浅谈在中职计算机实训教学中的虚拟机技术运用

　　摘要：本文针对现阶段中职学校计算机实训教学存在的设备不足，实验维护难等问题，结合自身教学实际，提出了利用虚拟机技术挖掘现有设备的潜力，缓解实验环境压力的解决方法，为中职学校组织实施实训教学提供参考，达到拓宽教育思路，推广教学经验的目的。
　　关键词：中职，计算机实训，虚拟机。
　　一、前言
　　实训教学历来都是中职教育最重要的一个环节，它能够强化学生的专业技术水准和实践能力，对于计算机专业来说尤为如此。现阶段，受限于教学经费的投入不足、设备的更新慢等客观原因，中职学校计算机实训教学普遍存在着硬件设备不足，实验维护工作量大等问题，无法满足实际教学实践的需要。虚拟机技术应用于计算机实训教学可以极大缓解计算机实训教学中所面临的诸多问题。
　　二、虚拟机技术
　　虚拟机技术是当下计算机工作者研究的一个热点课题，广泛地运用在服务器集成、云计算等诸多领域。虚拟机是指在物理计算机上通过软件模拟出具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。虚拟机技术能够在一台物理计算机上面虚拟出多个子系统，而且每个子系统拥有各自独立的CPU、硬盘、内存等虚拟硬件，就像完全不同的计算机。
　　使用虚拟机技术具有以下的优点：
　　1。一机多用，节省资源。使用虚拟机技术不需要分区或重开机就能在同一台计算机上使用两种以上的操作系统，摆脱了对多启动系统的依赖，无需再使用多硬盘、多分区来安装多个操作系统，从而节省了资源，降低了维护费用。
　　2。高度集成，使用方便。虚拟机可以在一台计算机上同时集成多个操作系统，系统之间能随意切换，互动操作，还可以利用联网功能构建虚拟网络，在一台计算机上实现复杂的网络实验。
　　3。兼容性好，便于移植。虚拟机将操作系统以映像文件的形式存放在宿主机的硬盘中，可以很方便地拷贝到其他计算机上使用而不存在任何问题，便于多机统一部署安装。
　　4。增强系统安全。每个虚拟机中的操作系统出现问题并不影响宿主机系统的运行，极大地加强了对宿主机系统的保护。
　　5。便于修改操作环境。虚拟机软件能够很方便的设定修改系统的操作环境，如内存、磁碟空间、周边设备等。
　　三、虚拟机技术在计算机实训教学中的实际运用
　　目前具有虚拟机功能的软件很多，常用的有VMwareWokrstation、VirtualBox和VirtualPC。下面以当前流行的虚拟机软件VMwareWokrstation为例，介绍虚拟机技术在计算机实训教学中的实际运用。
　　（一）在实训环境维护中的运用
　　目前中职学校的计算机实训机房多数是公共机房，往往需要在每台计算机中安装大量实训软件。但现实情况是，软件间经常出现安装运行环境冲突，无法正常安装使用。传统解决方法是安装多操作系统来分别安装软件，但这样就为实训环境维护带了巨大的负担。使用虚拟机有助于解决公共机房的软件冲突问题，改善实验环境。
　　例如，笔者所在学校的某个机房同时要安装用友财务通2005与用友财务通v10。但是，这两个软件都依赖MicrosoftSQL2000数据库，并且数据库实例文件会发生冲突，需要分操作系统安装。我们先在一台实训计算机中新建虚拟机，安装好windowsxp操作系统和MicrosoftSQL2000数据库软件。通过使用VMwareWokrstation软件的克隆命令功能，可以快速克隆出完全相同的虚拟机系统。使用克隆的系统来分别安装用友财务通2005和用友财务通v10后，再使用Ghost或同传系统来完成整个机房的软件环境的更新。这样一来，就可以根据教学需要选用不同的虚拟机系统来进行实训教学。使用虚拟机技术不需要在实训计算机上安装多系统，切换系统也十分简单，为实训教学带来极大的便利，同时也减轻了维护机房软件环境的工作量，不失为另外一种解决问题的思路。
