鄧曦波

（鞍鋼職工大學(xué)，遼寧 鞍山114021）

虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中的應(yīng)用研究

鄧曦波

（鞍鋼職工大學(xué)，遼寧 鞍山114021）

虛擬機(jī)作為一種有效的教學(xué)輔助手段廣泛應(yīng)用在教學(xué)領(lǐng)域中。本文對(duì)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)異常導(dǎo)致教學(xué)不能順利進(jìn)行的問(wèn)題進(jìn)行分析探討，提出了利用虛擬機(jī)軟件解決計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)過(guò)程中計(jì)算機(jī)死機(jī)、藍(lán)屏、假死機(jī)、軟件沖突等問(wèn)題。

虛擬機(jī)；計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)與教育發(fā)展的產(chǎn)物，作為一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，能最大限度地調(diào)動(dòng)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果已成為教育界的共識(shí)。確保教學(xué)用計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，成為充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)功能的必要保證。

近年來(lái)，鞍鋼職工大學(xué)為提高教學(xué)培訓(xùn)質(zhì)量，積極建設(shè)多媒體教室，運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)手段開(kāi)展輔助教學(xué)。在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)多媒體教室內(nèi)配備的計(jì)算機(jī)和大屏幕投影等設(shè)備向?qū)W生進(jìn)行實(shí)例講解，呈現(xiàn)操作過(guò)程，打破了原有教學(xué)模式，把抽象的、枯燥的學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化成直觀形象的動(dòng)感內(nèi)容，使教材和媒體之間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，體現(xiàn)出多媒體的良好教學(xué)效果。

在多媒體教室使用過(guò)程中，電教管理人員只負(fù)責(zé)Windows XP操作系統(tǒng)的安裝與維護(hù)，教學(xué)中需要的軟件由授課教師安裝。由于使用多媒體教室的課程眾多，每名教師都是根據(jù)自己的授課內(nèi)容安裝軟件，導(dǎo)致多媒體教學(xué)機(jī)內(nèi)安裝了大量的、各種類型、各種版本的軟件。例如，我們?cè)谝慌_(tái)安裝windows XP的多媒體教學(xué)計(jì)算機(jī)上發(fā)現(xiàn)了VB、VC、VF、AdobePhotoshopCS4、CAD2000、oracleSQLserver2000、MySQL5、Offices2003、Offices2007、WPS2009 及 各種小軟件，這些軟件的來(lái)源途徑不明，大多以默認(rèn)方式安裝，而且這是普遍存在的，這使得多媒體計(jì)算機(jī)在教學(xué)過(guò)程中，時(shí)常發(fā)生重啟、死機(jī)、藍(lán)屏、假死機(jī)以及軟件沖突等問(wèn)題，影響了教學(xué)的連貫性，弱化了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)。

為找到此類影響課堂教學(xué)順利進(jìn)行的原因，我們對(duì)使用多媒體教室授課的教師以及電教維修人員進(jìn)行溝通了解，查閱了相關(guān)維修記錄，對(duì)所有出現(xiàn)過(guò)重啟、死機(jī)、藍(lán)屏、假死機(jī)以及軟件沖突等問(wèn)題的計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，并選擇問(wèn)題出現(xiàn)比較多的幾臺(tái)教學(xué)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)調(diào)查與測(cè)試發(fā)現(xiàn)，由于教學(xué)需要，計(jì)算機(jī)中要安裝各種軟件進(jìn)行操作演示，出問(wèn)題的計(jì)算機(jī)中安裝著不同版本的各類軟件，在軟件執(zhí)行過(guò)程中，重啟、死機(jī)、藍(lán)屏、假死機(jī)以及軟件沖突經(jīng)常出現(xiàn)，將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重裝后，均可通過(guò)二十四小時(shí)拷機(jī)而不發(fā)生任何異常，而將各種軟件安裝后異常現(xiàn)象又會(huì)發(fā)生，因此，我們斷定計(jì)算機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題不是由硬件系統(tǒng)引起的，軟件來(lái)源途徑不明、安裝過(guò)多過(guò)雜，造成系統(tǒng)資源消耗過(guò)大、系統(tǒng)盤(pán)空間不足、注冊(cè)表錯(cuò)誤及軟件間的沖突與干擾是導(dǎo)致計(jì)算機(jī)重啟、死機(jī)、藍(lán)屏、假死機(jī)以及軟件沖突的主要原因。為避免計(jì)算機(jī)中安裝過(guò)多過(guò)雜的軟件，我們嘗試采用虛擬機(jī)技術(shù)來(lái)解決教學(xué)需要與計(jì)算機(jī)之間的矛盾，從而滿足教學(xué)需要。

