摘要：深入研究農(nóng)林院校操作系統(tǒng)課程實(shí)踐教學(xué)面臨的困難，提出實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革方案，給出三類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安排思路，并就實(shí)踐教學(xué)組織方面的關(guān)鍵問題，如實(shí)驗(yàn)課時(shí)的安排、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的配備及課程實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)站的建立等提出具體改革建議。
　　關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；課程實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革
　　
　　操作系統(tǒng)作為一門課程一直是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心課程，在2007年出版的《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)公共核心知識(shí)體系與課程》一書中被列為7門公共核心課程之一。操作系統(tǒng)作為一個(gè)最龐大最復(fù)雜的系統(tǒng)軟件，涉及到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的許多軟硬件方面的知識(shí)，如硬件組成、接口原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)等。這門課程的主要內(nèi)容包括：操作系統(tǒng)概述、操作系統(tǒng)原理、并發(fā)性、調(diào)度與分派、內(nèi)存管理、設(shè)備管理、安全與保護(hù)和文件系統(tǒng)。操作系統(tǒng)課程的具體實(shí)施由理論教學(xué)和課程實(shí)踐教學(xué)兩大部分。課程實(shí)踐教學(xué)包括：課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和綜合課程設(shè)計(jì)。這門課程總的特點(diǎn)是系統(tǒng)性、理論性、實(shí)踐性強(qiáng)。
　　這門課程的教與學(xué)歷來都是非常具有挑戰(zhàn)性的，再加上近年來很多國內(nèi)高校普遍大幅削減課程的總學(xué)時(shí)，使得任課教師在教學(xué)內(nèi)容的選擇、內(nèi)容深度的把握、理論與實(shí)際系統(tǒng)的聯(lián)系、動(dòng)手能力的培養(yǎng)方式等問題上很難拿捏?？陀^上造成了操作系統(tǒng)課程難教難學(xué)。
　　我們認(rèn)為一個(gè)基本的解決思路是加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。唯有通過實(shí)踐，才能使學(xué)生更具體、實(shí)在的感受到理論知識(shí)的意義和作用。唯有通過實(shí)踐，才能使學(xué)生把抽象的概念和具體的實(shí)現(xiàn)形式聯(lián)系起來。也唯有通過實(shí)踐，才能培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念和實(shí)際動(dòng)手的能力。所以實(shí)踐環(huán)節(jié)的加強(qiáng)和完善是解決問題的必由之路。不僅如此，課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不僅限于扮演服務(wù)于理論教學(xué)的角色，它還具有獨(dú)立的功能，即培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念和創(chuàng)新實(shí)踐的能力。
　　本文將探討農(nóng)林院校的操作系統(tǒng)課程實(shí)踐教學(xué)所面臨的困難、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革、實(shí)踐教學(xué)的組織實(shí)施的改革。
　　1農(nóng)林院校的操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)面臨的困難
　　1.1理論課程內(nèi)容帶來的挑戰(zhàn)
　　操作系統(tǒng)課程作為一門原理性的理論課，其基本任務(wù)是讓學(xué)生了解和掌握操作系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和基本原理及其基本實(shí)現(xiàn)方法。在有限的教學(xué)時(shí)間和教學(xué)資源條件下，不可能讓學(xué)生通過這門課程學(xué)習(xí)具體的操作系統(tǒng)原理甚至實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。這樣會(huì)讓學(xué)生陷入大量煩瑣的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的大海中，不能自拔。更不能幫助學(xué)生有效掌握一般性原理，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念和系統(tǒng)能力。
　　所謂系統(tǒng)觀念就是考慮全局、把握全局，能夠按照分層模塊化的基本思想，站在不同的層面上去把握不同層次上的系統(tǒng)：多考慮系統(tǒng)的邏輯，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)。
　　所謂系統(tǒng)能力是指對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的認(rèn)知、分析、開發(fā)與應(yīng)用能力，也就是要站在系統(tǒng)的觀點(diǎn)上去分析和解決問題，追求問題的系統(tǒng)求解，而不是被局部的實(shí)現(xiàn)所困擾。
