摘 要：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的主干課之一，在教學(xué)過程中存在諸多問題。本文以CDIO教育理念為指導(dǎo)，針對操作系統(tǒng)課程現(xiàn)狀，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)資源、教學(xué)考核等幾個(gè)方面提出改革方案。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；CDIO；教學(xué)改革

《操作系統(tǒng)》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)和掌握的一門理論和實(shí)踐性并重的核心主干課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程的教學(xué)目標(biāo)是要培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力、算法設(shè)計(jì)與分析能力、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力。為了適應(yīng)現(xiàn)代工程教育的需要，結(jié)合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的要求和特點(diǎn)，筆者開展了基于CDIO工程教育理念的《操作系統(tǒng)》課程的教學(xué)改革研究。

1 CDIO人才培養(yǎng)模式

CDIO是當(dāng)今國際高等工程教育的一種創(chuàng)新模式，其核心理念是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO 培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，要求采用綜合的培養(yǎng)方式，使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。

2 課程教學(xué)現(xiàn)狀

在整個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)知識體系中，操作系統(tǒng)課程具有承上啟下的重要作用。它既是對先修課程的總結(jié)和提高，提高學(xué)生對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體理解，又為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程打下必要的知識基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生理解大型系統(tǒng)軟件的基本結(jié)構(gòu)、模型和算法，掌握各類系統(tǒng)的集成應(yīng)用。在應(yīng)試教育的大背景下，由于課程本身較強(qiáng)的邏輯性和抽象性決定該課程的難度較大，學(xué)生的實(shí)踐能力不強(qiáng)，總體來說存在如下問題：

2.1 教學(xué)內(nèi)容抽象

操作系統(tǒng)課程中主要涉及到進(jìn)程管理、作業(yè)管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)和設(shè)備管理等五部分內(nèi)容。五部分內(nèi)容相互聯(lián)系，構(gòu)成了操作系統(tǒng)的課程主體。學(xué)生在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)中常常發(fā)現(xiàn)操作系統(tǒng)課程中內(nèi)容與 Windows、Linux、Android和IOS等系統(tǒng)有很大的差距。課程所學(xué)內(nèi)容和實(shí)際操作脫節(jié)，因此很難提高學(xué)習(xí)興趣。而教師在教學(xué)過程也常常遇到不同章節(jié)連貫性差、理論性強(qiáng)等問題，使得授課過程大受影響。

2.2 實(shí)驗(yàn)手段單一

操作系統(tǒng)教學(xué)主要分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分，總共為72學(xué)時(shí)。由于實(shí)踐教學(xué)課時(shí)很少（僅為18學(xué)時(shí)），學(xué)生缺少實(shí)踐鍛煉，很難深刻理解操作系統(tǒng)的基本原理。有些學(xué)校增加了課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，但時(shí)間也很短，想要在短短幾周時(shí)間內(nèi)完成操作系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)，顯然也不符合實(shí)際情況。目前我們學(xué)校操作系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)安排是讓學(xué)生模擬實(shí)現(xiàn)幾個(gè)經(jīng)典算法，比如進(jìn)程調(diào)度算法，存儲(chǔ)器管理中靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分區(qū)算法。實(shí)踐教學(xué)中驗(yàn)證性內(nèi)容偏多，設(shè)計(jì)性、綜合性和探索創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏少，沒有適當(dāng)?shù)姆绞郊ぐl(fā)學(xué)生的編程興趣，使學(xué)生獲得樂趣和成就感，因而也影響學(xué)生探討問題的積極性和創(chuàng)新能力的提高。

2.3 教材陳舊，理論重于實(shí)踐

國內(nèi)的操作系統(tǒng)的教材普遍注重理論性，內(nèi)容有些陳舊，沒有將一些新穎的知識引入課堂，大都是原理的介紹但又缺乏理論和實(shí)踐的連貫性，而規(guī)范的課程實(shí)踐指導(dǎo)資料市面上比較少。操作系統(tǒng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，光靠這些理論知識是無法使學(xué)生真正地掌握操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和理念的。

3 基于CDIO模式的教學(xué)改革思考

在深刻認(rèn)識傳統(tǒng)教學(xué)模式下《操作系統(tǒng)》課程教學(xué)過程中的眾多弊端，筆者開始嘗試借鑒CDIO的培養(yǎng)模式，從以下幾方面進(jìn)行改革。

