计算机实验教学中虚拟技术的应用研究

摘要：为了方便多媒体教室和实训室的维护与管理，通常都在计算机上安装用于还原的硬件还原卡或软件，当计算机重新启动后，之前所做的操作和配置就会还原，也就实现不了教学目标、完成不了教学任务。同时有些课程的实验存在较大的软硬件风险，教师演示困难，学生无法看到真实的操作过程等等。近年来我们将虚拟机技术合理有效地应用到实践教学中，较好地解决了上述问题。

关键词：虚拟机；组装与维护；宿主机

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）20-4791-02

Applied Research in Virtual Computer Experimental Teaching

ZHANG Zhen-ping， LIU Zhen-min

（Henan Vocational College of Chemical， Zhengzhou 450042，China）

Abstract： In order to facilitate the maintenance and management to multimedia classroom and training room， Usually we installed hardware or software used to restore to restore the card in the computer.After the computer restarts， will restore the previous operation and configuration， will not achieve teaching objectives，not complete the task of teaching. Some courses there is a big experiment hardware and software risks at the same time， teachers demonstrate more difficult， students can not see the real operation， etc. In recent years， we will be reasonable virtual machine technology effectively into practice teaching， a better solution to the above problems.

Key words： virtual machine；assembly and maintenance；host

《计算机组装与维护》是我院计算机专业、计算机网络专业的专业基础课，主要内容为计算机硬件和软件的安装，包括硬件和软件的调试、维护以及系统故障的诊断和处理。本课程的主要特点是实践性很强，但是受多媒体教室和实训室条件限制，部分实验对计算机具有一定的破坏性，一旦操作不当，轻则导致开机故障，重则导致硬件损坏，影响到计算机的正常使用。经过多年的实践和探索，我们将《计算机组装与维护》课程的部分实验利用虚拟机技术进行开展，既满足了课堂教学演示的需要，也保证了学生的实验需求，同时方便了机房管理，充分解决教学演示、实训练习、机房管理三者之间的冲突。

1 《计算机组装与维护》教学中的问题

1.1 用于实验的计算机设备比较落后，零配件维修困难，实验难于开展

因为电脑更新速度快，学院拆装实验室现有设备均为早期其他机房淘汰下来的落后设备，在实验过程中一旦损坏很难在电脑配件市场上找到相同型号的配件。有些实验如CMOS设置、硬盘分区、操作系统安装、驱动程序安装、注册表修改等对于系统的稳定运行影响较大，破旧机型的相关设置比较复杂，学生在实验过程中很难找到合适的方法、驱动程序等，因操作不当轻则会损坏硬盘数据，重则导致不能正常开机，严重影响了正常的教学秩序。另外，由于光驱老化、光盘划伤严重导致实验中断，还容易挫伤学生的实验积极性。因为机器运行缓慢，无法在规定的时间内完成实验，降低了教学的质量和效率。

1.2 实验效果不好，计算机难以管理

部分实验如操作系统的安装、注册表的修改、系统配置文件以及管理策略的修改等需要重启计算机，而安装了还原卡或还原软件的计算机是不能达到实验目的的。如果教师自己带笔记本电脑上课，就会在每次实验完成后影响到下一次开机使用，扰乱了正常的工作、学习。

1.3 教师演示困难，学生观察吃力

一部分实验课的操作过程无法通过投影仪播放或使用凌波等电子教室软件进行屏幕广播来教学，不具备多媒体示范功能。比如CMOSE设置、硬盘分区、格式化、安装操作系统等试验，教师往往通过现场操作、讲解，学生通过围观来学习，对于大班上课，授课效果比较差，学生得不到有效的实操训练。