虛擬機(jī)是通過(guò)軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)虛擬機(jī)軟件，可以模擬出與物理計(jì)算機(jī)相同的運(yùn)行環(huán)境（包括硬件層、驅(qū)動(dòng)接口、操作系統(tǒng)及應(yīng)用層）。虛擬機(jī)建立在PC機(jī)的應(yīng)用環(huán)境下，它只是運(yùn)行在物理計(jì)算機(jī)上的一個(gè)應(yīng)用程序，通過(guò)虛擬機(jī)軟件，可以在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上模擬出一臺(tái)或多臺(tái)虛擬的計(jì)算機(jī)，這些虛擬機(jī)完全就像真正的計(jì)算機(jī)那樣進(jìn)行工作，可以安裝操作系統(tǒng)、安裝應(yīng)用程序、訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源等等。

目前應(yīng)用最廣泛的虛擬機(jī)軟件主要有VMware Workstation、Virtual PC和Virtual box，這三種軟件都虛擬或仿真了Intel x86硬件環(huán)境。就使用范圍和運(yùn)行性能來(lái)說(shuō)，這三種仿真軟件還是有一定的區(qū)別，其中，Virtual PC：免費(fèi)，不支持微軟家庭版的系統(tǒng)，只針對(duì)商業(yè)版和旗艦版的系統(tǒng)能用，對(duì)虛擬微軟自家的操作系統(tǒng)，支持得非常完美，但不能在虛擬機(jī)中安裝其他操作系統(tǒng)；VMware：收費(fèi)軟件，在性能和功能上都比Virtual PC略勝一籌，但不足的是，沒(méi)有官方簡(jiǎn)體中文版，只能漢化；Virtual box：免費(fèi)，官方多語(yǔ)言版，支持官方簡(jiǎn)體中文版，在功能和性能上均能夠滿足個(gè)人用。

相比而言，VMware不論是在多操作系統(tǒng)的支持上還是在執(zhí)行效率上，都占有一定優(yōu)勢(shì)，因此，我們選用VMware Workstation作為解決矛盾的首選。

VMware Workstation虛擬機(jī)是一個(gè)在Windows或Linux計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序，它可以模擬一個(gè)基于x86的標(biāo)準(zhǔn)PC環(huán)境。這個(gè)環(huán)境和真實(shí)的計(jì)算機(jī)一樣，都有芯片組、CPU、內(nèi)存、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、軟驅(qū)、硬盤(pán)、光驅(qū)、串口、并口、USB控制器、SCSI控制器等設(shè)備，提供這個(gè)應(yīng)用程序的窗口就是虛擬機(jī)的顯示器。在使用上，這臺(tái)虛擬機(jī)和真正的物理主機(jī)沒(méi)有太大的區(qū)別，都需要分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)、安裝應(yīng)用程序和軟件，總之，一切操作都跟一臺(tái)真正的計(jì)算機(jī)一樣。

VMware產(chǎn)品主要的功能有：

1.不需要分區(qū)或重開(kāi)機(jī)就能在同一臺(tái)PC上使用兩種以上的操作系統(tǒng)。

2.完全隔離并且保護(hù)不同OS的操作環(huán)境以及所有安裝在OS上面的應(yīng)用軟件和資料。

3.不同的OS之間還能互動(dòng)操作，包括網(wǎng)絡(luò)、周邊、文件分享以及復(fù)制粘貼功能。

4.有復(fù)原（Undo）功能。

5.能夠設(shè)定并且隨時(shí)修改操作系統(tǒng)的操作環(huán)境。

6.熱遷移，高可用性。

根據(jù)我校多媒體教室使用特點(diǎn)，又經(jīng)過(guò)實(shí)踐，我們決定使用VMware Workstation虛擬機(jī)技術(shù)來(lái)解決重啟、死機(jī)、藍(lán)屏、假死機(jī)以及軟件沖突等問(wèn)題，以及由此帶來(lái)的管理維護(hù)問(wèn)題。本方案的技術(shù)要點(diǎn)主要有：

（1）將多媒體計(jì)算機(jī)劃分出一個(gè)30GB左右的Windows XP系統(tǒng)分區(qū)，在該分區(qū)安裝Windows XP Professional、一鍵還原程序、VMware Workstation 5.5虛擬機(jī)軟件以及WinRAR、輸入法等必要工具軟件，測(cè)試上述軟件安裝無(wú)問(wèn)題后建立備份。

（2）使用VMware Workstation在非系統(tǒng)盤(pán)創(chuàng)建基礎(chǔ)虛擬機(jī)（安裝好操作系統(tǒng)、VMware Tools即可）。可根據(jù)演示平臺(tái)需要，分別創(chuàng)建Windows XP、Windows2003Server、Linux基礎(chǔ)虛擬機(jī)。

