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        上海交通大學“操作系統(tǒng)”精品課程的立體化建設

        2006-08-08 06:31:44鄒恒明
        計算機教育 2006年7期
        關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng)精品課程災難

        1 課程建設基本情況

        由于操作系統(tǒng)在計算機領(lǐng)域有舉足輕重的作用,能否學好“操作系統(tǒng)”對計算機專業(yè)學生的未來發(fā)展有著諸多影響。為此,我校操作系統(tǒng)課程組經(jīng)過認真探索,從教學方法、上課形式、課程內(nèi)容、考試方式等方面對操作系統(tǒng)教學進行改革和創(chuàng)新,提出并實施了一系列具體的措施,全力營造精品課程。

        首先,我們以聯(lián)系的方式把握“操作系統(tǒng)”的教學。“操作系統(tǒng)”是一門整體性很強的課程,涉及計算機的方方面面,且直接與計算機硬件打交道。因此,硬件的基礎知識對操作系統(tǒng)學習的關(guān)聯(lián)非常大。如果學生對計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不夠清晰,學習“操作系統(tǒng)”時就會遇到很大的困難。因此,我?!安僮飨到y(tǒng)”課程組的老師經(jīng)常與“計算機組成”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”等課程的老師溝通,確保這些課程之間的邏輯連貫性和知識緊湊性,甚至由同一教師教授這三門課程,以取得這些知識間的無縫連接,從而提高學生學習操作系統(tǒng)的效果。

        其次,我們參考美國著名大學的“操作系統(tǒng)”教程,吸取他們在“操作系統(tǒng)”教學上的經(jīng)驗及獨到之處。同時,在課程教學中引入團隊人員在設計真正的商業(yè)操作系統(tǒng)中所積累的經(jīng)驗,如EMC的Engenity智能存儲操作系統(tǒng)、IBM的AIX操作系統(tǒng)等,將跨國公司在研發(fā)操作系統(tǒng)上的心得體會與經(jīng)驗教訓應用于課程的教學和實驗室的課題設計中,讓學生了解實際操作系統(tǒng)設計中的酸甜苦辣,從而提升學生學習理解操作系統(tǒng)的層次和深度。

        更為重要的是,我們以立體化教學組合來創(chuàng)造精品環(huán)境。從聯(lián)系生活的現(xiàn)身說法,到課程網(wǎng)站、FTP下載站、E-learning在線教育互動平臺以及邀請業(yè)界精英進行講座,各種方式均以其獨特的功用被納入到整個教學的計劃和安排中。尤其是E-learning上的師生互動,讓授課教師能夠及時了解到學生的反饋,及時對教學計劃進行調(diào)整,以更好地適應不同班級的學生需求。最后,我們鼓勵學生在課堂內(nèi)外進行思索,在設計大實驗中勇于創(chuàng)新,探索把握操作系統(tǒng)的精髓。

        2 精品課程的創(chuàng)新點

        本課程的特色與創(chuàng)新點是以哲學為立教基礎、以立體化手段構(gòu)造精品環(huán)境、以前沿接軌開闊學生視角、以現(xiàn)身說法激起學生的學習興趣。

        1) 以哲學為立教基礎

        人類萬事萬物均與哲學有著千絲萬縷的聯(lián)系,操作系統(tǒng)也不例外。從哲學上看,操作系統(tǒng)乃至計算機整個領(lǐng)域為一人造科學,即它們的原理、方法和實踐不具有絕對的正確與錯誤,而只是具有相對的好與壞而已。因此,在操作系統(tǒng)的設計上,最后的考慮因素通常是哲學上的考慮。如是否需要節(jié)省成本?是否需要簡化開發(fā)過程?為效率的提高能夠付出多大的代價?這些考慮最后體現(xiàn)在操作系統(tǒng)設計的各種具體選擇上。而有些初看難以理喻的設計決策,在上升到哲學的思考層次之后,就完全清晰明了了。

