浅谈虚拟机在中职信息化教学中的应用

福州电子职业中专学校 涂世昌



浅谈虚拟机在中职信息化教学中的应用

福州电子职业中专学校 涂世昌

随着信息化教学的迅速普及，信息化教学设备虽然有了明显提升，但教学中还会经常遇到因教学实训环境不适应而影响教学效果的现象。虚拟机技术的使用，可以让教学环境随身带、随时搭建，不仅方便了教师录制教学资源，也方便了学生搭建实训平台，强化实训技能，进行一些有损操作系统的实训。

虚拟机 Virtual PC VMware 教学环境

0 引言

随着信息化教学的迅速普及，中职学校的信息化教学设备，如多媒体教室和计算机实训室也在不断更新升级，但各多媒体教室只准备了常用的教学环境，计算机实训也各有分类，而这样的环境却不能灵活地适应不断更新的教学内容和不同教师的特殊教学环境需求，因而经常会遇到诸如以下的各种情况：

（1）所用的教师计算机（以下简称教师机）环境中缺少某些教学必备的软件、运行平台等，导致无法完成正常的教学。特别是外出到陌生地方教学时，更会遇到这样情况。

（2）各实训室经常需要具有服务功能的服务器操作系统（以下简称Server OS）来建设实训考试、各种考证、相应的模拟测试环境，或使用Server OS的一些特殊功能（如带权限的文件服务）以达到更好的实训教学效果，而正常教学所用操作系统均为非服务器的操作系统，如Windows XP、Windows 7。目前的通常做法是，每间实训室另配一台计算机用来架设服务器，这种方法固然可以，却浪费了不少资源，而当设备不足时，就难免要在不同实训室间将仅有的几台服务器搬来搬去，给实训室管理和课堂管理带来了诸多不便。

（3）对于一些对系统有损坏性的实训课程，学生基本没有实践机会；对于一些经常需要几台计算机一起进行测试才能完成的实训，学生就经常只会完成自己所测试的内容，而不能较好地掌握整个实训的技能要求。

（4）教师在课外备课时，由于缺少上课的实训环境，常备课不充分，从而导致课堂上突发异常，甚至无法完成教学任务。

面对着上述种种问题，其实只需要采用虚拟机技术来构建各种教学、实训环境，就能轻松、灵活地将它们解决好。

1 虚拟机概述

虚拟机可以通过软件来模拟完整的硬件系统，在一台物理计算机上可以利用虚拟机同时安装、运行多个虚拟的操作系统（以下简称Guest OS，即安装在虚拟机中的操作系统），如WinXP、Win7、Window Server 2008、Linux等，各系统间可以同时运行且互不干扰，也可以组建成一个网络，多系统间也可以进行灵活切换，从而在节约资源的情况下方便地完成各种测试与开发。

目前在信息化教学中比较常用的虚拟机软件主要有Virtual PC、VMware。两种虚拟机均能支持Dos、Windows、Unix、Linux等Guest OS，安装Guest OS时均可采用物理光盘或使用ISO镜像文件，Guest OS均有bridged(桥接模式)、NAT(网络地址转换模式)和host-only(仅主机模式)三种网络工作模式，安装后的Guest OS和Host OS（即物理计算机上安装的操作系统）是相互隔离的，但鼠标指针均可以在二者之间随意移动、拖放文件，而且Guest OS均具有磁盘还原功能。

Virtual PC是微软开发的虚拟机，对Windows操作系统具有较强的兼容性；最新版本Virtual PC 2007汉化安装包仅27MB左右，安装快速，约90秒即可完成安装；Guest OS的硬盘和内存大小按实际使用动态增减，Virutal PC虚拟了一个通用的显卡：S3Trio32/64(4M)，还虚拟了串口和并口。

而VMware WorkStaion6.0之后的各版本安装包均在400MB以上，安装时间较长、较繁；Guest OS的硬盘容量在设定后不可调整，但可增加硬盘数量；分配多少内存，即使不用，也占用着，不可被其他地方调用，因而基于VMware的Guest OS比较耗资源。但VMware更新最快，支持最新的各种操作系统，可以虚拟出除串口、并口外的USB、打印机等，而且VMware WorkStation自9.0起具有更出色的3D图形技术。VMware Workstation 具有更快的3D图形处理能力，支持在Windows 和最新 Linux虚拟机中使用 DirectX 9.0c Shader Model 3 和 OpenGL 2.1 3D 图形技术，因此可以轻松地满足 AutoCAD、Solidworks 和许多最新游戏等 3D 应用的严苛要求[1]。

对比Virtual PC和VMware，如果要安装Windows系统，且所要使用的软件对显存要求不高，对Guest OS的设置也比较简单，则建议使用轻巧型的Virutal PC；若是需要安装非Windows系统，或体验最新的各种操作系统，或软件对显存要求较高，或需要更多的硬件虚拟时，建议使用VMware。

