摘要：本文是教授“操作系統(tǒng)”課的心得體會(huì)。提出了對“操作系統(tǒng)”課程的一些思考以及對教材改革的思路，并且指出了傳統(tǒng)的“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)環(huán)節(jié)的弊端和實(shí)踐環(huán)節(jié)在“操作系統(tǒng)”這門課中的重要性以及實(shí)踐環(huán)節(jié)的多樣性，最后指出要從培養(yǎng)高水平的創(chuàng)新性人才出發(fā)，研究教材改革的方向和思路。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；教材改革；教學(xué)環(huán)節(jié)；實(shí)踐環(huán)節(jié)

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1672-5913 (2007) 21-0025-03

DiscussSomeThoughtofTeachingandPractice in the Subject“Operating System”

Abstract: The article discusses the feeling when I teach the subject“OperatingSystem”.There is devided between theory and practice in the subject“OperatingSystem”and the content of text book is serious out of date. The article is provided some thoughts of the subject“OperatingSystem”and some advice ofthereform of the text book. At the same time， this article points out the shortcoming of traditional teaching in the subject “OperatingSystem”and importance of practice in the subject “OperatingSystem”and diversity of practice. Finally， the article points out to research the direct and idea of the reform of text book from start point of cultivating high level innovating person with ability.

Key words: OperatingSystem；thereform of the text book；teaching tache；practice tache

1引言

操作系統(tǒng)本身是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的底層核心軟件， 它的設(shè)計(jì)過程體現(xiàn)了程序設(shè)計(jì)和軟件工程的精髓。操作系統(tǒng)原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)主干課程之一，是計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)構(gòu)成的重要部分。除理論知識(shí)以外，實(shí)踐環(huán)節(jié)也是必不可少的。在傳統(tǒng)的“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)當(dāng)中，存在著相當(dāng)大的弊病，理論和實(shí)踐脫離得相當(dāng)嚴(yán)重，已到了“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)非改革不可的地步。

2傳統(tǒng)的“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)環(huán)節(jié)的弊端

在傳統(tǒng)的“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)當(dāng)中，“操作系統(tǒng)”的理論性較強(qiáng)，與實(shí)踐脫離很嚴(yán)重，有的甚至沒有實(shí)踐環(huán)節(jié)。這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)這些理論的時(shí)候覺得太空洞，并且是無用武之地。

舉例來說：進(jìn)程管理是操作系統(tǒng)的核心章節(jié)，在這里只能用類passical語言來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程管理各種算法。但在實(shí)際上，學(xué)生在實(shí)踐中并沒有實(shí)踐它，造成學(xué)生只是在理論上知道這種算法，而無法實(shí)踐它。在以后的學(xué)習(xí)甚至在工作中都沒有用到這種算法。這樣就造成了一種惡性循環(huán)。

具體來說，比如有關(guān)PV操作的例子，自習(xí)教室中共有50個(gè)座位，當(dāng)教室里沒有空余座位時(shí)讀者只能在教室外等候，直到有人離開教室時(shí)方可進(jìn)入。要求定義相應(yīng)的信號量并用PV操作給出讀者進(jìn)行自習(xí)的同步算法。這是一個(gè)書上的例子，書上只給出了類passical語言表示的程序段，然而沒有給出具體passical語言或者C語言的程序來說明整個(gè)的PV操作。

如S表示自習(xí)教室剛開放的時(shí)候可用的座位數(shù)為50。當(dāng)S>0時(shí)說明教室中有座位可用，當(dāng)S=0時(shí)說明座位已被分配完，當(dāng)S<0時(shí)說明有讀者在教室外等候，此時(shí)S的絕對值就是等候的讀者數(shù)。讀者進(jìn)程可表示如下：

Begin

SemaphoreS:=50;

Cobegin

Begin

P(s);

進(jìn)入自習(xí)教室；

自習(xí)；

離開自習(xí)教室；

V(s);

