虚拟机在计算机教学中的运用

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一、前言

由于各种因素的限制，计算机课程的实验教学环节往往会遇到很多不尽人意的困难，很多时候无法有效顺利的开展，达不到预期的教学效果。虚拟机的出现和应用能够在极大程度上解决这些问题，研究、探索虚拟机在计算机课程实验教学中的应用，对改善计算机实验课程的教学环境，提高教学效果具有积极的推动作用。

二、计算机课程实验教学中存在的问题

（一）对硬盘资料的保护难度较高

计算机课程的学习一般是在学校的教学机房中实现的，分为教师主机和学生机。学生机使用者众多，且人员流动大，这就加大了硬盘系统由于遭受计算机病毒攻击、或者用户本身操作不当而引起问题的可能性。[1]在实际的教学中可以发现，这类问题基本上每天都会发生，对这些问题进行处理和解决是机房管理人员每天都必须要做的一件事。因此，保护好硬盘资料，在最短时间内将计算机系统恢复好是实验教学过程中机房维护方面的一大难题之一。

（二）实验教学内容会影响安全性

在计算机课程实验教学中，很多课程内容的设计和操作都会使得计算机的安全性能大打折扣，比如CMOS设置、硬盘的分区和格式化、操作系统和应用软件的安装、对网络服务器的安装配置等。[2]上述内容都或多或少的会对计算机的正常运行造成一定的伤害。由于存在着这样的潜在风险，很多学校都对学生的上机操作规范进行规定，设置学生机的权限，限制学生的操作范围，以提高计算机的安全性和稳定性。

（三）实验需要用到的系统较多

在对计算机课程进行学习的过程中，不仅仅会用到我们常见的Windows系统，也会对Linux、DOS等系统进行实际的操作，防止学生在以后遇到类似的情况不知所措、无所适从。在一台计算机上安装多个操作系统的过程会比较复杂，并且后期的维护也需要耗费大量的精力和时间。

三、虚拟机的情况概述

正是因为存在着上述的各类问题，虚拟机的出现和应用是计算机课程实验教学中的一道曙光，弥补了因设备困难等因素造成的部分内容无法进行实验操作的不足，满足了实验教学的更多需求。首先，我们要对虚拟机的基本内容进行一个了解：

（一）虚拟机使用原理

虚拟机，顾名思义，是利用虚拟计算机技术在原先的操作系统上建立一个新的子系统，这个子系统虽然涵盖在原有的计算机系统中，但是能够拥有属于自己的BIOS、CPU、硬盘、内存以及其他的各种硬件等。[3]当然这些硬件都不是实际存在的，都是虚拟出来的。作为操作系统中十分重要的一部分，虚拟机的CPU是利用i386的保护模式实现的，而硬盘的实质就是存储在实际操作系统中的一个文件，内存就是从主系统的内存中割裂出一块来。虚拟机实现了在主系统上建立起多个独立的子系统出来，保证多个系统同时可操作，随时可切换。方便用户在各个操作系统中来回切换，节约时间，提高效率。

（二）虚拟机的主要特点

虚拟机作为一个独立的个体，拥有其自身的特点和性质，主要有四个特点。一是可以在不对物理硬盘进行划分或者重新启动的情况下能够在一台计算机上安装多个不同的操作系统。二是不同的操作系统之间能够保持相对独立性，即在这个操作系统上进行的操作和运行的内容，不会影响到其他系统的正常运行，即使其中某一个操作系统崩溃了，也不会对其他的系统造成损害。并且，子系统还配备了虚拟硬盘还原功能。[4]三是虽然各操作系统之间相互独立，但是也能进行一定的互动操作，比如网络连接的共享、文件的相互传输，内容的复制粘贴等，都可以实现。最后，与实际的操作系统不同，虚拟机下的操作系统可以让用户自主的对操作环境进行设定，比如用户想要这个操作系统拥有多大的内存，就可以设定成多大的内存。

