浅析计算机虚拟化对信息化教学的影响＊

苏强林，赵雅兰

（1.河南机电高等专科学校，河南 新乡 453000；2.郑州一中，河南 郑州 450123）

高校信息化教学模式依托于信息化技术的发展，以前由于各种条件的限制（比如网络带宽、计算机性能、服务器性能、软件技术等），许多高效的教学手段无法实施。随着计算机硬件及软件技术的不断发展，传统的管理以及授课方式都存在各种问题。

1）由于每个专业课教师所教课程不一样，多媒体教室及计算机机房承担不同的课程，需要安装很多不同的软件，因此造成对计算机的硬件配置要求不同，同时还存在软件兼容问题。

2）对于多媒体的教学模式，仍然摆脱不了以讲授为主（灌输）的教学模式，各个环节都缺少了学生以及其他教师的参与，学生缺乏学习积极性与主观能动性。

那么，计算机虚拟化技术的应用就为信息化教学手段不断改革提供了可行性。

1 虚拟化技术简介

1.1 计算机虚拟化技术的硬件基础

强大的网络支撑：目前全球最高配置的核心交换机，整机最大支持48Tbps交换容量。高校校园网已经可以实现万兆主干（10Gbps、40Gbps甚至更高）、千兆到桌面的网络架构，网络再也不是信息技术发展、应用的瓶颈。

强大的服务器硬件支撑：高端服务器采用安腾9500系列处理器，最大可支持32颗处理器，256个核心处理器，4TB内存，可提供强大的计算性能。在服务器虚拟化的应用中，无论是多虚一，还是一虚多，硬件设备都不再成为瓶颈。

1.2 计算机虚拟化技术

计算机虚拟化主要是指服务器虚拟化、应用虚拟化、桌面虚拟化。除此之外还有网络虚拟化、显卡虚拟化以及云计算的PC虚拟化等内容。

1）服务器虚拟化是指将一台或多台服务器物理资源抽象成逻辑资源，把CPU、内存、磁盘、I／O等硬件组成一个可以动态管理的资源池，使之变成多台相互隔离的虚拟服务器，或变成一台大容量的虚拟服务器，我们不再受限于物理上的界限，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，降低单点服务器故障对网络应用服务的影响。

2）桌面虚拟化（Virtual Desktop Infrastructure）是指将计算机的桌面进行虚拟化，以达到桌面使用的安全性和灵活性，是一种基于服务器的计算模型［1］。VDI概念最早由虚拟化厂商VMware提出，目前已经成为标准的技术术语。其采用传统的瘦客户端模式，将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理，用户能够获得完整PC的使用体验。

3）应用虚拟化是基于应用／服务器计算（A／S）架构，把应用程序的人机交互的显示逻辑与计算逻辑隔离开来，将应用程序与操作系统分离，为应用程序单独提供了一个虚拟的运行环境，不仅包括应用程序的可执行文件，还包括它所需要的运行环境。在用户访问一个服务器虚拟化后的应用时，把人机交互逻辑传到服务器端，服务器端为用户开设独立的会话空间，应用程序的计算逻辑在服务器上会话空间中运行、完成，把变化后的人机交互逻辑回传给用户客户端，并且在相应设备展示出来，从而使用户获得如同运行本地应用程序一样的访问感受。应用虚拟化是用于提供对集中化应用资源的多用户远程访问，从而将应用作为一种服务交付给用户。这样做的好处是，应用软件的部署、执行、升级等操作均在一个隔离环境中进行，避免了对本地操作系统配置的更改，确保操作系统和其他应用软件的完整性［2］。

2 计算机虚拟化技术改变教学方式，提高教学质量

2.1 虚拟化技术促使教学模式的变革

目前，除了微软、VMware等国外厂商，国内许多网络厂商及软件公司都把目光放到虚拟化的市场，足见其未来发展的趋势［1］。

多媒体以及计算机教室在实际的教学过程中，每台计算机需要安装很多不同的应用软件，不同的软件存在兼容性问题，甚至需要安装多版本的操作系统，这样就导致专业软件装不上去、系统速度太慢、系统启动不了、U盘认不出来、上课的课件找不到、软件运行不了等等问题。

部署桌面虚拟化，我们可以为每一个教师分配一个虚拟桌面，相当于每个教师拥有一台独立的PC，无论是操作系统、软件、应用服务都可以课前进行定制。虚拟桌面的使用不局限于特定的地点，教师可以在任何地点备课、软件调试、预演示、课件备份等操作，可以保证课堂上教学过程的万无一失。

