張浩　張燕姑

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)模式下由于實(shí)驗(yàn)資源、教學(xué)條件的限制，以及設(shè)備維護(hù)成本等的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提出構(gòu)建虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將是計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的新趨勢(shì)，也是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要輔助，以“計(jì)算機(jī)安裝與維護(hù)”軟件系統(tǒng)安裝調(diào)試為例，從當(dāng)前實(shí)驗(yàn)環(huán)境入手，闡述研究開放式虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的重要意義，指出構(gòu)建開放式虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)途徑及應(yīng)用案例，力圖形成一套涵蓋教學(xué)、實(shí)訓(xùn)和測(cè)試等環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)安裝與維護(hù)；虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；操作系統(tǒng)

0 引言

計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為大學(xué)生學(xué)習(xí)中必不可少的工具之一，如何“利其器”是當(dāng)前大學(xué)生欲“善其事”所應(yīng)該掌握的基本技能之一。計(jì)算機(jī)安裝與維護(hù)課程除了作為計(jì)算機(jī)專業(yè)必修的基礎(chǔ)課以外，也作為高等職業(yè)類學(xué)校公選課之一，受到廣大學(xué)生的歡迎。該課程的實(shí)驗(yàn)性要求很高，內(nèi)容主要涉及了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大模塊。硬件系統(tǒng)模塊包括硬件拆解與安裝、硬件調(diào)試與維護(hù)等；軟件系統(tǒng)模塊包括操作系統(tǒng)安裝、軟件系統(tǒng)安裝與維護(hù)、工具軟件使用等。其中硬件系統(tǒng)對(duì)于實(shí)訓(xùn)的要求較高，因?yàn)橛布到y(tǒng)的實(shí)訓(xùn)對(duì)硬件設(shè)備的依賴很大，根據(jù)課程要求需要學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中完成真實(shí)的操作過程，所以在課程實(shí)施過程中會(huì)利用更新替換的舊機(jī)器讓學(xué)生實(shí)際演練，以達(dá)到教學(xué)效果。帶來的問題是這部分機(jī)器在經(jīng)過學(xué)生的反復(fù)拆裝后很難應(yīng)用于軟件系統(tǒng)這個(gè)模塊的實(shí)施。針對(duì)這種情況，通過多年的教學(xué)積累，歷經(jīng)了數(shù)次的教學(xué)調(diào)整，參考對(duì)比兄弟院校本課程的教學(xué)方式，我們?cè)谟?jì)算機(jī)安裝與維護(hù)課程軟件系統(tǒng)模塊的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中引入虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的概念，其涵蓋整個(gè)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括：教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、測(cè)試，為教學(xué)提供了真實(shí)的操作環(huán)境，改善了教學(xué)計(jì)劃的實(shí)施，同時(shí)降低了機(jī)房機(jī)器的維護(hù)強(qiáng)度，提高了教學(xué)的組織實(shí)施與教學(xué)的效果。

1 實(shí)施方法的比較

大部分高等職業(yè)院校對(duì)于課程中軟件系統(tǒng)實(shí)施的方法有：①傳統(tǒng)做法。主講教師利用教師機(jī)直接演示，給學(xué)生提供真實(shí)的操作參考，直觀而且形象，缺點(diǎn)也顯而易見，每次實(shí)際演示都將導(dǎo)致教師機(jī)的系統(tǒng)環(huán)境產(chǎn)生根本的改變，同時(shí)也增加了實(shí)訓(xùn)室機(jī)器維護(hù)的強(qiáng)度。②利用虛擬化技術(shù)。利用當(dāng)前流行的虛擬機(jī)技術(shù)VMware、Virtual Box和Virtual PC，在現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)室物理機(jī)器上模擬出多臺(tái)虛擬的計(jì)算機(jī)，這些虛擬機(jī)就像真正的計(jì)算機(jī)一樣進(jìn)行工作，如安裝操作系統(tǒng)、安裝應(yīng)用程序、訪問網(wǎng)絡(luò)等。優(yōu)點(diǎn)是充分利用了現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)機(jī)房環(huán)境，避免了操作對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的損壞，大大降低了機(jī)房維護(hù)強(qiáng)度。缺點(diǎn)是這種操作過程雖然較接近真實(shí)環(huán)境，但執(zhí)行的效果并不能讓學(xué)生真正領(lǐng)會(huì)軟件系統(tǒng)安裝的精髓，碰到實(shí)際機(jī)器安裝系統(tǒng)時(shí)仍然不知道該如何著手處理。③利用諸多的光盤來實(shí)施教學(xué)計(jì)劃。該方法需要獨(dú)立的軟件安裝機(jī)器，能提供真實(shí)的操作過程，缺點(diǎn)是光盤損耗較大，一學(xué)期每臺(tái)機(jī)器需要4套光盤以上，光盤磨損嚴(yán)重，并且光驅(qū)讀取速度相比較而言太慢，同時(shí)機(jī)房管理難度較大。

