虚拟计算机在计算机网络课程教学中的应用

摘要：本文从四个方面介绍了虚拟计算机在计算机网络课程教学中的应用：学校多班共用机房的问题、学校机房机位不足的问题、真实环境难于操作的问题以及实训时间受学校课时限制的问题。

关键词：虚拟计算机；计算机网络；公共机房

中图分类号：G642

文献标识码：B

文章编号：1672-5913(2008)02-0119-03

中等职业学校计算机网络专业有很多实践性的课程，如“实用组网技术”、“服务器的配置与管理”、“局域网组建实训”等。这些课程有很多的实训内容，这些实训内容都需要在专业实训室中完成，加上实训项目内容上有一定的连贯性，此专业实训室不能提供给其他授课对象使用，造成了学校投入加大、资源浪费。有没有一种替代方案可以完成此门课程的实训教学，又不影响教学效果，不影响其他授课对象的教学呢？回答是肯定的，使用虚拟计算机。

虚拟计算机是在一台物理计算机上通过虚拟技术，模拟产生一台或多台计算机的软件，虚拟出的计算机使用实体计算机的硬件设备，但独立于实体计算机，在实体计算机中以文件的形式存在，主要用来解决服务器系统的整合、系统升级、软件测试和实训环境的构建等任务。现在广泛使用的虚拟软件有VMware Workstation和Virtual PC，下面以VMware Workstation为例介绍虚拟机在计算机网络课程教学中应用。

1解决多班分时上机的问题

计算机网络类课程的实训内容具有一定的连续性，一个大的实训项目可能需要很多个学时才能完成。在完成项目的过程中，操作系统不能进行设置上的调整，否则会影响实训效果。如果学校有多个班级在上同一类型的课时，就需要学校有多个计算机网络类的专业实训室，这样给学校增加了负担，也影响了实训空间的利用率。由于虚拟计算机是以文件的形式存在于实体计算机中的，使用它可以很好地解决多班分时上机的问题，实现每个学生都有一个专用的实训环境。

选择实体计算机中合适的磁盘分区作为存放虚拟计算机文件的空间，由各个班级学生在此空间内建立各人自己的文件夹，在此文件夹下再建立需要的文件夹。如需要在实体计算机中虚拟出Windows Server 2003和Windows XP两台计算机，可以采用如图1所示的管理模式。

启动虚拟软件，由每个学生通过此软件构建自己虚拟的实训计算机，并将虚拟的计算机以文件的形式保存在各人自己的文件夹中，每次实训每个学生就用此虚拟计算机完成实训内容，这样各个班级学生互不干扰，各人使用自己构建的虚拟计算机系统，可以很好地解决多班分时上机的问题，并且不影响其他非网络课程的教学用机。

2解决实训空间机位不足的问题

计算机网络类课程的实训内容通常需要两台以上的计算机协作完成，一台计算机充当服务器，一台计算机充当客户机，有的实训项目还需要有第二台客户机，学校的实训机房的机位会出现严重不足。虽然，有些学校可能会采用小组协作的方式完成相应的实训内容，即每位学生只完成实训项目的部分内容，一个小组合作才能完成整个实训项目。这样做虽然可以培养学生团结合作的能力，但影响了学生操作技能的培养，学生对实训内容的掌握就会有一定的片面性。为了保证学生技能的培养，老师只有将同样的实训内容分多次完成，每位学生每次完成同一项目中的不同内容，这样会给教学进度的完成带来一定的影响。

当用户的物理计算机具有大于等于1GB的内存时，可以使用虚拟软件在物理计算机中虚拟出两台虚拟计算机，一台虚拟计算机安装Windows Server操作系统，一台虚拟计算机安装Windows XP或Windows 2000 Professional，使用桥接技术进行网络连接，加上物理计算机也可以作为客户机进行通信，一台物理计算机就完成了三台计算机的功能，每位学生可以一台物理计算机上独立完成实训项目，很好地解决了实训空间机位不足的问题。

3解决真实环境难以解决的问题

(1) 系统安装

操作系统的安装一直是困扰学校计算机网络类课程教学的一个问题，给学生练习安装，需要学校的实训计算机都配置有光驱，而且需要配备几十张安装光盘，并且安装过程对实训计算机有一定的损害（需要对硬盘进行分区操作并进行格式化）。整个机房将不能提供给其他课程的实训使用，使得机房的利用率降低。使用虚拟机可以很好地解决系统安装的问题。

