网络数据库教学中虚拟技术的应用研究

刘小华 方莉 王奇志

网络数据库教学中虚拟技术的应用研究

刘小华 方莉 王奇志

针对传统教学方式的缺陷，拟将虚拟机技术应用到网络数据库教学和实践环境的构建中，通过2个平行班级的试验比较证实其对网络数据库课程教学效果的提升作用。

虚拟技术;网络数据库;SQL Server

网络数据库有别于Access、Foxpro等集中式数据库的最大特点就是其基于一个网络的平台，因此对于这门课的教学需要配置相关的网络环境，在网络环境下去完成数据库项目的开发教学和实践。在传统的教学模式下很难达到这个要求，随着虚拟技术的发展，该技术被逐渐应用于教学领域，如创建虚拟设备、虚拟课堂、虚拟实验室以及虚拟校园。本文就虚拟机在网络数据库教学中的应用做些探索性研究。

图1 客户机/服务器体系结构

一 传统教学方式的缺陷

目前构建基于3层架构(B/S模式)的网络数据库应用程序已成为一种趋势(如图1)。该架构由表示层、业务层和数据层组成，分别由浏览器、web服务器、数据服务器来实现。

针对这种架构的网络数据库的传统教学方式在构建环境时，教师机往往3层全都部署在一台电脑上，这样虽然不影响教学内容的传授，但是这种方式的教学没有把应用程序的3层结构很好地展现出来，忽视了网络数据库基于网络平台的特性，导致没有一定基础的高职生在学期快结束时向老师提出“老师，网络数据库跟vfp数据库有什么区别”的荒唐的问题。同时，这种方式也将3层结构间相互联系的技术环节淡化以致隐藏，使得学生对程序开发的关键技术把握不够，从而影响后期的项目开发。另外，在实验实训教学环节，环境的架设虽然可以按3层构建，但鉴于实验室的统一管理以及电脑数量的限制，所以最终也是将3层部署在一台机器上，使得在项目实训上不能模拟真实的开发环境。最后，在真实机上演示和实践安装部署开发环境时，由于环节比较繁琐容易出现失败，这势必影响学生对这部分技能的掌握。传统的教学方式带来的结果是教师往往把教学的重心放在纯粹的数据库开发和管理本身，而不是将其置于3层架构的大背景下去教授，削弱了整个开发流程的掌握程度。

二 虚拟技术在网络数据库教学上的应用

1.虚拟技术简介。

借助虚拟化可以在单台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都可以在多个环境之间共享同一台物理机的资源。不同的虚拟机可以在同一台物理机上运行不同的操作系统以及多个应用程序。

目前常用的虚拟机主要有 VMware和 Virtual PC。Virtual PC操作简便，但其功能没有VMware强大。VM-ware采用固定内存分配，占用资源大，但进入虚拟系统后，操作时的速度却明显比VPC快得多，这是由于VM-ware调用了更多的真实的系统配置!而且它完美支持Linux，其独有的“快照”功能，提供了便捷的软硬件测试环境切换，其“捕捉屏幕”和“捕捉视频”功能，是交流学习的有用工具，这些都是Virtual PC所没有的。本文就是利用VMware桌面虚拟化产品VMware Workstation来构建网络数据库的教学和实践环境。

2.VMware Workstation在网络数据库教学上的应用。

(1)方便演示真实的3层架构的网络数据库应用程序。鉴于网络数据库基于网络平台的特性，运用VMware Workstation软件创建2个虚拟机，分别担任web服务器和数据库服务器角色，利用物理主机充当客户端，模拟一个具有3层架构的网络数据库应用程序的运行环境，把表示层、业务层和数据层分开部署，使得3层结构清晰地展现在学生的面前。

(2)帮助学生把握数据库开发的关键技术。有了一个真正的3层结构环境，结合项目通过演示、讲解、实践，让学生了解层间联系的技术环节，比如业务层是如何通过网络去连接后台的数据库的，帮助学生掌握开发的关键技术。

