浅谈虚拟技术在高校计算机教学中的应用

随着高校课程教学改革的不断深化，很多高校都在不断地投入教育经费，促进教学设备的不断完善，以此促进高校计算机教学质量的提升，但是在教学资源的配置方面仍然无法满足高校计算机教学的需要。尤其是对工科专业来说，信息技术日新月异，设备更新速度快，对高校学生的计算机学习带来了一定的困扰，学生经常要面对软件系统不兼容、操作系统切换困难等问题，使得高校计算机教学受到了很大的阻碍。基于上述分析，虚拟机技术的应用可以缓解计算机专业设备不足等问题，可以在保证教学活动顺利开展的同时，提高教学质量。

一、虚拟技术及解决方案

虚拟技术在高校计算机教学中的应用，以虚拟机的建立为核心。所谓的虚拟机就是虚拟的计算机，其主要是利用计算机软件进行模拟，并且将其运行于物理计算机设备上，使其具有完整的硬件系统功能，并且完全运行在隔离环境中，因此虚拟机也被称为逻辑计算机。从某种意义上来说，虚拟机就是在一台普通的计算机硬件系统上，人为制造出一台模拟的计算机，而且模拟出来的计算机系统不受其他电脑的影响而独立运行，其运行方式如同开启软件一样简单。通过虚拟机技术的应用，可以在一台计算机上同时运行多个计算机操作系统，这种运行方式可以满足高校计算机教学的需要。目前在市场上有三大公司的虚拟机软件比较畅销。其一为微软公司的Virtual PC、VirtualServer，能在Windows 和Mac OS 的环境下运行，它们几乎支持所有的主流操作系统;其二为SUN 公司推出的xVM VirtualBox，能在Linux 和Windows 的环境下运行，也几乎支持所有的主流操作系统。其三是VMware 公司推出的VMware Workstation 和VMware Sever，能在Linux和Windows 2000 以上的版本环境下运行。随着计算机技术的不断发展，虚拟技术也日渐成熟，常用的虚拟化解决方案，主要有以下几种。

1.Vmware

Vmware 是当前规模最大的虚拟机生产厂商，在虚拟机的部署方面，分为基于主机操作系统虚拟化和独立虚拟化两种。基于主机操作的虚拟化系统的运行是建立在计算机操作系统之上，其管理活动的运行也需要依靠主机的资源来实现。而独立虚拟化的运用则不需要主机操作操作，可以利用虚拟机管理器在独立的硬件上实现其运行，并且可以在硬件结构上同时创作多个虚拟的执行环境，以此来促进虚拟化运行效率的提升。Vmware Workstation 是基于主机操作系统虚拟化中的典型。

2.Xen

Xen 是英国剑桥大学研发团队的产品，在研究的初始阶段，已经提出了虚拟体系结构的思想，并将该虚拟体系结构应用到用户操作系统的更改和运行中，而且可以在不同版本的操作系统是上实现顺利的运行，可以为计算机系统提供强大且安全的虚拟化系统结构。Xen 能够支持的操作系统有Linux 和Windows 的多种版本。除此之外，Xen还具有独特的虚拟化支持、可移植性强等特点。从技术角度来说，Xen 是基于混合的模型。

二、虚拟技术的优势

虚拟技术的应用可以根据用户需求提供不同的虚拟化解决方案，但并不是所有用户都可以获得相同的解决方案，而是要根据客户的目标需求，从虚拟技术的选择、基础架构等方面采取有效的措施，才能找到合适的虚拟化方案。虽然方案不同，但是所有虚拟化方案都有以下几种共同的优势。

1.提高硬件资源的利用效率

通过虚拟技术的运用，可以在不同的硬件资源上建立起不同的虚拟运行系统，这样便可以有效的提高硬件设备的使用效率。

2.降低管理成本

虚拟技术的应用可以有效地促进工作效率的提升，进而降低管理成本。通过虚拟技术可以对硬件设备的物理资源进行简化，并且可以减少运行管理的物力资源数量，在降低管理人员工作强度的同时，可以降低管理成本。另外，利用公共工具也可以在硬件系统上同时实现多个虚拟系统的运行，对于硬件设的要求不高。

