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摘 要：计算机实训教学是教学过程中的一个重要环节,是职业院校培养实用型人才的重要手段.在现阶段的计算机专业课程的实训教学中,一些破坏性实训和危险操作给计算机设备的保护带来很大的问题.本文通过VirtualBox虚拟计算机技术能有效的解决这些问题,并给计算机专业课程的实训教学提供了解决方案.
关 键 词：虚拟机；VirtualBox；实训教学
中图分类号：TP3-4
实训教学是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径,是组织教学的重要手段.计算机实训教学是整个计算机专业教学中的重要环节,作为组织计算机实训教学载体的计算机实验实训室在其中起着重要的作用,为了便于管理人员管理,很多计算机实训室都采用了硬盘还原系统来保护计算机系统.而现在很多的计算机实训教学课程涉及到操作系统、硬件的配置与管理,这在我们现有的计算机实训室环境中不便于组织实施.随着虚拟机技术的发展,这些问题可以得到有效的解决.
1VirtualBox简介
虚拟机技术就是通过虚拟机软件模拟出来一个真实的完整的计算机硬件系统,也称之为逻辑上的计算机.利用虚拟机软件可以在一台物理上的计算机模拟出来多个逻辑上的计算机,每台逻辑上的计算机可以运行单独的操作系统而互不干扰,这些逻辑上的计算机各自拥有自己独立的CMOS、硬盘和操作系统,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,所有的这些操作都是一个虚拟的过程不会对真实的主机造成影响,还可以将这几个操作系统联成一个网络.目前常用的虚拟机软件有VMwareWorkstation、VirtualPC和VirtualBox等.VirtualBox是一款开源的免费虚拟机软件,几乎支持所有的操作系统,与传统的虚拟机软件VMware及VirtualPC比较,VirtualBox独到之处包括RemoteDesktopProtocol（RDP）、iSCSI及USB的支持,其主要特性有：
（1）支持OpenGL接口的3D硬件加速.该特性在虚拟的Windows客户机里执行的应用程序通过OpenGL编程接口使用的3D效果,将不会用软件来模拟,而是直接通过VirtualBox来使用主机的3D硬件.同时,它能够支持所有的宿主平台（Windows,Mac,Linux,Solaris）,当然前提是宿主操作系统能够正常使用OpenGL3D加速硬件.
（2）支持在32位操作系统上安装64位GuestOS.VirtualBox支持64位的客户虚拟机；从2.1.0版本开始支持在32位的操作系统上虚拟64位客户机.当然这需要64位硬件支持.
（3）增加了对IntelNehalem虚拟化增强技术EPT和VPID的支持.VirtualBox已经有一些成熟的技术在不需要任何特殊硬件的条件下实现硬件虚拟化,而现在的Intel和AMD处理器都已经支持所谓的“硬件虚拟化”.如AMD的“AMD-V”技术和Intel的VT-x技术.从2.1.0版本开始,EPT（ExtendedPageTables）和VPID（VirtualProcessorIdentifiers）在VirtualBox里都得到了支持.
（4）支持多种虚拟系统格式,全面支持VMware和VirtualPC的虚拟机镜像VMDK和VHN,包括其快照文件.VirtualBox一般使用自己的镜像格式VDI文件,同时还全面支持流行的其它虚拟化产品广泛使用的的VMDK格式和VHD格式.
2使用VirtualBox建立虚拟机
在计算机实训教学中使用虚拟机,可以让学生在虚拟的计算机上任意的进行设置和操作,这些设置和操作不会破坏真实计算机.使用VirtualBox创建虚拟机的步骤如下：
（1）启动VirtualBox,点击“新建”打开新建虚拟电脑向导,通过向导来完成虚拟电脑的创建,这里主要涉及到操作系统、虚拟内存、虚拟磁盘等内容的设置.虚拟磁盘是以一个vdi文件的格式存在于真实计算机磁盘中,它有动态扩展和固定大小两种方式,建议使用动态扩展,这种方式可根据实际磁盘的使用情况来占用真实的磁盘空间.
（2）虚拟电脑的设置.在安装系统之前需要对虚拟电脑进行设置,选中虚拟机,点击“设置”打开虚拟电脑的设置对话框,然后进行相关的设置.主要设置内容包括Storage、网络和数据空间几项.Storage选择为ISO格式的安装镜像或者选择一个物理光驱分配给虚拟机,数据空间用来共享主机上面需要共享的文件夹磁盘分区,达到在虚拟的机器里面能读写物理主机磁盘里面的文件以及数据的功能（需要在安装好的操作系统里面安装增强功能）,需要选择你打算共享的分区或是文件夹.VirtualBox提供了四种网络接入模式,它们分别是：NAT（网络地址转换模式）、BridgedAdapter（桥接模式）、Internal（内部网络模式）和Host-onlyAdapter（主机模式）,在多数实训情况下我们选择桥接模式.
3计算机实训教学应用案例
3.1在《计算机网络基础》中的应用
《计算机网络基础》是一门理论和实践相当密切结合的课程,对实验环境有相当高的要求.比如需要双网卡的计算机、多系统的计算机、交换机和路由器等设备,而给每个学生都配置这些设备成本是比较高的.我们就可以利用VirtualBox将所需的操作系统集中安装在一台计算机上,然后根据实训要求搭建相应的网络环境,从而满足课程的教学和实训要求.
3.2在《计算机组装与维修》中的应用
在《计算机组装与维护》课程的实训教学中,当在讲授到如cmos设置、磁盘分区、格式化、安装操作系统、系统备份与恢复、软件的安装与卸载等实训内容时,由于这些实训内容对计算机系统有一定的破坏性,从保护硬件设备的角度出发,教师一般采用演示的方式来组织教学,教师仅用讲述的方法来讲解比较抽象,很难达到实训的效果.这不利于学生直观的了解和掌握,而且学生也没有动手实践的机会.我们可以利用VirtualBox创建出虚拟的计算机,让学生在虚拟的计算机系统中来完成上述的学习内容,学生可以边听边练习,这不但提高了教学效果,而且不会对真实的计算机产生任何破坏性影响.
3.3在《服务器配置与管理》中的应用
在《服务器配置与管理》中的RAID技术实验、多机互联的路由实验,教师只能从理论是分析讲解,无法在课堂上演示,学生也无法通过实验来更进一步的加深理解.在设置Tel、FTP、IIS等网络服务的配置、远程访问和路由的设置等,这类实训内容需要用到多台计算机和多种网络设备,而我们现有的教学条件有限,导致学生学完课程缺无法解决实际的问题.这个矛盾我们同样可以利用VirtualBox这个虚拟机技术得到缓解.
4结语
利用VirtualBox这种类型的虚拟机技术来应用于我们的计算机实训教学的案例很多,需要我们在平时的实训教学中多思考,并注意开发和积累.虚拟机应用于计算机实训教学既解决了我们实际教学中存在的矛盾,又提供给学生很大自主学习的空间,既改变了教师传统实训教学模式,又提高了学生的学习兴趣.