суббота, 1 декабря 2007 г.

Информационно-образовательная среда современного вуза как фактор повышения качества образования / Information -educational environment of f present day high educational institution as a factor of improving education quality: Материалы международной научно-практической конференции. Ноябрь 2007 года / Отв. ред. Р.И.Трипольский. – Мурманск: МГПУ, 2007. - 172 с.
ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ МАШИН В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ИНФОРМАТИКИ
Ляш О.И.ст. преподаватель кафедры информатики и ОТД, МГПУ (с. 100-102)

На сегодняшний день технологии виртуализации значительно продвинулись вперед и нашли применение во многих областях. Это обусловлено тем, что с одной стороны, пользоваться продуктами виртуализации (например, приложения виртуальных машин) стало намного проще, они стали более надежными и функциональными, а с другой – значительно расширилась область их применения. Согласно А.Самойленко   [1]   изначально приложения виртуальных машин использовались в сфере бизнеса, позволяя организации экономить на аппаратном обеспечении, оптимизировать разработку и тестирование программного обеспечения и т.п.
Под  приложением виртуальных машин   (приложение ВМ), будем понимать  специальное  программное  обеспечение, позволяющее на одном физическом компьютере создавать несколько абстрактно-моделируемых сред, предназначенных для решения определенных задач (программное обеспечение виртуализации).
Виртуальная машина (ВМ) – конкретный экземпляр некой виртуальной вычислительной среды, созданный с помощью специального программного инструмента (приложения ВМ).
Отметим, что в настоящее время у педагогов стал возрастать интерес к использованию ВМ в учебных целях при подготовке специалистов в области информационных технологий  [2]  . Это связанно с используемой в учебном заведении политикой информационной безопасности, которая направлена на обеспечение бесперебойной работы всех компьютеров, входящих в состав учебной сети в течении длительного времени.
Обозначим некоторые примеры возможного использования приложений ВМ в учебном процессе педагогического вуза при подготовке будущих учителей информатики в области информатики и информационно-коммуникационных технологий (ИКТ).
(1)  При обучении программированию   для отладки и тестирования создаваемых программ под различные программные платформы, использование приложений ВМ сводится к созданию на компьютере виртуальной машины с установленной дополнительной ОС.
(2)  При обучении работе в среде операционной системы   на компьютере создается виртуальная машина с установленной операционной системой и без ограничения для пользователей. Такой подход позволяет студентам получить практические умения эффективной работы в среде операционной системы и, не боясь причинить вред компьютеру, научиться профессионально решать задачи по настройке интерфейса операционной системы, полноценной работе с файловым менеджером, установке и удалению программного обеспечения, подключению и конфигурированию оборудования, администрированию локального компьютера (добавление и удаление пользователей, установление ограничений/прав пользователей), обслуживанию компьютера с использованием служебных программ, работе с реестром (конфигурационными файлами для операционных систем  Linux ), установке и настройке современных сетевых операционных систем и др.
(3)  В области администрирования компьютерных сетей  , созданная на компьютере виртуальная машина, позволяет обучить будущих учителей информатики установке и настройке сервера, управлению ролями сервера, организации домена, делегированию полномочий, конфигурированию сетевой политики безопасности, установке и настройке брандмауэра, управлению сетевыми ресурсами и др.
В результате анализа специализированной литературы ( [3] , а также статьи Walter M. Fuertes   и   Jorge E. Lopez de Vergara   [4],   Н.Баловсяк   [5];   Н.Елмановой   [6],   В.Семёнова   [7];    В.А.Костромина   [8]),  можно сделать вывод о том, что системные требования приложений ВМ к аппаратному и программному обеспечению компьютера, на котором будет работать приложение ВМ (хостового), определяются: (а) операционной системой хостового компьютера; (б) эмулируемым аппаратным обеспечением (процессор, память и т.д.); (в) устанавливаемой гостевой ОС.
Исходя из опыта использования приложений ВМ в учебном процессе, приведем рекомендуемые характеристики аппаратного обеспечения: (а) тактовая частота процессора – 1400 МГц, (б) объем оперативной памяти – 512 Мб, (в) свободное место на жестком диске – 100 Мб (для приложения ВМ). Место на жестком диске для хранения самих виртуальных машин определяется устанавливаемой в ВМ операционной системой и ее требованиями к аппаратному обеспечению (например, для установки ОС Windows XP достаточно места на жестком диске 2 Гбайта).
