作，對計算機、硬盤肯定會有很大的損傷，嚴重時會導致計算機、硬盤報廢掉。
為保護計算機設備和系統(tǒng)，機房中計算機往往安裝有系統(tǒng)還原系統(tǒng)，實際操作起來很麻煩。
如果只講理論，看看圖片進行教學，教師講起來很費勁、學生學起來也很乏味。
運用虛擬機進行這方面的教學，就可以很好的解決這個問題。
當按操作步驟提示在計算機上安裝完VMware Workstation6.5進行時，使用DOS命令提示輸入Fdisk分區(qū)。
完成分區(qū)以后，重啟虛擬機再進行Format格式化處理。
格式化完成后重起虛擬機就可以安裝操作系統(tǒng)了。
當安裝完操作系統(tǒng)重啟后，再進行虛擬客戶機操作系統(tǒng)的VMware Tools(工具包)驅(qū)動程序安裝。
至此，一套新的操作系統(tǒng)就完成了，我們可以在這個平臺上繼續(xù)進行我們的實驗了。
虛擬機的運用，有效的解決了該專業(yè)實驗教學不能在公共機房進行的問題，對改善實驗條件起到了很好的效果。
2 在計算機網(wǎng)絡教學中的應用
我們以網(wǎng)絡教學中搭建企業(yè)網(wǎng)為例來簡述虛擬機在網(wǎng)絡教學中的應用。
該實驗要求使用4臺計算機、兩臺交換機、一臺路由器搭建一個常用的企業(yè)網(wǎng)網(wǎng)絡，在工作組模式下完成Windows Server 2003的多種常用服務器配置;實現(xiàn)交換機VLAN劃分，路由器的安全策略。
其中，WEB服務器和FTP服務器為PC1，打印服務器為PC2，接到Route和Switch 1上，PC3、PC4為普通網(wǎng)絡計算機，接Switch 2，兩Switch 互聯(lián)。
為做好實驗，我們在一臺計算機上用虛擬機軟件模擬出PC1和PC2，第二臺計算機上模擬出PC3，PC4。
具體操作步驟如下：(1)在一臺機上創(chuàng)建虛擬機，配置為512M、8G硬盤、以太網(wǎng)卡，CPU為虛擬;(2)在該虛擬機上安裝WINDOWS 2003操作系統(tǒng)，設置網(wǎng)絡模式為橋接模式;(3)按照實驗的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，連接各種設備;
(4)設置好每臺虛擬機的IP地址，重新命名虛擬機的計算機名;(5)在Windows 2003系統(tǒng)上搭建WEB服務器、FTP服務器;(6)在交換機上按實驗要求劃分VLAN;(7)在路由器上按實驗要求設置好路由器策略功能;(8)測試PC3、PC4能否訪問PC1、PC2上的WEB服務器和FTP服務器，能否使用網(wǎng)絡打印機。
虛擬機的使用，節(jié)約了網(wǎng)絡資源，改善了教學效果。
3 在計算機網(wǎng)絡安全教學中的應用
計算機網(wǎng)絡安全涉及系統(tǒng)安全設置、系統(tǒng)漏洞的分析與攻防、計算機病毒和黑客入侵防范等內(nèi)容。
為了讓學生更好地明白系統(tǒng)配置方法，黑客攻防的原理，我們在教學中運用虛擬機模擬實驗環(huán)境，讓學生結(jié)合黑客工具軟件進行漏洞掃描分析、進行實際的攻防操作，讓學生們在各種攻擊工具所造成的危害中進行分析和思考，從而加深對系統(tǒng)配置的理解及在實際操作中加強防范措施。
在系列的安全實驗中，運用虛擬機所設置的實驗環(huán)境對系統(tǒng)設備造成的危害最小，系統(tǒng)維護的工作量也最少，所起的效果也是最明顯。
4 在操作系統(tǒng)教學中的應用
目前常用的計算機操作系統(tǒng)主要是：Windows系列和Linux系列。
計算機維護專業(yè)的教學要進行系統(tǒng)安裝、Ghost系統(tǒng)還原等操作，并且絕大多數(shù)保護系統(tǒng)是針對Windows的，對Linux保護相對較弱，Linux系統(tǒng)安全再者如果是雙系統(tǒng)的話， Linux系統(tǒng)更改，Windows還要重新進行安裝，況且學生機房中還有著系統(tǒng)還原之類的保護措施，頻繁的更改操作系統(tǒng)在公共機房也是不允許的。
諸多因素就造成對操作系統(tǒng)教學的不便使用虛擬機，就可以輕松化解這類問題。
