摘 要：計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)是教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是職業(yè)院校培養(yǎng)實(shí)用型人才的重要手段。在現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，一些破壞性實(shí)訓(xùn)和危險(xiǎn)操作給計(jì)算機(jī)設(shè)備的保護(hù)帶來(lái)很大的問(wèn)題。本文通過(guò)VirtualBox虛擬計(jì)算機(jī)技術(shù)能有效的解決這些問(wèn)題，并給計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了解決方案。

關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)；VirtualBox；實(shí)訓(xùn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP3-4

實(shí)訓(xùn)教學(xué)是鞏固理論知識(shí)和加深對(duì)理論認(rèn)識(shí)的有效途徑，是組織教學(xué)的重要手段。計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)是整個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，作為組織計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)載體的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室在其中起著重要的作用，為了便于管理人員管理，很多計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室都采用了硬盤還原系統(tǒng)來(lái)保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。而現(xiàn)在很多的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程涉及到操作系統(tǒng)、硬件的配置與管理，這在我們現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室環(huán)境中不便于組織實(shí)施。隨著虛擬機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這些問(wèn)題可以得到有效的解決。

1 VirtualBox簡(jiǎn)介

虛擬機(jī)技術(shù)就是通過(guò)虛擬機(jī)軟件模擬出來(lái)一個(gè)真實(shí)的完整的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，也稱之為邏輯上的計(jì)算機(jī)。利用虛擬機(jī)軟件可以在一臺(tái)物理上的計(jì)算機(jī)模擬出來(lái)多個(gè)邏輯上的計(jì)算機(jī)，每臺(tái)邏輯上的計(jì)算機(jī)可以運(yùn)行單獨(dú)的操作系統(tǒng)而互不干擾，這些邏輯上的計(jì)算機(jī)各自擁有自己獨(dú)立的CMOS、硬盤和操作系統(tǒng)，可以像使用普通機(jī)器一樣對(duì)它們進(jìn)行分區(qū)、格式化、安裝系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等操作，所有的這些操作都是一個(gè)虛擬的過(guò)程不會(huì)對(duì)真實(shí)的主機(jī)造成影響，還可以將這幾個(gè)操作系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。目前常用的虛擬機(jī)軟件有VMware Workstation、Virtual PC和VirtualBox等。VirtualBox是一款開源的免費(fèi)虛擬機(jī)軟件，幾乎支持所有的操作系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的虛擬機(jī)軟件VMware及Virtual PC比較，VirtualBox獨(dú)到之處包括Remote Desktop Protocol（RDP）、iSCSI及USB的支持，其主要特性有：

（1）支持OpenGL接口的3D硬件加速。該特性在虛擬的Windows客戶機(jī)里執(zhí)行的應(yīng)用程序通過(guò)OpenGL編程接口使用的3D效果，將不會(huì)用軟件來(lái)模擬，而是直接通過(guò)VirtualBox來(lái)使用主機(jī)的3D硬件。同時(shí)，它能夠支持所有的宿主平臺(tái)（Windows，Mac，Linux，Solaris），當(dāng)然前提是宿主操作系統(tǒng)能夠正常使用OpenGL 3D加速硬件。

（2）支持在32位操作系統(tǒng)上安裝64位GuestOS。VirtualBox支持64位的客戶虛擬機(jī)；從2.1.0版本開始支持在32位的操作系統(tǒng)上虛擬64位客戶機(jī)。當(dāng)然這需要64位硬件支持。

（3）增加了對(duì)Intel Nehalem虛擬化增強(qiáng)技術(shù)EPT和VPID的支持。VirtualBox已經(jīng)有一些成熟的技術(shù)在不需要任何特殊硬件的條件下實(shí)現(xiàn)硬件虛擬化，而現(xiàn)在的Intel和AMD處理器都已經(jīng)支持所謂的“硬件虛擬化”。如AMD的“AMD-V”技術(shù)和Intel的VT-x技術(shù)。從2.1.0版本開始，EPT（Extended Page Tables）和VPID（Virtual Processor Identifiers）在VirtualBox里都得到了支持。

（4）支持多種虛擬系統(tǒng)格式，全面支持VMware和Virtual PC的虛擬機(jī)鏡像VMDK和VHN，包括其快照文件。VirtualBox一般使用自己的鏡像格式VDI文件，同時(shí)還全面支持流行的其它虛擬化產(chǎn)品廣泛使用的的VMDK格式和VHD格式。

2 使用VirtualBox建立虛擬機(jī)

在計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中使用虛擬機(jī)，可以讓學(xué)生在虛擬的計(jì)算機(jī)上任意的進(jìn)行設(shè)置和操作，這些設(shè)置和操作不會(huì)破壞真實(shí)計(jì)算機(jī)。使用VirtualBox創(chuàng)建虛擬機(jī)的步驟如下：

