计算机虚拟化技术在实验教学中的应用

刘飞　马寅强　高长玉　张兵兵　张建威

【摘 要】目前的高校計算机实验教学过程中存在很多问题影响着实际教学质量，例如设备不够、试验环境较差等，不利于实践教学的实施。如何利用有效的资源开展实践教学成了很多学校的重要任务。计算机虚拟机化技术的应用在一定程度上解决了这个问题，本文对此作了深入分析，详细讨论了计算机虚拟化技术在计算机实践教学中的相关应用。旨在给高校实践教学提供一些借鉴。

【关键词】计算机虚拟化技术；计算机实践教学；应用

0 引言

虚拟化技术涉及到很多方面，计算机虚拟化技术指的是计算元件在虚拟的基础上运行。计算机虚拟化技术可以有效增加硬件的容量，同时简化软件的配置。将虚拟化技术合理的应用到教学实践中可以有效提高教学软件工作效率，保证教学质量。

1 高校计算机实验教学现状

最近几年以来我国教育事业发展迅速，高校的招生规模不断扩大，学生数量一年比一年多，随之出现教学经费不足，设备老化，在软硬件的配置方面不够合理，无法满足教学所需。具体存在的问题如下：

1）很多学校的BIOS都设置了密码，硬盘也有相对应的保护卡，管理软件屏蔽了控制面板等，学生根本无法实现对BIOS的设置以及对新软件的安装试用。

2）由于时常做一些例如格式化、安装操作系统等类型的试验会在一定程度上损坏硬件设备，因此很多教师为了避免这种状况基本上都采用课堂教学方式。

3）高校现有机房设备数量不够，无法满足学生的实际所需，不能实施计算机网络实验。

4）实验环境条件不佳，导致很多系统实验和网络安全实验无法正常操作，这样一来学生只能在课堂上获取知识，或者是学习一些入门操作，学习效率不佳。

针对以上存在的这些问题，可以将计算机虚拟化技术应用在实践教学过程中，保证实践教学的正常开展。

2 虚拟化技术在计算机实践教学中的相关应用

2.1 将虚拟化技术应用在计算机维护实验中

计算机维护实验有很多，例如格式化、磁盘分区、操作系统安装等都属于维护实验，在实施这些实验的过程中难免会对硬件设备造成一定的损坏，影响教学硬件质量，这是高校机房坚决不容许的。这时候就可以将虚拟化技术应用到计算机维护实验中，学生就可以随意进行维护实验操作，不用担心损坏设备，即便是在实验过程中出现了问题也可以在虚拟环境中进行系统恢复，并不会对硬件设备造成任何的损坏。由于虚拟机对应的只是真机上的一个文件，在这个文件上进行任何操作都不会伤害到硬件设备，因为一切的活动都是在虚拟环境中进行的，可以有效保全系统的安全。实验任务完成后直接点击删除不会留下任何痕迹，方便系统恢复。

2.2 将虚拟化技术应用在计算机系统实验中

1）在虚拟环境中，利用虚拟机可以对电脑上硬盘与内存的部分虚拟出多台机器，且每台机器是独立的，这些机器每台都有自己的独立硬盘和独立的操作系统，可以单独运行互相之间不会产生任何影响，因此学生完全可以随意进行分区、格式化、系统及应用软件安装等操作，在整个过程中一旦系统出现崩溃现象直接点击删除即可，并无任何的不良影响，同样，如果是现实计算机系统出现问题也会干扰到虚拟系统，二者之间是互不影响的，故障处理完毕后，仍然可以继续之前未完成的任务，安全方便。

2）除此之外，由于Unix、Linux操作系统相对于Windows操作系统存在很多的不同之处，因此学生在学习Unix、Linux操作系统时具有一定的难度，学习效果提升不明显。而若使用虚拟机软件进行Unix、Linux操作系统学习时，学生就可以实现各个系统之间的随意转换，而且虚拟机也具有Unix、Linux操作系统的功能，为学生学习Unix、Linux操作系统提供很大的方便性，同时也有效激发了学生的学习欲望，对提升学习效率来说是十分有利的。

2.3 将虚拟化技术应用在计算机网络实验中

由于计算机网络实验规模较大，因此需要用到的设备较多，占地面积较大，很多学校的机房的实验环境以及硬件设施都很难满足实验要求，降低了学习效率，实验效果也不够不好。而使用虚拟化技术就可以有效解决这个问题，满足多人的实验。在虚拟环境中，学生可以通过一台电脑的虚拟系统多个不同的网络实验任务，不仅为学生完成多个实验增加了机会，也有效提高了硬件设备的利用率，对于培养学生的动手能力来说极为有利。除此之外，有些学生由于能力有限，不能在课上按时完成实验任务，在虚拟环境中这种情况根本不会造成任何影响，上次实验结果在下次上课的时候会保存下来，学生完全可以继续完成，无需重做。因为虚拟系统只是主系统中的一个文件，每个人都有属于自己的文件，根据自己的意愿随意使用和管理，相互之间不会造成任何干扰。这样一来，每次的实验现场和结果都可以保存下来，方便下次操作。

2.4 网络安全虚拟化

在虚拟环境中实施操作和现实系统是一样的，学生依然可以实施数据加密等安全操作。对于这方面高效无需投入过多的资金，只需一少部分资金便可以对原有的网络实验设备进行更新和改进，为学生打造一个良好的实验环境，避免由于网络设备出现问题而对学生的实验成果造成不良影响，更不会额外增加设备的养护和维修费用，同时应用虚拟化技术可以让学生在一台电脑上进行多项网络安全实验，这样一来学生就可以充分掌握不同工具的不同使用方法，将理论知识更好的应用到实际当中，在激发学习热情的同时保证学习效率。

3 结束语

综上所述，眼下高校计算机实验教学存在很多问题，严重影响了教学质量。将虚拟化技术应用到高校校计算机实验教学中，不仅可以有效解决实验设备不足的问题，同时也能变向的扩大实验空间，打造良好的教学环境，保证学生可以实现正常的学习，在培养学生计算机能力的同时提高综合素质，由此可见，计算机虚拟化技术对于高校的实验教学来说极具推广价值。

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[责任编辑：田吉捷]