虚拟技术在计算机教学中的应用

何智敏

摘   要：虚拟技术是对现有计算机的物理资源进行分区和组合，将其转化为从逻辑上进行管理的资源。文章主要说明虚拟技术在计算机教学中应用的必要性及优势和可以用于完成的实训任务。在今后计算机教学中应用虚拟技术能够大幅度提升计算机教学效率与质量。

关键词：虚拟技术;计算机教学;应用研究

1    计算机教学中应用虚拟技术的必要性分析

目前，计算机技术已经成为各大高校培养人才的必修课程。随着科学技术的不断发展，计算机软件与硬件的更新速度不断增快。当今，我国各大高校招生规模不断扩大，而经费投入相对匮乏，教学所用的实验设备不能及时得到扩充和升级，教学所需的设备建设相对短缺和落后，导致计算机教学活动的开展受到很大限制。如果学生缺少动手做实验的条件与机会，不仅无法理解所学的知识和技能，也不能培养其良好的动手操作能力。

为了有效培养广大学生的计算机素养，在教学过程中开设计算机实验课程是计算机教学的必要内容，因此，只有建构多种应用系统的计算机应用环境，才能更好地培养学生综合性计算机素养，然而，传统的计算机实验室环境难以满足要求。目前，大多数学校的计算机实验室改建为多元系统的操作环境比较困难[1]。

1.1  不断重装计算机系统，浪费学生大量时间

为了提高学生的操作和实践能力，在教学过程中，老师通常会让学生学习系统安装与网络攻防等技能操作，但由于学生对具体的操作不熟练，经常会破坏操作系统，造成计算机无法正常工作，需要不断重装计算机系统，浪费学生大量的时间。

1.2  频繁地安装与转换计算机系统，给计算机系统的维护与管理带来困难

随着计算机技术的不断发展，计算机系统的升级版本不断涌现，为了满足系统学习计算机的需要，学生要了解低级版本的基本操作，又必须掌握高级版本的具体操作。一方面，高校的计算机数量有限;另一方面，高校不断扩大招生比例，学生人数越来越多，虽然学校也在积极增加计算机的数量，但与学生人数增长不成正比，导致人均占有计算机的比例不断下降。因此，在计算机实验教学时，需要频繁地安装与转换计算机系统，给计算机实验室系统的维护与管理带来了很大困难。

1.3  开放的计算机实验室环境，给教学和设备管理增加难度

为了更好地培养学生的计算机能力，学校为学生创建了开放性的计算机实验室环境，但是部分学生的接受能力比较强，在学习之余，容易做一些教学内容以外的事情，影响正常的教学秩序，给教学管理和设备管理工作增加了一定的难度。虚拟技术可以将计算机硬件和软件系统分离，有效解决计算机的资源配置与系统的管理问题。因此，将计算机虚拟技术应用于计算机教学过程中，不仅可以有效降低计算机的教学成本和管理难度，还能突破学生学习的时空限制，提高计算机教学效率与质量。

2    虛拟技术在计算机教学中的应用分析

2.1  建构计算机多系统环境

计算机教学要求有多元化的教学内容，而不同的内容对计算机系统的要求也不尽相同，应该合理运用虚拟技术以满足不同教学内容的计算机系统要求，建构有效、可切换的多系统教学环境，将虚拟技术植入物理计算机中，给原计算机创建一个独立的子系统，利用虚拟技术的系统兼容性，建构多元化的系统环境，有效实现教学过程中多个系统的随时切换，给实验性教学提供极大方便，也给学生的学习创造理想环境。比如在教学过程中，老师采用虚拟技术搭建一个虚拟网络环境，模拟局域网实现多机联网，有效规避利用现实局域网进行“局域网搭建”教学过程中出现的网卡冲突及物理计算故障等问题。

2.2  建构便携式计算机

计算机是一门抽象性和可操作性很强的学科，学生必须经过反复上机操作才能深刻理解和熟练掌握课堂内容。在传统的教学中，老师将教学内容设置在本校机房的计算机上，学生只要打开学校的计算机才能练习，而学校的计算机有限，学生人数众多，计算机被安排的上机课程很满，几乎没有空闲时间，如果有的学生想多加练习，但别的计算机上又没有练习的环境，严重影响学生的学习热情和实际的教学效果。计算机虚拟技术可以以文件的形式进行拷贝传播，学生只要将虚拟技术文件拷贝，安装任何一台电脑上都能实现实验教学时的操作环境。因此，将虚拟技术有效运用于计算机教学中，不仅为学生的学习、教师的教学提供方便，还能够打破传统计算机教学的时空限制[2]。

2.3  建构网络教室

为了防止学校机房的计算机系统被黑客攻击和部分学生浏览课程内容以外的东西，计算机管理员通常会对计算机设置一定的权限，这样在一定程度上限制了学生创造性的发挥。部分同学因为知识技能较强会占用大量的计算机资源，会降低计算机资源的利用效率。将虚拟技术应用于建构虚拟网络实验室环境，学生可以自由操作，极大地激发了学生学习的主动性，推动学生更好地掌握计算机专业技能。

