石晓东

在中职学校计算机专业教学中,网络知识的学习是必不可少的。然而学校受资金、技术等各方面因素的影响,网络设备不够充裕,能提供学生用于实验操作的计算机比较少而且都已预先装好各种软件。如果一个学生进行试验可能会造成其他学生无法使用,这使得部分学生无法亲自动手操作,但是如果使用虚拟机就可以很方便地解决此类问题。

一、虚拟机简介

虚拟机就是通过软件模拟的具有完整硬件系统功能、运行在一个完全隔离环境中的完整的计算机系统。通过虚拟机软件,我们可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机。其实质是将两台甚至更多台电脑的任务应用于一台电脑上,故而对计算机硬件的要求比较高,主要体现在CPU、硬盘和内存上。虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作,为学生学习不同操作系统、软件测试,以及在单机环境下学习如何组建网络提供了必要的条件。目前建立虚拟机和构建虚拟网络的工具软件主要有VMware和VIRTUAL PC。

使用虚拟机有以下优点:

一是一般不会损坏本PC的操作系统和软件,因虚拟机的硬盘通常是本PC的一个文件,虚拟机在硬盘上的操作只在这个文件上进行。

二是可同时在一台PC上运行多个操作系统,而且每个系统都有自己独立的虚拟机,就如同网络上一个独立的PC。

三是可以通过虚拟网络设备如交换机、网卡和虚拟建网的方式,在单机上组建网络。

四是容易安装和备份,可在虚拟机上根据需要安装不同的操作系统然后备份,使用这些备份可更快速地安装其他虚拟机。

二、虚拟机在计算机教学中的应用

1.网络试验

目前技工学校基本上都没有网络实验室,而学生在学习计算机网络、网络操作系统等课程时又必须要做网络实验。在传统的教学中,老师通常会使用一台计算机为学生演示,或者使用动画与视频来讲解基于网络的一些操作,学生只能看却无法进行操作。有时教师会让某个学生演示,其他学生看,不过这些操作都无法为学生创建实验条件。如果使用虚拟机,则可以很方便地让学生来做网络实验,而不会对物理计算机造成破坏。

下面以网络课程中最常见的在Windows 2003 Server操作系统中建立域为例,来说明虚拟机的作用。

在传统的教学中,教师会准备一台已经装好Windows 2003 Server操作系统的计算机,然后利用投影机将画面放大到大屏幕上,让学生来观看教师的每一步操作,教师操作完后为了检验教学效果,会让某几个学生来逐一进行操作,让其他同学观看并找出不对的地方。这种教学方式,只能满足极个别学生的实践操作,由于用于实验的机器数量有限,无法满足所有学生的实践操作,无法很好地满足技工学校培养学生动手实践能力的要求。

如果利用虚拟机来讲此次课,可以在机房为每台计算机安装上虚拟机,然后让每个学生亲手去安装Windows 2003 Server操作系统并在系统中建立域。另外,还可以让学生再虚拟出一台计算机,在两台虚拟出来的计算机之间做加入域的实验。这样的学习方式使学习更加直观,更能提高学生的学习兴趣,可以达到培养学生实践动手能力的教学目标。

2.网络安全试验

在网络课程教学中,网络安全也是比较重要的一项内容。讲解网络安全就离不开计算机病毒、黑客这些知识,如果直接在计算机上做这些实验,势必会对计算机软件系统造成伤害,甚至造成计算机无法使用。下面我们分别以病毒演示和黑客入侵为例来说明虚拟机在网络安全中的应用。

(1)病毒的发作。在传统的教学中,教师会上网下载一些病毒发作后效果的视频资料,让同学们通过投影机来观看,这只能使学生产生一些感官认识,而无法真正了解病毒是如何发作的。这种教学方式无法满足学生的求知欲,起不到我们想要达到的教学效果。如果在教学中使用虚拟机来讲解这部分内容的话,可以省去维修被病毒感染计算机的麻烦,让学生亲自去体会病毒的感染过程及发作过程,对病毒有更直观的认识,可以极大地提高学生的学习兴趣。

(2)黑客入侵。对于黑客这门课,学生既感到好奇又会觉得很神秘,像木马的入侵,远程控制、盗取密码等都是学生非常感兴趣的内容。

在传统教学中,教师会找一些黑客的视频教程来让学生们观看,或者找两台计算机来进行实际操作演示。所有这些教学方法的使用只会引起学生感官的认识,无法提高学生的实践能力。

使用虚拟机来讲这些课的内容,每个学生只需一台计算机就能完成这些实验操作,只需虚拟出来两台虚拟计算机,在两台虚拟计算机之间进行黑客入侵实验。这种教学方式可以使学生独立地完成各项试验,提高了学生的动手实践能力,达到技工教育的教学目的。

3.应用虚拟机进行实验辅导和作业检查

在学生进行实验的过程中,需要教师进行辅导和检查来确定实验的正误。但在学生比较多的情况下,专业教师不可能辅导每一个学生,也不可能解决学生的所有问题,这个矛盾在教学过程中比较突出地存在着。我们可以通过虚拟机自带的屏幕录像功能自动记录虚拟系统的屏幕变化,并保存为avi格式的录像片断。让教师在课下逐一进行察看,并记录下每个学生在试验过程中的失误,在下次课可以对学生进行讲解。

利用这个功能,教师还可以将自己的教学操作过程进行录像,制作为视频课件,使学生在机房中可以对照教师的操作过程来进行实验。一旦学生有了疑问,通过录像的对比,就可以找出自己的问题所在,能够达到很好的授课效果。

利用虚拟来创建教学中的实验环境,可以改变传统教学中学生只能看不能做的弊端,使得教师的演示和学生的实验操作都可以非常方便地进行,使学生学习知识更加直观,动手能力得到很大的提高,达到了职业教育培养学生实践能力的要求。而且由于是通过软件来实现一个逻辑上的计算机,对计算机的硬件并不造成损害,不但保证了教学质量,又节省经费。因此,虚拟机对于改进教学和提高教学质量是一种新的辅助教学和学生作业实验的手段。

(作者单位:河南省洛阳高级技工学校)