运用虚拟机技术-扩大学生体验探究的空间.doc

运用虚拟机技术，扩大学生体验探究的空间
摘要：由于中学信息技术教学环境的局限性，有很多信息技术知识学生都不能去体验探究。随着虚拟机技术的不断发展，虚拟机的应用也越来越广泛，特别是应用于信息技术教学。我们为学生构建了以虚拟机技术为基础的虚拟信息技术教学环境，扩大了学生更广阔的实践与体验探究空间。学生的学习行为，教师的教学行为都有了很大的变化，有利于培养学生的自我探究能力和创新能力。
关键字：虚拟机、信息技术教学环境、体验探究
一、信息技术教学环境的局限
中学信息技术课是一门实践性与理论性相结合的学科。新课程更要求我们注重学生的实践操作和任务探究，要求学生在实际操作中去学习体验有关信息知识、信息素养和信息技能。因此，对信息技术教学环境提出了很高的要求：必须有专门的网络教室，每人一台电脑，而且要便于控制和维护。这样的信息技术教学环境，现在城区学校都已经实现。但是这样的网络教室，也有很大的局限性：为了便于控制和维护，教室里的电脑都装有还原卡和相同的软件，不准学生擅自安装和删除软件，更不能拆卸电脑。即使允许学生安装软件，但很多软件安装好后都要重新启动，重启后一切将被还原如初，学生也就看不到安装结果，体验不到成功的喜悦。因此，很多知识内容，只靠教师讲解、演示，学生得不到真正的体验。如：学生在学习计算机软件系统时，对于windows操作系统的安装学生就不可能进行操作，更不用说对其它操作系统的操作体验。每当学生学习这些内容时都感到茫然，从而对软硬件概念的不理解，对磁盘格式化，硬盘分区不理解，对计算机的原理不理解，也就失去了学习的兴趣。回想起自己当时在学习电脑时也有这些问题，但是只要亲自安装过系统后，以上很多问题都明白了。因此，在教学中，我们要突破这些局限，既要便于对信息技术教学环境的控制和维护，又要给学生更大的体验探究空间。
正好，随着虚拟机技术的不断发展，虚拟机技术可以“模拟”出一台不受限制、完全开放的电脑，我们可以给学生“模拟”一个更广阔的实践、体验和探究的空间。
二、虚拟机介绍
虚拟机是指运行在Windows或Linux计算机上的一个应用程序，这个应用程序“模拟”了一个基于x86的标准PC的环境。这个环境和普通的计算机一样，都有芯片组、CPU、内存、显卡、声卡、网卡、软驱、硬盘、光驱、串口、并口、USB控制器、SCSI控制器等设备，提供这个应用程序的“窗口”就是虚拟机的显示器。在使用上，这台虚拟机和真正的物理主机没有大的区别，都需要分区、格式化、安装操作系统、安装应用程序和软件，总之，就像一台真正的计算机一样。
目前，常见的虚拟机软件有以下几种：VMware、Virtual PC，virtuozzo，XenSource、Qemu、Bochs等，其中最常用的虚拟机软件是VMware和Virtual PC。这些软件的具体介绍请参阅相关资料。笔者选用了VMware workstation5.5在一个机房进行了多次尝试与实际教学应用研究，取得了良好的效果。因为，VMware虚拟机软件具有以下特点，给我们教学应用带来极大的方便：
1、VMware虚拟机里支持的操作系统较多，完全能满足学生体验探究需求。
VMware虚拟机里可以安装以下操作系统：MS-DOS、Win3.1、Win9x/Me、WinNT、Win2000、WinXP、Win.Net、Linux、FreeBSD、NetWare6、Solaris x86等，在讲操作系统时，可以给学生展示各种操作系统的运行情况，让学生亲自操作体验。
