文章編號：1672-5913(2008)12-0120-02

摘要：“操作系統(tǒng)”是必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，實驗課設(shè)計的好壞對于學(xué)生能否真正掌握這門理論性很強的課程非常重要。本文結(jié)合筆者多年的實驗課程設(shè)計的經(jīng)驗，探討了如何提高師生的積極性，讓學(xué)生真正掌握這門課程的方法。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；實驗設(shè)計；課程設(shè)計

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

“操作系統(tǒng)”課程是公認難教難學(xué)的課程，難教的原因是其理論性強且比較抽象，內(nèi)容多且比較散雜。難學(xué)的原因是理論與實踐脫節(jié)、看不見摸不到，較難理解和掌握。因此，傳統(tǒng)的“重理論，輕實踐”的教學(xué)模式已不滿足師生的要求。合理的設(shè)計實驗課將對教學(xué)起到事半功倍的作用。本文結(jié)合多年的實驗教學(xué)經(jīng)驗探討如何才能更合理的設(shè)計操作系統(tǒng)的實驗課程，提高實驗教學(xué)的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

1用Windows和Linux做相同實驗

考慮到學(xué)生對Windows操作系統(tǒng)比較熟悉，因此為了讓學(xué)生能習(xí)慣Linux平臺，在設(shè)計實驗時可用Windows系統(tǒng)作為引子拋磚引玉，這樣即能同時熟悉兩個系統(tǒng)的操作又能加深對操作系統(tǒng)的理解。例如在第一次實驗課、先要求學(xué)生啟動Windows 2000命令解釋器Cmd.exe，并在這個命令模式下進行相關(guān)命令操作如dir、del、cd、date、telnet、ftp等，并在圖形界面上觀察操作結(jié)果。然后再讓學(xué)生進入Linux平臺作相同功能的命令操作。這樣在不同操作系統(tǒng)做相同的操作，在不斷相互比較中掌握不同操作系統(tǒng)的基本操作，使得認識學(xué)生更能認識操作系統(tǒng)能做什么不能做什么。

在一些實驗環(huán)節(jié)中加上有趣的東西，可引起學(xué)生對這門課的學(xué)習(xí)熱情。例如在實驗命令時，設(shè)計一個簡單的C語言調(diào)用外部程序shutdown.exe關(guān)機程序，實現(xiàn)簡單的注銷和關(guān)機的程序，然后用shutdown.exe -a取消關(guān)機。再給出shutdown的參數(shù)說明讓學(xué)生自行實驗。

程序如下：

main()

{

system(\"shutdown -s -t 3600\");

}

這個實驗雖然程序簡單但因運行結(jié)果會彈出一個顯示離關(guān)機時間還有多少秒的窗口，這和前幾年系統(tǒng)中了沖擊波產(chǎn)生的對話框一樣。學(xué)生在通過對這個簡單程序的運行調(diào)試，一下子覺得學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)是很有趣和很有用的。與此同時老師可以提出一些問題讓學(xué)生在課后思考，例如病毒和木馬是如何攻擊操作系統(tǒng)使之癱瘓的？如何終止正常的進程？為什么病毒進程無法被終止？因為提的問題切合實際應(yīng)用，所以學(xué)生在上完實驗后很樂意去思考和查找以上問題的答案。有的同學(xué)還選這些題作為畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容。實踐證明，如果在實驗中設(shè)計1/4貼近實際應(yīng)用的知識，會很大程度提高學(xué)生做實驗的興趣，學(xué)生會更樂于去動手找出解決的方法。以上對實驗的安排，相對于讓學(xué)生死板地按部就班學(xué)習(xí)Linux系統(tǒng)要容易接受得多。

2總體把握操作系統(tǒng)的內(nèi)容，實驗課程自成體系

教師在設(shè)計實驗時應(yīng)先做一個總體規(guī)劃，以實際實驗環(huán)境設(shè)計為基礎(chǔ)來設(shè)計實驗內(nèi)容，而不是單純依附于理論課。首先要確定學(xué)生應(yīng)將這門課程學(xué)習(xí)到什么層次、做幾次實驗，先把每個重要知識點作為階段性的實驗?zāi)康?，然后將分散的相關(guān)知識點組織成線，再到面。實驗也要貼進課本使教學(xué)雙方隨時知道實驗針對的理論知識點，并能找到它在整門課程知識體系中的準確位置，及與其他知識點的清晰聯(lián)系。點線面的教學(xué)方法遵循了教學(xué)的基本規(guī)律。

