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虛擬技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用
本論文在對計算機虛擬技術(shù)、計算機教學(xué)中應(yīng)用虛擬技術(shù)的必要性與優(yōu)勢做出論述的基礎(chǔ)上，對計算機虛擬技術(shù)在計算機教學(xué)中的應(yīng)用形式進行了探討與論述。
摘 要：虛擬技術(shù)可以對計算機的硬件與軟件進行分離，在計算機教學(xué)中對計算機虛擬技術(shù)做出應(yīng)用，能夠有效的降低計算機教學(xué)投入成本與管理難度，并使學(xué)生的學(xué)習(xí)突破時空限制，因此，計算機虛擬技術(shù)的應(yīng)用可以作為提升計算機教學(xué)效率與質(zhì)量的有效途徑。
關(guān)鍵詞：計算機 虛擬技術(shù) 教學(xué) 應(yīng)用
1、 計算機虛擬技術(shù)
計算機虛擬技術(shù)是對物理計算機中的資源開展分配的技術(shù)，如在物理計算機中，可以利用虛擬技術(shù)來構(gòu)建具有獨立硬件資源的虛擬機，并且可以運行多個相同或者不同的操作系統(tǒng)。當(dāng)前計算機虛擬技術(shù)已經(jīng)在IT領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并成為了云基礎(chǔ)架構(gòu)構(gòu)建中的重要技術(shù)之一。從計算機虛擬技術(shù)的優(yōu)勢來看，計算機虛擬技術(shù)具有著更高的資源利用效率、更好的隔離性與安全性、更低的成本、更高的兼容性能以及更加便捷的管理，這些優(yōu)勢也決定了計算機虛擬技術(shù)可以在計算機教學(xué)中具有一番作為。
2、 計算機教學(xué)中應(yīng)用虛擬技術(shù)的必要性
我國高等教育規(guī)模的擴大對我國高等院校所具有的教育能力、教育水平等帶來了挑戰(zhàn)，從我國當(dāng)前計算機教學(xué)的現(xiàn)狀來看，一些院校受到教學(xué)條件的限制而體現(xiàn)出了計算機實訓(xùn)教學(xué)設(shè)備亟待完善的問題。從計算機教學(xué)需求方面來看，由于計算機已經(jīng)成為了當(dāng)代人才必備的基本素養(yǎng)之一，所以無論學(xué)生的專業(yè)是否為計算機，都需要使用計算機實驗室來提升自身的計算機素養(yǎng)，這也決定了計算機設(shè)備的完善是高等教育開展過程中必須要面臨的重要問題。從當(dāng)前計算機教學(xué)所具有的教學(xué)能力來看，以計算機實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容與任務(wù)為依據(jù)，學(xué)校在計算機實驗室的完善中需要構(gòu)建多種系統(tǒng)和應(yīng)用環(huán)境以適應(yīng)教學(xué)需求，在這種要求下，傳統(tǒng)的計算機實驗室已經(jīng)難以滿足計算機實訓(xùn)教學(xué)的需求，因此，提升計算機設(shè)備的多樣性是提高計算機教學(xué)能力的必要途徑。
然而對于學(xué)校的計算機實驗室構(gòu)建工作而言，不僅設(shè)備的完善需要投入較多的成本，而且計算機系統(tǒng)與應(yīng)用環(huán)境的多樣性也為設(shè)備的安裝與維護帶來了較大的困難，這些困難主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是物理計算機具有著較為復(fù)雜的系統(tǒng)恢復(fù)操作。在計算機教學(xué)過程中，學(xué)生并沒有對計算機操作理論做出完全掌控，所以在計算機實踐操作中，尤其是在網(wǎng)絡(luò)攻防、系統(tǒng)安裝等內(nèi)容的教學(xué)中，不可避免的要對計算機硬件或者系統(tǒng)造成破壞，并且在學(xué)生上機之后，計算機也容易出現(xiàn)無法恢復(fù)到初始狀態(tài)的問題，這種問題的存在將能夠在一定程度上影響計算機的使用和教學(xué)的順利開展;二是在計算機系統(tǒng)不斷發(fā)展的背景下，多樣化的計算機教學(xué)內(nèi)容要求使用不同的操作系統(tǒng)，但是計算機系統(tǒng)的安裝與轉(zhuǎn)換卻十分繁瑣，這給計算機實驗室的維護和管理帶來了較大難度;三是在傳統(tǒng)的計算機實驗室管理工作中，計算機設(shè)備的易用性和管理工作的開展存在矛盾。