End

Coend

End

這是書上給出的答案，這樣也無可非議，學(xué)生只要知道先申請資源，即教室。申請到了教室就進(jìn)入教室自習(xí)，自習(xí)完了就釋放資源。

然而，學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)中實(shí)踐不了它。這樣就是當(dāng)時(shí)學(xué)生知道這段讀者進(jìn)程的意思，但過不了多久，拿到類似的問題，學(xué)生就不會(huì)做或做錯(cuò)了。

在傳統(tǒng)的“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)中存在著嚴(yán)重教學(xué)誤區(qū)：

(1) 操作系統(tǒng)純理論化。許多高?！安僮飨到y(tǒng)”課程還是理論教學(xué)，沒有實(shí)踐環(huán)節(jié)，脫離實(shí)踐非常嚴(yán)重。

(2)“操作系統(tǒng)”課程內(nèi)容過于陳舊。我們現(xiàn)在操作系統(tǒng)課本還是上世紀(jì)80年代或90年代的內(nèi)容，經(jīng)過這二十多年計(jì)算機(jī)的發(fā)展，操作系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展，操作系統(tǒng)也得到了更新?lián)Q代，然而這在我們學(xué)生的教材上沒有得到體現(xiàn)，使得操作系統(tǒng)的教材從上世紀(jì)80年代延續(xù)到21世紀(jì)，可能還要繼續(xù)延續(xù)下去。

因此，對操作系統(tǒng)教材的改革已迫在眉睫。當(dāng)然，對操作系統(tǒng)的教材更新時(shí)必須要注意以下幾點(diǎn)：

(1) 首先要做到新老兼顧的原則，也就是說在吸收新鮮的內(nèi)容的同時(shí)，原來過于陳舊的內(nèi)容可以刪除，但是基本內(nèi)容不能少，這樣在增加新內(nèi)容的同時(shí)原來的知識(shí)得到了鞏固，新知識(shí)的添加可以包含在原章節(jié)中，這樣每章的操作系統(tǒng)算法都可以通過這些新知識(shí)來論證。新知識(shí)包括，嵌入式操作系統(tǒng)以及一些最新操作系統(tǒng)理念，把這些新知識(shí)融入到原有知識(shí)里，更能體現(xiàn)出操作系統(tǒng)理論在現(xiàn)實(shí)中的價(jià)值。

(2) 在配備操作系統(tǒng)教材的同時(shí)，應(yīng)配備一本實(shí)踐指導(dǎo)教材。這是非常重要的。這樣可以把操作系統(tǒng)每章的算法和原理與實(shí)踐結(jié)合起來，做到理論和實(shí)踐相結(jié)合。這樣，學(xué)生通過自己動(dòng)手實(shí)踐更加容易理解操作系統(tǒng)的原理和算法。

教材的選定非常重要，選定一本好的教材，對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性的調(diào)動(dòng)非常重要。例如，一本好的教材對學(xué)生有啟發(fā)的作用，可以很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，一本好的教材有好的實(shí)踐指導(dǎo)書，可以幫助學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐理解操作系統(tǒng)里的各種算法。一本好的教材是和現(xiàn)實(shí)緊密結(jié)合的，這不僅反映了操作系統(tǒng)當(dāng)前的迅速發(fā)展的領(lǐng)域，而且可以使學(xué)生更加了解當(dāng)前操作系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，對學(xué)生有著一種激勵(lì)作用。

總之，“操作系統(tǒng)”課程的改革必須是圍繞著學(xué)生的學(xué)習(xí)和興趣來改革，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到更多的知識(shí)，接觸到最新的技術(shù)發(fā)展是我們作教師的巨大責(zé)任。因此，“操作系統(tǒng)”課程的改革必須圍繞學(xué)生的自身特點(diǎn)來進(jìn)行，這樣“操作系統(tǒng)”的改革才有出路，才會(huì)讓學(xué)生學(xué)到更多知識(shí)。

3對“操作系統(tǒng)”課程中實(shí)踐環(huán)節(jié)的幾點(diǎn)思考

實(shí)踐環(huán)節(jié)是學(xué)生自己動(dòng)手來完成課程里所要求的實(shí)踐環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)課程里的算法。在“操作系統(tǒng)”中，實(shí)踐環(huán)節(jié)非常重要，學(xué)生通過實(shí)踐環(huán)節(jié)來理解“操作系統(tǒng)”各種算法，因此實(shí)踐環(huán)節(jié)在“操作系統(tǒng)”課程中占有十分重要的位置。