　　上述特點(diǎn)決定了它的實(shí)踐環(huán)節(jié)也具有先天的挑戰(zhàn)性。也正因?yàn)槿绱?，傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)課程大多側(cè)重理論，淡化具體實(shí)現(xiàn)。也就造成了該課程與其他一些有密切關(guān)系的基礎(chǔ)課程脫節(jié)。例如，與計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計(jì)等課程割裂。這使得學(xué)生不能融會(huì)貫通，理解困難。
　　如何恰當(dāng)?shù)卦诨纠碚摵途唧w實(shí)現(xiàn)方法之間取得一個(gè)平衡，是操作系統(tǒng)課程內(nèi)容選擇面臨的主要挑戰(zhàn)之一。目前有一些操作系統(tǒng)教材在嘗試增加一些具體操作系統(tǒng)的內(nèi)容。但是增加哪些具體實(shí)現(xiàn)方面的內(nèi)容，以及哪些高校適合使用這種類型的內(nèi)容，還是一個(gè)沒有形成共識(shí)問題。需要各個(gè)學(xué)校根據(jù)自己的具體情況作出選擇。
　　另外，這門課程在不同類型的高校中實(shí)際覆蓋的內(nèi)容是不同的。比如理工院校與農(nóng)林院校、重點(diǎn)院校與一般院校、本科院校與職教院校。它們?cè)趯?shí)際教學(xué)內(nèi)容的取舍上有顯然的差異。操作系統(tǒng)理論課程內(nèi)容上的這些問題直接影響到操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。內(nèi)容的取舍、理論與實(shí)際系統(tǒng)的結(jié)合方式都無不決定著實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容。我們認(rèn)為，作為農(nóng)林院校中的計(jì)算機(jī)專業(yè)，需要在調(diào)整專業(yè)定位的背景下，選擇合理的操作系統(tǒng)理論課程內(nèi)容，然后才能決定合理的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。
　　1.2實(shí)驗(yàn)類型選擇困難
　　從實(shí)驗(yàn)類型上來說，根據(jù)認(rèn)知的漸進(jìn)原則，可以分為使用性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)。使用性僅僅學(xué)會(huì)如何使用具體操作系統(tǒng)，這類實(shí)驗(yàn)是必要的，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)也不足以讓學(xué)生真切地理解理論原理，僅對(duì)操作系統(tǒng)的重要功能做一些模擬程序設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手編程能力和系統(tǒng)思維能力有一定的考驗(yàn)。而比較深入的設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)則能夠比較全面地訓(xùn)練學(xué)生的系統(tǒng)觀念和系統(tǒng)能力，但是顯然不是所有的高校都能夠這樣做。
　　目前，多數(shù)高校的操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容就是學(xué)習(xí)使用特定的具體操作系統(tǒng)或者針對(duì)操作系統(tǒng)的重要功能做一些模擬程序。只有少數(shù)重點(diǎn)高校，要求學(xué)生閱讀Linux或者M(jìn)inix的源代碼，并針對(duì)內(nèi)核實(shí)現(xiàn)安排一些實(shí)踐練習(xí)。作為農(nóng)林院校中的計(jì)算機(jī)專業(yè)，需要各個(gè)院校根據(jù)自己的學(xué)生、教師資源的具體情況確定合適的實(shí)驗(yàn)類型。
　　1.3農(nóng)林院校軟硬件條件的局限
　　農(nóng)林院校中的計(jì)算機(jī)學(xué)科與其他理工院校相比，存在著天然的巨大差距。由于某些觀念和現(xiàn)實(shí)因素的影響，計(jì)算科學(xué)還很難完美的融入到國內(nèi)的農(nóng)林院校中去。首先是計(jì)算科學(xué)在農(nóng)林領(lǐng)域中的應(yīng)用效益和前景還沒有充分的挖掘和體現(xiàn)出來；其次是農(nóng)林院校中計(jì)算機(jī)學(xué)科普遍不受重視；第三是農(nóng)林院校中高素質(zhì)的計(jì)算機(jī)學(xué)科隊(duì)伍難以建立；第四是農(nóng)林院校中計(jì)算機(jī)學(xué)科的生源比其他理工院校差。這些因素對(duì)于農(nóng)林院校中的計(jì)算機(jī)學(xué)科來說都是致命的。
　　盡管科學(xué)的發(fā)展，特別計(jì)算科學(xué)到各個(gè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用，決定了農(nóng)林院校必須發(fā)展出有自己特色的計(jì)算機(jī)學(xué)科。但是在目前的情況下，這些因素使得農(nóng)林院校在計(jì)算機(jī)學(xué)科方面的資源投入非常少。甚至有的學(xué)校的辦學(xué)條件只能保證最基本的運(yùn)行。在這樣的情況下，操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的軟硬件實(shí)驗(yàn)條件非常有限。
　　所以，在農(nóng)林院校組織實(shí)施比較完整的、成體系的操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)必然是困難重重。也正因?yàn)槿绱?，才出現(xiàn)農(nóng)林院校的操作系統(tǒng)課程重理論講授，輕實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)象。
　　2操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容改革