        2) 以立體化手段營造精品教學環(huán)境

        多管齊下,將所有有助于教學的方式應用到教學過程中,最大限度營造精品教學環(huán)境。案例教學以史為鑒,讓學生置身于模擬的真實環(huán)境中,學習如何進行具體的操作系統(tǒng)設計和問題解決。課題設計大實踐培養(yǎng)學生運用知識、解決問題和團結(jié)協(xié)作的能力。全英語或雙語教學迫使(鼓勵)學生使用英語解答,提高英文交流能力。教學網(wǎng)站擴充課堂內(nèi)容,提供大量“操作系統(tǒng)”課外補充資料、電子課件和在線自測。E-learning學習平臺將54學時的課堂教學擴充成無時空限制的在線教學。

        3) 以國際化教學的前瞻性開闊學生視角

        結(jié)合國內(nèi)外操作系統(tǒng)領(lǐng)域的最新發(fā)展,參考國際著名大學最新推出的操作系統(tǒng)課程大綱,借鑒大型跨國公司在設計操作系統(tǒng)中獲得的經(jīng)驗和教訓,注重專業(yè)知識的前瞻性和國際性,構(gòu)建合理的教學內(nèi)容。聘請優(yōu)秀的第一線精英擔任教師,參與教案制訂,傳授先進的理念和技術(shù);邀請在操作系統(tǒng)設計上有見解的大師進行講學,與國際前沿接軌,開闊學生視野。

        4) 以現(xiàn)身說法的生動趣味性激起學習的興趣

        鑒于我們教學團隊有著參加真實操作系統(tǒng)設計的經(jīng)驗,通過現(xiàn)身說法,講解在設計過程中遇到的具體問題和采用的具體解決方法、將操作系統(tǒng)的原理在實踐中進行分析,促使學生從現(xiàn)實的角度分析和解決問題。穿插于案例分析之中的原理介紹,使學生潛移默化地學會運用原理、把握精髓、深入淺出,使學生真正明了操作系統(tǒng)的奧妙,從而提高學生對操作系統(tǒng)的興趣。

        3 精品課程建設的具體實施辦法

        多年來,為營造“操作系統(tǒng)”精品課程,我們在教學內(nèi)容、方法、手段等方面進行了一系列的研究和改革,構(gòu)造精品環(huán)境,建立了一套具體的實施辦法。

        1)建立“案例-原理-實踐”的教學模式

        根據(jù)操作系統(tǒng)的特點,摒棄了過去只注重書本內(nèi)容的教授,引進了實際工作的案例。通過案例分析,促使學生從實際出發(fā),從現(xiàn)實的角度看待問題、分析問題,不再局限于書本上的條條框框。而穿插于案例分析之中的原理介紹,使學生潛移默化地學會運用原理。對操作系統(tǒng)設計的親身實踐,使得學生把所學轉(zhuǎn)化為所用,并在所用中不斷加深與把握對操作系統(tǒng)的理解,避免高分低能的現(xiàn)象。

        2)建立“與生活聯(lián)系起來”的深入淺出講解模式

        在多年的操作系統(tǒng)教學與設計中,我們發(fā)現(xiàn)操作系統(tǒng)的許多原理本來就來源于生活。如進程同步與生活中約會的類似性;緩沖區(qū)與超市的類似性;層次結(jié)構(gòu)與人類上層建筑的類似性等。通過把這些人類生活中常見的機制引入到教學中進行類比分析,使枯燥的操作系統(tǒng)原理變得生動有趣,從而提高學生的學習興趣。

        3)建立立體化的精品教學環(huán)境

        除了課堂教學,我們建立了課程網(wǎng)站和E-learning在線學習平臺。在課程網(wǎng)站上放置了大量操作系統(tǒng)資料,包括各種線程庫、小型操作系統(tǒng)、擴充性資料、標準規(guī)范、多媒體課件和錄像,以及網(wǎng)上自測問答。在E-learning在線學習平臺上,提供了選課、在線課件學習、交流、提問、提交和批改作業(yè)、通告、學生教學評估和反饋等功能。此外,采用雙語教學,并選拔優(yōu)秀學生進行全英文教學。

