虛擬技術(shù)在教學(xué)中的應用
本論文在對計算機虛擬技術(shù)、計算機教學(xué)中應用虛擬技術(shù)的必要性與優(yōu)勢做出論述的基礎上，對計算機虛擬技術(shù)在計算機教學(xué)中的應用形式進(jìn)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(jìn)行分離，在計算機教學(xué)中對計算機虛擬技術(shù)做出應用，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)習突破時(shí)空限制，因此，計算機虛擬技術(shù)的應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(kāi)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(lái)構建具有獨立硬件資源的虛擬機，并且可以運行多個(gè)相同或者不同的操作系統。當前計算機虛擬技術(shù)已經(jīng)在IT領(lǐng)域得到了廣泛的應用，并成為了云基礎架構構建中的重要技術(shù)之一。從計算機虛擬技術(shù)的優(yōu)勢來(lái)看，計算機虛擬技術(shù)具有著(zhù)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)中應用虛擬技術(shù)的必要性
我國高等教育規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(lái)了挑戰，從我國當前計算機教學(xué)的現狀來(lái)看，一些院校受到教學(xué)條件的限制而體現出了計算機實(shí)訓教學(xué)設備亟待完善的問(wèn)題。從計算機教學(xué)需求方面來(lái)看，由于計算機已經(jīng)成為了當代人才必備的基本素養之一，所以無(wú)論學(xué)生的專(zhuān)業(yè)是否為計算機，都需要使用計算機實(shí)驗室來(lái)提升自身的計算機素養，這也決定了計算機設備的完善是高等教育開(kāi)展過(guò)程中必須要面臨的重要問(wèn)題。從當前計算機教學(xué)所具有的教學(xué)能力來(lái)看，以計算機實(shí)訓教學(xué)內容與任務(wù)為依據，學(xué)校在計算機實(shí)驗室的完善中需要構建多種系統和應用環(huán)境以適應教學(xué)需求，在這種要求下，傳統的計算機實(shí)驗室已經(jīng)難以滿(mǎn)足計算機實(shí)訓教學(xué)的需求，因此，提升計算機設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(shí)驗室構建工作而言，不僅設備的完善需要投入較多的成本，而且計算機系統與應用環(huán)境的多樣性也為設備的安裝與維護帶來(lái)了較大的困難，這些困難主要體現在以下幾個(gè)方面：一是物理計算機具有著(zhù)較為復雜的系統恢復操作。在計算機教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生并沒(méi)有對計算機操作理論做出完全掌控，所以在計算機實(shí)踐操作中，尤其是在網(wǎng)絡(luò )攻防、系統安裝等內容的教學(xué)中，不可避免的要對計算機硬件或者系統造成破壞，并且在學(xué)生上機之后，計算機也容易出現無(wú)法恢復到初始狀態(tài)的問(wèn)題，這種問(wèn)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(kāi)展;二是在計算機系統不斷發(fā)展的背景下，多樣化的計算機教學(xué)內容要求使用不同的操作系統，但是計算機系統的安裝與轉換卻十分繁瑣，這給計算機實(shí)驗室的維護和管理帶來(lái)了較大難度;三是在傳統的計算機實(shí)驗室管理工作中，計算機設備的易用性和管理工作的開(kāi)展存在矛盾。如果在計算機教學(xué)中對計算機實(shí)驗室進(jìn)行開(kāi)放性管理，則學(xué)生的上機行為則難以實(shí)現有效控制，而學(xué)生對計算機系統的改動(dòng)會(huì )導致管理與維護出現困難。但是如果在計算機教學(xué)中對計算機實(shí)驗室開(kāi)展嚴格管理，學(xué)生在實(shí)踐操作會(huì )受到各種限制，因此學(xué)生難以體驗到真實(shí)環(huán)境中的計算機實(shí)踐操作，這會(huì )在一定程度上制約學(xué)生計算機素養的提升。從大多數學(xué)校對計算機實(shí)驗室的管理來(lái)看，還原卡的使用是解決以上問(wèn)題的主要手段。還原卡可以依靠網(wǎng)絡(luò )克隆技術(shù)來(lái)對計算機系統進(jìn)行還原，當物理物理計算機出現故障時(shí)，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送系統來(lái)解決故障，基于這種技術(shù)，計算機實(shí)驗室中的軟件與系統并不需要重復安裝，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，即便是能夠在所有系統中都使用還原卡，也會(huì )導致磁盤(pán)占用過(guò)多與系統恢復較慢的問(wèn)題出現。
3、 計算機教學(xué)中虛擬技術(shù)所具有的優(yōu)勢
