一、 引言

　　《计算机组装与维护》课程实验性强，课程主要包括计算机系统的组装与调试、计算机操作系统的安装与优化、常用软件的安装、网络基础知识及网络安全等。这些章节中，相当部分内容涉及到系统软件的更改，为了给学生们提供真实的演示过程，让学生直观形象的学习实践技能，我们一般在裸机上演示完整的操作过程并让学生在工作站中完成实机操作，每次学生实验，势必破坏工作站原有系统，人为地增加了机器的维护难度。对此，我们在《计算机组装与维护》课程教学与实验操作中引入虚拟机技术，它不仅为教学提供了真实的演示效果，极大地促进教学计划的实施，更避免了实验时对原有系统的损坏，使教学的组织实施与教学效果都有明显的改进。

　　二、 虚拟机技术

　　虚拟机技术实际上是通过虚拟机软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。通过该软件，你可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作，例如你可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源等等。对于你而言，它只是运行在你物理计算机上的一个应用程序，但是对于在虚拟机中运行的应用程序而言，它就是一台真正计算机。因此，当你在虚拟机中进行软件评测时，可能系统一样会崩溃；但是，崩溃的只是虚拟机上的操作系统，而不是物理计算机上的操作系统，并且，使用虚拟机的恢复功能，你可以马上恢复虚拟机到安装软件之前的状态。虚拟机的应用范围很是广泛：利用虚拟机监视器检测及管理隐藏进程；虚拟机技术在财税系统内的应用；基于虚拟机技术的人侵检测系统；攻击仿真平台的研究和实现；虚拟机技术在网络信息安全教学中的应用等方面。

　　目前流行的虚拟机软件有VMware、Virtual Box和Virtual PC，它们都能在Windows系统上虚拟出多个计算机。这里介绍的虚拟机是指能够提供操作系统运行环境的应用软件，相信很多人都在计算机上安装了双系统，虽然每次启动都只耗费一份资源，但最大的缺点就是系统切换需要重启，这个过程时间是比较长的，而虚拟机就很好的解决了这一问题，简言之，虚拟机就是在原有的系统上用一个软件虚拟出另一个系统，让其同样有母系统的功能，虚拟系统和平时用的系统一样，拥有自己的BIOS，CPU，内存，硬盘（不过都是虚拟的），可以在虚拟硬盘上分区，基本上与真实安装系统没有什么区别，甚至载体系统的故障并不影响虚拟系统是正常使用（当然，致命故障例外）。

　　使用虚拟机的好处很多，在一台电脑上利用虚拟机将硬盘和内存的一部分拿出来虚拟出若干台机器，每台机器可以运行单独的操作系统而互不干扰，这些“新”机器各自拥有自己独立的CMOS、硬盘和操作系统，你可以像使用普通机器一样对它们进行分区、格式化、安装系统和应用软件等操作，还可以将这几个操作系统联成一个网络。在虚拟系统崩溃之后可直接删除不影响本机系统，同样本机系统崩溃后也不影响虚拟系统，可以下次重装后再加入以前做的虚拟系统。虚拟机软件不需要重开机，就能在同一台电脑使用好几个OS，不但方便，而且安全。虚拟机在学习技术方面能够发挥很大的作用，虚拟机的这些特性非常有利于《计算机组装与维护》等计算机实训课程的开展。

　　三、 虚拟机技术在教学中的应用

　　在《计算机组装与维护》课程的软件系统安装与维护教学中，部分实验内容直接改变计算机的系统环境甚至破坏计算机系统而使机器无法正常工作，利用虚拟机技术，可以很好的避免此种现象的发生。

　　鉴于VMware虚拟机软件操作的简单性，并且全中文界面更方便于学生的学习，本课程的教学与实验环境的构建中，我们一般使用VMware最新的汉化版本。

　　（一）创建虚拟计算机环境

　　   首先主机上需要安装虚拟机软件VMware10.0.1汉化版本软件，因虚拟机的特性，此软件需占用较多的系统内存，所以对计算机硬件配置的要求较高，建议配备至少4G主存、双核的CPU及至少300G以上的硬盘空间。

