劉松瑾

虛擬機(jī)在中職網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中的運(yùn)用，有著很大的優(yōu)勢(shì)。不僅能夠節(jié)約大量資金，而且設(shè)備潛力也得到發(fā)掘，教學(xué)效果比較理想。

虛擬機(jī)中職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)應(yīng)用伴隨著科技進(jìn)步的日新月異，帶來(lái)了計(jì)算機(jī)硬件與軟件的飛速發(fā)展。不少中職學(xué)校的的計(jì)算機(jī)教學(xué)與實(shí)踐也因此而有著發(fā)展需求與現(xiàn)實(shí)設(shè)備不相匹配的矛盾的出現(xiàn)。而解決矛盾與問(wèn)題的最直接的思路，就在于通過(guò)一機(jī)多用、一機(jī)多能等措施，讓機(jī)器的作用得以充分發(fā)揮，促進(jìn)機(jī)器利用率的大幅度提高。

一、關(guān)于虛擬機(jī)技術(shù)

所謂虛擬機(jī)，就是在一個(gè)完全隔離環(huán)境中把具有完整硬件系統(tǒng)的功能通過(guò)軟件模擬來(lái)完成的一個(gè)運(yùn)行完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。純軟件方式和硬件輔助方式的虛擬機(jī)是目前虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的兩種主要方式。今后發(fā)展的方向?yàn)楹笳?，而?dāng)前有成熟應(yīng)用的主流主流虛擬機(jī)技術(shù)是前者。在虛擬機(jī)中，其CPU、硬盤(pán)、存儲(chǔ)器、網(wǎng)卡和外圍設(shè)備等都是獨(dú)立的，而且都屬于受保護(hù)的設(shè)備及I/O端口等，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有資源在每個(gè)虛擬機(jī)都可以擁有，每個(gè)虛擬機(jī)的虛擬內(nèi)存都是系統(tǒng)所分配，其地址空間都是獨(dú)立的，在相互之間不存在任何的聯(lián)系，虛擬機(jī)的工作與真正計(jì)算機(jī)沒(méi)什么差別。虛擬機(jī)軟件的運(yùn)用，能夠?qū)⒁慌_(tái)或多臺(tái)虛擬的計(jì)算機(jī)在在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上可以模擬出來(lái)。不僅虛擬機(jī)能夠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)得到應(yīng)用，而且其也能夠成為非常好的學(xué)生學(xué)習(xí)（安裝）不同的操作系統(tǒng)、軟件測(cè)試以及在單機(jī)環(huán)境下學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)如何組建的合適工具。因?yàn)樘摂M機(jī)的硬盤(pán)僅僅屬于宿主機(jī)上的一個(gè)文件而已，在這個(gè)文件上進(jìn)行虛擬機(jī)在硬盤(pán)上的操作，通常是不可能對(duì)宿主機(jī)上的操作虛擬機(jī)系統(tǒng)和軟件造成損害的。VMware、VIRTUALPC和IRTUALBOX是目前建立虛擬機(jī)主要工具軟件，而且有著基本相同的各軟件操作方法。運(yùn)用到中職教學(xué)過(guò)程中，則為學(xué)生服務(wù)器版操作系統(tǒng)的安裝及設(shè)置調(diào)試、組建網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了必要的條件。

二、虛擬機(jī)的優(yōu)勢(shì)分析

1.對(duì)本計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和軟件通常不構(gòu)成損壞。由于虛擬機(jī)的硬盤(pán)通常為本計(jì)算機(jī)上的一個(gè)文件而已，僅僅在此文件從事虛擬機(jī)在硬盤(pán)的操作。因此，在虛擬機(jī)上運(yùn)行計(jì)算機(jī)的安裝破壞性實(shí)驗(yàn)也不會(huì)影響到原計(jì)算機(jī)沒(méi)有影響。

2.多個(gè)操作系統(tǒng)可同時(shí)在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。由于所有操作系統(tǒng)所屬的虛擬機(jī)都上自己獨(dú)立的，與網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)大體差不多，能夠把各種操作系統(tǒng)的環(huán)境真實(shí)再現(xiàn)，而且對(duì)虛擬機(jī)軟件的使用還有著省錢(qián)安全的效果。