我們在Windows系統(tǒng)下安裝虛擬機，再去安裝 Linux、對Linux更改設置、進行Ghost系統(tǒng)還原等。
5 在輔助教學中的應用
VMware Workstation還提供了一項很實用的功能：視頻捕捉和屏幕截圖。
對一些重復要講的內(nèi)容我們可以通過視頻捕捉把要操作的內(nèi)容進行適時錄制或者進行截圖，再通過投影設備展示給學生，這樣既減輕了教師負擔又節(jié)省了時間，還能充分利用現(xiàn)有設備解決教學問題。
總之，通過搭建虛擬機可以給計算機教學提供一個更安全、更真實的實驗平臺，降低實驗成本，提高計算機課的教學效果，而且能培養(yǎng)學生發(fā)散思維能力能和提高學生的動手操作能力。
參考文獻
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計算機虛擬技術(shù)在計算機教學中的應用【2】
摘 要 虛擬技術(shù)可以對計算機的硬件與軟件進行分離，在計算機教學中對計算機虛擬技術(shù)做出應用，能夠有效的降低計算機教學投入成本與管理難度，并使學生的學習突破時空限制，因此，計算機虛擬技術(shù)的應用可以作為提升計算機教學效率與質(zhì)量的有效途徑。
本文在對計算機虛擬技術(shù)、計算機教學中應用虛擬技術(shù)的必要性與優(yōu)勢做出論述的基礎上，對計算機虛擬技術(shù)在計算機教學中的應用形式進行了探討與論述。
【關(guān)鍵詞】計算機 虛擬技術(shù) 教學 應用
1 計算機虛擬技術(shù)
計算機虛擬技術(shù)是對物理計算機中的資源開展分配的技術(shù)，如在物理計算機中，可以利用虛擬技術(shù)來構(gòu)建具有獨立硬件資源的虛擬機，并且可以運行多個相同或者不同的操作系統(tǒng)。
當前計算機虛擬技術(shù)已經(jīng)在IT領(lǐng)域得到了廣泛的應用，并成為了云基礎架構(gòu)構(gòu)建中的重要技術(shù)之一。
從計算機虛擬技術(shù)的優(yōu)勢來看，計算機虛擬技術(shù)具有著更高的資源利用效率、更好的隔離性與安全性、更低的成本、更高的兼容性能以及更加便捷的管理，這些優(yōu)勢也決定了計算機虛擬技術(shù)可以在計算機教學中具有一番作為。
2 計算機教學中應用虛擬技術(shù)的必要性
我國高等教育規(guī)模的擴大對我國高等院校所具有的教育能力、教育水平等帶來了挑戰(zhàn)，從我國當前計算機教學的現(xiàn)狀來看，一些院校受到教學條件的限制而體現(xiàn)出了計算機實訓教學設備亟待完善的問題。
從計算機教學需求方面來看，由于計算機已經(jīng)成為了當代人才必備的基本素養(yǎng)之一，所以無論學生的專業(yè)是否為計算機，都需要使用計算機實驗室來提升自身的計算機素養(yǎng)，這也決定了計算機設備的完善是高等教育開展過程中必須要面臨的重要問題。
從當前計算機教學所具有的教學能力來看，以計算機實訓教學內(nèi)容與任務為依據(jù)，學校在計算機實驗室的完善中需要構(gòu)建多種系統(tǒng)和應用環(huán)境以適應教學需求，在這種要求下，傳統(tǒng)的計算機實驗室已經(jīng)難以滿足計算機實訓教學的需求，因此，提升計算機設備的多樣性是提高計算機教學能力的必要途徑。
然而對于學校的計算機實驗室構(gòu)建工作而言，不僅設備的完善需要投入較多的成本，而且計算機系統(tǒng)與應用環(huán)境的多樣性也為設備的安裝與維護帶來了較大的困難，這些困難主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是物理計算機具有著較為復雜的系統(tǒng)恢復操作。
在計算機教學過程中，學生并沒有對計算機操作理論做出完全掌控，所以在計算機實踐操作中，尤其是在網(wǎng)絡攻防、系統(tǒng)安裝等內(nèi)容的教學中，不可避免的要對計算機硬件或者系統(tǒng)造成破壞，并且在學生上機之后，計算機也容易出現(xiàn)無法恢復到初始狀態(tài)的問題，這種問題的存在將能夠在一定程度上影響計算機的使用和教學的順利開展.
