虚拟机VM在计算机教学中的应用

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摘 要：在计算机教学中，学生实验是由理论学习到实际应用必不可少的一个重要环节。然而，由于计算机实验的特殊要求，有些操作必定会对计算机原有的系统或网络环境造成一定的破坏，从而影响正常的教学。本文针对计算机教学中的主要问题，探索引入虚拟机vm在教学中的应用，以期解决实验与管理之间的矛盾，确保教学工作的顺利开展。

关键词：计算机教学 虚拟机 VM 应用

一、计算机教学的现状

随着计算机技术的不断发展，计算机早已成为教学中不可替代的教学工具。然而计算机教学中，部分的实验很容易对计算机的软硬件系统造成破坏，给机房的维护与管理以及教学造成一定的影响。

（1）教学计算机由于承担不同课程的教学需求，需要安装多个操作系统，除了安装常用的Windows XP，还需要Windows Server 2003、Windows Server 2008、Linux等操作系统，有时需要在系统中相互切换。

（2）计算机组装课程，需要进行BIOS设置，对硬盘分区、格式化、安装操作系统等操作练习，会对计算机的软硬件系统造成破坏。

（3）网络类课程，要在Windows Server 2003、Windows Server 2008、Linux下配置网络环境。当配置错误，基本很难恢复正常状态，需要花费大量时间去解决。

（4）计算机基础好，操作能力强以及调皮的学生，喜欢探索，尝试各种操作，会对计算机系统造成一定破坏。如果严格管理，限制计算机的某些操作，势必影响正常教学。

二、虚拟机的概念与优势

虚拟机指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的，运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。它能在一台物理计算机上虚拟出一个或多个计算机系统。每个虚拟机都是由一组虚拟设备构成的，都有其对应的虚拟硬件——CPU、硬盘、内存等。每个虚拟机都被封装到一个文件中，因此可以实现工作负载的无缝移植。

常用虚拟机有VMWare Workstation（简称VM）、Virtual PC等，它们使用功能基本相同，考虑到在机房的应用及学生的实际情况，本文选择教学中常用的VM，它具有以下优势：

（1）虚拟机里的所有操作，不破坏物理计算机的硬件，不影响物理计算机本身的软件系统。既方便机房管理，又保证实验的顺利进行，有利于对学生动手能力的培养。

（2）虚拟机可以在一台物理计算机上建立多台虚拟机，运行多个操作系统，虚拟机与虚拟机、物理机之间可以自由搭建网络环境，完成教学中的绝大部分实验，从而缓解设备不足的问题。

（3）在单机上安装多个操作系统，只能同时运行一个系统，如果想切换到其他系统，需要重新启动计算机。而虚拟机则可以同时运行多个操作系统，相当于多台计算机在同时运行，相互之间的切换简单，不用重启计算机。

（4）虚拟机可以有效保证实验的连续性，它提供了快照和回复功能，可以随时为虚拟机进行快照，然后还可以随时回复到虚拟机的任何一个快照状态。不管是教师演示还是学生实验都可以分次完成。

三、虚拟机VM的建立与启动

虚拟机VM启动后，在窗口下选择“文件”—“新建”—“虚拟机”，根据弹出的向导窗口设置硬盘、内存等，一步一步建立虚拟机，完成后即可进入虚拟机窗口。

如果需要增加硬盘，调整内存大小，以及设置ISO镜像文件，在虚拟机窗口，选择“编辑虚拟机设置”就可以进入虚拟机设置窗口进行设置，设置CD-ROM为使用ISO镜像。

在建立好的虚拟机上点击“启动该虚拟机”或者选择“虚拟机”—“电源”—“打开电源”启动虚拟机。虚拟机启动、自检，按F2进入虚拟机的BIOS，设置光驱为第一启动设备，保存退出，重启之后，虚拟机便与普通计算机的使用完全一样了。

四、虚拟机VM在教学中的具体应用

1.网络配置

在网络配置教学中，设置IP地址、网关、DNS等操作是很难掌握的，需要经过反复实际练习。但在练习中，网络被错误设置后会带来各种问题，而且很难恢复到原始正常状态，辅导老师也需要花较多时间去处理。虚拟机的使用很好地解决了这个问题，学生可以在虚拟机中任意操作，并可使虚拟机与主机，甚至主机所在网络中的其他机器通信，虚拟机可以作为局域网中的一台真实计算机存在。当设置有误，可随时恢复到设置前的快照状态。

另外，一些网络组网实验中，需要多台计算机组合才能完成相应任务。但机房计算机有限，利用虚拟机就可以虚拟出多台计算机，虚拟出交换机、网卡等设备。因此，学生可以在自己的物理计算机上搭建一个虚拟的网络环境进行通信，还可以将网络中的某些虚拟机作为Web、FTP服务器等，将另一些虚拟机作为客户端，使学生深刻理解服务器、客户端等原理。

2.计算机组装与维护

计算机组装与维护课程中BIOS设置、硬盘分区、格式化等内容，由于机房管理及演示软件的功能限制，大多数只能通过视频完成教学，实验更是无从谈起。就算有条件提供实验，反复的格式化也会对物理计算机硬盘造成影响与损伤。

而虚拟机提供了Phoenix BIOS，启动过程中按F2即可进入BIOS设置，它与物理计算机的BIOS无关，可以对虚拟机任意进行BIOS设置，但不会对物理计算机造成影响与损伤。

虚拟机建立好后，可以在虚拟机里对硬盘反复进行分区、格式化操作，也不会对物理计算机磁盘造成破坏。学生在提高动手操作能力的同时，很好地掌握主分区、扩展分区、逻辑分区以及FAT32、NTFS分区格式等概念。

3.软件安装

操作系统的安装耗时较长，需要有专门的机房，配备光驱或者U盘启动等工具，才能进行实验。在虚拟机上，可以通过设置安装源程序的ISO镜像文件，安装Windows、Linux等操作系统。可以在自己安装好的操作系统上随意安装、卸载其他应用软件，并且反复安装卸载，也不会对物理计算机系统造成任何影响与损伤。

4.软件测试

软件设计、网页设计等课程，编写的程序需要在多种环境及多种操作系统下进行测试。应用虚拟机，不需要实际安装所有的系统与插件，就可以轻松地模拟出各种测试环境，有利于发现问题和解决问题。

5.ERP系统管理和维护

由于ERP软件系统一般规模比较大，包含了很多的服务器和客户端。而传统的机房设备数量、物理网络的限制，无法展开真实复杂的实验。但在虚拟机环境下，物理计算机用于数据库服务器、应用服务器，用于执行一些复杂的运算和操作。然后虚拟出多个客户端，每个客户端扮演ERP系统中不同部门操作人员的角色。例如，企业的设计、生产、采购、销售等不同部门，操作人员可以通过虚拟机客户端同时登陆ERP系统进行各自的操作，而在传统计算机中需要登录多次。学生可以模拟一个高仿真ERP系统的实验。

五、结语

综上所述，虚拟机是计算机教学的有效工具，它能有效保证计算机的正常运行，为计算机硬件提供良好的保护，也能很好地节约教学资源，提高了教学质量。

我们通过虚拟机的应用，更好地为计算机教学服务，为学生提供了更为广阔的实践空间，学生可以反复地思考和重做，提高学生学习兴趣和动手能力，并开阔了视野，取得良好的教学效果。

参考文献：

[1]冷飞，栾仕喜，郑红兴.虚拟机技术在公共机房实验教学中的运用[J].软件导刊，2013（1）.