3.1 以問題為驅(qū)動(dòng)改革教學(xué)內(nèi)容

操作系統(tǒng)中的算法都很抽象，容易產(chǎn)生枯燥乏味的感覺。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，在教學(xué)過程中采用問題式驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。在知識點(diǎn)的講授過程中采用“提出問題---分析問題---解決問題”的模式，引導(dǎo)學(xué)生由生動(dòng)的實(shí)例過渡到操作系統(tǒng)的算法中。比如在介紹了死鎖的概念后，拋出問題“怎么樣能有效預(yù)防避免死鎖的發(fā)生？如果你是操作系統(tǒng)，怎么解決這個(gè)問題？”可以讓學(xué)生互相討論，提出自己的觀點(diǎn)，隨后引入銀行家算法來解決。通過這種方式調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，營造活躍和諧的課堂氣氛，既給學(xué)生提供了充分的思考、質(zhì)疑探究和創(chuàng)新的空間，又提供機(jī)會(huì)讓學(xué)生邊學(xué)邊做，能對所學(xué)的知識理解得更加深入。所以這需要授課教師在備課中好好設(shè)計(jì)問題，吸引學(xué)生注意力調(diào)動(dòng)積極性。

3.2 以實(shí)用為導(dǎo)向的教學(xué)

在進(jìn)程管理章節(jié)，介紹信號量的PV原語，這是一個(gè)難點(diǎn)，要讓學(xué)生更容易接受理解，可以補(bǔ)充選擇身邊的事例進(jìn)行分析，比如司機(jī)售票員之間要想正確的同步，必須采用信號量機(jī)制在協(xié)調(diào)他們的活動(dòng)。在整個(gè)教學(xué)過程中，一般會(huì)設(shè)置3-9學(xué)時(shí)的“指導(dǎo)性自學(xué)”環(huán)節(jié)，如能充分利用好這個(gè)環(huán)節(jié)，會(huì)達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。每節(jié)課設(shè)置一個(gè)課程相關(guān)的開放話題，分組討論，指導(dǎo)學(xué)生課前查閱資料制作ppt上臺演講，最后老師總結(jié)發(fā)言。這樣以來，變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，也增進(jìn)了師生之間的交流溝通。

3.3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺

筆者所在學(xué)校在兩年前就開通了全校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺，給學(xué)生營造一個(gè)良好的自主學(xué)習(xí)氛圍，將教學(xué)從課堂延伸到課外。網(wǎng)絡(luò)平臺中的電子教案、課后練習(xí)、實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)、教學(xué)錄像等教學(xué)資源為學(xué)生提供課外自學(xué)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；在線答疑、作業(yè)提交、網(wǎng)上留言為師生提供了實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的交流互動(dòng)平臺。同時(shí)教師也可以不斷更新教學(xué)資源，上傳操作系統(tǒng)新發(fā)展動(dòng)向和技術(shù)等相關(guān)資料。

3.4 課程考核評價(jià)體系改革

課程考核評價(jià)是對教學(xué)有積極導(dǎo)向作用，是檢驗(yàn)課堂和實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的重要手段。傳統(tǒng)考核方式偏重理論知識考核。為充分發(fā)揮考核評價(jià)體系的導(dǎo)向作用，筆者在探索構(gòu)建開放式、全程化的考評體系。課程總評成績中，平時(shí)成績占50%，期末成績占50%。平時(shí)成績綜合考量學(xué)生出勤、課堂提問、課程實(shí)驗(yàn)、課后作業(yè)等情況等，有效地將學(xué)生自主學(xué)習(xí)等情況納入考評體系。通過改革課程考核評價(jià)的內(nèi)容、形式和方法，充分體現(xiàn)了CDIO模式下的能力培養(yǎng)目標(biāo)，有效促進(jìn)學(xué)生在注重實(shí)踐、積極參與的精神和動(dòng)手能力等方面的培養(yǎng)，基本達(dá)到了強(qiáng)化專業(yè)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、突出編程能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

4 結(jié)束語

CDIO理念在強(qiáng)調(diào)學(xué)生理論基礎(chǔ)知識的同時(shí)，注重培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用能力、團(tuán)隊(duì)合作能力及工程系統(tǒng)掌控能力。本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)資源、教學(xué)考核等幾個(gè)方面提出改革方案，通過CDIO模式充分培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

[參考文獻(xiàn)]

[1]湯小丹.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)[M].北京：西安電子科技大學(xué)出版社，2009.

[2]查建中.論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3）：1-9.

[3]朱貴良，陳向群.美國若干知名大學(xué)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的比較性研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2002.06：218-224.

[4]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006（11）：81-83.