虚拟机技术在计算机操作系统培训教学中的应用

摘 要：从计算机操作系统培训教学的角度，介绍了虚拟机技术的原理和特点，介绍了虚拟教学环境的创建方法，并对计算机操作系统教学的各个实验环节进行了介绍。

关键词：虚拟机；虚拟内存；宿主计算机

在计算机操作系统培训教学中，加强培训学员动手能力的培养是最受重视的问题。操作系统的安装是计算机操作系统培训教学的核心教学，对上机实训教学要求很高。计算机操作系统培训教学不仅要求培训学员能够掌握操作系统的基础理论和工作原理，还要求学员能够熟练地、正确地安装、配置、优化操作系统以及常用的软件。计算机操作系统培训的具体内容如下：

1.操作系统安装：包括合理划分硬盘分区、正确安装操作系统、安装硬件驱动程序等步骤。

2.操作系统优化：包括操作界面优化、虚拟内存优化、系统启动速度优化等步骤。

3.操作系统配置：包括系统自动更新、系统网络配置、系统打印机配置等步骤。

4.常用软件的安装与配置过程包括：安装、配置杀毒软件、安全防护软件、办公应用软件、常用输入法软件、影音软件等步骤。

5.操作系统的维护：要求学员能够就安装、配置、优化以及操作过程中出现的各种问题进行正确的维护。

在传统的上机实验过程中，完成计算机操作系统培训的全部内容，培训学员常常需要将一台实验计算机原有的操作系统全部破坏，再进行正确安装，这样做破坏了原有的教学演示软件，影响到了培训教师的教学演示。由于实验环境的特殊要求，不允许培训学员对硬盘进行随意分区，也影响了培训学员的学习热情。近年来，随着虚拟机技术的发展与广泛应用，上述问题得到了很好的解决。虚拟机技术的出现及虚拟机的强大功能，使得利用现有的实验设备，在不破坏实验计算机原有系统的前提下，开展以前无法开展的实验成为可能，计算机培训教学质量也有了明显的提高。

一、虚拟机技术介绍

1.虚拟机的基本概念

所谓虚拟机（Virtual Machine）就是在计算机硬件基础上通过软件技术模拟出来具有完整功能的计算机系统。通过虚拟机软件，可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟计算机拥有自己的CPU、内存、硬盘和网卡等硬件设备，像物理计算机一样工作，可以给虚拟计算机硬盘分区、安装操作系统、安装应用程序、访问计算机网络等，且不会影响真实硬盘上的数据，甚至可以将多台虚拟机连接成一个虚拟的局域网。

2.VMware虚拟机软件简介

VMware Workstation 是VMware公司开发的一款虚拟机软件，它可以在一台计算机上支持运行一台或多台虚拟客户机，支持许多常见的操作系统，如Windows 98、Windows 2000、Windows XP、Vista、Windows 7、Linux和Unix等操作系统。与物理计算机上安装多启动系统不同的是，在VMware上可以同时运行多个不同类型的操作系统，可以很方便地在不同的操作系统之间进行灵活切换，每个客户机操作系统在逻辑结构上都是相互独立的，在各自系统内所做的修改、配置的服务、运行的程序都互不影响。而多启动系统的计算机，仅能在同一时刻运行一个操作系统，切换操作系统时需要重新启动。

二、虚拟机在培训实训教学中的优势

运用VMware构建虚拟教学环境有以下优点：

1.VMware虚拟机兼容性好、可靠性高

虚拟的客户机系统和物理计算机一样拥有BIOS、CPU、内存、硬盘、声卡、显卡、网卡等硬件设备，并与宿主计算机一起共用光驱、软驱、键盘、鼠标、显示器等硬件设备。它的操作系统安装和使用与普通计算机几乎是一样的，可以拥有自己独立的IP地址，为使用者提供全部的PC（个人计算机）功能，能很好地满足各种计算机培训实训教学的需求。