四、虚拟机在实验教学中的具体应用

在对虚拟机的基本原理和特点进行了了解的基础上，就可以对其在计算机课程的实验教学中的具体应用进行探索和分析了，下面是对各类应用的具体阐述：

（一）各类操作系统的教学应用

既然利用虚拟机安装上了各类不同的操作系统，就要充分利用这一优势，在虚拟机技术的支持下，进行各类操作系统配置和操作的具体练习。根据课程内容和实际情况来看，适合进行上机操作的内容有：Windows、Netware和Linux等操作系统，以及在此基础上各类应用软件的实际操作。[5]在进行具体操作的时候，对一些经常要用到的操作系统，可以直接将其安装在本地硬盘的虚拟机中。需要注意的是，对放置在网络服务器上的虚拟机在具体操作之前需要先复制在本地硬盘上，才能开始后续的操作步骤。

（二）网络教学实验中的应用

虽然说虚拟机是利用VirtualPC虚拟出来的，但是在实际操作的时候它就相当于网络内的一台独立运作的机器设备。所以，网络内其他机器可以对虚拟机进行访问，同样的，虚拟机也可以对网络内其他机器进行探访，总体上可以实现双向访问。就像是在原先的机子上又多出了一套独立的系统，可以利用它进行互联网的访问。学生在进行计算机课程实验教学的时候可以利用它进行网络实验，甚至可以故意设置出一些在操作过程中经常会出现的问题，然后再不断探索、寻找方法进行解决，从而锻炼学生的计算机应用和操作能力。随着计算机网络的逐渐发展，病毒作为计算机的潜在敌人，时常威胁着机器的正常运行，所以对病毒的查找和消灭被列入了计算机组装和维护课程中维护模块的重要学习方向。但是，最好不要利用真实的计算机系统进行病毒查杀内容的训练，那样会对计算机本身造成严重的危害，这时虚拟机的作用就发挥出来了。让虚拟机中的文件感染上病毒，然后学生通过各自的方法和手段对病毒进行查杀操作，在实践中总结出经验，获得更好的课程体验。即使病毒将整个虚拟操作系统进行了感染，也不必担心会危及到计算机本身。

（三）软件开发实验中的应用

当前，在对计算机进行应用的时候，软件开发也是一个重要的部分。在虚拟机的操作环境下，可以同时运转多个操作系统，实现来回的切换，并且不需要像之前那样对系统先进行关闭，再启动，这一优势为进行软件开发的操作人员在调试程序和测试成品的时候节省了很多的时间，大大提高了工作的效率，并且能够间接的使得开发的软件更加的完善。这种测试的手段和开发的环境能够使开发的内容更加有效，实现了虚拟机开发的根本目的。[6]不仅如此，在虚拟机软件开发的同时配备了多种工作监控功能，比如内存监视、外部设备监视以及对许多信息数据的统计等。在对软件进行实际开发操作的时候，这些都是宝贵的数据经验，能够对程序进行优化，促进软件开发的顺利进行。

五、结束语

虚拟机的开发和使用，使得计算机课程实验教学中因设备不足等原因导致教学内容无法全面顺利进行等诸多问题得以解决，并且由于其自身独有的可操作性和独立性，对在各类操作系统的教学、网络教学实验和软件开发实验都能够得到有效的应用，满足了实验教学的更多需求，保证了计算机课程实验教学的顺利开展，使学生能够真正学习、体验、掌握真实环境下的各类计算机应用和操作知识和能力，达到提高课堂效率和质量的最终目标。

【作者简介】杨颜玲，女，硕士研究生，副教授。

【参考文献】

[1]王敏,吴中博,姜洪溪.虚拟机在计算机课程实验教学中的应用[J].中国教育信息化•高教职教,2016(1):76-77.

[2]兰聪花.VMware虚拟机技术在计算机实践教学中的应用[J].考试周刊,2015(11):166-167.

[3]冯绍奇,卢军,李明.虚拟机在计算机实训教学中的应用[J].济南职业学院学报,2016(5):71-72.

[4]贾美娟,介龙梅,程晓旭.虚拟机技术在计算机安全技术实验教学中的应用[J].计算机教育,2017(12):82-85.

[5]杨维民.虚拟机技术在计算机网络课程教学中的应用[J].管理学家,2014(3):98-99.

[6]温济川,温怀玉,杨征等.虚拟机在计算机课程教学中的应用[J].实验科学与技术,2017,5(6):89-91.