3.安全性和实用性较强

虚拟技术对于物理资源的需求有着动态的变化，而且在不同的系统程序之间也需要进行隔离和划分，所以在不同用户访问虚拟系统时，具有较高的安全性。如果由于系统运行需要而进行升级或者需要任何改变时，也不会对虚拟运行的用户产生影响。

4.扩展性较强

应用虚拟技术时，可以根据用户的使用需求对物理资源的大小进行变更，对设备的资源做出适当的调整，这些变化都不会对虚拟系统的运行产生影响。同时，有的物资资源在兼容性方面不强，需要利用虚拟资源来提供。但是由于虚拟技术不受到硬件和系统运行的影响，所以如果虚拟资源发生问题，也不会造成较大的影响，而且可以快速恢复。

三、虚拟技术在高校计算机教学中的应用

1.虚拟机在计算机硬件教学中的应用

计算机的组装与维护是计算机教学的基础课程，学生可以通过计算机的组装了解硬件设备以及分区、格式化等不同概念，同时也包括安装操作系统、进行Ghost 备份与恢复等操作。在以往的计算机课堂教学中，这些知识大多通过教师的讲解来实现，很少进行演示实验，学生亲自动手操作的机会更少。将虚拟技术应用到计算机硬件教学中，学生可以在虚拟机上随意进行硬盘分区、参数设置等操作，即使操作错误使得系统崩溃，也可以很快复原，并且不会对原本的计算机系统产生破坏，因为虚拟机是主机中的一个文件。由于在虚拟环境下的操作与实际的计算机操作完全相同，所以利用虚拟技术提高硬件教学效率十分显著。

2.虚拟机在网络技术教学中的应用

很多高校受到教学设备配置不足的影响，不能按照教学需要建立实训教室，不能为学生提供足够的实践操作空间，但是由于网络技术理论知识较为抽象，而且学习的难度较大，所以对实践性的要求更高。为了缓解网络教学设备紧张的问题，可以充分运用虚拟技术，在一台计算机上运行多个虚拟的系统，而且每个虚拟环境都是独立存在的，学生可以通过虚拟网络环境实现各种操作。

3.在网络安全技术学习方面的应用

目前，由于接入互联网，计算机必然会遇到病毒的影响。传统用的网络安全知识只能通过教师的讲解和演示的方式，对于教学用计算机会产生一定的影响，学生对知识的理解和接受也有一定的难度。如果将虚拟技术应用到网络安全教学中，可以在建立的虚拟机上植入计算机病毒文件，再对病毒的传播过程进行演示，再讲解如何消除病毒、建立防御体系。通过这种方法，可以激发学生学习的兴趣，也可以显著的提高计算机课堂教学的效率。

4.编程应用与测试

在计算机软件教学中，涉及到软件设计、网页设计等课程时，编写的程序需要在几种不同的环境和操作系统中进行测试，这就需要用到大量的插件，这就需要每台计算机都安装所需的系统和插件才能完成测试。而将虚拟技术应用到计算机中，可以不需要在电脑中安装所有的系统和插件，就可以利用虚拟机形成一种虚拟的测试环境，可以有效地解决编程的应用与测试问题，不仅可以有效地提高教学效率，同时也可以减轻工作量。

综上，计算机教育是我国教育体系中重要的组成部分，随着现代社会科学技术的快速发展，对计算机人才的要求也不断的提升，如何有效的提升高校计算机教学的质量是当前高校教育面临的重要问题。虚拟技术作为一项广泛应用的信息技术，应用于高校计算机教学，不仅可以为学生创造良好的学习环境，同时也可以促进教学手段和方法的不断更新，为提高高校计算机教学质量提供更多的技术支撑。