二是在計算機系統(tǒng)不斷發(fā)展的背景下，多樣化的計算機教學內(nèi)容要求使用不同的操作系統(tǒng)，但是計算機系統(tǒng)的安裝與轉(zhuǎn)換卻十分繁瑣，這給計算機實驗室的維護和管理帶來了較大難度;三是在傳統(tǒng)的計算機實驗室管理工作中，計算機設備的易用性和管理工作的開展存在矛盾。
如果在計算機教學中對計算機實驗室進行開放性管理，則學生的上機行為則難以實現(xiàn)有效控制，而學生對計算機系統(tǒng)的改動會導致管理與維護出現(xiàn)困難。
但是如果在計算機教學中對計算機實驗室開展嚴格管理，學生在實踐操作會受到各種限制，因此學生難以體驗到真實環(huán)境中的計算機實踐操作，這會在一定程度上制約學生計算機素養(yǎng)的提升。
從大多數(shù)學校對計算機實驗室的管理來看，還原卡的使用是解決以上問題的主要手段。
還原卡可以依靠網(wǎng)絡克隆技術(shù)來對計算機系統(tǒng)進行還原，當物理物理計算機出現(xiàn)故障時，可以通過網(wǎng)絡發(fā)送系統(tǒng)來解決故障，基于這種技術(shù)，計算機實驗室中的軟件與系統(tǒng)并不需要重復安裝，然而這種技術(shù)也僅僅適用于一般的教學環(huán)境與教學要求，這主要是因為還原卡并非適用于所有系統(tǒng)，即便是能夠在所有系統(tǒng)中都使用還原卡，也會導致磁盤占用過多與系統(tǒng)恢復較慢的問題出現(xiàn)。
3 計算機教學中虛擬技術(shù)所具有的優(yōu)勢
隨著我國高職院校辦學規(guī)模與教育質(zhì)量需求的不斷提高，許多高職院校都在教學方面投入了大量的人力資源與資金，并且以提升教學水平為出發(fā)點對實訓基地、實驗室等做出了完善，同時也對實驗教學和實驗資源的管理給予了較高重視。
但是從計算機教學方面來看，由于大部分高職院校在計算機教學設備的更新、教學場地的拓展方面都面臨著高職院校擴招所帶來的挑戰(zhàn)，所以經(jīng)費投入的欠缺導致了計算機實訓設備有待完善的問題，并且這一問題的存在也導致了高職院校學生沒有機會參與更多的計算機實踐聯(lián)系，從而使學生的理論應用能力發(fā)展受到了制約，并限制了學生就業(yè)能力與就業(yè)競爭力的提升。
而虛擬技術(shù)的發(fā)展則可以為高職院校計算機教學的實踐化與信息化發(fā)揮出重要的推動作用，將虛擬技術(shù)應用到計算機教學過程中，不僅可以有效降低計算機實訓教學基地和設備建設所需要投入的成本，同時也能夠在打破教學時空限制、提高學生參與計算機實訓教學便捷性的基礎上緩解計算機實訓教學管理工作人員的管理壓力，從而提升師生在計算機實踐教學中的主動性與積極性。
從計算機教學實踐方面來看，計算機虛擬技術(shù)的應用可以為計算機教學活動的開展創(chuàng)造一個接近與真實情境的教學環(huán)境，從而使計算機實踐教學活動需求得到滿足。
在計算機教學過程中，計算機虛擬技術(shù)所具有的優(yōu)勢主要體現(xiàn)為以下幾點：
3.1 在計算機教學中，計算機虛擬技術(shù)的使用與維護更加便捷
在計算機教學過程中，可以在使用計算機虛擬技術(shù)的基礎上，在一臺計算機中制造模擬計算機，這些計算機有著獨立的內(nèi)存、操作系統(tǒng)與硬盤，并且可以獨立運行，因此，在使用計算機虛擬技術(shù)開展計算機教學的過程中，即便是某一臺虛擬機出現(xiàn)故障，真實存在的計算機以及其他虛擬機都不會被破壞，而對于出現(xiàn)故障的虛擬機，我們可以通過刪除重建來完成維護，在此過程中，硬件部分并不需要更換。