2 虚拟机在中职信息化教学中应用

2.1 应用一：教学环境随身带

Guest OS在Host OS中只是一个虚拟硬盘文件，文件大小即Guest OS实际消耗的硬盘空间，如Guest OS为纯净的Windows XP或Windows Server 2003，虚拟硬盘文件大小一般不超过2GB，便于存储在U盘或移动硬盘随身携带。由于Virtual PC和VMware都可以直接使用虚拟硬盘文件打开相应的Guest OS，所以对于一些特殊的教学环境，教师可以事先在Guest OS中配置好，或直接将实训室的实训环境通过镜像方式Ghost安装到Guest OS中，然后将虚拟硬盘文件存放在U盘或移动硬盘中，随身携带，这样只要所用计算机上安装了相应的虚拟机就可以把虚拟硬盘文件拷到计算机上使用，这样既方便了备课，又方便了上课。当然，经实践证明，如果是存放在USB3.0的U盘或移动硬盘上，则可在USB3.0的移动设备上直接运行Guest OS，这样省去了拷贝虚拟硬盘文件时间，大大提高使用效率和便灵活性。

Virutal PC安装快速，操作简单，相对于Virutal PC，VMware的硬件虚拟更强大，磁盘使用效率更高，更突出优势，若某些软件在Virtual PC无法运行时，不妨使用VMware。但由于VMware安装较繁琐、耗时，若要使用VMware，则建议先在常用的多媒体教室或实训室安装好VMware，以免影响课堂进度。

2.2 应用二：节省设备投入，提高实训教学效果

2.2.1方便教师搭建服务器，提高实训教学效果

在实训教学中，将用于考试或文件共享等专门用途的Server OS安装在教师机的虚拟机上，则每间实训室可节省1台服务器计算机。

在虚拟机上安装Server OS后，教师可方便地实现在Window Server 2003的Guest OS中搭建各种服务器，如文件服务器。在建好文件服务器后，可以通过特定软件实现为每个学生机建立一块相互隔离的个人空间，这样既方便了学生提交作业，也方便每次课将上次未完成的作业对应地发送给学生。

2.2.2方便学生搭建实训平台，进行实训、测试，强化技能

（1）在计算机实训中，每个学生均可利用一台计算机同时操作多个Guest OS，进行完整的实训测试，不仅提高了实训设备的使用效率，还可以让每个学生系统、全面地掌握相关技能，而不局限于分工合作后的局部技能，如网站建设与发布测试、网络攻防测试等。

（2）由于Host OS与Guest OS是隔离的，所以在Guest OS中不管是分区、中病毒、死机，还是安装各种软件，都不会影响Host OS。在Host OS中，Guest OS仅表现为一个或多个数据文件，所以诸如系统安装、磁盘操作、分区调整、数据删除与恢复测试、病毒防治、网络安全攻防测试之类会损坏Host OS的实训，就可以放心地让学生在Guest OS中进行反复实训，这样学生的专业技能也能得到更好的强化。

2.2.3方便准备不固定实训场所的实训环境

（1）对于临时调整实训室时，经常会遇到学生机缺少实训环境，教师可以利用如凌波多媒体网络教室软件、飞鸽传书等局域网文件传送软件，快速地将配置好实训环境的虚拟硬盘文件传送给学生，学生就能在虚拟机的实训环境中正常完成实训。

（2）对于一些非正常教学的培训，学生机中缺少培训所需软件，或软件版本不同，则可将培训所要的软件安装到Guest OS中，传送到学生机上，从而减少了对所有学生机因不同需求反复安装的麻烦。

2.3 应用三：录制实训教学视频

由于利用虚拟机可以搭建各种教学、实训环境，所以可以利用屏幕录制软件或VMware中的“捕捉视频”功能，来录制Guest OS中的所有操作，进而制作成教学视频。例如：

（1）录制安装操作系统的教学视频。由于对计算机的各种软件操作都必须基于操作系统，若不在虚拟机中安装操作系统，无法边安装边录制，这样只能用摄像机来录制，但显示屏存在刷新频率，会导致拍摄出来的视频有条纹，而且录制环境的灯光效果也会影响录制效果。

（2）录制一些会损坏硬盘或影响硬盘数据的实训。在Host OS上直接进行这些实训，显然是很不安全的，所以这类教学视频，则建议在虚拟机的Guest OS中演示并录制。

使用VMware录制视频，还有一个便利之处是，当录制的内容长时间不需要用户干预时，如安装操作系统等，在最小化VMware时仍然可以继续录制Guest OS中的操作，这样用户就可以在等待的过程中在Host OS中做其他的事了，以充分利用时间。

[1] VMware Workstation_[EB/OL]. http://baike.baidu.com/link?url=sBAKtCORj VDNNYgnN9HHw06kzntO16MGahSRT1LE49nbivvxVfZd6rTYk6OZKNbu, 2014-04-01.