2 虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路

計(jì)算機(jī)安裝與維護(hù)課程中的軟件系統(tǒng)模塊包括操作系統(tǒng)安裝、軟件系統(tǒng)安裝與維護(hù)、工具軟件使用等，在具體實(shí)施中課程對(duì)應(yīng)安排了7個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如表1所示。

每個(gè)項(xiàng)目實(shí)際上還包括了多個(gè)子項(xiàng)目，例如項(xiàng)目②安裝操作系統(tǒng)，可以包括Windows 2000在內(nèi)的多個(gè)版本操作系統(tǒng)、甚至是多操作系統(tǒng)的安裝。

為得到最佳的實(shí)驗(yàn)效果，就需要盡量地貼近真實(shí)環(huán)境，由于軟件系統(tǒng)部分的操作直接與計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)環(huán)境相關(guān)聯(lián)，操作的過程有可能需要對(duì)磁盤進(jìn)行重新劃分、有可能需要重裝系統(tǒng)、也有可能只需要對(duì)指定的操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置或優(yōu)化等。如何在每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施之前讓機(jī)房每臺(tái)機(jī)器可以快速地調(diào)整至預(yù)設(shè)的真實(shí)環(huán)境，這正是我們要考慮解決的問題。

以項(xiàng)目②“操作系統(tǒng)安裝與設(shè)置”為例，項(xiàng)目目的是通過安裝Windows 2000、Windows XP、Windows 7等常用操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)安裝、多系統(tǒng)并存，還包括操作系統(tǒng)安裝后的相關(guān)設(shè)置，從而讓學(xué)生掌握常用操作系統(tǒng)安裝和設(shè)置的能力。重點(diǎn)是操作系統(tǒng)安裝的標(biāo)準(zhǔn)方法和流程，難點(diǎn)是操作系統(tǒng)安裝過程中應(yīng)該要注意的事項(xiàng)。

需要安裝操作系統(tǒng)的情況有兩種：一種是全新磁盤（未劃分）；另一種是有系統(tǒng)，但是原系統(tǒng)已經(jīng)損壞。因此需要?jiǎng)?chuàng)建兩種磁盤環(huán)境：一種是清空磁盤原有分區(qū)信息，相當(dāng)于恢復(fù)至磁盤出廠設(shè)置，另外一種是已有多分區(qū)但系統(tǒng)已損壞的環(huán)境，分別針對(duì)這兩種情況將對(duì)應(yīng)環(huán)境的磁盤預(yù)先進(jìn)行磁盤備份，形成獨(dú)立的鏡像文件或GHO文件并保留。將各個(gè)版本的操作系統(tǒng)安裝盤以ISO格式文件保存以待使用。常規(guī)系統(tǒng)安裝又有3種方式：全新安裝、升級(jí)/覆蓋安裝、多系統(tǒng)安裝。兩個(gè)環(huán)境文件（鏡像文件或GHO文件）和多個(gè)操作系統(tǒng)安裝的ISO格式文件組合產(chǎn)生了項(xiàng)目②“操作系統(tǒng)安裝與設(shè)置”中的多個(gè)子項(xiàng)目。

3 開放式虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建

依照上述設(shè)計(jì)思路，構(gòu)建一套開放式虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)需要考慮幾個(gè)方面：完備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、典型環(huán)境對(duì)應(yīng)磁盤（分區(qū)）的備份庫（低成本的創(chuàng)建）、光盤的ISO鏡像庫，以及能利用專家知識(shí)進(jìn)行靈活添加和組合生成新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

3.1 完備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

針對(duì)軟件系統(tǒng)的安裝與調(diào)試，虛擬化平臺(tái)最突出的特征是能夠?qū)⒃O(shè)備（機(jī)房的機(jī)器）按專家預(yù)設(shè)的環(huán)境快速搭建，從而讓對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具備理想的環(huán)境，這樣不但能夠?qū)崿F(xiàn)真實(shí)教學(xué)中的所有操作步驟，得到既定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，而且最大的?yōu)點(diǎn)在于可以反復(fù)實(shí)踐和練習(xí)。這符合作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的要求。