(3)解决实验室硬件条件的限制。构建一个专门的网络数据库实验室不是不行，但在管理和配置上都比较麻烦，采用VMware Workstation软件在一台机器上实现，可以让每个学生独享一个真正的3层架构的实验环境。另外也方便了实验室的管理工作，加速实验环境的配置。

(4)快速灵活地部署和恢复基于多平台的多层应用程序运行环境。3层架构环境的架设比较复杂，需要有相关的组件和软硬件的支持，包括操作系统平台的选择和.NET框架安装，在部署时很容易出现问题。通过VM-ware Workstation软件创建的虚拟机，可以随时灵活地演示整个环境的部署配置过程，而不影响物理机的运行，学生在实践时也不会受到实验室及时还原功能的影响了。利用VMware Workstation的快照功能，在部署失败时可以快速地恢复到一个原始的“纯净”状态。

三 虚拟教学环境的架设

1.系统架构的确定。

网络数据库教学实验环境采用IE 8.0+ASP.NET 2.0+SQL SERVER 20053层架构技术，表示层、业务层和数据层的操作系统平台分别选择Windows XP、Windows Server 2008、Windows Server 2003。主机安装 Windows xp，在虚拟机Windows Server 2008上安装Visual Studio 2005，虚拟机Windows Server 2003上装SQL Server 2005。

2.VMware Workstation软件的安装和配置。

(1)系统的需求。安装时，我们应重点考虑内存的容量，因为要在主机上再运行2个操作系统，加上主机等于是3个系统同时在运行，所以需要足够的内存支持，目前标准配置2G可以运行，但为了运行速度流畅点，建议配4G。

(2)安装和配置。像安装其他软件一样，运行setup.exe或者下载的安装文件，采用默认的方式安装就行了。装好后，会发现主机多了3个虚拟网卡，分别对应3种虚拟网络:

Bridged(桥接)——让客户机操作系统直接访问外部以太网，客户机在外部网络中必须有自己的IP地址。

NAT(网络地址转换)——让客户机的操作系统使用主机的IP地址访问主机的拨号或外部以太网络连接。

Host Only(仅主机)——连接客户机操作系统到主机上的私有虚拟网络。

3层架构所在的系统在真实的环境里都处在公网，均有独立的IP，因此为了模拟这样的环境我们采用Host Only网络，将3台机器的网卡配置为同一网段的IP。借此保留主机连接Host Only的虚拟网卡，关闭其他2个虚拟网卡。可以启用虚拟网络里的DHCP服务，让其为3台机器的虚拟网卡分配同一网段的IP，同时将主机虚拟网卡IP设置为自动分配。

3.虚拟机的安装和配置。

(1)选择新建虚拟机类型。打开VMware Workstation，新建虚拟机。虽然VMware提供了“Typical”典型的制作方式，但在使用中发现此种方式并不好，一个主要的缺点就是无法调节硬盘空间的大小，因此还是建议大家使用“Custom”自定义制作方式。

(2)选择操作系统的类型。是通过下拉列表来选择，列表中包含了Windows发表以来的所有版本，还有DOS和Linux等等。这里选择Windows。

(3)指定系统的名称以及存放的位置。这里改为Windows Server 2008，根据需要修改文件存放的位置。

(4)定义内存的大小。内存的大小是可以调节的，默认的是根据你所选系统决定的，可以根据物理内存的容量合理分配虚拟内存。

(5)网络连接方式的选择。根据上面的分析，这里同样选择Host Only。

(6)硬盘类型以及空间的选择。这里同样有多个选择:建立新的虚拟硬盘、使用现有的虚拟硬盘和创建新的物理硬盘。我们选择建立新的虚拟硬盘。硬盘的空间大小的设定，默认的是4G，这里本着够用的原则，保证能装下一个操作系统和所需的软件便可。建议把“分割磁盘为2GB的文件”复选框勾上以节约物理硬盘的空间。