2.VMware虚拟机几乎对所有主流的操作系统都提供良好的支持

利用VMware虚拟机软件可以在有限的资源条件下方便地构建基于不同平台的复杂的网络结构和实验环境，充分发挥现有资源的作用，节约了硬件投资。

3.在同一台计算机上可以同时建立多个虚拟客户机，也可以同时运行其中的若干个虚拟操作系统

在正在运行的虚拟客户机之间，在虚拟客户与宿主计算机之间，可以通过多种方式联网，以满足实验需求。

4.宿主计算机完全控制虚拟客户机

当在虚拟客户机中进行危险操作时，宿主计算机可以关闭与虚拟客户机之间的连接，并可以随时关闭虚拟客户机，最大限度地减小了实验过程中造成的硬件损坏或系统瘫痪的可能性。

5.用VMware虚拟机软件建立的虚拟客户机主要以文件的形式存储

当虚拟客户机在实验中彻底损坏以后，可以通过复制备份文件的方法，很快对虚拟客户机进行重建。其重建的速度和灵活性比使用克隆软件（GHOST）还原操作系统的速度要快、要好。

6.虚拟机强大的可复用性使得实验环境的维护变得轻松

在一台计算机上安装好虚拟客户机后，将其复制到其他硬盘分区或其他计算机上，无需修改就可以直接使用，这对操作系统配置、优化、维护等培训提供了极大的便利。

三、VMware虚拟机软件在计算机操作系统培训教学中的应用

1.安装与设置VMware虚拟机软件

因为需要搭建VMware虚拟客户机供实验使用，所以首先需向培训学员简单介绍VMware虚拟机软件的功能及作用，并演示在实验计算机上安装VMware虚拟机软件。其次，根据培训计算机操作系统类型的不同以及实验计算机硬盘的大小，对安装后的虚拟机进行不同的设置。最后，要求培训学员在实验计算机上安装虚拟软件，并按要求对虚拟客户机进行设置。

例如：如果培训Windows XP操作系统，则要求培训学员将虚拟客户机的硬盘设置为40G；如果培训Windows 7操作系统，则要求培训学员将虚拟客户机的硬盘设置为80G等。

2.BIOS设置及硬盘分区

BIOS设置和硬盘的合理分区是计算机操作系统培训的难点。

BIOS是英文“Basic Input Output System”的缩略语，直译过来后中文名称就是“基本输入输出系统”。其实，它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。因为BIOS设置的错误可能导致计算机不能启动，所以利用VMware虚拟机软件提供的客户机中的BIOS可以很好地完成BIOS设置的教学演示，培训学员也可通过对虚拟客户机中的BIOS的设置，直观地理解和掌握BIOS设置方法。

硬盘分区就是将容量比较大的硬盘按需要划分成几个不同用途的分区。因为硬盘分区会破坏整个硬盘中的数据，所以在传统实验中一直不允许学员进行操作。利用虚拟客户机中提供的模拟硬盘，培训学员可以学习多种方法，亲自对虚拟客户机的硬盘进行分区，并可重复进行练习，进一步提高学员的学习热情。

3.操作系统的安装、设置与优化

利用提供的不同操作系统安装光盘映像文件，培训学员可以在虚拟机软件中创建一个或多个虚拟客户机，并在虚拟客户机中反复练习、安装不同的操作系统，使学员对安装操作系统有更直观的认识。利用虚拟机软件所提供的“快照”功能，培训学员可以对安装好的操作系统进行不同的设置、优化，使设置、优化后的操作系统达到培训学员所要求的效果，并通过上网设置、网上邻居设置、打印机的安装等使培训学员感受到真实的物理实验环境，达到提高培训教学质量的目的。

4.常用软件的安装、设置

在安装操作系统的虚拟客户机上，培训学员可以实验安装多种常用软件，并对操作系统进行优化设置，使虚拟客户机的运行效果达到培训学员认为的最佳状态。利用在虚拟客户机上进行反复练习，让培训学员克服实际操作中的心理障碍，改正不良操作习惯，最终达到计算机操作系统培训目标。

利用虚拟机软件来辅助计算机操作系统培训教学，使得教学演示与学员实验都能顺利进行。由于虚拟客户机是VMware软件建立在物理计算机上的一个文件，对虚拟机的任何操作都不会损坏硬件设备。因此，可以在虚拟机中完成传统教学中无法完成的实验。将虚拟机技术运用到计算机操作系统培训教学中不仅提高了培训教学质量，还节省了大量的教学经费。

参考文献：

［1］刘爱军.虚拟机技术在计算机实验教学中的应用［J］.学术研讨，2007.

［2］艾娟.高职计算机实验教学中虚拟机软件VMware的应用研究［J］.企业技术研究，2009.

（作者单位 甘肃省金昌市金川集团公司职工培训中心网络学校）