　　（二）在难以实施的实训课程中的运用
　　计算机专业课程实训中存在一些难以实施的实验，其中以计算机的组装与维护课程里的BIOS参数设置实验和硬盘分区与格式化实验最为典型。由于大多数中职学校的计算机实训机房都对实训计算机使用了还原保护系统，禁止访问BIOS和硬盘，因而无法进行实验。通常的做法是用图片进行教学，只说理论；或是使用一些模拟器来被动的完成一些简单实验。学生无法掌握实验的整个流程，影响了学习质量。使用虚拟机有助于扫除部分计算机专业课程实训教学的技术盲点，提高教学质量。
　　以BIOS参数设置实验为例。在实训计算机配置新建任意一个虚拟机，启动虚拟机时按下F2键盘按键，可以进入虚拟机BIOS界面（部分虚拟机版本不同键盘可能不同，有的是ESC键）。紧接着就可以在虚拟机中的模拟BIOS界面中进行BIOS设置实验了。由于虚拟机中的BIOS环境对计算机硬件设备进行了模拟，用它来实验开机顺序、时间调整、主从盘等BIOS常规设置，学生可以实际观察到虚拟机运行环境的变化。同时，实验结果对宿主机的硬件设备不会造成任何的损坏。VmwareWorkstations提供PhoenixBIOS的BIOS程序，广泛地应用于笔记本电脑和品牌机，十分适合开展计算机实验教学。
　　（三）在构建复杂网络实验环境中的运用
　　网络技术是如今计算机技术发展最为迅速的一个领域，学生网络技术实践能力的高低，是检验学校计算机网络课程教学是否成功的一个重要标志。因而，专业网络技术实训室的建设也就成为培养信息化人才必不可少的一个实践平台。然而，受制于客观条件，很多实训室无法提供完善的网络实训平台。将虚拟机技术运用到这方面实训教学中，这个问题得到很好的解决。
　　企业网构建实验是现如今计算机网络课程实训教学的重点和难点。这类实验通常要求用路由器、交换机以及多台计算机来构建企业网的网络，并在工作组的模式之下使WindowsSevrer2003操作系统和Linux操作系统的常用服务器配置得以完成。要实现实训内容就需要大量的实训计算机，这对于学校的网络实训环境提出很高的要求。而且实训计算机不断更改操作系统，操作系统极易遭受破坏。往往经过一个实验，就要重新安装操作系统，实验维护工作量很大。VmwareWorkstation提供了虚拟机与宿主机及虚拟机与虚拟机之间进行网络通信的虚拟网络环境，能够完成相关的服务器配置、Web、FTP等应用实验。
　　我们以一个经典的企业网构建实验为例来介绍虚拟机技术的运用。这个实验要求用一个路由器、两台交换机、四台计算机来构建企业网的网络。其中，FTP服务器是PC1，WEB服务器是PC2，它们连接到交换机SwitchA和路由器Route上面，PC3和PC4是一般的网络计算机，它们连接到SwitchB上面，然后两台交换机再互相连接。实验的大致过程是这样的：在其中一台实训计算机上面用VmwareWorkstation软件模拟出PC1与PC2，并分别在虚拟机上面安装WINDOWS2003的操作系统，设置网络模式为桥接，在PC1和PC2上设置好FTP服务器和WEB服务器；在第二台实训计算机上模拟出PC3和PC4；依据实验网络拓扑结构将各种设备连接起来，将每一台虚拟机的Pl地址设置好，根据试验的要求设置VLAN以及路由器；测试实验结果。
　　与传统实验过程相比，该实验由于使用了虚拟机技术，减少了两台实训计算机，更重要的是实验中涉及的计算机均为虚拟机，这就为将来实验的扩展变化留下空间。因此，使用虚拟机，能够帮助学校实施网络实训节省大量资源，教学效果得到了改善。
　　四、结语
　　总之，虚拟机技术在计算机实训教学中的运用，能够为中职学校的计算机实训教学提供更加真实与安全的实验环境。同时，降低了实训成本，提高了教学质量，作为传统计算机实训的有益补充，具有可行性、经济性、安全性与可推广性。