（3）根據(jù)教學(xué)需要，每門(mén)課所需軟件在虛擬機(jī)基礎(chǔ)上單獨(dú)安裝。例如，在一臺(tái)教學(xué)機(jī)上要進(jìn)行Oracle、CAD、DB2操作演示，可在D盤(pán)分別建立Oracle、CAD、DB2文件夾，而后根據(jù)軟件對(duì)平臺(tái)的需求，把相應(yīng)的基礎(chǔ)虛擬機(jī)復(fù)制到相應(yīng)文件夾中，啟動(dòng)虛擬機(jī)平臺(tái)，分別安裝相應(yīng)的軟件。由于每一種軟件都獨(dú)占一臺(tái)虛擬機(jī)，可避免軟件間沖突，從而解決重啟、死機(jī)、藍(lán)屏、假死機(jī)以及軟件沖突等問(wèn)題。

利用虛擬機(jī)構(gòu)建教學(xué)演示平臺(tái)，在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，可簡(jiǎn)單歸納以下幾點(diǎn)：

（1）虛擬機(jī)是一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，與主系統(tǒng)有良好的隔離性，在虛擬環(huán)境下，教師不用顧慮到對(duì)主系統(tǒng)的破壞，可以放心大膽地進(jìn)行各項(xiàng)操作，從而達(dá)到理想的演示教學(xué)效果。

（2）教學(xué)機(jī)只需安裝操作系統(tǒng)、虛擬軟件以及一鍵還原等少數(shù)軟件，這樣就可以避免安裝過(guò)多過(guò)雜的軟件，保證主機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)教學(xué)機(jī)進(jìn)行還原操作后，不會(huì)影響虛擬機(jī)的運(yùn)行，避免了設(shè)備維護(hù)與教學(xué)的沖突。

（3）虛擬機(jī)在教學(xué)機(jī)上是一個(gè)文件夾，通過(guò)復(fù)制就可實(shí)現(xiàn)遷移。利用這一特性，可以把教學(xué)計(jì)算機(jī)的虛擬機(jī)復(fù)制到實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)中，從而省去系統(tǒng)安裝的過(guò)程，也方便多機(jī)統(tǒng)一部署安裝，既保證了演示與實(shí)驗(yàn)環(huán)境相同，又避免了軟件安裝的麻煩以及由此帶來(lái)的管理問(wèn)題。

（4）虛擬機(jī)安裝成功后，系統(tǒng)文件是以映像包的形式存放在硬盤(pán)中，當(dāng)虛擬機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)病毒入侵或?yàn)?zāi)難性損害時(shí)，也不會(huì)傷及宿主機(jī)上的系統(tǒng)文件，從而保證教學(xué)機(jī)安全。

（5）虛擬機(jī)可以獨(dú)立地安裝幾乎所有的主流操作系統(tǒng)及相關(guān)軟件，避免教學(xué)機(jī)操作系統(tǒng)的限制，擴(kuò)大了教學(xué)演示范圍。

（6）虛擬機(jī)的安裝要求不高，使用方法也較為簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單講解就可使教師掌握虛擬機(jī)用法，從而保證教學(xué)需要。

同時(shí)利用虛擬機(jī)教學(xué)應(yīng)當(dāng)充分考慮到：

（1）虛擬機(jī)對(duì)內(nèi)存需求較高，為保證虛擬機(jī)運(yùn)行，教學(xué)機(jī)內(nèi)存容量最好大于1G。

（2）虛擬機(jī)占用存儲(chǔ)空間較大，當(dāng)安裝的虛擬系統(tǒng)較多時(shí)，要保證有足夠的硬盤(pán)存儲(chǔ)空間。

在教學(xué)過(guò)程中使用虛擬機(jī)，能避免系統(tǒng)資源消耗過(guò)大、系統(tǒng)盤(pán)空間不足及軟件間的沖突與干擾，保證主機(jī)的快速穩(wěn)定安全的運(yùn)行；可以安裝各種演示環(huán)境，便于做各種例子；通過(guò)復(fù)制虛擬機(jī)文件，可以構(gòu)建與教學(xué)環(huán)境相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。利用虛擬機(jī)輔助教學(xué)，在教育領(lǐng)域發(fā)展的潛力是巨大的。通過(guò)虛擬機(jī)構(gòu)建的演示平臺(tái)，既能直觀演示教學(xué)內(nèi)容，有效地營(yíng)造一個(gè)良好的教學(xué)環(huán)境，又能保證課堂教學(xué)順利進(jìn)行，從而解決由于教學(xué)需要與計(jì)算機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行之間的矛盾。

［1］梁誠(chéng)，李瓊，夏建波.VMware虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用［J］.電腦開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，2007，（8）.

［2］趙吉民.利用VMware構(gòu)建虛擬培訓(xùn)平臺(tái)［J］.大慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（4）.

［3］汪中才.基于VMware的計(jì)算機(jī)組裝課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)［J］.太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，（5）.

［4］陳顯祥.用虛擬機(jī)搭建教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境［J］.貴州商業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2007，（1）.

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