2.4  创建优良的编程与检测应用环境

为了让学生更好地学习编程与测试的相关知识要点和技能，老师往往需要提前在计算机中安装相应的系统和测试插件，一方面给教学活动带来一定的麻烦，另一方面仍然影响学生的课后练习。那么，将虚拟技术应用于计算机教学，建立起多元化的计算机操作系统，创建优良的编程与检测应用环境，有利于提高学生的学习效率和课堂教学质量。

3    在计算机理论课程教学中虚拟现实技术的应用

虚拟化指的是一种从逻辑角度对资源进行配置、从单一的逻辑角度看待不同的物理资源的一种方法。随着虚拟化技术的逐渐成熟，相关的应用也从开始的服务器扩展到了计算机桌面，将虚拟化技术应用于计算机的教学和实践中是必然的趋势。将虚拟化技术应用于计算机的教学引起了教学实施和信息化建设的巨大变化。合理应用虚拟化技术为教师教学提供便利的同时，也彻底打破了时间、地点的限制，为学生的自主学习提供了便利，有效地增强了广大学生学习的积极性与主动性。计算机专业的学生必须具有很强的分析和应用能力，而传统的计算机教学，学生缺乏对计算机内部构造的深刻认识，因此，很难理解相关操作及概念等方面的知识。如果将虚拟现实技术应用于计算机教学中，通过制作3D PPT，让学生从不同的角度进行观察，可以更好地理解相关知识内容，从而使这些问题得到较好地解决。例如，在学习计算机硬件结构时，老师可以根据教材内容，为学生详细介绍计算机的各硬件部分及各自的功能（如PCB板多为绿色，内部有金属布线，通常为4层或6层;金手指是黄色触点，与主板连接，数据通过金手指传输;内存芯片是内存的灵魂，决定着内存的性能、速度和容量等），但这些内容看不见、摸不着，比较抽象，学生只能强行记忆，将分散的知识堆砌在一起，形不成系统的知识结构。老师可以利用虚拟现实技术，通过3D教学模式或多媒体教学手段将已学习的内容直观地演示给学生，经过新技术的呈现，学生不仅可以了解计算机的各硬件名称、在计算机中的具体位置和模拟实物，而且能够跟理论知识联系起来，加深对其功能的理解和认识。此外，老师可以制作虚拟系统让学生在该系统中利用虚拟对象对自身观点进行更好的表达，并对虚拟对象的整体以及细节进行观察，从而实现与虚拟对象之间的良好交互。将虚拟技术应用于计算机教学中，可以促进学生更好地理解教学内容，有效提升学生的学习兴趣。

当前，中、高职学生大都个性鲜明，在学习过程中通常有着明显的情绪化特点，激发其较高积极性的方法通常是讲解对他们有吸引力的内容，而一些枯燥的部分往往是他们嫌弃的对象。因此，老师在课堂教学中，通过利用虚拟现实技术制作与课程内容相关的PPT课件，不仅能够提升学生的学习兴趣，也能够让他们更好地理解课程内容。在实际教学过程中，老师有意识地给学生布置学习任务，根据任务内容将学习重点进行合理分割，使每一项任务都针对具体的知识点，即将相关的计算机知识融合到任务中，当学生在进入虚拟系统后，可以对不同的任务内容进行交互操作，以达到更好的学习教学效果。

4    在计算机专业实践教学中虚拟现实技术的应用

在传统的计算机教学中，以老师讲解和演示为主，部分课程内容无法通过教师的演示很好地表达出来，使计算机教学效果不够理想。计算机虚拟技术有着较强的实践性，有更高的资源利用率、更好的网络安全性、更加便捷的管理、更低的成本以及更高的兼容性等优势，因此，将虚拟技术应用于计算机教学中，可以使其在计算机教学中发挥出更好的作用。一方面，可以对物理计算机中的资源进行分配（如在普通的计算机中利用虚拟的技术去构建具有独立硬件系统的虚拟机从而对多个相同或者不同的操作系统进行运行）;另一方面，教师在教学过程中可以创建虚拟的实验操作环境，将一些实际课堂教学中无法展示的实验内容直观地展示出来，让学生在虚拟环境中实践操作，可以获得更加理想的实践教学效果，不断增强学生的实践能力。

5    结语

虚拟技术可以帮助解决计算机教学中出现的网络冲突、操作系统转换以及资源分配等问题，还可以建立起具有较强独立性的多系统操作环境，有助于实验教学的有效开展。各高校应积极探索与研究将虚拟技术更好地应用于计算机教学的多样化教学方法，调动广大学生学习计算机的积极性、提高学生的学习效率，并更好地实现计算机教学质量与教学效率的显著提升。

[参考文献]

[1]劳翠金.高职计算机网络课程应用虚拟技术教学探析[J].广西教育，2013（19）：62-63.

[2]赵建军.计算机虚拟技术在计算机教学中的应用探析[J].电子技术与软件工程，2015（11）：187-188.