隨著(zhù)我國高職院校辦學(xué)規模與教育質(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(diǎn)對實(shí)訓基地、實(shí)驗室等做出了完善，同時(shí)也對實(shí)驗教學(xué)和實(shí)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(lái)看，由于大部分高職院校在計算機教學(xué)設備的更新、教學(xué)場(chǎng)地的拓展方面都面臨著(zhù)高職院校擴招所帶來(lái)的挑戰，所以經(jīng)費投入的欠缺導致了計算機實(shí)訓設備有待完善的問(wèn)題，并且這一問(wèn)題的存在也導致了高職院校學(xué)生沒(méi)有機會(huì )參與更多的計算機實(shí)踐聯(lián)系，從而使學(xué)生的理論應用能力發(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(shí)踐化與信息化發(fā)揮出重要的推動(dòng)作用，將虛擬技術(shù)應用到計算機教學(xué)過(guò)程中，不僅可以有效降低計算機實(shí)訓教學(xué)基地和設備建設所需要投入的成本，同時(shí)也能夠在打破教學(xué)時(shí)空限制、提高學(xué)生參與計算機實(shí)訓教學(xué)便捷性的基礎上緩解計算機實(shí)訓教學(xué)管理工作人員的管理壓力，從而提升師生在計算機實(shí)踐教學(xué)中的主動(dòng)性與積極性。從計算機教學(xué)實(shí)踐方面來(lái)看，計算機虛擬技術(shù)的應用可以為計算機教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展創(chuàng )造一個(gè)接近與真實(shí)情境的教學(xué)環(huán)境，從而使計算機實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)需求得到滿(mǎn)足。在計算機教學(xué)過(guò)程中，計算機虛擬技術(shù)所具有的優(yōu)勢主要體現為以下幾點(diǎn)：
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(guò)程中，可以在使用計算機虛擬技術(shù)的基礎上，在一臺計算機中制造模擬計算機，這些計算機有著(zhù)獨立的內存、操作系統與硬盤(pán)，并且可以獨立運行，因此，在使用計算機虛擬技術(shù)開(kāi)展計算機教學(xué)的過(guò)程中，即便是某一臺虛擬機出現故障，真實(shí)存在的計算機以及其他虛擬機都不會(huì )被破壞，而對于出現故障的虛擬機，我們可以通過(guò)刪除重建來(lái)完成維護，在此過(guò)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(zhù)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(shí)現計算機的一機多用，因此，計算機虛擬技術(shù)在計算機教學(xué)中的應用有利于減少計算機實(shí)訓教學(xué)投入成本。另外，基于虛擬技術(shù)模擬的虛擬機具有著(zhù)較強的環(huán)境適應性，當計算機實(shí)訓教學(xué)要求產(chǎn)生改變時(shí)，學(xué)校并不需要依據這些要求來(lái)進(jìn)行計算機設備的購置，而只需要改變虛擬機的配置即可，這也會(huì )降低計算機實(shí)訓教學(xué)中設備完善所需要的投入成本。相對于實(shí)體計算機而言，虛擬計算機的運行不會(huì )導致實(shí)體計算機面臨計算機病毒等威脅，因此，從安全性能來(lái)看，基于虛擬技術(shù)模擬出的虛擬機具有著(zhù)更好的安全性，而這也降低了計算機實(shí)訓教學(xué)的管理難度。
3.3 在計算機教學(xué)活動(dòng)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(lái)實(shí)現便捷安裝
如果在虛擬技術(shù)的使用中，虛擬機的模擬需要復雜的流程和較多的時(shí)間，則可能會(huì )對教學(xué)效率產(chǎn)生負面影響，而事實(shí)上，虛擬機中的系統文件都是用映像包來(lái)存儲，因此，在虛擬機的構建中，我們只需要通過(guò)復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建速度，并且可以確保虛擬機配置的一致性。同時(shí)，將計算機虛擬技術(shù)應用到計算機教學(xué)中，可以在很大程度上來(lái)完善傳統計算機教學(xué)中亟待改善的問(wèn)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，就可以確保教學(xué)設備的可使用性，并且虛擬機的便攜性、易用性也可以在一定程度上推動(dòng)計算機教學(xué)效率的提升。
3.4 基于虛擬技術(shù)構建的虛擬機同樣具有著(zhù)聯(lián)網(wǎng)能力
因此，對于具有不同教學(xué)任務(wù)與教學(xué)目標的計算機實(shí)訓教學(xué)活動(dòng)，虛擬機都可以滿(mǎn)足其要求。另外，虛擬機的構建本身就可以成為計算機實(shí)訓教學(xué)中的內容，這要求教師引導學(xué)生來(lái)了解虛擬機構建中的理論與操作方法，并要求學(xué)生在計算機實(shí)訓或者日常生活中進(jìn)行虛擬機的組建。當然，教師有必要將虛擬機在日常生活中的作用告知學(xué)生，如在預防病毒方面虛擬機所具有的良好表現等，從而推動(dòng)學(xué)生學(xué)習興趣和學(xué)習積極性的提升。
4、 計算機虛擬技術(shù)在計算機教學(xué)中的應用
4.1 構建多系統環(huán)境