同时，构建学校教学环境、群体学习环境、学生自主学习环境三类教学环境和教学信息系统、教师指导调控系统、学生自主学习系统三类教学系统［1］。教师可以改变原有只能在课堂上单一的进行课程讲授的教学模式，引入其他教师、学生的课前、课后参与，课件制作可以由教研室中教师共同完成，可以随时随地进行作业留存、批改、在线考试。学生可以自由地选择学习内容和学习方式，实现网络学习，在校园内随时随地下载、预习、复习教师所授课程，实时提出问题，作业提交，课程反馈等，参与到课程教学的各个环节。

虚拟桌面的瘦客户机模式对用户终端要求比较低，智能手机，上网本，老旧的PC等设备都成为可用设备。学生可以随时在课堂上使用智能手机接收教师的授课内容，也可以直接向老师提出问题，浏览教师布置的作业。同时学生可以随时上网查询存疑的讲课内容，倒逼教师提高授课质量。

结合应用虚拟化，我们可以把教师使用的应用软件在服务器上进行安装，然后以应用的形式共享给终端用户，教师在使用教学软件的时候就可以避免在每台实体或虚拟终端上进行安装，节省大量的软件安装、部署工作。学生在使用教学软件的时候，也不用因为操作系统的问题反复地安装、调试，完全可以使用教师提供的虚拟化应用软件，同时学生也可以在任何地点（宿舍、图书馆、计算机教室等）完成课程内容。

虚拟化技术手段的应用，最终将会让教学更高效，质量更高；让学生可以更便捷地学习，更有兴趣参与到学习中来，教学不再局限于特定的时间、特定的地点、特定的内容，而这种教学模式也是未来多元化教学模式的发展趋势。

2.2 虚拟化技术的应用案例

VMware公司的VMware View解决方案，能够在虚拟平台建立、托管和远程交付丰富的个性化虚拟桌面，包括操作系统、应用程序和数据，终端仅负责输入输出与界面显示，不参与任何计算和应用，能够在各种网络条件下获得灵活的高性能桌面体验［5］。

通过VMware View桌面虚拟化的部署，借助View Composer的帮助，实现对电源操作管理、虚拟桌面池管理、验证用户身份、授予桌面权力、管理虚拟桌面会话等虚拟桌面的管理功能，可以达到以下教学效果：

1）采用瘦客户机模式，教师不再疲于处理客户端问题；学生行为可被教师监控及管理；实时教学镜像切换；学生终端、教学软件快速启动、运行。

2）集中的虚拟桌面维护，与传统GHOST技术和还原卡相比较，虚拟桌面的维护显得更加灵活、简单。可以快速地完成虚拟桌面的升级、复原等教学系统的部署、升级，避免教学系统中毒、变慢等问题导致教学效率下降，提高教学质量。

3）为全校师生提供在线的虚拟桌面服务。教师可以自由登录虚拟桌面完成教学备课、课堂演示等教学活动。学生可以随时随地通过校园网访问虚拟桌面，在任何时间、地点都可以完成课程学习。

4）提供虚拟化的服务资源，教师可将自主地搭建不同的应用系统，安装在相互独立的虚拟机中，组合成一个功能齐全的网络应用环境，顺利模拟异构平台下各种网络应用和服务，为教学提供支持，而不需要再局限于硬件条件限制。

3 结语

由于虚拟化技术受网络的传输能力以及远程协议的效率影响，对多媒体，特别是音、视频的支持不够强大；不是所有的应用程序都能做应用虚拟化，比如CAD、Pro-E、3DMAX等大型的应用软件在实际测试的过程中，效果并不理想。随着新形式的现代技术手段在教学过程中的使用，对软件的操作及维护越加复杂化，对教师的信息化手段掌握水平也提出了更高的要求。但是，随着计算机虚拟化技术的不断发展，必将逐步融入信息化教学过程中，最终将推动信息化教学的改革，形成更好的信息化教学模式。

［1］杨娴，陈麟.云计算环境下的应用虚拟化的研究［J］.软件，2012，33（4）.

［2］姜昌金，陶桦，黄琦，等.桌面虚拟化技术在校园网环境的应用［J］.实验技术与管理，2011，28（5）.

［3］陈靖，黄聪会，孙璐，等.应用虚拟化技术研究进展［J］.空军工程大学学报（自然科学版），2013，14（6）.

［4］堵钧照.云计算对信息化教学的影响［J］.信息与电脑：理论版，2010，（5）.

［5］张荣高.基于 VMware View 实验桌面云［J］.计算机与现代化，2013，（10）.