　　按照IEEE-CS和ACM發(fā)布的課程規(guī)范CC-2005[1]，及教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)2006年發(fā)布的規(guī)范[2]，操作系統(tǒng)課程內(nèi)容一般包括：操作系統(tǒng)概述、操作系統(tǒng)原理、并發(fā)性、調(diào)度與分派、內(nèi)存管理、設(shè)備管理、安全與保護(hù)、文件系統(tǒng)。這是一個(gè)一般的指導(dǎo)意見，不同的學(xué)校可以根據(jù)自己的實(shí)際情況，確定知識(shí)的深度和廣度。
　　作為農(nóng)林院校中的計(jì)算機(jī)專業(yè)，我們認(rèn)為應(yīng)該選擇并發(fā)性、調(diào)度與分派、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)等部分作為教學(xué)重點(diǎn)，并且每部分側(cè)重于介紹基本概念、基本過程和原理的思想，淡化部分細(xì)節(jié)。把設(shè)備管理、安全與保護(hù)作為高級(jí)專題介紹。
　　與此相適應(yīng)，操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容也需要做適當(dāng)調(diào)整。由王志英等制定、教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)2008年發(fā)布的《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系與規(guī)范》[3] (以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)，擬訂了操作系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)大綱和操作系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)大綱。其中課程實(shí)驗(yàn)大綱提出了7個(gè)實(shí)驗(yàn)，6個(gè)必做，1個(gè)選做。本著實(shí)踐首先服務(wù)于理論教學(xué)、理論聯(lián)系實(shí)際的原則，根據(jù)農(nóng)林院校的辦學(xué)實(shí)際，我們認(rèn)為操作系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)擬訂以下6個(gè)實(shí)驗(yàn)比較合理：1) Linux的安裝與使用；2) 實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的系統(tǒng)調(diào)用；3) 進(jìn)程的同步與通信；4) Linux內(nèi)存分配的模擬；5) Linux進(jìn)程調(diào)度的模擬；6) 信號(hào)和定時(shí)器(選做)。
　　
　　《規(guī)范》中還擬訂了5個(gè)綜合課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，其中2個(gè)選做。本著培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)觀念、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的原則，根據(jù)農(nóng)林院校的辦學(xué)實(shí)際，我們認(rèn)為操作系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)擬訂以下4個(gè)項(xiàng)目比較合理：簡(jiǎn)單Linux字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)；增加系統(tǒng)內(nèi)核模塊；內(nèi)核源碼分析(選做)；同步事件原語的應(yīng)用(選做)。
　　3操作系統(tǒng)實(shí)踐項(xiàng)目的類型安排
　　實(shí)踐教學(xué)中的項(xiàng)目可以分為3種類型：驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，必要的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是不可缺少的，學(xué)生可以通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，掌握操作系統(tǒng)的基本原理。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。不僅可以鞏固基本原理的知識(shí)，還可以培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念和創(chuàng)新實(shí)踐能力。
　　根據(jù)農(nóng)林院校的辦學(xué)實(shí)際，我們認(rèn)為在操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中，無論是課程實(shí)驗(yàn)還是綜合課程設(shè)計(jì)都要體現(xiàn)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，適當(dāng)?shù)陌才旁O(shè)計(jì)性項(xiàng)目，配備必須的綜合課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的思路。這樣可以構(gòu)造一個(gè)基本成體系的課程實(shí)踐環(huán)節(jié)。
　　4操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)組織實(shí)施的關(guān)鍵問題
　　4.1課時(shí)安排