如果在計算機教學(xué)中對計算機實驗室進行開放性管理，則學(xué)生的上機行為則難以實現(xiàn)有效控制，而學(xué)生對計算機系統(tǒng)的改動會導(dǎo)致管理與維護出現(xiàn)困難。但是如果在計算機教學(xué)中對計算機實驗室開展嚴(yán)格管理，學(xué)生在實踐操作會受到各種限制，因此學(xué)生難以體驗到真實環(huán)境中的計算機實踐操作，這會在一定程度上制約學(xué)生計算機素養(yǎng)的提升。從大多數(shù)學(xué)校對計算機實驗室的管理來看，還原卡的使用是解決以上問題的主要手段。還原卡可以依靠網(wǎng)絡(luò)克隆技術(shù)來對計算機系統(tǒng)進行還原，當(dāng)物理物理計算機出現(xiàn)故障時，可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送系統(tǒng)來解決故障，基于這種技術(shù)，計算機實驗室中的軟件與系統(tǒng)并不需要重復(fù)安裝，然而這種技術(shù)也僅僅適用于一般的教學(xué)環(huán)境與教學(xué)要求，這主要是因為還原卡并非適用于所有系統(tǒng)，即便是能夠在所有系統(tǒng)中都使用還原卡，也會導(dǎo)致磁盤占用過多與系統(tǒng)恢復(fù)較慢的問題出現(xiàn)。
3、 計算機教學(xué)中虛擬技術(shù)所具有的優(yōu)勢
隨著我國高職院校辦學(xué)規(guī)模與教育質(zhì)量需求的不斷提高，許多高職院校都在教學(xué)方面投入了大量的人力資源與資金，并且以提升教學(xué)水平為出發(fā)點對實訓(xùn)基地、實驗室等做出了完善，同時也對實驗教學(xué)和實驗資源的管理給予了較高重視。但是從計算機教學(xué)方面來看，由于大部分高職院校在計算機教學(xué)設(shè)備的更新、教學(xué)場地的拓展方面都面臨著高職院校擴招所帶來的挑戰(zhàn)，所以經(jīng)費投入的欠缺導(dǎo)致了計算機實訓(xùn)設(shè)備有待完善的問題，并且這一問題的存在也導(dǎo)致了高職院校學(xué)生沒有機會參與更多的計算機實踐聯(lián)系，從而使學(xué)生的理論應(yīng)用能力發(fā)展受到了制約，并限制了學(xué)生就業(yè)能力與就業(yè)競爭力的提升。而虛擬技術(shù)的發(fā)展則可以為高職院校計算機教學(xué)的實踐化與信息化發(fā)揮出重要的推動作用，將虛擬技術(shù)應(yīng)用到計算機教學(xué)過程中，不僅可以有效降低計算機實訓(xùn)教學(xué)基地和設(shè)備建設(shè)所需要投入的成本，同時也能夠在打破教學(xué)時空限制、提高學(xué)生參與計算機實訓(xùn)教學(xué)便捷性的基礎(chǔ)上緩解計算機實訓(xùn)教學(xué)管理工作人員的管理壓力，從而提升師生在計算機實踐教學(xué)中的主動性與積極性。從計算機教學(xué)實踐方面來看，計算機虛擬技術(shù)的應(yīng)用可以為計算機教學(xué)活動的開展創(chuàng)造一個接近與真實情境的教學(xué)環(huán)境，從而使計算機實踐教學(xué)活動需求得到滿足。在計算機教學(xué)過程中，計算機虛擬技術(shù)所具有的優(yōu)勢主要體現(xiàn)為以下幾點：
3.1 在計算機教學(xué)中，計算機虛擬技術(shù)的使用與維護更加便捷
在計算機教學(xué)過程中，可以在使用計算機虛擬技術(shù)的基礎(chǔ)上，在一臺計算機中制造模擬計算機，這些計算機有著獨立的內(nèi)存、操作系統(tǒng)與硬盤，并且可以獨立運行，因此，在使用計算機虛擬技術(shù)開展計算機教學(xué)的過程中，即便是某一臺虛擬機出現(xiàn)故障，真實存在的計算機以及其他虛擬機都不會被破壞，而對于出現(xiàn)故障的虛擬機，我們可以通過刪除重建來完成維護，在此過程中，硬件部分并不需要更換。
3.2 在計算機教學(xué)中，計算機虛擬技術(shù)具有著更高的安全性和耕地的投入成本