2、VMware几乎能模拟所有的硬件，可以帮助学生了解各硬件的功能及相互关系。
VMware模拟出来的硬件包括：主板、内存、硬盘(IDE和SCSI)、DVD/CD-ROM、软驱、网卡、声卡、串口、并口和USB口。VMware没有模拟出显卡。VMware为每一种虚拟机系统提供一个叫做vmware-tools的软件包，来增强虚拟机的显示和鼠标功能。
3、VMware模拟的硬件与主机的实际硬件无关，便于复制使用，提高操作效率。
我们用VMware在一台机器里新建一个虚拟机并安装上一个操作系统。实际上在主机上我们看到的只是一个文件夹，可以把整个文件夹复制到其他有VMware的机器里运行，不必再安装。实际上，VMware还专门提供了一个虚拟机模版克隆功能，只要把安装好的虚拟机系统克隆成一个模版，在其它机上就可以导入使用，省去安装过程。在中国虚拟化先锋网（）上，就有很多模版下载。你要学习什么操作系统，只要下载下来，就可以在VMware中打开使用。
4、VMware可以使用ISO文件作为虚拟光盘，节约教学成本。比如从网上下载的linux ISO文件，不需刻光盘，可直接安装到虚拟机。而且还可适时更换虚拟光盘（即ISO文件），有利于多盘系统的安装。如：红旗linux5.0桌面版有4个ISO文件，平时安装需刻4张光盘，在VMware下不需刻盘也能很方便的安装。这也给我们带来了极大的方便，也教给了学生虚拟光驱的相关知识。
三、构建虚拟信息技术教学环境
这里的虚拟信息技术教学环境指的是在现有的学生电脑机房里增加虚拟机功能。每一台学生机里装上相应的虚拟机软件使其变成可供学生随时能新建、使用和重建虚拟机的主机。要充分利用虚拟机技术扩展学生体验探究的空间，关键是构建好虚拟信息技术教学环境。
1、硬件要求
我们知道，虚拟机其实质是将两台或更多台电脑的系统集于一台真实电脑，因而对其真实电脑硬件的要求比较高，主要体现在CPU、硬盘和内存上。不过，笔者教学所用的一个机房，学生机的配置为：赛扬2.6G/40G硬盘/256M内存。实际安装运行VMware workstation5.5虚拟机软件没有问题。这说明目前大多数学校的机房都能安装运行。该软件的安装非常简单，运行安装文件，一直按回车，最后重启计算机就行了。VMware workstation5.5的具体安装与使用请参阅相关资料。
2、具体构建
先在一台学生机里装好VMware workstation5.5软件，并制作好两个虚拟机，一个装winxp系统，一个装红旗linux5.0系统。当然这里可根据教学安排安装其它系统。在D盘，再根据情况放几个操作系统的ISO文件和一些应用软件的ISO文件。因为，在实际操作应用过程中笔者发现这些ISO文件一般都很大，如果在课堂上再叫学生通过网络从教师机里下载会很慢，光下载文件就会浪费很多时间，有时一节课还不能下载完。因此，为了节约时间，提高效率，要事先把这些大文件放在学生机的其它盘里，以备使用。当一台学生机安装配制好后就可以通过网络对考，安装好所有的机器。一般一天左右就能构建完成。
四、学生获得更广阔的体验探究空间
1、任意设置硬件参数，探究系统中硬件的协调性能
学生在学到计算机硬件系统组成时，对于CPU主频与个数、内存的容量、硬盘的容量都会影响电脑的运行速度和性能等内容没有直观的对比体验，学生还是不容易理解。笔者就让学生在虚拟机里改变CPU的个数（注VMware里可虚拟1-2个CPU）、内存的容量、硬盘的容量后再起动虚拟机winxp系统。学生发现前后结果差别很大，非常直观，给学生留下了深刻印象。从而也懂得了各硬件之间的协调工作关系。