　　國外著名高校操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)是：1)實(shí)驗(yàn)課程的課時(shí)和學(xué)分占全部課程的1／3以上；2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)完全面向具體工程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力；3)實(shí)驗(yàn)教師有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；4)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃是動(dòng)態(tài)的，依據(jù)實(shí)際工程需要修改。這種辦學(xué)水準(zhǔn)是國內(nèi)比較好的學(xué)校都不容易做到的。[4]
　　目前國內(nèi)普遍在大幅度減少課程的總學(xué)時(shí)，實(shí)踐環(huán)節(jié)也不例外，甚至有的減少到平均1學(xué)時(shí)做1個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的程度。我們認(rèn)為這極不合理。即使實(shí)驗(yàn)任務(wù)的安排通過課程網(wǎng)站公布，不占課時(shí)，學(xué)生利用課外的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師利用實(shí)驗(yàn)課時(shí)來集中解決問題，實(shí)驗(yàn)課時(shí)也會(huì)顯得十分不足。普通的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在執(zhí)行過程中應(yīng)該安排一次集中實(shí)驗(yàn)課，任務(wù)快結(jié)束的
　　時(shí)候也應(yīng)該安排一次集中實(shí)驗(yàn)課。對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)施過程中至少應(yīng)該多安排一次集中實(shí)驗(yàn)課。因此，對(duì)于操作系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)至少應(yīng)該在平均每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目4學(xué)時(shí)的最低水平。而且對(duì)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還應(yīng)該更多，至少每個(gè)項(xiàng)目6個(gè)學(xué)時(shí)。這樣的實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排已經(jīng)是非常緊湊的了。
　　作為農(nóng)林院校，還應(yīng)該考慮多提供一些教師的集中指導(dǎo)時(shí)間，所以在課時(shí)安排上應(yīng)該更加寬裕一些。
　　4.2實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師
　　操作系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)任務(wù)對(duì)指導(dǎo)教師的業(yè)務(wù)水平的要求比較高。根據(jù)《規(guī)范》及近年來教學(xué)界的討論結(jié)果來看，實(shí)驗(yàn)的環(huán)境多傾向于選擇具體的操作系統(tǒng)特別是開源操作系統(tǒng)，如Linux。這要求指導(dǎo)教師要精通開源操作系統(tǒng)的知識(shí)。而這方面是農(nóng)林院校最為薄弱的地方，也是最大的障礙之一。因此農(nóng)林院校中的計(jì)算機(jī)學(xué)科需要樹立一種把教學(xué)與教師的成長結(jié)合起來的觀念。鼓勵(lì)教師開展開源操作系統(tǒng)方面的研究和工程實(shí)踐，鼓勵(lì)教師多參與企業(yè)的工程項(xiàng)目，使教師和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員的工程實(shí)踐能力得到快速的充實(shí)和提高。
　　4.3課程實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)站
　　課程實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)站是一個(gè)有效的實(shí)施工具。建立一個(gè)開放的、可互動(dòng)交流、實(shí)時(shí)討論的平臺(tái)，可以緩解課時(shí)減少帶來的困難。也可以及時(shí)解決實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題。而且還可以建立起學(xué)生間的熱烈討論環(huán)境。因此這是實(shí)施課程實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)重要手段。對(duì)于農(nóng)林高校，這是一個(gè)無需顯著增加額外投入，卻又可以有效解決問題，顯著提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的工作。甚至可以考慮把這項(xiàng)工作制度化，對(duì)所有課程作出明確的要求。
　　5結(jié)語
　　隨著《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》的深入研究和出臺(tái)，高校辦學(xué)自主權(quán)逐步放開，辦學(xué)的多樣性會(huì)越來越受到尊重。課程教學(xué)的軟硬件環(huán)境會(huì)有一個(gè)大的改善。相信不同類型院校的操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)也會(huì)呈現(xiàn)出百花齊放的局面。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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　　[2] 教育部計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì). 計(jì)算機(jī)本科專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專業(yè)規(guī)范(試行)[M]. 北京:高等教育