在實驗設(shè)計中為了能讓學(xué)生更進一步的理解理論知識。實驗課的設(shè)計不應(yīng)只停留在檢驗理論知識的基礎(chǔ)上，而應(yīng)該在每個階段的實驗中分級分層，從基礎(chǔ)到綜合，再到設(shè)計與創(chuàng)新。所以必須做3個層次的實驗。

(1) 觀察性實驗或驗證性實驗。這是一個實驗開始的基礎(chǔ)部分，也是和理論課聯(lián)系較大的，是對理論課或新操作系統(tǒng)的初級使用，所以不應(yīng)在上完理論課后再去做實驗，而應(yīng)先做實驗后上理論課，這樣理論課的授課才不會顯得太空。這種實驗看情況而定，一般安排在每一階段實驗開始的第一、二次實驗中，這樣能讓學(xué)生盡快熟悉新操作系統(tǒng)的操作。只有在學(xué)生掌握了相關(guān)的基礎(chǔ)操作后，才能為后面的設(shè)計性實驗做好鋪墊。例如，學(xué)生必須先學(xué)習(xí)如何在Linux的vi編輯器中用GCC編譯程序，才能進行C語言的編程。這些都是這門課的實驗基礎(chǔ)，所以必須安排一次課讓學(xué)生熟悉它。

(2) 設(shè)計性實驗。這是實驗中最重要的內(nèi)容，用以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力和獨立思考的能力。如果設(shè)計過多的觀察性和驗證性實驗，勢必造成學(xué)生誤認為本課程沒有什么深度難度，因此不深入思考，造成實驗報告內(nèi)容雷同。所以實驗課中必須至少有一個設(shè)計性實驗，難度也要設(shè)計合理，既要留給學(xué)生思考的空間，也要讓學(xué)生有能力完成。例如在進程創(chuàng)建、撤消、同步、互斥、通信實驗中，要求學(xué)生用C語言調(diào)用相關(guān)的函數(shù)設(shè)計其中一種狀態(tài)。

(3) 綜合性實驗或研究性實驗。不僅能驗證學(xué)生掌握知識的程度，而且能培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。盡管這種實驗的難度較大，但在實驗設(shè)計中必須包括這種實驗。因為只有讓學(xué)生帶著問題，做實驗才有效果。教師可以在學(xué)期開始先給出幾個這樣的實驗問題并分組自選，然后在后來涉及到的時候就提醒學(xué)生注意，讓學(xué)生帶著問題不斷探索、不斷總結(jié)，最后自行完成。例如在做進程管理實驗前，讓學(xué)生思考如何編制一個程序來模擬一個簡單的進程管理系統(tǒng)，或者讓學(xué)生思考關(guān)于病毒進程是如何隱藏于OS中并能讓用戶無法終止的。又例如在內(nèi)存管理實驗階段，讓學(xué)生思考為什么系統(tǒng)有時出現(xiàn)內(nèi)存不能讀的現(xiàn)象，以及如何合理設(shè)置虛擬內(nèi)存的問題。在學(xué)生通過對進程和內(nèi)存管理的學(xué)習(xí)后還是無法完成的情況下，教師應(yīng)可以引導(dǎo)他們?nèi)⒖枷嚓P(guān)的書籍，這樣學(xué)生會更樂于思考。

3師生共同挖掘教學(xué)資源

設(shè)計一些更具體的實驗內(nèi)容，為后面的教學(xué)工作能不斷發(fā)展打下基礎(chǔ)，同時提高教師的教學(xué)和實驗水平。例如，可以將上一級學(xué)生完成或未完成的實驗放到下一級學(xué)生手里，讓其進行改進或修改完成。例如在設(shè)備管理實驗中，書中大多是觀察性實驗，這樣只按書本要求做實驗學(xué)生會很沒有耐心。有一組同學(xué)對USB驅(qū)動很感興趣，因此我就給他提供相關(guān)的書目和網(wǎng)絡(luò)資料。后來這組學(xué)生通過相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，嘗試用WDM(Window Driver Model)開發(fā)了一個簡單的USB驅(qū)動，雖然因時間關(guān)系未能完成。但在此過程中他對操作系統(tǒng)設(shè)計思想有了新的認識，同時也給老師提供了很多這方面的相關(guān)信息，也從中受益匪淺。

4結(jié)束語

以上是本人在操作系統(tǒng)實驗教學(xué)中的一點體會，但筆者總體感覺想真正上好這門課對教師本身也是一個挑戰(zhàn)，如何培養(yǎng)出理論知識扎實，動手能力強的人才，還有待進一步的探索。

參考文獻

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