2、大胆安装体验各操作系统，比较评价各系统优劣
初中信息技术课第一册第一单元中要求学生学习计算机的软件系统，其中很重要的内容是操作系统介绍。传统的教学主要是教师讲，学生听，教学效果很不好。现在通过虚拟机大胆的让学生去操作体验：笔者事先在主机里装上多个虚拟机及不同的操作系统，并展示给学生，让学生来实际操作体验，并评价其优缺点，从而了解操作系统的相关知识及其发展。学生的积极性和参与性有了很大的提高。为了使学生更进一步地了解计算机的软硬件组成和工作原理。笔者就在接下来的几节课里放手让学生自己在VMware里新建一个虚拟机：自己配制硬件，设置内存的容量、硬盘的容量，设置BIOS参数，进行硬盘分区、格式化和操系统安装。几节课下来学生的操作水平有了很大提高。这样教学不但能提高教学质量，而且还能大大地提高学生的独立操作及创新思维能力。
3、我行我素，尽情体验软件操作乐趣
信息技术老师最怕学生在学生机里乱装、乱删软件和文件了。当然，现在很多学生机里装有还原卡，可以让学生装软件，但很多软件装好后都需要重新启动主机，结果全被还原，学生什么也没有看到，而且，还会影响学生的情绪。现在有了VMware虚拟机，让学生建立自己的系统，在自己的虚拟机上装软件，不会被还原，而且还可以进行各种尝试：爱怎么改就怎么改，爱怎么删就怎么删。VMware用主机系统的文件来模拟虚拟机系统的硬盘。所以这些操作不会对主机系统造成影响。学生在学习初中信息技术第五册内容时就能够很轻松地安装体验各种声音处理软件、图像处理软件以及动画、视频处理软件，从中学到相关知识。在体验中学习，学生在此获得了更广阔的操作体验空间。
4、学作网络工程师，组建自定义网络
初中信息技术第二册里主要学习网络相关知识。上网学生最感兴趣，可是，学到相关网络知识时，老师给学生讲如何设IP地址，网关，DNS等东西，学生就不爱听。现在有了虚拟机，一切都变得很方便了，学生可以在虚拟机中任意练习，就象网络工程师一样。利用虚拟交换机、网桥、NAT适配器等组建自定义网络，自己创建网络，尝试虚拟机与主机甚至主机所在网络中的其他机器通信。学生在实际操作体验中了解了网络相关知识。
5、真正感受计算机病毒的破坏，增强安全意识
计算机病毒是怎么传播的？怎样破坏我们的系统的？我们应该怎样清除，可以采取哪些措施？这些知识内容也是学生必须学习了解的。以往，计算机病毒是不可能给学生演示的。现在我们可以在虚拟机里存放、运行有破坏性的病毒、黑客程序，真正感受计算机病毒的破坏性。如：我们真正感受了红色代码、欢乐时光和冲击波等病毒程序的破坏现象，给学生留下了很深的印象。这些真实体验很好地促进了学生良好信息素养的形成与安全意识的增强。
学生在虚拟信息技术教学环境里学习、体验、探究的内容还有很多很多。我们将继续进行实践探索。笔者认为：学生的学习行为，教师的教学行为都有了很大的变化，真正体现了学生自主学习、自主探究，教师引导的新课程教学理念。构建这种虚拟化、系统开放化的信息技术教学环境给学生提供了更广阔的实践、体验和探究的空间，有利于培养学生的自我探究能力和创新能力。
【参考文献】
1、《虛拟机技术与应用》王春海编著 淸华大学出版社, 2006
2、《虚拟机在实验教学中的应用探索》方向阳《中国现代教育装备》2006年第11期
3、《虚拟机在高校计算机教学中的应用》王永 《电脑知识与技术》2006年11期
4、《虚拟机技术在计算机教学中的应用》王存祥《现代教育技术》2006年05期
5、VMware网站：
6、中国VMware：
7、岁月联盟·中国技术网：
8、虚拟机之家网站：