虛擬技術在教學中的應用

時間：2023-03-31 22:51:25 計算機應用論文我要投稿

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虛擬技術在教學中的應用

　　本論文在對計算機虛擬技術、計算機教學中應用虛擬技術的必要性與優勢做出論述的基礎上，對計算機虛擬技術在計算機教學中的應用形式進行了探討與論述。

虛擬技術在教學中的應用

　　摘要：虛擬技術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，計算機虛擬技術的應用可以作為提升計算機教學效率與質量的有效途徑。

　　關鍵詞：計算機虛擬技術教學應用

　　1、計算機虛擬技術

　　計算機虛擬技術是對物理計算機中的資源開展分配的技術，如在物理計算機中，可以利用虛擬技術來構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。當前計算機虛擬技術已經在IT領域得到了廣泛的應用，并成為了云基礎架構構建中的重要技術之一。從計算機虛擬技術的優勢來看，計算機虛擬技術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，這些優勢也決定了計算機虛擬技術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的必要性

　　我國高等教育規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，從我國當前計算機教學的現狀來看，一些院校受到教學條件的限制而體現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，由于計算機已經成為了當代人才必備的基本素養之一，所以無論學生的專業是否為計算機，都需要使用計算機實驗室來提升自身的計算機素養，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容與任務為依據，學校在計算機實驗室的完善中需要構建多種系統和應用環境以適應教學需求，在這種要求下，傳統的計算機實驗室已經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，而且計算機系統與應用環境的多樣性也為設備的安裝與維護帶來了較大的困難，這些困難主要體現在以下幾個方面：一是物理計算機具有著較為復雜的系統恢復操作。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，尤其是在網絡攻防、系統安裝等內容的教學中，不可避免的要對計算機硬件或者系統造成破壞，并且在學生上機之后，計算機也容易出現無法恢復到初始狀態的問題，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;二是在計算機系統不斷發展的背景下，多樣化的計算機教學內容要求使用不同的操作系統，但是計算機系統的安裝與轉換卻十分繁瑣，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有效控制，而學生對計算機系統的改動會導致管理與維護出現困難。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的提升。從大多數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。還原卡可以依靠網絡克隆技術來對計算機系統進行還原，當物理物理計算機出現故障時，可以通過網絡發送系統來解決故障，基于這種技術，計算機實驗室中的軟件與系統并不需要重復安裝，然而這種技術也僅僅適用于一般的教學環境與教學要求，這主要是因為還原卡并非適用于所有系統，即便是能夠在所有系統中都使用還原卡，也會導致磁盤占用過多與系統恢復較慢的問題出現。

　　3、計算機教學中虛擬技術所具有的優勢

　　隨著我國高職院校辦學規模與教育質量需求的不斷提高，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，所以經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系，從而使學生的理論應用能力發展受到了制約，并限制了學生就業能力與就業競爭力的提升。而虛擬技術的發展則可以為高職院校計算機教學的實踐化與信息化發揮出重要的推動作用，將虛擬技術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，計算機虛擬技術的應用可以為計算機教學活動的開展創造一個接近與真實情境的教學環境，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，計算機虛擬技術所具有的優勢主要體現為以下幾點：

　　3.1 在計算機教學中，計算機虛擬技術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存、操作系統與硬盤，并且可以獨立運行，因此，在使用計算機虛擬技術開展計算機教學的過程中，即便是某一臺虛擬機出現故障，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計算機的一機多用，因此，計算機虛擬技術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，基于虛擬技術模擬的虛擬機具有著較強的環境適應性，當計算機實訓教學要求產生改變時，學校并不需要依據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，基于虛擬技術模擬的虛擬機可以憑借較強的一致性來實現便捷安裝

　　如果在虛擬技術的使用中，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生負面影響，而事實上，虛擬機中的系統文件都是用映像包來存儲，因此，在虛擬機的構建中，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，將計算機虛擬技術應用到計算機教學中，可以在很大程度上來完善傳統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，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 基于虛擬技術構建的虛擬機同樣具有著聯網能力

　　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，虛擬機的構建本身就可以成為計算機實訓教學中的內容，這要求教師引導學生來了解虛擬機構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、計算機虛擬技術在計算機教學中的應用

　　4.1 構建多系統環境

　　教學機教學具有著多樣化的教學內容，而教學內容的差異對計算機系統環境也具有著不同的要求，為了滿足這些不同的計算機系統環境要求，學校可以采用虛擬技術來構建具有多種系統環境的虛擬計算機。無論是搭載哪一類計算機系統，虛擬計算機在完成文件部署滯后就可以通過啟動來實現正常運行。而對于物理計算機而言，虛擬計算機僅僅是一個子系統，這種子系統可以對多種操作系統進行兼容從而實現一個物理計算機中系統的多樣性。另外，在物理計算機中，可以利用計算機虛擬技術來構建一個虛擬的局域網，局域網中的網絡運行情況與真實的局域網網絡運行情況相一致，因此，在計算機實訓教學中，可以有效解決網卡沖突等問題，并且學生在學習如局域網搭建等教學內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 實現便攜式計算機

　　在傳統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境的機會。然而計算機虛擬技術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講座而講座地點的計算機環境并不允許相關軟件運行時，教師也可以通過發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 構建網絡教室

　　在計算機教學過程中，傳統物理網絡教室需要用戶進行遠程登錄，在這種網絡教室中，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崩潰的風險;其次權限較低也是這種網絡教室的重要缺陷，用戶在使用這種網絡教室的過程中，管理者為了確保物理計算機能夠在安全的環境下運行而限制了用戶權限，當學生不能修改系統設置、不能進行軟件安裝時，學生計算機素養的提升也會受到限制;再次，在這種網絡教室中，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所具有的運行速度降低。而基于虛擬技術基礎上構建的虛擬網絡教室則能夠實現一人一機，當然這種網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。但是虛擬網絡教室所具有的有點也同樣明顯，相對于傳統物理網絡教室而言，虛擬網絡教室可以實現對虛擬機進行隔離，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

　　綜上所述，計算機虛擬技術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的應用做出探索與研究，并通過優化計算機教學中的計算機虛擬技術以及推動計算機教學中虛擬技術應用的多樣化來實現計算機教學質量和教學效率的提升。

　　參考文獻：

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