Виртуальные машины в преподавании информатики

В настоящее время студенты, обучающиеся по специальности «информатика» изучают множество дисциплин предметной подготовки, среди которых: основы теории информации, программирование, дискретная математика, численные методы, архитектура компьютера, программное обеспечение ЭВМ, Компьютерные сети, Интернет и мультимедиа технологии, информационные и коммуникационные технологии в образовании, математическая логика, теория алгоритмов, компьютерное моделирование, методика обучения информатике, практикум по решению задач на ЭВМ. Кроме того, образовательными программами для студентов, обучающихся по специальности «информатика» предусмотрены дисциплины предметной подготовки по выбору студента, устанавливаемые учебным заведением.
 
Среди перечисленных дисциплин, наиболее динамично в последние годы развиваются компьютерные сети, Интернет и мультимедиа технологии и программное обеспечение. Постоянно появляются новые технологии (Wi-Fi, WiMax, новые сетевые сервисы (ip-телевидение, ip-телефония)), развивается программное обеспечение (на подходе выход новой операционной системы Windows Vista). Очень важно овладение студентами навыками работы с операционными системами и их сетевыми возможностями в рамках этих дисциплин.
 
Однако очень часто в учебных заведениях в целях безопасности студентам предоставляется доступ к компьютеру из под учетной записи с ограниченными правами и возможностями. С другой стороны, в подавляющем большинстве учебных заведений компьютеры работают под управлением операционных систем семейства Windows. У данной системы имеется много недостатков. Сегодня наряду c Windows существует альтернативная полноценная операционная система Linux, отвечающая всем современным требованиям. Linux представляет собой быстро развивающееся ПО, распространяемое на условиях лицензии GNU GPL, т.е. она бесплатна и общедоступна. Эта система также как и Windows имеет графический интерфейс. Linux можно интегрировать в любую локальную сеть, поддерживаются все сетевые протоколы и службы, работа в TCP/IP-сетях. Использование этой операционной системы в учебных заведениях могло бы существенного снизить затраты на приобретение программного обеспечения. Однако, на сегодняшний день среди преподавателей и студентов вузов очень мало тех, кто знаком с этой операционной системой и имеет какие-то навыки работы в ней.
 
Анализ учебных планов и программ показывает также, что в рамках дисциплины «Компьютерные сети, Интернет и мультимедиа технологии» мало внимания уделяется серверным технологиям (PHP, MySQL, Apache). Все эти технологии также поддерживаются в Linux, а программы необходимые для этого входят в любой дистрибутив этой ОС. Другой особенностью подготовки студентов по специальности «Информатика» является то, что большая часть времени в рамках дисциплины «Программное обеспечение» отводится на изучение офисных программ и недостаточно внимания уделяется другим прикладным программам. Значительную помощь преподавателям и студентам при изучении операционных систем и компьютерных сетей могут оказать так называемые виртуальные машины. Под виртуальной машиной понимается программная среда, позволяющая запускать на компьютере одновременно несколько разных операционных систем и переключаться из одной ОС в другую без перезапуска компьютера.
 
Виртуальная машина в точности эмулирует работу полноценного компьютера. Среди средств для создания виртуальных машин наиболее популярны программы фирмы VMware и на сегодняшний день в линейке продуктов VMware предлагается не одна программа, а сразу несколько. Среди VMware Workstation, VMware ESX Server, VMware VirtualCenter наиболее интересна версия Workstation. Установленную на виртуальную машину операционную систему можно запустить в отдельном окне. VMware обеспечивает на одном ПК работу нескольких виртуальных компьютеров. Кроме того, система виртуальных машин VMware позволяет совместно использовать файлы и приложения разными виртуальными машинами за счет использования виртуальной сети (даже в пределах одного компьютера). Все это открывает широкие возможности для изучения компьютерных сетей и серверных технологий. Естественно, что все это получается путем разделения ресурсов реального компьютера, поэтому требования к базовому компьютеру повышаются.
 
Еще одной интересной особенностью виртуальных машин VMware является то, что эту систему можно запустить, как в Windows, так и в Linux. На виртуальную машину можно установить фактически любую современную операционную систему: Windows, Linux, FreeBSD, NetWare и многие другие.
 
В большинстве компьютерных классов в настоящее время установлена операционная система Windows XP. Поэтому для работы с виртуальными машинами необходимо как минимум 256 Мбайт оперативной памяти, но в этом случае будет заметно некоторое замедление работы в результате того, что в ОЗУ будет загружено одновременно две операционные системы. Для комфортной работы требуется 512 Мбайт оперативной памяти и больше. Таким образом, не во всяком компьютерном классе удастся использовать виртуальные машины для изучения современных операционных систем.
 
Компьютер под управлением Linux загружается значительно дольше, чем под управлением Windows. Это также является отрицательным моментом при использовании данной системы в учебном процессе. Но тем не менее, использование виртуальных машин и операционной системы Linux позволяет учащимся лучше понимать тот факт, что кроме Windows существуют другие операционные системы. А объекты в сравнении, как известно, познаются гораздо эффективнее.