李芬 黃克文

摘要：本文闡述百色學院操作系統(tǒng)課程教學改革的必要、操作系統(tǒng)理論課程改革的方法、手段及實踐教學的設計等。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；教學改革；實踐

1．引言

計算機操作系統(tǒng)課是計算機及其相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，是計算機及其相關(guān)專業(yè)的主干課程之一。幾乎所有高校的計算機專業(yè)都開設有操作系統(tǒng)課，并且自2009年開始，全國碩士研究生統(tǒng)一入學考試中，操作系統(tǒng)課程被列為計算機學科專業(yè)基礎綜合的必考科目之一，因此教師教好操作系統(tǒng)這門課及學生學好這門課的重要性是不言而喻的。百色學院于2006年經(jīng)國家教育部批準由廣西右江民族師范高等專科學校升格成本科院校。在?？齐A段我院計算機專業(yè)也開設有操作系統(tǒng)課程，但由于課時及知識結(jié)構(gòu)等原因的限制，我們在開設該課程時，只有理論課時，沒有實踐課時，缺乏理論與實際應用的融通，學生普遍反映該課程比較抽象，不容易掌握。因此在本科階段，我們在開設操作系統(tǒng)這門課程時，如何在課程設置、教學方法及手段等方面進行改革，以達到更好的教學效果，已是迫在眉睫的事情，通過改革使學生更好的掌握這門課的知識，為考研復習或后繼課程的學習打下良好的基礎。為此百色學院數(shù)學與計算機信息工程系針對操作系統(tǒng)這門課，由幾位專業(yè)教師組成了一個課程組，負責我院操作系統(tǒng)課程改革的研究和實現(xiàn)。

2．操作系統(tǒng)理論課程改革的方法及手段

2.1 選擇高質(zhì)量的優(yōu)秀教材

教材是知識積累和傳播的載體，教材的選定非常重要，因為選定一本好的教材對學生的學習興趣和積極性的調(diào)動非常重要。一本優(yōu)秀的教材不僅能涵蓋到知識的主要方面，還更應該做到新知識和老知識的兼顧。因為計算機硬件的更新?lián)Q代很快，與之相應的操作系統(tǒng)的也會隨之更新。目前有關(guān)操作系統(tǒng)課程的教材很多，但大多數(shù)的教材盡管其新版本不斷的推出，但里面的內(nèi)容還是舊的知識，并沒有體現(xiàn)新的操作系統(tǒng)的特點。比如現(xiàn)在大多數(shù)用戶已在使用多核的計算機，但很多教材對處理機的調(diào)度算法的闡述仍是基于單核的，很少提到多處理機的調(diào)度算法，這樣的教材由于知識陳舊，學生在學習的時候雖然能學到一些經(jīng)典算法和原理，但很難學到新的知識。因此我們在選擇教材的時候應該選用那些具有特色，條理清晰，而又貼近實際運用的主流操作系統(tǒng)進行教學和實踐。經(jīng)過幾年實踐，我們的課程組選擇西安電子科技大學出版社湯子嬴等人主編的《計算機操作系統(tǒng)》作為課程的主教材，清華大學出版社張堯?qū)W等人主編的《計算機操作系統(tǒng)教程》、高等教育出版社鄭扣跟翻譯的《操作系統(tǒng)概念》作為主要的參考教材。這些教材普遍能體現(xiàn)在操作系統(tǒng)領(lǐng)域的多年來的教學經(jīng)驗和研究成果，同時具有一些經(jīng)典的實驗及算法，不僅能夠提高學生的學習興趣，而且還能增進學生動手實踐的創(chuàng)新熱情。

2.2 采用多元化的教學方法和手段

操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，是計算機硬件功能的首次擴充，鑒于操作系統(tǒng)本身的特性及其在計算機系統(tǒng)中的地位，在計算機專業(yè)軟、硬件課程的設置中操作系統(tǒng)課程有著承上啟下的作用。因此其課程特點表現(xiàn)為內(nèi)容龐雜、涉及面廣、知識點難度跨度大。為此我們在操作系統(tǒng)課程改革的研究中，應該注重改進教學方法、實驗方式、教學輔導方式，實現(xiàn)課程教學多媒體化、課程輔導網(wǎng)絡化的教學方式，保障對該課程教學的需求，在提高教學質(zhì)量的同時，提高學生學習的積極性。

（1）多媒體教學法。傳統(tǒng)的教學模式為“粉筆+黑板”的形式，我們課程組的老師在多年的教學實踐中發(fā)現(xiàn)“粉筆+黑板”的教學模式雖然也能將教學順利進行，但是該課程在授課的過程當中有很多知識點的講授如進程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換、分頁地址的變換等需要一些輔助的圖示才能講解清楚，而這些圖在黑板上用手畫出來將占用比較多的課堂時間，為此，我們將操作系統(tǒng)這門課的授課模式從“粉筆+黑板”轉(zhuǎn)換為“計算機+大屏幕”多媒體授課模式。電子教案也力求從靜態(tài)為主的幻燈片方式變?yōu)閯討B(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抽象的原理和算法的實現(xiàn)過程，既能提高課堂效率，又能吸引學生的注意力。

