滕艷平　王海珍　潘海珠

文章編號：1672-5913(2009)07-0101-03

摘要：本文就高校操作系統(tǒng)課程教學中存在的問題，分別從優(yōu)化教學內(nèi)容、改革教學方法以及強化實驗教學等方面入手，提出該課程教學創(chuàng)新模式的一些構(gòu)想，使得操作系統(tǒng)理論知識與實際應用有機結(jié)合，從而提高操作系統(tǒng)課程的教育教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；教學創(chuàng)新；教學方法；實驗教學

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1操作系統(tǒng)課程教學現(xiàn)狀

操作系統(tǒng)是計算機學科最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容涉及理論、算法、技術(shù)、實現(xiàn)和應用等多個方面，主要介紹操作系統(tǒng)的基本原理和實現(xiàn)技術(shù)，是理解計算機系統(tǒng)工作、用戶與計算機系統(tǒng)交互和設計開發(fā)應用系統(tǒng)等知識結(jié)構(gòu)的重要途徑。傳統(tǒng)操作系統(tǒng)教材大多是以抽象的原理敘述為主，缺乏理論與實際應用的融通，使得學生學完該課程后，難于把所學的知識與目前常用的操作系統(tǒng)聯(lián)系起來；授課教師也因此普遍反映操作系統(tǒng)課程難教。此外，隨著計算機技術(shù)、設備的迅速發(fā)展和應用需求的擴大，計算機操作系統(tǒng)課程的內(nèi)容需要不斷充實更新。

2構(gòu)建先進的課程內(nèi)容體系

按照教育部確定高等學校計算機基礎(chǔ)理論教育的三個層次(內(nèi)容取材、體系科學、突出知識點)教學體系的要求，應將國內(nèi)外流行的操作系統(tǒng)Linux編入教材中，做到遵循教育和學習規(guī)律，優(yōu)先注重內(nèi)容在應用上的層次性，適當兼顧整體在理論上的系統(tǒng)性。以操作系統(tǒng)原理為核心，結(jié)合現(xiàn)代計算機系統(tǒng)軟件構(gòu)架的教學理念，將該課程拓展到其他相關(guān)課程中，形成多層次、多類型的教學，并與實踐環(huán)節(jié)相互配合，使理論教學和實踐教學做到有機的結(jié)合。

在本課程內(nèi)容組織上，依據(jù)操作系統(tǒng)的資源管理功能，應將操作系統(tǒng)看作計算機軟硬件資源的管理器。因此，課程組織在宏觀上規(guī)劃為CPU類計算資源對象、內(nèi)存資源對象、設備資源對象和文件資源對象。其中每項內(nèi)容的學習目標又包括基本概念、基本原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法和綜合性問題幾個方面。教師應該首先幫助學生大致認識操作系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，然后再介紹各部分的內(nèi)容。以計算資源內(nèi)容組織為例：①基本概念：進程、線程、對換技術(shù)、響應時間、周轉(zhuǎn)時間、截止時間、同步與互斥、死鎖；②數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：PCB、進程隊列、信號量結(jié)構(gòu)；③算法：各種進程調(diào)度算法(FCFS、RR、SPF、HPF、HRP、FB)和實時調(diào)度算法(EDF、LLF)、避免死鎖的銀行家算法。如果在教學中能確定這樣一條線路，學生的學習將更具有明確的方向性和目的性，學習效果會有明顯提高；同時，也使整個教學內(nèi)容的組織更加注重引導學生探討各種知識的內(nèi)在聯(lián)系，技術(shù)的引入背景，使學生更加注重對知識的理解，而非簡單的記憶。操作系統(tǒng)的理論課程體系結(jié)構(gòu)見表1所示。

3教學方法和教學手段的改革與創(chuàng)新

操作系統(tǒng)課程教學創(chuàng)新模式的研究中應注重改進教學方式、實驗方式、教學輔導方式，實現(xiàn)課程教學多媒體化(多媒體課堂)、課程輔導網(wǎng)絡化(校園教學網(wǎng))的教學方式，保障對該課程教學的需求，提高教學質(zhì)量。

(1) 多媒體教學方法。從傳統(tǒng)的“粉筆+黑板”模式為主過渡到“計算機+大屏幕”為主的授課模式。授課的電子教案從靜態(tài)文字為主的幻燈片方式到動態(tài)算法演示為主的多媒體課件，用形象的動畫在大屏幕上展示各種抽象原理和算法的執(zhí)行過程，例如，進程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程、分頁的地址變換等，輔之以板書交流，進而增加了從教師到學生傳遞的信息量和信息種類，有助于建立從感性到理性的認識以及相關(guān)技術(shù)的掌握。另外，在多媒體教學課件制作中，要融入新的教學理念，與教學內(nèi)容相匹配，與教師講解相呼應。采用動態(tài)網(wǎng)頁方式框架，充分考慮網(wǎng)絡方式下超連接使用的接口，有利于發(fā)揮立體化教材的作用。