3.2 在計算機教學中，計算機虛擬技術(shù)具有著更高的安全性和耕地的投入成本
由于使用計算機技術(shù)可以基于一臺計算機模擬出多臺虛擬機，因此可以在計算機教學中實現(xiàn)計算機的一機多用，因此，計算機虛擬技術(shù)在計算機教學中的應用有利于減少計算機實訓教學投入成本。
另外，基于虛擬技術(shù)模擬的虛擬機具有著較強的環(huán)境適應性，當計算機實訓教學要求產(chǎn)生改變時，學校并不需要依據(jù)這些要求來進行計算機設備的購置，而只需要改變虛擬機的配置即可，這也會降低計算機實訓教學中設備完善所需要的投入成本。
相對于實體計算機而言，虛擬計算機的運行不會導致實體計算機面臨計算機病毒等威脅，因此，從安全性能來看，基于虛擬技術(shù)模擬出的虛擬機具有著更好的安全性，而這也降低了計算機實訓教學的管理難度。
3.3 在計算機教學活動中，基于虛擬技術(shù)模擬的虛擬機可以憑借較強的一致性來實現(xiàn)便捷安裝
如果在虛擬技術(shù)的使用中，虛擬機的模擬需要復雜的流程和較多的時間，則可能會對教學效率產(chǎn)生負面影響，而事實上，虛擬機中的系統(tǒng)文件都是用映像包來存儲，因此，在虛擬機的構(gòu)建中，我們只需要通過復制映像包就可以完成移植，較強的移植性提高了虛擬機的構(gòu)建速度，并且可以確保虛擬機配置的一致性。
同時，將計算機虛擬技術(shù)應用到計算機教學中，可以在很大程度上來完善傳統(tǒng)計算機教學中亟待改善的問題，作為計算機教師，只要確保自身的物理計算機具有正常的操作系統(tǒng)，就可以確保教學設備的可使用性，并且虛擬機的便攜性、易用性也可以在一定程度上推動計算機教學效率的提升。
3.4 基于虛擬技術(shù)構(gòu)建的虛擬機同樣具有著聯(lián)網(wǎng)能力
因此，對于具有不同教學任務與教學目標的計算機實訓教學活動，虛擬機都可以滿足其要求。
另外，虛擬機的構(gòu)建本身就可以成為計算機實訓教學中的內(nèi)容，這要求教師引導學生來了解虛擬機構(gòu)建中的理論與操作方法，并要求學生在計算機實訓或者日常生活中進行虛擬機的組建。
當然，教師有必要將虛擬機在日常生活中的作用告知學生，如在預防病毒方面虛擬機所具有的良好表現(xiàn)等，從而推動學生學習興趣和學習積極性的提升。
4 計算機虛擬技術(shù)在計算機教學中的應用
4.1 構(gòu)建多系統(tǒng)環(huán)境
教學機教學具有著多樣化的教學內(nèi)容，而教學內(nèi)容的差異對計算機系統(tǒng)環(huán)境也具有著不同的要求，為了滿足這些不同的計算機系統(tǒng)環(huán)境要求，學校可以采用虛擬技術(shù)來構(gòu)建具有多種系統(tǒng)環(huán)境的虛擬計算機。
無論是搭載哪一類計算機系統(tǒng)，虛擬計算機在完成文件部署滯后就可以通過啟動來實現(xiàn)正常運行。
而對于物理計算機而言，虛擬計算機僅僅是一個子系統(tǒng)，這種子系統(tǒng)可以對多種操作系統(tǒng)進行兼容從而實現(xiàn)一個物理計算機中系統(tǒng)的多樣性。
另外，在物理計算機中，可以利用計算機虛擬技術(shù)來構(gòu)建一個虛擬的局域網(wǎng)，局域網(wǎng)中的網(wǎng)絡運行情況與真實的局域網(wǎng)網(wǎng)絡運行情況相一致，因此，在計算機實訓教學中，可以有效解決網(wǎng)卡沖突等問題，并且學生在學習如局域網(wǎng)搭建等教學內(nèi)容的過程中也并不需要操作多臺計算機，這不僅可以降低物理計算機出現(xiàn)損壞與故障的幾率，同時可以降低計算機實驗室的維護成本。