由于使用計算機技術(shù)可以基于一臺計算機模擬出多臺虛擬機，因此可以在計算機教學(xué)中實現(xiàn)計算機的一機多用，因此，計算機虛擬技術(shù)在計算機教學(xué)中的應(yīng)用有利于減少計算機實訓(xùn)教學(xué)投入成本。另外，基于虛擬技術(shù)模擬的虛擬機具有著較強的環(huán)境適應(yīng)性，當(dāng)計算機實訓(xùn)教學(xué)要求產(chǎn)生改變時，學(xué)校并不需要依據(jù)這些要求來進行計算機設(shè)備的購置，而只需要改變虛擬機的配置即可，這也會降低計算機實訓(xùn)教學(xué)中設(shè)備完善所需要的投入成本。相對于實體計算機而言，虛擬計算機的運行不會導(dǎo)致實體計算機面臨計算機病毒等威脅，因此，從安全性能來看，基于虛擬技術(shù)模擬出的虛擬機具有著更好的安全性，而這也降低了計算機實訓(xùn)教學(xué)的管理難度。
3.3 在計算機教學(xué)活動中，基于虛擬技術(shù)模擬的虛擬機可以憑借較強的一致性來實現(xiàn)便捷安裝
如果在虛擬技術(shù)的使用中，虛擬機的模擬需要復(fù)雜的流程和較多的時間，則可能會對教學(xué)效率產(chǎn)生負面影響，而事實上，虛擬機中的系統(tǒng)文件都是用映像包來存儲，因此，在虛擬機的構(gòu)建中，我們只需要通過復(fù)制映像包就可以完成移植，較強的移植性提高了虛擬機的構(gòu)建速度，并且可以確保虛擬機配置的一致性。同時，將計算機虛擬技術(shù)應(yīng)用到計算機教學(xué)中，可以在很大程度上來完善傳統(tǒng)計算機教學(xué)中亟待改善的問題，作為計算機教師，只要確保自身的物理計算機具有正常的操作系統(tǒng)，就可以確保教學(xué)設(shè)備的可使用性，并且虛擬機的便攜性、易用性也可以在一定程度上推動計算機教學(xué)效率的提升。
3.4 基于虛擬技術(shù)構(gòu)建的虛擬機同樣具有著聯(lián)網(wǎng)能力
因此，對于具有不同教學(xué)任務(wù)與教學(xué)目標(biāo)的計算機實訓(xùn)教學(xué)活動，虛擬機都可以滿足其要求。另外，虛擬機的構(gòu)建本身就可以成為計算機實訓(xùn)教學(xué)中的內(nèi)容，這要求教師引導(dǎo)學(xué)生來了解虛擬機構(gòu)建中的理論與操作方法，并要求學(xué)生在計算機實訓(xùn)或者日常生活中進行虛擬機的組建。當(dāng)然，教師有必要將虛擬機在日常生活中的作用告知學(xué)生，如在預(yù)防病毒方面虛擬機所具有的良好表現(xiàn)等，從而推動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性的提升。
4、 計算機虛擬技術(shù)在計算機教學(xué)中的應(yīng)用
4.1 構(gòu)建多系統(tǒng)環(huán)境
教學(xué)機教學(xué)具有著多樣化的教學(xué)內(nèi)容，而教學(xué)內(nèi)容的差異對計算機系統(tǒng)環(huán)境也具有著不同的要求，為了滿足這些不同的計算機系統(tǒng)環(huán)境要求，學(xué)�？梢圆捎锰摂M技術(shù)來構(gòu)建具有多種系統(tǒng)環(huán)境的虛擬計算機。無論是搭載哪一類計算機系統(tǒng)，虛擬計算機在完成文件部署滯后就可以通過啟動來實現(xiàn)正常運行。而對于物理計算機而言，虛擬計算機僅僅是一個子系統(tǒng)，這種子系統(tǒng)可以對多種操作系統(tǒng)進行兼容從而實現(xiàn)一個物理計算機中系統(tǒng)的多樣性。另外，在物理計算機中，可以利用計算機虛擬技術(shù)來構(gòu)建一個虛擬的局域網(wǎng)，局域網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)運行情況與真實的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運行情況相一致，因此，在計算機實訓(xùn)教學(xué)中，可以有效解決網(wǎng)卡沖突等問題，并且學(xué)生在學(xué)習(xí)如局域網(wǎng)搭建等教學(xué)內(nèi)容的過程中也并不需要操作多臺計算機，這不僅可以降低物理計算機出現(xiàn)損壞與故障的幾率，同時可以降低計算機實驗室的維護成本。