经过以上几个步骤，基本上完成了一个虚拟机的创建和设置，可以采用同样的方法创建第二个机器Windows Server 2003，接着把虚拟机的虚拟网卡IP地址设为自动分配。

4.虚拟机操作系统和应用软件的安装。

启动虚拟机就相当于启动物理机器，可以设置CMOS，更改启动方式，因此操作系统和 Visual Studio 2005、SQL Server 2005的安装跟真实的物理机一样，这里不再赘述。注意为了改善显示和鼠标功能，装好系统后还需安装“VMware Tools”。

四 教学效果的分析评价

选取08计算机应用技术2班和08计算机应用技术3班做对比试验。2班采用虚拟机技术构造3层架构的教学和实践环境，3班采用传统的将3层架构部署在同一台机器上进行教学和实践。这两个班在专业、人数、学生知识基础、素质因素方面都非常接近，很适合做对比试验。评价方式主要有考试结果、实验、实训、学生座谈、毕业设计。评价内容包括对数据库基本知识的把握程度、完成项目设计的水平、对本课程学习的态度等方面。

学期结束，通过考核发现:两个班对数据库操作、表管理、查询等基本知识的把握区别不大，但在数据库连接对象的应用上2班比3班掌握得好。根据课堂教学期间的实验结果发现2班的学生爱动手、操作熟练，其中对于“SQL Server 2005的安装与配置”这个实验2班同学做的明显比3班好。项目实训阶段的效果显示:2班的同学对于实训项目的整体环节和流程把握比较好，从设计到系统的实现，思路清晰，进入角色快，而3班的同学却感到盲目，很难进入状态，只知道如何创建数据库，不明白数据库在项目系统里所扮演的角色，另外在系统的实现方面更不如2班同学得心应手。对两个班同学开展座谈会，结果表明:3班同学普遍反映学这门课不知道有什么用，学习目标不明确，对于“网络数据库跟vfp有什么区别?”的问题仍然有许多同学不能解释清楚;2班同学学习目标明确，学习积极性强，由于很实用，许多同学反映很喜欢这门课。毕业设计阶段，走访了带这两个班的指导老师，了解到的结果跟实训阶段差不多:2班的同学设计思路明确、积极主动，3班同学感到很迷茫。

实验证明，虚拟技术的运用对于网络数据库的教学效果的确有很大的提升作用。

［1］文瑞.SQL Server 2005从入门到精通［M］.欧阳炜宸，译.北京:清华大学出版社，2007.

［2］VMware Corporation.虚拟化概述［OL］.http://www.vmware.com/cn/virtualization/virtualization/what－ is－ virtualization.html，2011，7.

［3］程有娥.基于项目的SQL Server数据库2000数据库管理系统教学改革［J］.职业技术教育，2007(26):10－12.

［4］VMware Corporation.Install Workstation on a Windows Host［OL］. http://pubs.vmware.com/ws7_ace26/wwhelp/wwhimpl/js/html/wwhelp.htm?context=ws_user＆file=intro_sysreqs_ws.html，2011，7.

On Application of Virtual Technology in Teaching of Web Database

Liu Xiaohua Fang Li Wang Qizhi

For the shortcomings of traditional teaching methods，the article tries to brings virtual technology into the teaching of network database.By comparison of teaching results of two classes，the paper proves that the new method does enhance the efficiency of teaching.

Virtual technology;Network database;SQL Server;VMware workstation

G642.0

A

1672－6758(2012)02－0009－3

刘小华，讲师，安庆职业技术学院，安徽·安庆。邮政编码:246003

安庆职业技术学院教研项目(2011jyxm014);安徽省高等学校省级教学研究项目(20100873)

Class No.:G642.0Document Mark:A

(责任编辑:郑英玲)