1.4 虚拟机在教学中的应用

虚拟机是通过软件将计算机硬盘和内存的一部分虚拟成具有独立的CPU、硬盘、内存、声卡、显卡、网卡等功能的计算机的一种辅助技术。目前常用的有Virtual PC和VMware等虚拟机软件，前者安装快捷、操作简单、占用空间少，后者专业化程度高、对多种操作系统平台提供完美的支持、但操作起来相对复杂、占用空间较多，业内较为推崇，可以说这两种虚拟机平台技术各有千秋。在我院的计算机教学中，我们先后引入了这两种虚拟机平台进行教学，收到了独特的效果。在《计算机组装与维护》课程中很多实验都可以使用虚拟技术来实现，例如：

1.5 硬盘的分区与格式化

新购置的硬盘必须进行分区和格式化后才能正常使用，这是《计算机组装与维护》课程的重要知识点。在虚拟机技术平台中，分区和格式化更加直观、真实。由于VMware对虚拟CD-ROM的支持，学生可以通过虚拟CD-ROM进入DOS系统，使用fdisk命令、format命令、PQMagic、DM等软件反复练习该部分实验，效果较好。

1.6 操作系统的安装

硬盘格式化后，必须安装操作系统，使用VMware虚拟机完全支持Microsoft Windows系列操作系统和Linux等操作系统。在虚拟机中，学生可以利用虚拟光驱使用镜像文件（ISO格式的文件）安装操作系统，同时具有快速、简便、不中断等优点，与真实的安装无异。对需要重启系统后才能使用的软件，比如杀毒软件、系统优化设置等系统软件的使用也同样有效。如果安装和使用时出现操作系统崩溃的情况，还可以通过复制、覆盖虚拟硬盘文件的方式迅速解决问题，不必担心对宿主机系统的破坏。另外，由于虚拟硬盘文件可以任意复制和转移，这对于教师在不同地点授课以及机房管理人员批量配置学生机都提供了极大的方便。

1.7 修改CMOSE参数

CMOSE参数的设置也是学生学习的重点知识之一，但是这部分实验对系统影响极大，设置不当可能会导致开机故障，同时教师在讲解时也无法在投影机上显示出来，不利于教学。使用虚拟机后，学生可以放心大胆地做BIOS的设置实验，通过不断地练习熟悉BIOS界面和各种配置，而不必担心设置错误导致故障，而且教师可以将整个设置过程利用屏幕录制为AVI视频文件分享给学生，这样就实现了BIOS设置状态下视频制作的难题。

1.8 系统备份和恢复

系统备份与还原在《计算机组装与维护》课程中应用广泛，其中赛门泰克公司的Ghost软件是常用的一个工具软件，我们要求学生必须掌握其使用方法。该软件功能强大，可以对硬盘进行分区、分区及整盘的备份和还原以及网络克隆，速度快但操作危险性很高，稍有不慎就会造成数据毁坏，引入虚拟机后学生可以反复练习操作而不必担心影响宿主机的系统。

1.9 测试计算机病毒

在虚拟环境中，我们可以将虚拟的CPU、寄存器、硬件端口用调试软件传送病毒程序，通过观察寄存器和端口的变化，加深学生对病毒程序运行过程的理解。在虚拟机中进行此类实验，无需担心计算机的数据安全性，而实验效果和真机上的效果是一样的。通过观察研究，学生可以详细了解病毒的工作原理，提高了病毒查杀能力。

2 结论

随着计算机技术的快速发展，硬件性能的不断提升，在宿主机上运行虚拟机软件的速度越来越快，因此虚拟机技术有了施展才华的大好机会。在我院计算机专业课程中，除了《计算机组装与维护》，其他如《计算机网络技术》、《网络安全与管理》、《软件测试》、《网络服务器搭设》等课程均利用虚拟机技术开展了大量实验，不仅提高了学生实验的兴趣度，又保障了机房的安全管理，同时还增进了教师授课的效果，为改善教学手段提供了新的途径。虚拟机技术作为一种新的教学辅助手段在高校计算机教学中起到了重要作用，并具有良好的发展前景。

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