3.2 低成本的典型環(huán)境備份庫

利用成熟的“系統(tǒng)和數(shù)據(jù)備份技術(shù)”，可以輕松地將軟件系統(tǒng)安裝與調(diào)試的各種典型環(huán)境進(jìn)行快速備份，并以特定的格式文件存在。依照專家知識(shí)的要求對(duì)此類文件進(jìn)行歸類和整理，形成環(huán)境備份庫。同樣，成熟的“系統(tǒng)和數(shù)據(jù)備份技術(shù)”也可以按專家知識(shí)的要求將指定的備份文件恢復(fù)至指定的磁盤或分區(qū)，完成專家知識(shí)所預(yù)制的要求。endprint

3.3 光盤的ISO鏡像庫

考慮到軟件系統(tǒng)的安裝與調(diào)試，需要各種安裝光盤，實(shí)驗(yàn)環(huán)境情況下，安裝光盤的使用會(huì)有很多不利因素，如讀盤速度、光盤磨損、光盤的管理。利用成熟的“光盤映像文件制作/編輯/轉(zhuǎn)換工具”將相關(guān)的光盤制作成ISO格式的文件，形成ISO鏡像庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理。

3.4 專家知識(shí)形成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，需要全面收集專家知識(shí)，包括實(shí)驗(yàn)涉及的知識(shí)、實(shí)驗(yàn)相關(guān)的操作技能，才能使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容充分涵蓋教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)，并通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目將這些知識(shí)有機(jī)銜接起來。滿足在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的3個(gè)重要環(huán)節(jié)：知識(shí)講解、技能訓(xùn)練、能力測(cè)試。

開放式虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中各個(gè)組成部分的創(chuàng)建方法和步驟如下：

（1）根據(jù)軟件系統(tǒng)模塊中預(yù)定的各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（包括子項(xiàng)目），結(jié)合實(shí)驗(yàn)用機(jī)器的實(shí)際配置，創(chuàng)建合適的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

（2）系統(tǒng)和數(shù)據(jù)備份技術(shù)將各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的環(huán)境“拍照”保存，形成備份。

（3）利用優(yōu)盤啟動(dòng)技術(shù)制作啟動(dòng)優(yōu)盤，并按照分類的實(shí)驗(yàn)順序制作命令菜單。

（4）將預(yù)先保存的環(huán)境“照片”，或者是軟件系統(tǒng)安裝所需要的鏡像文件存放至優(yōu)盤指定位置。

（5）通過系統(tǒng)和數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)還原預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，加載所需要的鏡像文件，并執(zhí)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作。

（6）允許隨時(shí)根據(jù)專家知識(shí)的要求，增加新的備份環(huán)境或ISO鏡像文件，具備開放性

軟件系統(tǒng)安裝調(diào)試的虛擬化平臺(tái)如圖1所示

4 預(yù)期效果

計(jì)算機(jī)安裝與維護(hù)課程軟件系統(tǒng)模塊的教學(xué)實(shí)施中，通過引入虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，前期預(yù)先創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)需要的各種環(huán)境并保存，在軟件系統(tǒng)模塊相關(guān)的教學(xué)演示、實(shí)驗(yàn)操作中都可以快速通過虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)快速生成實(shí)驗(yàn)環(huán)境，完成相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，達(dá)到實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。本課程軟件系統(tǒng)模塊涉及安排的30個(gè)子項(xiàng)目均利用虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)快速實(shí)現(xiàn)環(huán)境并完成實(shí)施，且效果良好。

5 結(jié)語

我們通過對(duì)軟件系統(tǒng)安裝調(diào)試虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用和實(shí)踐，總結(jié)出虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具備以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）軟件系統(tǒng)安裝調(diào)試的虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存放于U盤中，也可以導(dǎo)入DVD光盤，制作攜帶非常方便。

（2）軟件系統(tǒng)安裝調(diào)試的虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為學(xué)生的重復(fù)實(shí)驗(yàn)節(jié)約了大量的提前準(zhǔn)備時(shí)間，同時(shí)也降低了實(shí)訓(xùn)室維護(hù)工作強(qiáng)度。

（3）軟件系統(tǒng)安裝調(diào)試的虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)添加新環(huán)境簡(jiǎn)單方便，極大程度上豐富了教學(xué)環(huán)境，最佳程度上提供了真實(shí)的模擬環(huán)境。

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（見習(xí)編輯：劉麗麗；編輯：趙廓）endprint