4.2 實現(xiàn)便攜式計算機
在傳統(tǒng)的計算機教學過程中，學生只能在實踐教學課堂中通過上機來對教學內(nèi)容做出練習，這種時空限制導致了學生在課后并沒有太多接觸真實操作實驗環(huán)境的機會。
然而計算機虛擬技術(shù)在計算機教學中的應用卻可以有效突破這種時空限制，這主要是因為虛擬機文件可以讓學生通過便攜式拷貝設備來進行存儲，并帶出計算機實驗室。
只要是在由物理計算機的環(huán)境下，學生就可以將這些文件拷貝到物理計算機中并獲得如同實踐教學課堂中一樣的虛擬機體驗。
這種功能的實現(xiàn)得益于虛擬計算機文件是在宿主機中以文件的形式存儲，這讓虛擬機具有了十分強大的便捷性與一致性。
另外，在計算機教學中，當教師需要開展計算機技術(shù)講座而講座地點的計算機環(huán)境并不允許相關(guān)軟件運行時，教師也可以通過發(fā)揮虛擬計算機的便攜性來解決不兼容的問題，在此方面，教師需要攜帶的只是一個U盤或者是移動硬盤，而并不需要寫到筆記本甚至是體積更大的物理計算機。
4.3 構(gòu)建網(wǎng)絡教室
在計算機教學過程中，傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡教室需要用戶進行遠程登錄，在這種網(wǎng)絡教室中，首先較差的隔離性導致物理計算機需要面對更加嚴重的安全威脅，并且會讓物理計算機存在宕機甚至系統(tǒng)崩潰的風險;其次權(quán)限較低也是這種網(wǎng)絡教室的重要缺陷，用戶在使用這種網(wǎng)絡教室的過程中，管理者為了確保物理計算機能夠在安全的環(huán)境下運行而限制了用戶權(quán)限，當學生不能修改系統(tǒng)設置、不能進行軟件安裝時，學生計算機素養(yǎng)的提升也會受到限制;再次，在這種網(wǎng)絡教室中，資源分配存在著一定的不合理性，當一個學生使用的資源較多時，就會對其他學生的資源進行占用，甚至會導致計算機系統(tǒng)所具有的運行速度降低。
而基于虛擬技術(shù)基礎上構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡教室則能夠?qū)崿F(xiàn)一人一機，當然這種網(wǎng)絡教室同樣具有著缺陷，即用戶之間所進行的交互以及虛擬機的啟動速度是需要解決的難點問題。
但是虛擬網(wǎng)絡教室所具有的有點也同樣明顯，相對于傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡教室而言，虛擬網(wǎng)絡教室可以實現(xiàn)對虛擬機進行隔離，這讓虛擬機具有了更好的獨立性與隔離性。
同時在對虛擬機進行使用的過程中，學生都具有著管理員身份，因此，學生具有著虛擬機中最高的操作權(quán)限，這能夠在很大程度上確保學生能夠獲得良好的上機體驗。
另外，虛擬機的配置在設定之后不會受到其他虛擬機的影響，所以在資源的分配方面更加合理。
5 小結(jié)
綜上所述，計算機虛擬技術(shù)在計算機教學中具有著重要的應用價值，因此作為計算機教育工作者，應當對計算機虛擬技術(shù)的應用做出探索與研究，并通過優(yōu)化計算機教學中的計算機虛擬技術(shù)以及推動計算機教學中虛擬技術(shù)應用的多樣化來實現(xiàn)計算機教學質(zhì)量和教學效率的提升。
參考文獻
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