3.組建單機(jī)網(wǎng)絡(luò)。單機(jī)網(wǎng)絡(luò)可把虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如交換機(jī)、網(wǎng)卡和虛擬建網(wǎng)的方式提供出來(lái)。局域網(wǎng)能在一臺(tái)機(jī)器上獲得實(shí)現(xiàn)，借助于標(biāo)準(zhǔn)的 TCP/IP協(xié)議通信方式，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)創(chuàng)造了方便條件。

4.安裝和備份比較容易。不同的操作系統(tǒng)能于虛擬機(jī)上比較容易地安裝并隨后備份，這些備份的運(yùn)用使其他虛擬機(jī)的安裝的速度也比較快。測(cè)試軟件和運(yùn)行各種平臺(tái)均可在虛擬機(jī)上進(jìn)行。

5.軟件測(cè)試也可利用虛擬機(jī)完成。一方面，能對(duì)病毒對(duì)其他操作系統(tǒng)的侵害加以避免，萬(wàn)一出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰問(wèn)題，也不能傷害到其他的系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)。另一方面，使用虛擬化技術(shù)能夠?yàn)槠髽I(yè)用戶提高系統(tǒng)的使用率創(chuàng)造條件，也即能集中起系統(tǒng)閑置的資源，促進(jìn)投資成本的節(jié)約。

三、虛擬機(jī)技術(shù)在中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

在公共機(jī)房中，處于對(duì)一般實(shí)驗(yàn)要求滿足的需要，通常只把必要的應(yīng)用軟件安裝進(jìn)去，而也通過(guò)對(duì)所有的計(jì)算機(jī)安裝硬盤(pán)保護(hù)卡和應(yīng)用系統(tǒng)策略限制學(xué)生的某些操作等措施，來(lái)保護(hù)系統(tǒng)免受破壞，確保正常教學(xué)任務(wù)能夠順利完成，也為機(jī)房的管理和維護(hù)提供方便。對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行一定的設(shè)置、安裝應(yīng)用軟件是滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)需要的必備條件，可必須重新啟動(dòng)安裝某些設(shè)置或軟件，因?yàn)檫€原卡存在于系統(tǒng)之中，萬(wàn)一機(jī)器重啟，便又恢復(fù)之前的設(shè)置初始狀態(tài)，用戶的要求便難以完成。隨意安裝軟件是學(xué)生上機(jī)的時(shí)候所不允許的，并且硬盤(pán)分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)以及設(shè)置 BIOS等操作也對(duì)學(xué)生禁止，由于這些操作對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可能會(huì)造成改變甚至破壞，無(wú)法讓計(jì)算機(jī)處于正常工作狀態(tài)。而利用虛擬機(jī)，可完成如下的一些實(shí)驗(yàn)。

1.模擬部分計(jì)算機(jī)硬件。因?yàn)樾枰M量減少我們的公用計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出設(shè)備，方便計(jì)算機(jī)的正常管理，但可能因此影響到正常的計(jì)算機(jī)教學(xué)。教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)虛擬機(jī)的設(shè)備可以將一些基本的輸入設(shè)備來(lái)完成。比如，進(jìn)行模擬BIOS的參數(shù)設(shè)置及光驅(qū)擬完成軟件安裝等及一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，等等。

2.進(jìn)行計(jì)算機(jī)破壞性實(shí)驗(yàn)。面向全校學(xué)生開(kāi)放是學(xué)校機(jī)房的職能，專(zhuān)門(mén)的機(jī)房管理人員負(fù)責(zé)管理機(jī)房，必要軟件統(tǒng)一安裝，由于操作計(jì)算也必須公用，要在教師上課過(guò)程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示也比較困難。通過(guò)虛擬機(jī)的應(yīng)用，可以讓教師把這些破壞性操作在虛擬機(jī)上運(yùn)行，能使主機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行有可靠保證，也能保證順利地完成實(shí)驗(yàn)。比如，進(jìn)行多操作系安裝實(shí)驗(yàn)、軟件的安裝與刪除、有危害性的命令，等等，還能演示單機(jī)病毒。