現(xiàn)在大多數(shù)高校“操作系統(tǒng)”課程沒有實(shí)踐環(huán)節(jié)，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)“操作系統(tǒng)”這門課時(shí)就感到非?？菰?。如開頭講的那個(gè)例子：學(xué)生只知道怎么分析這道題，然后給出類Passical 進(jìn)程段，然而學(xué)生并不知道如何用計(jì)算機(jī)語言來實(shí)現(xiàn)這個(gè)程序段。學(xué)生只能用中文來表示這個(gè)進(jìn)程段。假如書上能給出用源代碼來表示的整個(gè)程序，然后學(xué)生可以上機(jī)論證一下，這樣對進(jìn)程管理的整個(gè)過程都會(huì)了如執(zhí)掌，并且有了理性的認(rèn)識(shí)。通過實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生可以更好地理解操作系統(tǒng)的各種算法。

大多數(shù)高校沒有把操作系統(tǒng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)放在非常重要的地位，他們把純理論的知識(shí)直接灌輸給學(xué)生，而沒有用實(shí)踐來論證這些理論。這樣，理論顯得非?？斩础榱送癸@實(shí)踐的重要性，我們在“操作系統(tǒng)”的每章里都可以附加操作系統(tǒng)的實(shí)踐。

在國外的許多高校，操作系統(tǒng)很早就開設(shè)了實(shí)踐環(huán)節(jié)，這樣操作系統(tǒng)每個(gè)章節(jié)的算法都可以用實(shí)踐來實(shí)現(xiàn)，加深了學(xué)生對這些算法的理解。同時(shí)也給出了許多源代碼供學(xué)生參考，這樣有利于培養(yǎng)操作系統(tǒng)方面的拔尖人才以及為培養(yǎng)軟件專業(yè)方面的人才奠定基礎(chǔ)。而在國內(nèi)的許多高校，操作系統(tǒng)并沒有開設(shè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，以至于學(xué)生沒有辦法來實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)里的算法。這樣高校也就造就不出一批高層次的人才以及拔尖人才。

實(shí)踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和理解操作系統(tǒng)算法的重要環(huán)節(jié)。具體的實(shí)踐環(huán)節(jié)應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：

(1) 對算法源代碼的分析，可以加深對此算法的理解。通過對源代碼的分析和編譯，學(xué)生可以對算法的整個(gè)編譯過程和實(shí)現(xiàn)過程有一個(gè)更加直觀上的理解。通過對源代碼的編譯和分析，可以提高學(xué)生的編程能力，而且能夠使學(xué)生的思路更加開闊。因此，在操作系統(tǒng)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)中增加對每個(gè)算法源代碼的分析和編譯是必要的而且是必須的，這是培養(yǎng)高水平拔尖創(chuàng)新性人才的重要環(huán)節(jié)。

(2) 操作系統(tǒng)課程要跟上時(shí)代的步伐。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代操作系統(tǒng)更新?lián)Q代非常迅速，如何讓學(xué)生接受最新的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)成為當(dāng)前面臨的重大課題。如現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)發(fā)展迅速，在人們生活的整個(gè)電子領(lǐng)域都有嵌入式系統(tǒng)的影子。而在操作系統(tǒng)的教材中卻沒有嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)容，這樣學(xué)生就無法跟上時(shí)代的步伐。因此，在操作系統(tǒng)課程中增加嵌入式操作系統(tǒng)是必要的，而且是必須的。這可以讓學(xué)生能夠接受操作系統(tǒng)的最新技術(shù)，而且可以把操作系統(tǒng)的理論應(yīng)用到操作系統(tǒng)最新發(fā)展的技術(shù)上。

(3) 在實(shí)踐過程中故障排除能力對培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力起著非常重要的作用。比如檢測源代碼正確性，這就需要學(xué)生有獨(dú)立思考的能力和較強(qiáng)的動(dòng)手能力。通過檢測源代碼的正確性，同樣可以提高學(xué)生的編程能力以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