（2）類比教學法。操作系統(tǒng)這門課的特點是內(nèi)容龐雜而且抽象，如果我們只按教材的內(nèi)容去授課，將不易于學生理解和接受，為此在課堂講授中，可以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。如在進程概念這一章中，有一個知識點是關(guān)于程序和進程的區(qū)別的，若直接按教材歸納出來的幾點講，學生可能不容易理解，而且也不容易記住，但如果我們做個比喻，將程序比作菜單，將廚師照著菜單炒菜比作進程，就非常的形象，效果就會好很多。此外，在操作系統(tǒng)課程中，還有很多可以這樣應用類比的地方，如將進程死鎖和交通阻塞聯(lián)系起來，將進程調(diào)度和銀行排隊服務聯(lián)系起來，將信號量與交通燈聯(lián)系起來等等。

（3）網(wǎng)絡教學法。提高教學質(zhì)量不僅要充分利用上課時間，而且也要發(fā)揮現(xiàn)有課外資源讓課堂效果持續(xù)增長。這方面我們主要利用學校提供的網(wǎng)上教學平臺，我們的課程組在2008年申請了院級項目“網(wǎng)絡操作系統(tǒng)網(wǎng)絡課件建設”，并組建了我院操作系統(tǒng)課程的網(wǎng)絡平臺，包括電子課件、在線測試、學習論壇、資料下載等幾個模塊。我們課程組的老師將一些精心準備的參考資料上傳到該平臺上，以方便學生下載來學習。教學網(wǎng)絡平臺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。

（4）案例教學法。在操作系統(tǒng)教學中，要涉及大量的算法實例，如：各種調(diào)度算法的實現(xiàn)、請求頁式管理的置換算法、地址變換等，這些實例執(zhí)行情況如果用動畫方式進行演示，將收到很好的教學效果，為此，我們可以構(gòu)建一個案例庫，方便在教學中使用。有些案例我們甚至可以布置給學生去設計和完成，讓他們在對案例的設計過程中，加深對理論部分的理解。例如：在我們的“網(wǎng)絡操作系統(tǒng)網(wǎng)絡課件建設”項目中有很多算法動畫的實現(xiàn)是分配給不同的學生做的，既培養(yǎng)學生的動手能力，又使他們加深了對本門課程理論的理解。

3．操作系統(tǒng)實踐教學的設計

操作系統(tǒng)處于整個計算機系統(tǒng)軟件的最低層，抽象而不易理解，如果僅僅在課堂教學中講解操作系統(tǒng)的原理，往往不易理解，甚至使學生感到枯燥乏味。在幾年的教學實踐中我們深刻地體會到，只有教學和實踐相結(jié)合，理論和實踐并重才能取得良好的教學效果，為此，我們開設了相應的實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的實踐動手能力。

實踐環(huán)節(jié)有以下幾方面的內(nèi)容：（1）進程調(diào)度算法實現(xiàn)，要求：設計進程控制塊；完成進程隊列的創(chuàng)建，并模擬進程調(diào)度算法，包括：先來先服務調(diào)度算法、優(yōu)先級調(diào)度算法和輪轉(zhuǎn)算法。（2）以分區(qū)策略為主的內(nèi)存分配算法實現(xiàn)，要求：建立模擬的內(nèi)存分區(qū)、分區(qū)表和空閑隊列等；實現(xiàn)最先適應算法、最佳適應算法和最壞適應算法。（3）存儲器命中率計算問題，要求：設計描述頁面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和管理內(nèi)存頁面的鏈表，實現(xiàn)FIFO和LRU算法并研究它們的命中率。（4）SPOOLING系統(tǒng)的模擬，要求：設計PCB和PCB隊列等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，模擬現(xiàn)實SPOOLING算法，使用初始數(shù)據(jù)進行模擬，并分析模擬結(jié)果。（5）文件系統(tǒng)中操作命令的實現(xiàn)，要求：設計兩級目錄結(jié)構(gòu)及設計文件的保護措施，實現(xiàn)文件操作命令：create、del、open、close、read和write等，運行初始數(shù)據(jù)，并分析運行結(jié)果。

實驗參考書可選清華大學出版社徐虹的《操作系統(tǒng)實驗指導——基于Linux內(nèi)核》、清華大學出版社張麗芬的《操作系統(tǒng)實驗教程》、機械工業(yè)出版社陳向群的《Windows內(nèi)核實驗教程》、高等教育出版社孟靜的《操作系統(tǒng)教程題解與實驗指導》、清華大學出版社任愛華的《操作系統(tǒng)實驗指導》等。由于可選的參考書很多，可以不統(tǒng)一訂購，教師只需提供參考書目，讓學生根據(jù)實驗情況靈活選擇。上機實驗時以分組的方式組織課程設計，即按照一定的方式進行分組，每組負責一個課程設計任務，并且每組選一個人作為組長負責實驗內(nèi)容的總體設計和組內(nèi)任務分工，這樣使得組內(nèi)成員之間既是一種相互獨立的關(guān)系，又是一種相互協(xié)作的關(guān)系。通過實驗課程不僅可以使學生深入理解和掌握操作系統(tǒng)的知識和運用這些知識的能力，還可以深化學生對主流操作系統(tǒng)的理解、培養(yǎng)學生良好的理論與實際相結(jié)合的意識、提高學生分析問題和解決問題的能力。

4．結(jié)束語

操作系統(tǒng)是一門抽象的課程，掌握最新的操作系統(tǒng)原理、提高對現(xiàn)代操作系統(tǒng)的實踐能力，雖然要依賴于教、學雙方的不懈努力，但在教學中教師仍然起到主導作用，只要我們合理地使用多樣的教學方法，充分調(diào)動學生學習的興趣、學習積極性和主動性，通過加強實驗教學提高學生的動手能力以及分析和解決問題的能力，并能夠抓好教學中的各個環(huán)節(jié)，就能使學生真正學好這門課。

參考文獻

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