3.進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。做這一實(shí)驗(yàn)，需要多臺(tái)計(jì)算機(jī)多種設(shè)備做基礎(chǔ)，而借助于虛擬機(jī)不僅能夠?qū)⒍嗯_(tái)虛擬機(jī)在一臺(tái)電腦上虛擬出來(lái)，而且將諸如交換機(jī)、網(wǎng)卡等設(shè)備也虛擬出來(lái)，構(gòu)成組網(wǎng)的條件。利用一臺(tái)物理機(jī)器可以把網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在虛擬機(jī)的世界里組建形成，進(jìn)入虛擬網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生能進(jìn)行基于工作組的對(duì)等網(wǎng)以及基于域的局域網(wǎng)的組建，以此為基礎(chǔ)，能夠搭建起Web、DNS、FTP服務(wù)器和郵件服務(wù)器、DHCP服務(wù)器以及流媒體服務(wù)器，等等?？梢蕴摂M機(jī)任意刪除硬件的特性為依據(jù)，無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)刪除虛擬機(jī)的硬盤(pán)組建起來(lái)。讓學(xué)生置身于虛擬網(wǎng)絡(luò)之中，通過(guò)把某些虛擬機(jī)配置為服務(wù)器和把某些虛擬機(jī)作為客戶端等操作，可以把如何配置服務(wù)器讓學(xué)生了解，同時(shí)也能深刻理解網(wǎng)絡(luò)原理，對(duì)服務(wù)器、工作站、對(duì)等工作模式、客戶服務(wù)器工作模式等抽象概念有自己的體會(huì)，那么學(xué)生就能夠具備在虛擬的平臺(tái)上面搭建滿足一定條件及應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的能力，從而幫助學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新。

4.進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)。在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)化的病毒傳播和破壞方式也開(kāi)始出現(xiàn)并加劇，開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全課程的重要性也日益突出，目前教師只能處于講述狀態(tài)對(duì)計(jì)算機(jī)病毒、木馬等進(jìn)行講解，而這一狀態(tài)可以通過(guò)虛擬機(jī)利用而得到改變，教師可以把系統(tǒng)攻擊和安全防御等操作的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)在虛擬機(jī)系統(tǒng)上植入病毒文件的形式進(jìn)行，學(xué)生因此能夠?qū)ο到y(tǒng)安全及防御技術(shù)做更直觀地了解，從而鞏固和提高自身的知識(shí)。

5.測(cè)試軟件。在向?qū)W生開(kāi)設(shè)軟件設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)等課程的過(guò)程中，進(jìn)行程序編寫(xiě)，需要在多種環(huán)境（單機(jī)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、不同的瀏覽器版本等）以及多種操作系統(tǒng)（windowsXP、windows2000/2003、Linux、OpenBSD等）環(huán)境之下完成測(cè)試工作，虛擬機(jī)為此創(chuàng)造了便捷的條件。

6.搭建機(jī)群。并行計(jì)算機(jī)是滿足人們對(duì)高性能計(jì)算機(jī)的需求的一個(gè)重要手段和當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的一大趨勢(shì)，同時(shí)，中職計(jì)算機(jī)教學(xué)上的一個(gè)重要內(nèi)容就是如何使用并行計(jì)算機(jī)并對(duì)其進(jìn)行了解。搭建計(jì)算機(jī)機(jī)群的操作與構(gòu)建虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境的操作，在虛擬環(huán)境下基本相同，僅僅需要把并行計(jì)算軟件 PVM安裝在每臺(tái)虛擬機(jī)上，然后PVM運(yùn)行并執(zhí)行相關(guān)的命令都可于虛擬機(jī)上運(yùn)行。

7.計(jì)算機(jī)教學(xué)課件的制作。當(dāng)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課教師進(jìn)行課件制作過(guò)程中，一般離不開(kāi)進(jìn)行多種操作系統(tǒng)的操作。而虛擬機(jī)的使用，能夠?qū)⒃瓎尾僮飨到y(tǒng)抓圖、屏幕錄像等方面的不便進(jìn)行徹底改變。

總之，教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在單機(jī)上采用虛擬機(jī)軟件構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)來(lái)從事網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，不僅能夠節(jié)約大量資金，而且設(shè)備潛力也得到發(fā)掘，教學(xué)效果比較理想。

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