浅谈如何使用虚拟机技术结合项目教学法进行《计算机组装与维修》教学
一直以来，职业教育以服务为宗旨，以就业为导向，被看作是培养一般劳动者职业技能的教育。如今随着用人单位对技能型人才的要求不断提高，传统的职业教育培养方法已经不能满足社会对人才的需求，因此在以让学生掌握基础知识和最基本的实践技能为目标的趋势下，我们的常规课程教学方法必须进行一系列改革和创新，而项目教学法无疑是一种成功的做法。《计算机组装与维修》课程是计算机专业中职学生必修的一门基础专业课，实验性很强。课程内容主要涉及计算机硬件系统的安装与调试维修、软件系统的安装与维护、常用维护工具软件的使用等。其中，在软件系统安装和常用维护工具软件使用的教学中，为了给同学们提供真实的演示过程，让学生直观形象地学习实践技能，传统的操作方法是教师在一台裸机上执行完整的操作过程以给学生提供真实的实践指导，但这样对于计算机软件系统而言，每次实验指导时，教师的演示操作势必彻底地破坏了教师机的系统环境而使教学环境受到了极大的制约，同时也人为地增加了实验室机器的维护难度。针对这样的情况，近一年来，我们在《计算机组装与维修》课程教学与实验操作中引入了虚拟机软件技术，它不仅为教学提供了真实的演示效果，极大地改善了教学计划的实施，还避免了实验时人为造成的计算机硬件设备的损坏，使教学的组织实施与教学效果都有了较大的提高。
一、项目教学法的提出
项目教学法萌芽于19世纪欧洲的劳动教育思想，19世纪欧洲的工读教育和美国的合作教育是它最早的雏形，到了20世纪中后期，经过后人的不断改进和探索才逐步趋于完善，成为人们普遍认可的重要教学思想。在工业社会不断发展、信息社会不断渗透的现代教育中，项目教学模式日益走进了各种教学舞台。它促进了生产力和社会的统一关系，不断地提升生产力的发展，使更多的教育走向社会化，适应了社会化大生产的需求，成为一种把培养实用型人才作为直接目的的教学模式。
项目教学法就是以独立的项目为主线，以教师为引导，以学生为主体，在指导教师的安排下，把指定好的项目让学生们独立完成处理，一般模式包括模拟项目情境、制定项目任务、制定项目计划、项目计划的实施、检查评估及最后的总结。每一个过程都由学生自己独立处理和讨论，学生通过制定好计划，按照分工和环节的要求完成整个项目过程。
二、项目教学法在“计算机组装与维修”课程中实施的意义
《计算机组装与维修》是中等职业学校计算机专业的一门实践性很强的主干专业课，是一门理论与实践紧密结合、注重动手能力和实践能力培养的课程。由于该课程的理论教学内容与学生的计算机使用及毕业后在计算机相关领域就业息息相关，因此受到很多学生的重视和喜爱。
但长期以来，原有计算机组装与维修课程的教学模式和方法已不能适应培养学生职业核心能力的要求和新形式下职业教育强调的技能创新。为此，我们一步步探索到项目教学法在“计算机与维修”课程教学中是切实可行、效果明显的，在这种教学模式下，学生化被动为主动，提升了积极性。
正常情况下，一台计算机只能同时运行一个操作系统，操作系统通过设备驱动来使用计算机的硬件。虚拟计算机技术就是用软件真实地模拟计算机硬件环境，虚拟计算机软件可以模拟所有常见的硬件设备并直接使用主机的键盘、鼠标、串口、并口、USB接口、网卡、光驱、软驱等设备完成与外部环境的交互和通讯。运行虚拟计算机软件的计算机我们称为主机，在虚拟机软件上运行的虚拟计算机可称为客户机。虚拟计算机的体系结构见图1：
目前，使用虚拟机技术的软件平台主要有以下两款软件：VMWare公司的VM virtualBox和Connectix公司的Virtual PC（现被Microsoft并购，最新版本为Microsoft Virtual PC 2004）。
下面以“安装WinXP系统”这个项目为例，首先，我们根据教材的内容先设计出本项目的项目教学学案：
《计算机组装与维修》项目教学学案
鉴于虚拟机的特性，本项目的教学在一般的计算机房即可实现，不一定要在组装室进行（本校在网络教室2进行，网络教室2已装有VM virtualBox虚拟软件，再加上本教室已经建立有拨号服务器，部分接受能力比较强的学生完成系统的安装后可在已装好的虚拟系统上扩展教给他们拨号上网，增加趣味性）。
三、本项目的教学过程
1.创建虚拟计算机环境
启动VM virtualBox虚拟软件，根据操作向导完成虚拟计算机环境的创建。
2.硬盘初始化操作
启动虚拟PC环境，运行硬盘分区工具PQ，对硬盘进行分区、格式化等初始化操作。因为虚拟计算机支持使用光盘镜像文件（类似于虚拟光驱），这也为我们在实验中节省了大量的光盘消耗和一些实验环境准备的时间。另外，由于主机上创建的客户机只是物理计算机上的一个.VHD文件，所谓的硬盘初始化操作也只是对物理计算机上的.VHD文件进行操作，所以特别适用于学生实验环境，可以反复进行而不会对物理硬盘产生硬伤和对主机软件系统造成破坏；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，不至于有模拟的感觉。
3.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。为了使用计算机的强大功能，我们还要安装计算机操作系统，为用户提供良好的图形操作界面。在虚拟计算机的光驱中放入安装光盘或使用光盘镜像文件，执行安装程序，按照安装向导进行相关设置，即可完成安装过程。 4.效果评价
在计算机组装与维修课程的教学中，通过引入虚拟计算机技术，与计算机操作相关的教学演示、实验操作都完全可以直接在虚拟机的环境下完成。
据统计，本课程所安排的15个实验中有70%左右在虚拟机环境下完成，且效果良好，教学、实验学时数也达到70%以上。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。此外，由于在虚拟环境下实验，反复的硬盘初始化对实际的物理硬盘没有丝毫影响，大大地降低了真实环境下的硬件损伤，延长了硬件设备的使用寿命，节约了消耗。
5.结论
我们通过在计算机组装维护课程中虚拟计算机的使用实践，总结出虚拟计算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：
（1）虚拟机软件搭建的虚拟机在真实的物理计算机中只是一个.VHD文件，为学生的重复实验节约了大量的实验准备时间和降低了环境的维护难度。
（2）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，在虚拟机里进行所有操作不会影响到主机环境，特别是完全避免了对硬件设备的损坏。
（3）虚拟机环境极大地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操作的真实的模拟环境。
通过项目教学法在《计算机组装与维修》课程教学中的应用与实践，笔者深刻体会到：项目教学法把理论教学与实践教学有机地结合起来，不仅有利于学生加深理解和掌握书本的理论知识，更使他们懂得了怎样灵活应用这些知识。项目教学法充分发掘了学生的创造潜能，全面培养了学生分析问题和解决问题的思想和方法，充分地展示了中等职业学校教学“以能力为本位”的价值取向，值得大力推广。
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