先使用虚拟软件在物理计算机中虚拟出一台计算机，将Windows操作系统的安装光盘制作成一个镜像文件，在虚拟计算机中将此镜像文件导入到光驱中，这样在虚拟计算机的光驱中就放置了一张Windows的安装光盘。启动该虚拟计算机，按下F2键进入虚拟计算机的BIOS设置状态，设置虚拟机由光驱启动，如图2所示。保存并退出BIOS的设置后，虚拟计算机就会直接进行操作系统的安装，如图3所示。

(2) 磁盘管理

Windows Server 2003系统将磁盘分为基本磁盘和动态磁盘，动态磁盘可以提供一些基本磁盘不具备的功能，如可以创建可跨越多个磁盘的卷和创建具有容错能力的卷（如镜像卷和RAID-5卷）。镜像卷使用的是RAID-1技术，数据将同时向两块硬盘上写入，两块硬盘中保存状态是一样的，当一块硬盘出现故障时，可以保证数据的完整性。RAID-5卷被称为带有奇偶校验的带区集，在向卷中写入数据时还要定入校验信息，这些信息被写入不同的硬盘中，可以在源数据部分丢失的情况下通过剩余的数据和校验信息恢复丢失的数据。RAID-5卷的创建至少需要3块硬盘，最多需要32块硬盘。

由于磁盘管理的实训项目需要多块硬盘才能完成，而学校的机房又不可能为了几个实训项目将每台计算机配置3个以上的硬盘，磁盘管理的实训内容只能由教师做演示，学生没有自己的实践机会，影响了教学效果。使用虚拟计算机可以很好地解决磁盘管理的实训问题。

启动虚拟软件，在虚拟软件的工作窗口中选择虚拟的计算机，执行“虚拟机”→“设置”菜单命令，打开“虚拟机设置”对话框，如图4所示。在此对话框中选择“硬盘”后，单击“添加”按钮，给虚拟计算机添加新的虚拟硬盘，并且可以根据实训的需要添加足够的硬盘，完成镜像卷、RAID-5卷的创建实训。在此实训中，如果需要对实训效果进行验证，可以在卷创建完成后，拷贝一些数据到卷中，关闭虚拟计算机后，再将某个硬盘删除（表示硬盘损坏），启动虚拟计算机，查看数据是否可用。对于镜像卷，数据是可用的，对于RAID-5卷，数据是不可用的，需要对卷进行修复操作。修复操作是再给虚拟计算机添加一块硬盘，启动系统后进行修复操作，修复完成后，原来的数据就可以恢复出来。

4解决实训内容受课时限制的问题

学校的每节课都有时间限制，一般为45分钟一节课，实训课一般会两节连排，加上课间休息时间，最长为100分钟。这样一个时间安排给实训课的教学带来了困难：如果学生实训内容不能在规定的时间段内完成，既影响其他课程的教学，也会影响实训内容的教学。使用虚拟计算机的快照功能可以使实训内容不受时间的限制，本次课内不能完成的项目，下一次课可以继续完成。

启动虚拟计算机进行实训内容的训练，如果训练内容进行过程中，剩余的时间已经不能完成实训时，可以执行“虚拟机”→“快照”→“创建快照”菜单命令，打开“创建快照”对话框，如图5所示。在此对话框中可以对需要创建的快照进行简单的描述，以记录此次快照的内容，单击“确定”按钮，创建一个快照，将此时的虚拟计算机的状态以文件的形式保存在物理计算机中，下次实训课时，执行“虚拟机”→“快照”→“恢复到快照”菜单命令，将本次保留的虚拟计算机状态恢复出来，继续进行实训内容的练习。这样操作，可以使所有的实训内容连续进行，很好地解决了实训项目受时间限制的问题。

5结束语

由于虚拟计算机与物理计算机是完全隔离的，其操作环境与真实环境几乎没有差异，可以在虚拟计算机中进行分区、格式化、文件删除，甚至损坏文件系统、感染病毒、进行网络攻击等对系统具有毁灭性的操作而不必担心这些操作会影响物理计算机。所以虚拟计算机不仅可以应用于计算机网络类的课程中，还可以应用于“常用工具软件”、“计算机应用基础”、“因特网应用”、“计算机组装与维护”等课程的教学中，为学校提高教学效率，加强教学管理与机房的管理提供了有力的保障。

收稿日期：2007-10

作者简介

段标，南京市玄武中等专业学校教师，南京市第二届专业学科带头人

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