(4) 實(shí)踐環(huán)節(jié)可以有多種形式，比如可以把學(xué)生以組為單位共同完成一個(gè)模塊，幾個(gè)小組完成一個(gè)大的系統(tǒng)。這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，也培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

操作系統(tǒng)是整個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，也是后續(xù)課程的基礎(chǔ)，實(shí)踐環(huán)節(jié)不僅可以讓學(xué)生真正理解操作系統(tǒng)的算法，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的編程能力?？傊诓僮飨到y(tǒng)課程中，實(shí)踐環(huán)節(jié)占有非常大的份量，是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的重要環(huán)節(jié)。因此，需要改變當(dāng)前操作系統(tǒng)課程教學(xué)的誤區(qū)，必須改革教材以及實(shí)踐環(huán)節(jié)的配套用書，讓學(xué)生真正從實(shí)踐中理解操作系統(tǒng)的各種算法，同時(shí)為以后的編程打下良好的基礎(chǔ)。

4總結(jié)

在整個(gè)操作系統(tǒng)教學(xué)過程中，理論和實(shí)踐相脫離，在課堂上講述的算法沒有用實(shí)踐來論證，學(xué)生感到這些算法很空洞，而且沒有什么用處。許多拔尖人才都是在實(shí)踐中鍛煉出來的。通過實(shí)踐，學(xué)生可以充分發(fā)揮他們的想象力和創(chuàng)造性思維。這樣可以充分調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性，在實(shí)踐中學(xué)生可以檢驗(yàn)自己的想法并驗(yàn)證自己想法的正確性。然而，在許多高校中，操作系統(tǒng)課程教學(xué)與實(shí)踐完全脫離，這是教學(xué)的一個(gè)最大誤區(qū)。課堂上的理論非?？菰铮覜]有實(shí)踐作后盾的理論是非?？斩矗?jīng)不起實(shí)踐考驗(yàn)。當(dāng)然，這些理論是在前人的實(shí)踐的基礎(chǔ)上得到的。但隨著時(shí)間的推移，這些理論是否適應(yīng)現(xiàn)在的時(shí)代的發(fā)展，需要經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)。因此，這些操作系統(tǒng)的理論可以通過學(xué)生的實(shí)踐過程來得到檢驗(yàn)。

操作系統(tǒng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)可以形式多樣，例如嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)，源代碼的分析以及在實(shí)踐過程中遇到的各種故障的排除，等等，通過這些實(shí)踐，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性和想象力。在實(shí)踐過程中，學(xué)生可以自己檢驗(yàn)算法的正確性。這樣不僅可以加深學(xué)生對算法的理解，而且可以鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新性思維。在實(shí)踐過程中可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，為進(jìn)一步適合社會(huì)所需要的人才打下基礎(chǔ)。當(dāng)然，在實(shí)踐中，教師自己的知識(shí)水平也要進(jìn)一步的深化，加強(qiáng)自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)，這樣才能夠培養(yǎng)出拔尖的人才和創(chuàng)新性的人才。

總之，在整個(gè)“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)過程中，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的需要，課本的理論知識(shí)和實(shí)踐完全脫節(jié)，操作系統(tǒng)的基本理論知識(shí)還是非常過時(shí)的理論，這些是“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)改革中必須解決的問題。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)更新?lián)Q代非常迅速，如何使操作系統(tǒng)教材跟上時(shí)代的步伐，如何培養(yǎng)出高水平的拔尖的人才，這是每一個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)老師必須面臨的一個(gè)問題。因此，“操作系統(tǒng)”的教材到了不得不改的時(shí)候，要從培養(yǎng)高水平的創(chuàng)新性人才出發(fā)，研究教材改革的方向和思路，使得教材能夠被各個(gè)層次的學(xué)生所接受，培養(yǎng)出更多具有專業(yè)理論水平強(qiáng)、動(dòng)手能力快的高水平人才。

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收稿日期：2007-07-09

作者簡介：李曉飛(1973-)，男，江西南昌人，助教，碩士，武夷學(xué)院計(jì)算機(jī)系教師，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)挖掘。