　　正确安装的软件版本信息如下图1所示

　　图1 Vmware版本信息

图2 虚拟机主界面

　　实验过程中可按照自己要求创建适合的虚拟机，关键是根据计算机配置及实验内容来设置虚拟机硬件，如下图3

　　图3 硬件设置

　　虚拟机创建完毕后，我们便可开展完全仿真的实训任务。如下图4所示　　

图4 虚拟机创建完毕

　　（二）CMOS设置

　　由于使用虚拟机软件创建的虚拟计算机相当于物理裸机，即通过虚拟机软件虚拟了计算机系统所需的硬件环境，我们知道裸机是无法正常工作的，所以我们需要在裸机的基础上安装操作系统软件，在C虚拟机的CMOS参数设置界面中我们设置计算机的启动顺序优先从光盘启动，为我们后面使用光盘（也是虚拟的）启动盘启动计算机进行软件系统的安装准备条件。如下图5所示：

 　　图5 虚拟机CMOS设置界面

　　（三） 硬盘初始化操作

　　保存CMOS参数设置，虚拟机将从事先设置好的虚拟光驱启动系统，并进入DOS模式，启动硬盘分区命令Fdisk对硬盘进行分区操作并通过Format命令对分区进行格式化操作。因为虚拟机上的硬盘实际上是.vhd虚拟文件，硬盘初始化操作也仅是对虚拟文件进行了读写，所以特别适用于学生实验环境，可以反复进行而不会对计算机硬盘产生硬伤，更不会对主机软件系统产生破坏，同时虚拟机提供的操作环境与真实的物理计算机操作完全一样，不会有模拟的感觉。

　　下图6就是在虚拟机中运行FDISK进行分区操作界面

 　　　　图6 虚拟机中FDISK操作

　　至此，我们实训虚拟机软件环境设置，很安全很方便地学习了CMOS的设置以及分区命令FDISK的使用，这些实验的开展，如没有虚拟机的帮助，完全是不可想象的。

　　（四）安装操作系统

　　通过初始化操作，我们进一步理解了计算机的文件存储原理，我们还可以利用虚拟机的强大虚拟能力，在虚拟机上安装操作系统，并在此基础上实现单机网络实验的梦想。如下图7-8所示：

 　　图7 虚拟机克隆

图8  XP启动

　　（五）网络实验

　　    通过在一台实机运行多台虚拟机操作系统，这些系统之间通过设置后，完全访真网络互访。也就是说，我们可以通过虚拟机平台，单机就能完成网络实验及安全实验，效果如下图9所示：

 图9 双机互联

　　四、 效果评价

　　在《计算机组装与维护》课程教学中，通过引入虚拟机技术，与计算机操作相关的教学演示、实验操作都可以直接在虚拟机的环境中实现。据统计，本门课程所安排的近20个实验绝大部分都可以在虚拟环境中完成，在实验过程中不会对工作站系统产生任何安全影响。结合计算机硬件系统的组装实训，有效地加强了学生的动手实践能力，从而取得良好的学习效果。

　　我通过近两年在《计算机组装与维护》课程中利用虚拟机的使用实践，总结出虚拟机搭建的虚拟实验环境相比于真实的物理实验环境，有如下优势：

　　（一）虚拟机软件搭建的虚拟机在真实的物理计算机中只是一些普通数据文件，每次实验结束后可将系统备份，下次实验还可调用，这样为学生重复实验节约大量的实验准备时间并降低了环境的维护难度。

　　（二）虚拟机软件搭建的虚拟机模拟了真实的物理计算机的硬件设备，在虚拟机里进行的所有操作不会影响到主机环境，并通过虚拟机硬件配置的设置帮助学生进一步了解硬件知识。

　　（三）虚拟机环境丰富了教师的教学环境，提供了计算机基础知识教学的多媒体演示环境和实验环境的真实模拟环境。

　　五、 结束语

　　总之，虚拟机技术在教学实训中的应用大有可为，其作用可覆盖更多的专业和课程，这需要我们不断去探索、不断挖掘。相信，随着虚拟机技术进一步发展，将为我们的职业教育撑起一片更为广阔的天空。

　

　　参考文献

　　[1]王春海 虚拟机配置与应用完全手册.人民邮电出版社 2008.4

　　[2]Time创作室 虚拟机典型应用技巧.人民邮电出版社 2010.2

　　[3]杨少春 VMware构建虚拟并行计算网.计算机工程与设计2011.7

　　[4]王纪凤、王世刚计算机网络课程教学中的虚拟机技术应用2011.1

　　[5]冯佳 虚拟机技术在计算机网络课程教学中的应用 2012.7