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虚拟技术在计算机教学中的应用

  
  一、研究意义
  计算机虚拟技术在计算机教学中应用,可以为教学提供很大的自由度及方便,可以减少在计算机硬件方面的持续性资金投入,可以为学生解决课后学习的时空矛盾,同时也减少了管理成本。就目前而言,计算机虚拟技术、网络设备虚拟技术等都可以应用于中等职业学校计算机日常教学中。
  二、研究环境:
  本文研究的环境为计算机网络专业的计算机实训机房,计算机机型是Lenovo的M430E机型,主要用于计算机网络专业学生的学习与教学。现行条件可以完成各种应用软件的教学与学习、编程语言的教学与学习、操作系统的教学与应用,如果应用虚拟技术除可以完成以上功能外,还可以完成如:操作系统的安装、网络服务器安装、网络搭建、交换机、路由器的配置等方面的教学与实训。
  三、虚拟技术的应用
  (1)虚拟机的应用
  在中等职业学校,计算机专业课程中都有操作系统的安装与网络系统安装的任务。这个任务只能由教师进行演示安装,学生不能进行实时的演练,会出现教与学脱节,这样会出现学生学习与实践的脱节,我们可以使用虚拟机技术来解决这个问题。
  虚拟机技术就不同的应用领域有着不同的概念,我们这里所讲的虚拟机技术是在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机,可以不需要重开机就能在同一台电脑上使用好几个OS。这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作。
  虚拟机技术中最主要的技术就是虚拟机软件,软件是完成虚拟机技术应用与教学的关键,在这里介绍两种虚拟机软件VM Ware Station和Virtualbox,这两款软件都可以虚拟出计算机来,VM Ware station应用范围比较广,而Virtualbox是免费的开放式虚拟机软件。但这两款软件在应用上却大相径庭,这里只说明VM Ware在计算机教学中的应用。
  由于Lenovo的计算机带有计算机硬盘保护卡,这样我们可以配合计算机的硬盘保护卡来保证计算机的配置一致性,可以使用联想同传系统方便传输有用的数据,同时我们可使用虚拟光盘技术来完成――软件的安装。举例说明:在以往的计算机教学中,教师在讲解操作系统的安装时(如:Windows-XP),这个教学任务只能由教师进行演示安装,学生不能进行实时的演练,会出现教与学脱节,会出现学习与实践的脱节。如果我们使用虚拟技术,通过VMware,克隆计算机到一个文件服务器,学生便可利用共享的虚拟计算机来完成所有的操作,省时省力,同步完成。
  同时,由于计算机具有硬盘保护卡,当我们模拟计算机的故障时,还可以打开计算机的保护卡来设置故障,然后使用Lenovo网络同传系统进行数据传输。这样的技术可以用于病毒演示,不会对宿主计算机造成不可恢复的破坏。同理,我们可让学生使用一台计算机来完成多种操作系统的安装实验。同时我们也可以在一台计算机内完成操作系统的多种服务的链接实训。
  (2)网络设备虚拟技术
  学生在学习网络设备时,除了要实际操作具体的硬件外,还要经常进行交换机与路由器的配置,网络拓扑结构的学习等。这些都要使用具体的硬件设备来操作,那么很有可能受到硬件环境的束缚。这就会出现学习理论与实际操作的时空矛盾问题,我们可以使用Packet Tracer,它是Cisco公司开发的工具,为设计、配置、排除网络故障提供了网络虚拟环境。
  它具有全新的图形化用户界面,为教师提供了个性化的授课支持,同时为学生设计、配置、排除网络故障提供了网络模拟环境,让学生可以互动参与学习,提高学生对网络课程的兴趣,从而使学生更加容易深入理解网络中的复杂协议,达到事半功倍的教学效果。
  我们可以使用Packet Tracer软件来完成思科交换机与路由器配置实验、网络拓扑结构的实验与企业搭建的软件环境配置等。同时Packet Tracer还可以使用学生间的网络进行互联,使用学生模拟一个企业的多个部门或是多个企业互联的实验。Packet Tracer模拟器提供设计模式(拓扑)及模拟模式(模拟) ,用户在设计模式中,设计网络拓扑结构,并对其进行配置,切换到模拟模式可观察协议数据单元(PDU)在网络中的传送过程,查看交换机的交换表及路由器的路由表,实时跟踪PDU在网络各节点的详细处理过程,观察网络实时运行情况,可以使学生快速、生动地理解抽象的网络协议。同时这款软件还提供了学生活动文档,学生在活动文档上进行操作,并由事先做好的答案与操作结果相比对,并给出分数,并且这个活动文档分为初级、中级和高级,可以让教师灵活的控制活动文档。
  四、虚拟设备的应用
  在学生学习过程中,我们可以使用虚拟设备来完成必要的计算机教学。比如,在教学过程中我们会出现需要打印的情况,可是没有那么多的打印机来让学生实验,这时你就可以安装一个虚拟打印机。还有学生在学习光盘的制作技术时,在实验过程中可能会出现使用大量实验材料的情况,通常也会由于操作失误而造成浪费,这时我们可以使用虚拟光驱制作出光盘映像,在虚拟机上使用来进行修改,从而达到节省成本的目的。
  五、本文小结
  实习、实训是中等职业学校,教育教学中的重要环节,本文以简要的方式提出利用虚拟技术进行此环节,为中等职业学校的计算机教学提供了一个成本低廉的解决方法。同时还可以解决学生学习与物理设备的时空矛盾问题。

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