利用虚拟实验环境提高教学实验效果

吴 博

（天津城市职业学院机电系，天津市 300250）

一、引言

在“计算机组装与维护”课程要求中，提高学生动手能力的重要环节是实验教学，学生必备的能力之一即实操能力。根据课程大纲要求，计算机系统维护是学生必须掌握的一项技能，要掌握好这项技能需要在计算机上安装操作系统及在操作系统上做各种各样的修改和设置，实验的一些操作会对操作系统造成破坏性的影响，可能导致计算机无法启动或系统无法使用。在课程实施过程中，往往一次实验课后就要重新安装操作系统，不仅给实验室管理带来了极大的负担，而且计算机出现了故障导致实验无法继续，大大降低了实验教学的效果。

搭建一个实用简便的计算机系统维护实验环境，一直是计算机组装与维护任课教师和学生的心愿。随着虚拟技术的发展和成熟，虚拟机可以为计算机系统维护提供一个近乎完美的实验环境。从实现的功能来说，虚拟计算机实验环境与真实的计算机相比，基本上无区别，而且在虚拟机中的操作和设置不会影响到真实的系统。

因此在“计算机组装与维护”课程中，利用虚拟技术，构建虚拟实验环境，可以在一定程度上改变“计算机组装与维护”课程教学中部分实践教学项目徒有虚名，实践教学环节严重脱节的状况，并可以让学生更多地拥有实践动手的机会。通过教学实践证明，构建虚拟实验环境进行实操实验教学可以取得事半功倍的效果。

二、虚拟机简介

所谓虚拟机即是利用相关软件在一台电脑上将一部分硬盘和内存虚拟某种传统仪器的若干台计算机，每台虚拟计算机可以运行单独的操作系统而互不干扰，这些虚拟机各自拥有独立的BIOS、硬盘和操作系统，可以像使用普通物理计算机一样对它们进行分区、格式化、安装系统和应用软件等操作，还可以将这些虚拟机联成一个网络。

计算机组装与维护课程的相关实验使用虚拟机的好处：1、节省设备资金投入。2、减轻了系统的安全性和维护管理的负担。3、有效地帮助学生主动学习，提高了学生的学习兴趣。

三、虚拟机在课程实验中的构建

流行虚拟机软件主要有三款，就是微软的Virtual PC、VMware和Virtual Box。对于计算机组装与维护的实验教学，我们采用的是VMware，在此以VMware为例，介绍虚拟实验环境的构建以及虚拟机的安装使用方法。

（一）、虚拟实验环境的整体规划

即在物理系统的基础上搭建一个稳定、灵活、安全、方便的虚拟实验环境。

1、物理系统的分区规划 根据我校实训中心计算机组装与维护实训室硬件配置进行如下设置：去除硬盘还原卡功能；根据硬件的实际配置及实验环境需要对硬盘进行分区，把硬盘分为3个分区，其中C：分区的容量为12G，用于安装实操作系统及所有的应用软件，并利用Ghost对对此分区进行镜像备份；D：分区（8G），给学生使用来保存实验用软件及实验数据，此分区不用保护。用一块备份硬盘存放备份数据。

2、物理系统的安装 在C：分区上安装实操作系统及各实验项目所需的应用软件，安装完这些软件后会占用C：分区2～3G的磁盘空间，还有8～10G左右的空间留给虚拟机使用。

（二）、虚拟机的规划与安装

1、虚拟机的安装规划 考虑到虚拟实验环境的安全性、方便性，把虚拟机安装在C：分区中，这样一旦学生有误操作或有意删除文件，只要使用Ghost重新恢复物理系统后便可得到解决。同时，为了方便学生安装虚拟机及节省安装光盘，把win2000Professional系统光盘做成系统镜像文件保存在本地的D：＼Sysiso目录中。

2、虚拟机软件VMware的安装在C：分区中进行，其安装过程和其他的应用软件的安装过程一样，具有图形安装向导，操作简单，安装版本为：VMware－workstation－5．5．3－34685．exe。