(2) 類比教學法。操作系統(tǒng)課程的重點和難點在于清晰講解經(jīng)典和抽象的設計原理、概念、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法。為此，在課堂講授中，將實際應用和生活中人們熟悉的事物與枯燥、抽象的操作系統(tǒng)概念、基礎(chǔ)理論進行類比，有助于學生直觀、形象地理解操作系統(tǒng)的理論知識，激發(fā)學生的學習興趣。例如，將進程死鎖與交通阻塞聯(lián)系起來，將進程調(diào)度與超市排隊結(jié)賬聯(lián)系起來，將信號量方法與交通燈聯(lián)系起來等等，以便收到好的教學效果。

(3) 自學探究教學法。由于傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)課程教學強調(diào)的教學方法是講練結(jié)合，忽視學生自主性學習能力的培養(yǎng)，壓抑學生的主動性和積極性，忽視學生課堂學習的主體地位，因此該課程的教學應采用自學探究教學法。學生的學習應該是研究性學習、探究性學習、協(xié)作性學習和自主性學習等多種學習方法的整合，通過這種學習可達到掌握知識、發(fā)展能力、陶冶情操目的。操作系統(tǒng)的教學中更應該貫穿能力本位的思想，目的不在于給學生灌輸了多少知識，而在于對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

(4) 網(wǎng)絡教學法。操作系統(tǒng)課程網(wǎng)絡教學為學生的自主學習和教師的教學輔導提供一個完善的網(wǎng)絡教學環(huán)境，它包括學生學習平臺，教師的教學和教學管理平臺等，提供在線課堂和視頻交流，即用于教師實時授課和組織實時討論交流提供虛擬課堂，在特定的時間段中，學生和教師同時在線討論。在線課堂提供授課模式和自由發(fā)言模式，可由教師選擇控制，在期末復習輔導時采用這種在線課堂的形式效果很好，師生互動的復習、答疑和討論，使學生積極主動參與對整個課程學習內(nèi)容的總結(jié)和提煉，從整體上建立清晰的知識結(jié)構(gòu)框架。教學網(wǎng)絡平臺是一項充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)，拓寬教學資源使用和學生受益范圍的舉措。也是讓學生能更大程度地獲得需要的信息和知識，了解整個課程教學過程，并參與到教學中來，形成師生共建、共促質(zhì)量的模式。

(5) 案例教學法。在操作系統(tǒng)教學中，要涉及大量的算法實例，這些實例執(zhí)行情況若以動態(tài)方式進行演示，可以收到好的教學效果，為此，要構(gòu)建典型的案例庫，結(jié)合課程實驗和綜合實踐加強學生系統(tǒng)編程與內(nèi)核模塊設計的能力。例如，系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)用、內(nèi)核模塊替換、操作系統(tǒng)補丁等。這些案例既可用作教學，也可以供學生自行設計，學生設計的優(yōu)秀案例可收入案例庫，使學生能即學即用，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，對抽象概念通過實踐環(huán)節(jié)理解，拓展深層次思考，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

4實踐教學中的創(chuàng)新模式

操作系統(tǒng)課程是實踐性較強的課程，在實踐中應著重培養(yǎng)學生熟練使用操作系統(tǒng)，以及在維護操作系統(tǒng)工作中的分析問題和解決問題的能力。本課程的實踐教學環(huán)節(jié)包括三大部分，即課程實驗、應用實驗和綜合實驗。并分成高、中、低幾個層次。

“課程實驗”主要解決操作系統(tǒng)學習后對原理、算法的理解和設計能力。課程實驗主要通過五個典型的題目來完成。第一個實驗是進程管理(要求在Linux環(huán)境)，對于大多數(shù)只熟悉Windows操作系統(tǒng)的學生來說，這個實驗對認識操作系統(tǒng)中進程的并發(fā)、同步、通信是很有幫助的。第二至第五個實驗分別是單處理機的進程調(diào)度、存儲器管理、設備管理和文件管理模塊設計，這些實驗側(cè)重于實踐技能訓練和各種算法的模擬編程，加深對理論知識的學習和掌握。

“應用實驗”主要介紹現(xiàn)代主流的操作系統(tǒng)(如UNIX/Linux等)及其系統(tǒng)編程技術(shù)。訓練學生在操作系統(tǒng)平臺下的動手能力，并與IBM公司大型主機操作系統(tǒng)的認證考試相聯(lián)系。鼓勵學生參加專業(yè)認證培訓，并能取得專業(yè)認證證書。

“綜合實驗”(含課程設計)主要促使學生理解操作系統(tǒng)內(nèi)核、開源碼分析和應用模塊設計等，通過案例復現(xiàn)和模塊替換實驗等，掌握技術(shù)實現(xiàn)和模塊設計的方法與技巧。具體分為四種不同層次與難度的子項，參見圖1所示。

在綜合實驗中，通過分類型和分階段的實踐過程，加強學生系統(tǒng)編程與內(nèi)核模塊設計能力，使學生對課程的重點和難點都有清晰的認識。

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