（1）啟動(dòng)VirtualBox，點(diǎn)擊“新建”打開新建虛擬電腦向?qū)Вㄟ^(guò)向?qū)?lái)完成虛擬電腦的創(chuàng)建，這里主要涉及到操作系統(tǒng)、虛擬內(nèi)存、虛擬磁盤等內(nèi)容的設(shè)置。虛擬磁盤是以一個(gè)vdi文件的格式存在于真實(shí)計(jì)算機(jī)磁盤中，它有動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和固定大小兩種方式，建議使用動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，這種方式可根據(jù)實(shí)際磁盤的使用情況來(lái)占用真實(shí)的磁盤空間。

（2）虛擬電腦的設(shè)置。在安裝系統(tǒng)之前需要對(duì)虛擬電腦進(jìn)行設(shè)置，選中虛擬機(jī)，點(diǎn)擊“設(shè)置”打開虛擬電腦的設(shè)置對(duì)話框，然后進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置。主要設(shè)置內(nèi)容包括Storage、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)空間幾項(xiàng)。Storage選擇為ISO格式的安裝鏡像或者選擇一個(gè)物理光驅(qū)分配給虛擬機(jī)，數(shù)據(jù)空間用來(lái)共享主機(jī)上面需要共享的文件夾磁盤分區(qū)，達(dá)到在虛擬的機(jī)器里面能讀寫物理主機(jī)磁盤里面的文件以及數(shù)據(jù)的功能（需要在安裝好的操作系統(tǒng)里面安裝增強(qiáng)功能），需要選擇你打算共享的分區(qū)或是文件夾。VirtualBox提供了四種網(wǎng)絡(luò)接入模式，它們分別是：NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式）、Bridged Adapter（橋接模式）、Internal（內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)模式）和Host-only Adapter（主機(jī)模式），在多數(shù)實(shí)訓(xùn)情況下我們選擇橋接模式。

3 計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用案例

3.1 在《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》中的應(yīng)用

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》是一門理論和實(shí)踐相當(dāng)密切結(jié)合的課程，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境有相當(dāng)高的要求。比如需要雙網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)、多系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)、交換機(jī)和路由器等設(shè)備，而給每個(gè)學(xué)生都配置這些設(shè)備成本是比較高的。我們就可以利用VirtualBox將所需的操作系統(tǒng)集中安裝在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，然后根據(jù)實(shí)訓(xùn)要求搭建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，從而滿足課程的教學(xué)和實(shí)訓(xùn)要求。

3.2 在《計(jì)算機(jī)組裝與維修》中的應(yīng)用

在《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，當(dāng)在講授到如cmos 設(shè)置、磁盤分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)、系統(tǒng)備份與恢復(fù)、軟件的安裝與卸載等實(shí)訓(xùn)內(nèi)容時(shí)，由于這些實(shí)訓(xùn)內(nèi)容對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有一定的破壞性，從保護(hù)硬件設(shè)備的角度出發(fā)，教師一般采用演示的方式來(lái)組織教學(xué)，教師僅用講述的方法來(lái)講解比較抽象，很難達(dá)到實(shí)訓(xùn)的效果。這不利于學(xué)生直觀的了解和掌握，而且學(xué)生也沒(méi)有動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。我們可以利用VirtualBox創(chuàng)建出虛擬的計(jì)算機(jī)，讓學(xué)生在虛擬的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中來(lái)完成上述的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生可以邊聽邊練習(xí)， 這不但提高了教學(xué)效果，而且不會(huì)對(duì)真實(shí)的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生任何破壞性影響。

3.3 在《服務(wù)器配置與管理》中的應(yīng)用

在《服務(wù)器配置與管理》中的RAID技術(shù)實(shí)驗(yàn)、多機(jī)互聯(lián)的路由實(shí)驗(yàn)，教師只能從理論是分析講解，無(wú)法在課堂上演示，學(xué)生也無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)更進(jìn)一步的加深理解。在設(shè)置Telnet、FTP、IIS等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的配置、遠(yuǎn)程訪問(wèn)和路由的設(shè)置等，這類實(shí)訓(xùn)內(nèi)容需要用到多臺(tái)計(jì)算機(jī)和多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而我們現(xiàn)有的教學(xué)條件有限，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完課程缺無(wú)法解決實(shí)際的問(wèn)題。這個(gè)矛盾我們同樣可以利用VirtualBox這個(gè)虛擬機(jī)技術(shù)得到緩解。

4 結(jié)語(yǔ)

利用VirtualBox這種類型的虛擬機(jī)技術(shù)來(lái)應(yīng)用于我們的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的案例很多，需要我們?cè)谄綍r(shí)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中多思考，并注意開發(fā)和積累。虛擬機(jī)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)既解決了我們實(shí)際教學(xué)中存在的矛盾，又提供給學(xué)生很大自主學(xué)習(xí)的空間，既改變了教師傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

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作者簡(jiǎn)介：楊建平（1979-），男，江蘇泰興人，講師，本科，主要研究方向：計(jì)算機(jī)軟件及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。

作者單位：泰州機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇泰州 225300