3、安装虚拟机系统 在VMware中建立好虚拟机后，就要在这台虚拟机中安装操作系统了。可以利用操作系统安装光盘直接安装，也可以利用预先存放在D：＼Sysiso目录中的系统ISO文件进行安装，在VM－ware中先选择虚拟机，再单击“Start this vistual machine”即可启动这台虚拟机。启动后将从ISO映像加载即将安装的操作系统，出现系统安装向导界面，接下来的操作与我们在物理机上进行系统安装时一样。

四、虚拟实验环境在教学中具体应用

为虚拟机安装了操作系统后，就相当于拥有两台电脑了，接下来就可以通过虚拟机来实现各种应用：利用Vmware虚拟机技术实现计算机系统维护实验。

1、计算机进行分区、格式化、安装系统操作的实验

这些内容是计算机组装与维护课程软件部分最基本和最主要的实验。目前计算机专业教学大部分是以Windows 2000、WindowsXP为平台，对于其他类型的操作系统如：Linux、Unix等接触很少，但在实际应用中各种操作系统都有着广泛的受众基础。使用虚拟机可以让学生学习多种操作系统的安装，掌握每一种操作系统的安装、配置技能。利用VMware虚拟机可以在一台电脑上根据物理机的配置虚拟出若干台机器，每台机器均可运行独立的操作系统。这些虚拟机都拥有独立的CMOS、硬盘空间和系统平台，可以像使用物理机一样对它们进行分区、格式化、系统和应用软件安装等操作。一旦配置出错，虚拟系统崩溃，可将虚拟机软件直接删除，而本机不受影响。再次重装后，再加入之前备份好的虚拟系统文件，虚拟系统又可以正常使用了。这样一是教师上试验课时的准备工作量减轻了很多，计算机无法启动，重装系统的意外情况大大减少了；二是在试验教学过程中可以利用虚拟机，在一种操作系统环境下直接进入其他操作系统进行实验，而不需要频繁重启计算机。

2、注册表维护与备份实验

注册表（Registry）是Microsoft Windows中的一个重要的数据库，它存储软、硬件的有关配置和状态重要数据信息。它是Windows系统的核心文件，通过更改注册表某些参数设置能够达到维护计算机的目的。防止注册表被损坏是计算机组装与维护实验中Windows系统维护必须要掌握的一项技能，但在维护注册表的操作过程中经常会使系统崩溃，通常的做法是系统崩溃后，通过GHOST恢复系统，虽然较快，但也需要一定的时间。因此可以利用VMware使用目标虚拟机创建多个克隆，克隆出来的虚拟机可以进行实验，完成实验操作之后直接删除克隆的虚拟机即可。这样比重装系统速度要快许多，而且不会对机器造成任何影响。

3、在虚拟机下进行BIOS设置实验

大多数台式计算机开机启动时按“Del”键即可进入BIOS设置，在VMware虚拟机下按“F2”键，进入VMware虚拟机的BIOS窗口对其进行BIOS设置实验操作。

4、虚拟机VMware进行动态磁盘数据恢复

在系统之间移动动态磁盘，磁盘的首扇区、DBR等容易损坏，在“磁盘管理”管理单元中显示为“Dynamic Unreadable”（无法动态读取），利用虚拟机Vmware可以还原动态磁盘损坏扇区进行数据恢复。

五、小结

利用VMware搭建计算机组装与维护实验环境，给实践教学提供了一个新的、有效的工具，虚拟机实验环境几乎真实呈现了物理机环境，在虚拟机上完成的实验效果等同于在物理机上完成的实验效果，体现出安全性、稳定性、灵活性及有效性的效果，符合教学要求和达到了实验目的。在虚拟环境下，学生可以任意进行格式化、分区设置等等一些计算机维护操作，不必顾虑对物理机系统的破坏，增加了学生的实操动手机会，加强了学生的实践技能。从机房管理维护的角度看，机房虚拟实验也方便了实训管理人员的管理，提高实验设备的安全性和利用率，减轻对专用机房的维护量，降低实验室的管理难度，从而保证了教学实验课程的正常开展。

［1］王贻建．VMware虚拟机在计算机教学中的应用［J］．职业，2011，（21）．

［2］王军伟．使用微软的Virtual PC2007构建虚拟实验环境研究［J］．中小企业管理与科技（下旬刊），2009，（10）．