4.2 實現(xiàn)便攜式計算機
在傳統(tǒng)的計算機教學(xué)過程中，學(xué)生只能在實踐教學(xué)課堂中通過上機來對教學(xué)內(nèi)容做出練習(xí)，這種時空限制導(dǎo)致了學(xué)生在課后并沒有太多接觸真實操作實驗環(huán)境的機會。然而計算機虛擬技術(shù)在計算機教學(xué)中的應(yīng)用卻可以有效突破這種時空限制，這主要是因為虛擬機文件可以讓學(xué)生通過便攜式拷貝設(shè)備來進行存儲，并帶出計算機實驗室。只要是在由物理計算機的環(huán)境下，學(xué)生就可以將這些文件拷貝到物理計算機中并獲得如同實踐教學(xué)課堂中一樣的虛擬機體驗。這種功能的實現(xiàn)得益于虛擬計算機文件是在宿主機中以文件的形式存儲，這讓虛擬機具有了十分強大的便捷性與一致性。另外，在計算機教學(xué)中，當(dāng)教師需要開展計算機技術(shù)講座而講座地點的計算機環(huán)境并不允許相關(guān)軟件運行時，教師也可以通過發(fā)揮虛擬計算機的便攜性來解決不兼容的問題，在此方面，教師需要攜帶的只是一個U盤或者是移動硬盤，而并不需要寫到筆記本甚至是體積更大的物理計算機。
4.3 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教室
在計算機教學(xué)過程中，傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)教室需要用戶進行遠程登錄，在這種網(wǎng)絡(luò)教室中，首先較差的隔離性導(dǎo)致物理計算機需要面對更加嚴(yán)重的安全威脅，并且會讓物理計算機存在宕機甚至系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險;其次權(quán)限較低也是這種網(wǎng)絡(luò)教室的重要缺陷，用戶在使用這種網(wǎng)絡(luò)教室的過程中，管理者為了確保物理計算機能夠在安全的環(huán)境下運行而限制了用戶權(quán)限，當(dāng)學(xué)生不能修改系統(tǒng)設(shè)置、不能進行軟件安裝時，學(xué)生計算機素養(yǎng)的提升也會受到限制;再次，在這種網(wǎng)絡(luò)教室中，資源分配存在著一定的不合理性，當(dāng)一個學(xué)生使用的資源較多時，就會對其他學(xué)生的資源進行占用，甚至?xí)䦟?dǎo)致計算機系統(tǒng)所具有的運行速度降低。而基于虛擬技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡(luò)教室則能夠?qū)崿F(xiàn)一人一機，當(dāng)然這種網(wǎng)絡(luò)教室同樣具有著缺陷，即用戶之間所進行的交互以及虛擬機的啟動速度是需要解決的難點問題。但是虛擬網(wǎng)絡(luò)教室所具有的有點也同樣明顯，相對于傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)教室而言，虛擬網(wǎng)絡(luò)教室可以實現(xiàn)對虛擬機進行隔離，這讓虛擬機具有了更好的獨立性與隔離性。同時在對虛擬機進行使用的過程中，學(xué)生都具有著管理員身份，因此，學(xué)生具有著虛擬機中最高的操作權(quán)限，這能夠在很大程度上確保學(xué)生能夠獲得良好的上機體驗。另外，虛擬機的配置在設(shè)定之后不會受到其他虛擬機的影響，所以在資源的分配方面更加合理。
5、 小結(jié)
綜上所述，計算機虛擬技術(shù)在計算機教學(xué)中具有著重要的應(yīng)用價值，因此作為計算機教育工作者，應(yīng)當(dāng)對計算機虛擬技術(shù)的應(yīng)用做出探索與研究，并通過優(yōu)化計算機教學(xué)中的計算機虛擬技術(shù)以及推動計算機教學(xué)中虛擬技術(shù)應(yīng)用的多樣化來實現(xiàn)計算機教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的提升。
參考文獻：
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