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虚拟环境与真实环境相结合的计算机专业教

学模式探究

作者：黄紧德

来源：《大学教育》2013年第09期

摘要[]虚拟环境在计算机专业教学中得到极大的应用，但是容易让学生实践的环境与真实

的工作环境有一定差距。根据虚拟环境作用可以建立虚拟环境与真实环境相结合的教学模式，

该模式既能方便理论教学，又可以让学生的实践环境离真实的工作环境更接近，更有利于培养

学生解决实际问题的能力。

关键词[]虚拟环境真实环境计算机专业教育

中图分类号[]G642.0[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2013）09-0129-03

虚拟环境是利用软件模拟硬件和软件系统的环境。虚拟环境教学是利用仿真软件模拟出专

门的硬件和软件系统来进行教学的一种教学手段。虚拟环境给教、学以及实训（实验）带来很

大的变革，[1]并且随着计算机仿真软件对实际环境模拟的发展，很多虚拟环境基本上是真实

环境的再现，可以完全模拟真实环境的所有功能，甚至可以实现真实环境的功能。因此模拟环

境在现代教育中得到广泛的应用。

虚拟教学环境给教学带来了极大的便利[2]，但同时也将学生的实践教学环节设定得太理

想化，不利于学生的实践动手和解决问题的能力。因此，本文在分析虚拟环境作用的基础上，

从计算机专业的实践教学出发，提出了虚拟环境教学和真实环境相结合的模式，并在实际的教

学中进行应用，提出了虚拟环境下和真实环境相结合的合理教学模式的建议。

一、计算机专业教学中虚拟环境使用的现状

虚拟环境是真实环境的模拟和仿真，在计算机专业教学中的应用，可以以分为：

（1）操作系统的模拟。操作系统的模拟是通过软件模拟出现常用的操作系统。如微软公

司的VPC和已经在Windows2008内含有Hyper-v[3]。Hyper-v支持多种操作系统，与本身是微

软公司操作系统Windows有好的兼容。其基于Hyperisor技术，虚拟机可以直接和物理设备进

行通信和数据交换，因此Hyper-V虚拟机具有运行速度快和稳定性好的特点。当Hyper-V与虚

拟桌面架构（VDI）联用时，Hyper-V可以实现客户端计算机虚拟化，如果Hyper-V单独使用

时，可以实现服务端计算机虚拟化[4]。因此windows2008的Hyper-V不只是在实验中使用，

在企业的服务器部署中也得到广泛的应用，其可以增强了企业服务器的可管理性和降低了服务

器部署的成本。还有类似功能的Vmware公司的虚拟机软件。这些具有虚拟计算机操作系统的

虚拟环境，可以被应用到计算机专业课程教学中。在教学中学生可以在虚拟机中进行操作系统

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的安装和设置，而不会破坏真实计算机中的其他应用软件和数据。同时还可以被应用到计算机

网络相关的教学内容中，可以快速的在虚拟环境中搭建具有多台计算机的网络。在其中就可以

进行网络协议的分析、网络服务的安装和设置。因此，在实训中需要对操作系统和数据进行安

装、设置、修改的实训课程和内容都可以在操作系统模拟环境下进行。

（2）网络环境的模拟。通过软件模拟出网络的相关设备和线路。如CISCO的

packettracer。在packettrace环境中包含了组网的所有基本元素，如PC、服务器、通信线路、

网络设备[5]。可以组成有线局域网、无线局域网、广域网。在这个环境中，可以快速架设具

有网络互联的虚拟网络，在其中对交换机和路由器进行配置，操作过程与真实交换机完全一

样。当网络运行时可以跟踪和分析数据包。另外，CISCO还有BosonNetsim和NS2模拟软

件。他们基本功能都是模拟CISCO的网络设备，通过这些模拟环境，辅助、设计、验证某种

网络架构。因此在计算机专业课程教学中，学生可以在模拟环境中进行计算机网络的TCP/IP

协议分析实验、路由器和交换机的组网实验。可以进行计算机网络安全课程的ACL、NAT、

防火墙策略设置等实验。还可以进行网络工程的路由器、交换机设置的相关实验。

（3）电子电路的模拟。利用计算机软件，在计算机上模拟出模拟电路、数字电路、单片

机应用系统。学生可以在计算机上进行电路设计、仿真、调试等通常在真实实验室才能完成的

实验。典型的电子电路模拟软件是proteus，它可以模拟各种模拟、数字电路芯片和各种处