При выборе приложения ВМ для  использования  в учебном процессе мы ориентировались на следующие критерии: (1) наличие русскоязычного интерфейса; (2) наличие справочной системы; (3) поддерживаемые операционные системы; (4) стоимость (или способы распространения).
Анализ приложений ВМ показал ,  что в большей мере указанным критериям соответствует приложение Virtual Box, которое имеет русскоязычный интерфейс и распространяется бесплатно. Тем не менее, стоит отметить некоторые продукты фирмы VMWare, которые распространяются на аналогичных условиях: VMWare Server (используется для создания новых и управления уже созданными виртуальными машинами) и VMWare  Player (запуск созданной в VMWare Server виртуальной машины).
В настоящее время на физико-математическом факультете Мурманского  государственного  педагогического университета используются указанные выше приложения ВМ (Virtual Box и VMWare Player). Приложения виртуальных машин находят свое применение в рамках таких дисциплин как: «Компьютерные сети, Интернет и мультимедиа технологии», «Программное обеспечение ЭВМ», «Программирование».
(1) - «Компьютерные сети, Интернет и мультимедиа технологии» -изучение особенностей построения компьютерных сетей и получение практических навыков по работе с ними. Например, в лабораторной работе «Настройка стека протоколов TCP/IP» студенты настраивают сетевые параметры операционной системы внутри виртуальной машины, не изменяя установленных параметров физического компьютера.
(2) - «Программное обеспечение ЭВМ» - изучение возможностей различных операционных систем, изучение работы антивирусного программного обеспечения. Например, при выполнении лабораторной работы студенты создают в виртуальной машине файл-тестовый «вирус» - Eicar - и на его примере изучают принцип работы программы. Используемое для защиты физических компьютеров антивирусное программное обеспечение не позволяет выполнить работу, блокируя вирус еще на этапе его создания.
(3) - «Программирование» - использование специально подготовленная виртуальная машина с  установленной  операционной системой Windows  XP с установленными инструментами разработки приложений: Free Pascal, Java Studio.
Наиболее широко приложения ВМ  используются  для поддержания курса «Основы сетевых технологий», в рамках которого изучаются: основы построения компьютерных сетей, стек телекоммуникационных протоколов  TCP / IP , проектирование и администрирование компьютерных сетей, настройка домена и его безопасность, обеспечение информационной безопасности в компьютерных сетях, защита информации в компьютере.
Следует отметить, что использование  приложений  ВМ не ограничивается перечисленными выше дисциплинами. Планируется внедрение использования приложений ВМ в такие дисциплины как: «Сетевые операционные системы», «Информационные системы» и др.
При изучении дисциплины «Сетевые операционные системы» использование приложений ВМ позволит студентам получить  практические  навыки по работе с различными операционными системами, изучить особенности и принципы работы ОС.
В рамках дисциплины «Информационные системы» возможно использование приложений ВМ для изучения серверов баз данных, таких как MYSQL, ORACLE. В результате выполнения таких работ  студенты  получат практические навыки по управлению серверами база данных и особенностям работы с ними.
Литература
  1. Самойленко А. Виртуальные машины на платформе Microsoft Virtual PC 2007. (http://www.windowsfaq.ru/content/view/566/92/, 20.06.2007 г.)
    2. Усманов Ш.Н. Виртуальные машины в  преподавании  информатики. ИНФО №6 2007. http://www.rusedu.info/Article787.html (Понедельник, 01.02, 2007 г.)
  2. Сайты производителей приложений ВМ: DOSBox (http://dosbox.sourceforge.net); VirtualBox (http://www.virtualbox.org); Parallels Workstation (http://www.parallels.com); QEMU (http://fabrice. bellard.free.fr/qemu/); VMWare Workstation (http://www.vmware.com); Xen (http://xen.xensource.com/); Microsoft Virtual PC (http://www.microsoft. com/windows/products/winfamily/virtualpc/default.mspx);
  3. Walter M. Fuertes and Jorge E. Lopez de Vergara. A quantitative comparison of virtual network environments based on performance measurements (http://jungla.dit.upm.es/~jlopez/publicaciones/hpsua07.pdf) (22.08.2007)
  4. Баловсяк Н. Установка и  настройка  Microsoft Virtual PC (http://www.computerra.ru) (01.08.2005)
  5. Елманова Н. Виртуальные  машины -2006. Новые продукты компании VMware (http://www.compress.ru/Archive/CP/2006/5/56/)
  6. Семёнов В. Обзор  виртуальной  машины Parallels Workstation 2.1 ((http://www.ixbt.com/soft/parallels-wst.shtml) (08.02.2007)
  7. Костромин В.А. Система  виртуальных  машин фирмы VMWare (http://www.linuxcenter.ru/lib/books/vmware/) (25.09.2004)

Комментариев нет: