呂杰英

摘要：計算機技術在各個領域的應用越來越普及，成為必不可少的實用工具，計算機掌握的熟練程度已成為企業(yè)招聘員工的必要條件之一。在計算機基礎教學中，中職教育非常注重學生的實際動手能力，但往往由于學校機房的軟硬件條件和安全考慮限制，不能很好地滿足教學實際需要。而應用虛擬機技術卻能很好地彌補這方面的不足，本文就如何把這項技術在計算機基礎教學中的應用作一些探討。

關鍵詞：計算機教學；虛擬機技術；操作應用

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.05.024

1 虛擬機技術介紹

虛擬機（Virtual Machine）是指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境中的計算機系統(tǒng)。它具有與真實系統(tǒng)完全一樣的界面和功能，進入虛擬系統(tǒng)后，所有操作都是在這個全新的獨立的虛擬系統(tǒng)里面進行，可以獨立安裝運行軟件，保存數(shù)據(jù)，擁有自己的獨立桌面，切換簡便自由，不會對真正的系統(tǒng)產生任何影響，而且具有能夠在現(xiàn)有系統(tǒng)與虛擬鏡像之間靈活切換的一類操作系統(tǒng)。

目前流行的虛擬機軟件有VMware系列、Virtual Box和Virtual PC等，它們都能在一臺計算機上虛擬出多臺計算機和多種不同的操作系統(tǒng)。其中VMware Workstation（中文名“威睿工作站”）是一款功能強大的桌面虛擬計算機軟件，下面內容主要以它為例子進行闡述。

2 虛擬機技術在計算機基礎教學中的應用

2.1 安裝操作系統(tǒng)實踐

安裝操作系統(tǒng)是計算機基礎學習的主要內容之一，也是每位學生必須掌握的知識點，更是計算機普及后要實際用到的技能之一，事實上很多學生都沒有學會這項技能，究其原因是學生缺少一個安裝操作系統(tǒng)的實踐機會。學校計算機實驗室主要考慮到日常的實驗教學和保證其設備的完好性，所以在操作系統(tǒng)和應用軟件安裝完畢后對其進行了保護，因而操作系統(tǒng)和應用軟件不允許學生擅自改變，否則會導致應用軟件出錯甚至計算機系統(tǒng)崩潰影響整個教學。所以實際教學中操作系統(tǒng)安裝內容往往只能紙上談兵，學生缺少實際動手環(huán)節(jié)，而利用虛擬機技術就可以進行操作系統(tǒng)或應用軟件安裝練習，盡管在虛擬機中進行軟件操作時，軟件有可能破壞，數(shù)據(jù)有可能丟失，操作系統(tǒng)有可能一樣會崩潰，但是崩潰的只是虛擬機上的操作系統(tǒng)，對宿主機來說不過是一個文件損壞而已，對物理計算機上的操作系統(tǒng)和其它應用軟件不會產生任何影響。

要在一臺電腦上模擬出若干臺PC，利用虛擬機技術完全可以實現(xiàn)，并且這些PC可以獨立運行而互不干擾，這臺電腦還可以“同時”運行幾種不同的操作系統(tǒng)，盡管我們經常在一臺PC機上安裝多操作系統(tǒng)，不過其同一時間只能運行一種操作系統(tǒng)，如果想切換到不同的操作系統(tǒng)，必須重新啟動電腦進行選擇。而在虛擬機環(huán)境下情況就不同，可以同時運行多個操作系統(tǒng)，并且不需要重啟電腦，就可以在多個操作系統(tǒng)之間隨意切換，這樣大大地節(jié)省了時間，提高了效率。學生通過在一臺電腦中學習安裝不同的操作系統(tǒng)，除常用的windows系列（如windows XP、windows 7）外，還可以學習安裝蘋果MAC系統(tǒng)、安卓系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)等等，對不同操作系統(tǒng)的安裝練習，有效提高了學生工作后遇到不同操作系統(tǒng)的適應性，極大地擴展了學生的知識面、提高了他們的動手操作能力。如圖1可以看到VMware Workstation中安裝了多種不同的操作系統(tǒng)，并且可以同時或獨立運行：

2.2 計算機系統(tǒng)維護實踐

計算機系統(tǒng)維護技術14]是計算機日常操作的一項基本技能，也是衡量一個學生對計算機操作熟練程度的重要標志之一。試想如果到企業(yè)工作后能幫同事維護計算機，恢復操作系統(tǒng)、安裝軟件、殺毒、清理垃圾等，一定會被刮目相看，可以增強彼此間的信任感和改善人際關系，這就需要學生在校其間掌握必要的從裸機到操作系統(tǒng)及應用軟件的安裝和維護能力，而這些實際動手能力顯然不是靠聽聽理論、看看書就能解決的，必須付諸實踐。然而在實際教學中，學校機房不可能提供這種“破壞力”如此強的操練機會。故必須借助虛擬機的高度仿真性和安全性來完成這一項學習操作任務，彌補以往不能動手操作的短板。

（1）CMOS設置（BIOS Setup）

CMOS設置對大部分普通電腦操作者來說不會運用，但其又是電腦維護的必備技能之一，尤其是面對一臺“裸機”時更是如此。因此，學習CMOS設置顯得非常重要，而通過Vmware workstation的虛擬機菜單項中電源子項設置（啟動時進入BIOS）就能解決實踐學習，用虛擬機啟動后模擬進入CMOS設置（BIOSSetup）的程序界面，如圖2所示，就可以對系統(tǒng)日期時間、硬件配置參數(shù)、系統(tǒng)口令及啟動順序等等方面的內容進行設置。而且VMware虛擬機中的BIOS設置屬于比較復雜，它模擬Phoenix BIOS程序編寫，如果讓學生熟練掌握了該BIOS設置，就可以輕而易舉實現(xiàn)對于大部分的PC機和筆記本電腦BIOS進行設置了。

（2）硬盤分區(qū)、格式化

硬盤分區(qū)和格式化操作也不適合在完好的實驗室計算機上直接操作，操作不好會導致系統(tǒng)崩潰、應用軟件癱瘓和數(shù)據(jù)丟失，這種操作行為，在學校計算機操作課中往往會受到嚴厲的禁止，但是學生又必須要掌握這項技能，使得教學雙方處于兩難的境界。而采用虛擬技術問題就迎刃而解，目前使用的較多硬盤分區(qū)、格式化軟件為Partition-Magic（分區(qū)魔術師）或DM，我們可以從網上下載這些軟件的光盤鏡像文件（ISO文件），把它們保存在物理主機的硬盤中，然后將虛擬機的CD/DVD（IDE）光驅通過使用ISO映像文件方式指向這些軟件光盤鏡像文件，在虛擬機啟動后，選擇啟動進入BIOS子項，通過設置系統(tǒng)第一啟動為CD-ROM，就運行虛擬機光盤中的分區(qū)軟件對硬盤進行分區(qū)或格式化操作練習。也可以在虛擬機系統(tǒng)中直接運行分區(qū)軟件進行各類操作（如圖3所示）。虛擬機中的硬盤是由虛擬機系統(tǒng)模擬出來的，它只是保存在物理硬盤上的特殊文件，我們在虛擬機中多次執(zhí)行格式化操作、分區(qū)或發(fā)生誤操作，至多是這個文件損壞，對真正物理硬盤的其它內容不會損壞。

2.3 計算機網絡組建和安全實踐

計算機組建局域網和網絡安全是操作性非常強的教學內容，如果學生沒有通過系統(tǒng)訓練和具體實踐操作根本無法掌握其要點，特別是網絡安全教學中的模擬網絡攻擊會對實際的計算機網絡系統(tǒng)帶來危害，造成計算機損壞或網絡癱瘓。為此利用虛擬機來仿真組建網絡就沒有這些當心了。以VMware為例其網絡設置有三種模式：在橋接模式下，虛擬機與宿主機保持在同一網段但IP地址不同，表現(xiàn)出虛擬機網絡直接連接到物理局域網上，這與在該局域網中添加其它宿主主機在效果上沒什么區(qū)別，虛擬機就象一臺物理機與其它計算機形成對等關系；在NAT模式下，宿主機相當于一臺NAT網關，虛擬機借用它的IP地址和網絡連接，可以直接進行上網，虛擬機在對外訪問時，完全“冒用”宿主主機的IP地址，這樣從外部網絡來看，只能看到宿主主機，完全看不到虛擬機；在Host-Only（僅主機）模式下，虛擬機被隔離到一個虛擬的局域網中，這種方式只能進行虛擬機和宿主機之間的網絡通信，此局域網與物理局域網不會發(fā)生任何數(shù)據(jù)交換，即網絡內其它宿主機與該虛擬機系統(tǒng)不能相互訪問。在計算機網絡教學中，學生在虛擬機系統(tǒng)中，可通過上述不同的情景、方式進行對比實驗，從而掌握計算機網絡組建的基本知識，如圖4所示既直觀又方便。

3 虛擬機技術的其它應用

3.1 軟件測試

利用虛擬機可以方便地進行各種有風險的破壞性實驗，進行病毒干擾和軟件測試，它能避免病毒對宿主機操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的侵害，一旦虛擬機的系統(tǒng)崩潰也不會對宿主機的系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)造成傷害。在軟件測試中還可以利用VMware的快照功能來保留虛擬機的狀態(tài)，以便您可以隨時恢復到該狀態(tài)，從而節(jié)省大量的啟動時間，提高工作效率。

3.2 便于攜帶的虛擬機器

由于VMWare虛擬機模擬出來的硬件是固定型號的，與宿主機的實際硬件無關。比如，在一臺機器里用VMWare安裝了linux，可以把整個虛擬機文件COPY到其它有VMWare的機器里運行，不必再安裝。同時VMware也能識別一些其它軟件的開放虛擬化格式分發(fā)程序包文件（如Virtual Box的ova文件），這樣就可以將一臺機器中生成的虛擬機文件復制到優(yōu)盤或移動硬盤，在實驗室任一臺安裝有虛擬機環(huán)境的計算機中插入該盤，就可以達到在自己的虛擬機環(huán)境中進行實驗的目的，附身攜帶的優(yōu)盤或移動硬盤就成為一臺名符其實的虛擬機器。

3.3 屏幕錄像

在計算機教學過程中，經常需要將一些操作過程進行屏幕錄像以進行直觀教學。平時常用的是“屏幕錄像專家”等一些專業(yè)軟件，而VMware可以通過“虛擬機”菜單下“捕捉視頻”命令將虛擬機里的操作過程錄下來，并以視頻AVI格式保存，這些文件還可以作為教師多媒體教學的素材，提高多媒體教學視覺沖擊，加深學生對教學內容的理解與掌握。

4 結語

虛擬機技術為計算機基礎教學帶來了極為便利的仿真實踐，利用虛擬機的可靠性、獨立性、安全性、移植性、仿真性等特點，對傳統(tǒng)計算機基礎教學進行了全面的改革與創(chuàng)新，尤其對于提高技校學生的計算機綜合操作能力，有著特別重要的意義。