教學(xué)機教學(xué)具有著(zhù)多樣化的教學(xué)內容，而教學(xué)內容的差異對計算機系統環(huán)境也具有著(zhù)不同的要求，為了滿(mǎn)足這些不同的計算機系統環(huán)境要求，學(xué)�？梢圆捎锰摂M技術(shù)來(lái)構建具有多種系統環(huán)境的虛擬計算機。無(wú)論是搭載哪一類(lèi)計算機系統，虛擬計算機在完成文件部署滯后就可以通過(guò)啟動(dòng)來(lái)實(shí)現正常運行。而對于物理計算機而言，虛擬計算機僅僅是一個(gè)子系統，這種子系統可以對多種操作系統進(jìn)行兼容從而實(shí)現一個(gè)物理計算機中系統的多樣性。另外，在物理計算機中，可以利用計算機虛擬技術(shù)來(lái)構建一個(gè)虛擬的局域網(wǎng)，局域網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò )運行情況與真實(shí)的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )運行情況相一致，因此，在計算機實(shí)訓教學(xué)中，可以有效解決網(wǎng)卡沖突等問(wèn)題，并且學(xué)生在學(xué)習如局域網(wǎng)搭建等教學(xué)內容的過(guò)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損壞與故障的幾率，同時(shí)可以降低計算機實(shí)驗室的維護成本。
4.2 實(shí)現便攜式計算機
在傳統的計算機教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生只能在實(shí)踐教學(xué)課堂中通過(guò)上機來(lái)對教學(xué)內容做出練習，這種時(shí)空限制導致了學(xué)生在課后并沒(méi)有太多接觸真實(shí)操作實(shí)驗環(huán)境的機會(huì )。然而計算機虛擬技術(shù)在計算機教學(xué)中的應用卻可以有效突破這種時(shí)空限制，這主要是因為虛擬機文件可以讓學(xué)生通過(guò)便攜式拷貝設備來(lái)進(jìn)行存儲，并帶出計算機實(shí)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(shí)踐教學(xué)課堂中一樣的虛擬機體驗。這種功能的實(shí)現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，當教師需要開(kāi)展計算機技術(shù)講座而講座地點(diǎn)的計算機環(huán)境并不允許相關(guān)軟件運行時(shí)，教師也可以通過(guò)發(fā)揮虛擬計算機的便攜性來(lái)解決不兼容的問(wèn)題，在此方面，教師需要攜帶的只是一個(gè)U盤(pán)或者是移動(dòng)硬盤(pán)，而并不需要寫(xiě)到筆記本甚至是體積更大的物理計算機。
4.3 構建網(wǎng)絡(luò )教室
在計算機教學(xué)過(guò)程中，傳統物理網(wǎng)絡(luò )教室需要用戶(hù)進(jìn)行遠程登錄，在這種網(wǎng)絡(luò )教室中，首先較差的隔離性導致物理計算機需要面對更加嚴重的安全威脅，并且會(huì )讓物理計算機存在宕機甚至系統崩潰的風(fēng)險;其次權限較低也是這種網(wǎng)絡(luò )教室的重要缺陷，用戶(hù)在使用這種網(wǎng)絡(luò )教室的過(guò)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(hù)權限，當學(xué)生不能修改系統設置、不能進(jìn)行軟件安裝時(shí)，學(xué)生計算機素養的提升也會(huì )受到限制;再次，在這種網(wǎng)絡(luò )教室中，資源分配存在著(zhù)一定的不合理性，當一個(gè)學(xué)生使用的資源較多時(shí)，就會(huì )對其他學(xué)生的資源進(jìn)行占用，甚至會(huì )導致計算機系統所具有的運行速度降低。而基于虛擬技術(shù)基礎上構建的虛擬網(wǎng)絡(luò )教室則能夠實(shí)現一人一機，當然這種網(wǎng)絡(luò )教室同樣具有著(zhù)缺陷，即用戶(hù)之間所進(jìn)行的交互以及虛擬機的啟動(dòng)速度是需要解決的難點(diǎn)問(wèn)題。但是虛擬網(wǎng)絡(luò )教室所具有的有點(diǎn)也同樣明顯，相對于傳統物理網(wǎng)絡(luò )教室而言，虛擬網(wǎng)絡(luò )教室可以實(shí)現對虛擬機進(jìn)行隔離，這讓虛擬機具有了更好的獨立性與隔離性。同時(shí)在對虛擬機進(jìn)行使用的過(guò)程中，學(xué)生都具有著(zhù)管理員身份，因此，學(xué)生具有著(zhù)虛擬機中最高的操作權限，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，虛擬機的配置在設定之后不會(huì )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
綜上所述，計算機虛擬技術(shù)在計算機教學(xué)中具有著(zhù)重要的應用價(jià)值，因此作為計算機教育工作者，應當對計算機虛擬技術(shù)的應用做出探索與研究，并通過(guò)優(yōu)化計算機教學(xué)中的計算機虛擬技術(shù)以及推動(dòng)計算機教學(xué)中虛擬技術(shù)應用的多樣化來(lái)實(shí)現計算機教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的提升。
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