        4) 建立理論聯(lián)系實際的課程設計環(huán)節(jié)

        在實踐性教學環(huán)節(jié)上,我們和企業(yè)合作,使用最新的軟件工具,搭建項目實踐的先進實驗平臺。目前,建立了兩個300平方米的獨立實驗室為學生長期開放。讓學生以團隊方式完成一個彰示根本原理的小型操作系統(tǒng)的開發(fā),鼓勵學生在實踐環(huán)節(jié)上進行創(chuàng)新,提出自己的見解和設計,并在實驗室加以驗證,從根本上和底層次上深化對操作系統(tǒng)的理解。

        5) 建立與當前技術(shù)的緊密聯(lián)系

        在介紹基礎原理之外,對當前與操作系統(tǒng)相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)作出講解。尤其是在操作系統(tǒng)設計的實際考量、操作系統(tǒng)威脅和操作系統(tǒng)的災難應對上,我們講解了先進的理論、方法和實踐。例如,我們講解了Phishing對操作系統(tǒng)安全的挑戰(zhàn),Multicore和流媒體技術(shù)對操作系統(tǒng)設計的影響、數(shù)據(jù)備份與災難恢復對操作系統(tǒng)的新要求等。同時,我們邀請企業(yè)的資深工程師和操作系統(tǒng)的真正設計者開設講座,傳授最新技術(shù)和業(yè)界最佳實踐,開闊學生視野。

        4 精品課程相關(guān)教材介紹

        在教學內(nèi)容的組織上,我們遵循基礎與前沿兼顧、理論與實際齊進、技術(shù)與管理并重的原則,覆蓋了操作系統(tǒng)知識體系的所有方面,并努力為后續(xù)的信息安全理論、高可靠軟件工程、分布式操作系統(tǒng)、信息災難及災難應對、實時計算等計算機領(lǐng)域?qū)I(yè)課打下扎實的基礎。

        為此,我們選擇了荷蘭籍學者Andrew Tanebaum編寫的原版國際優(yōu)秀教材《Modern Operating System》作為中心教材。該書在操作系統(tǒng)界享有很高的威望,并被美國的多所著名大學選擇作為教材或參考書,在Amazon的在線評論里也獲得了五個星級的評價。該書對操作系統(tǒng)的論述全面、充分,錯誤較少,與操作系統(tǒng)的當前研究同步,文筆流暢,可讀性強,趣味性高,是少有的優(yōu)秀教材。學生使用后反映良好。

        主講教師個人簡歷

        主講教師鄒恒明教授系美國密歇根大學(University of Michigan-Ann Arbor)計算機科學與工程博士、中國科學院計算技術(shù)研究所計算機科學碩士、華中理工大學計算機科學與工程學士。曾先后在美國IBM、美國國家數(shù)據(jù)公司、美國朗訊和美國EMC公司任職8年多,參與了EMC公司的Engenity存儲操作系統(tǒng)和IBM的AIX操作系統(tǒng)的設計與開發(fā),并為多家跨國公司設計過(信息)災難恢復解決方案。2003年10月加入上海交通大學,為高可靠軟件實驗室負責人。目前開設的課程有操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機組成與系統(tǒng)設計、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和信息災難及災難應對。鄒恒明教授在國際主要期刊和會議上發(fā)表論文幾十篇,在軟件可靠性預測與選擇(高可靠軟件工程)、信息災難及災難應對(HERMES信息盾)、安全存儲與訪問(高可用信息系統(tǒng))、系統(tǒng)應用虛擬化(Translucent Computing)等方面取得了獨特的研究成果。

        鄒恒明教授主講的各門課程均獲得了學生的廣泛認同。以“操作系統(tǒng)”為例,其在上海交通大學軟件學院教授的“操作系統(tǒng)”獲學生評價分28.95(滿分30),在計算機系教授的ACM班“操作系統(tǒng)”獲學生評價分96.636(滿分100)。

        課程網(wǎng)址

        http://se.sjtu.edu.cn/elearning/

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