蘭美輝 徐 堅(jiān) 李紅林 劉 昆

（曲靖師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，云南 曲靖655011）

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容涉及理論、算法、技術(shù)、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，知識體系繁雜，概念和原理抽象，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“操作系統(tǒng)”必不可少的的環(huán)節(jié)，我們不僅要設(shè)置實(shí)驗(yàn)，而且要重視實(shí)驗(yàn)，使其很好的輔助我們的課堂教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量直接影響著學(xué)生的就業(yè)機(jī)會和工程實(shí)踐能力[1]。但目前，國內(nèi)操作系統(tǒng)課程設(shè)置多偏向于理論學(xué)習(xí)，課程實(shí)驗(yàn)很少。學(xué)生普遍反映，通過該門課程的學(xué)習(xí)，只能掌握一些抽象理論知識，不能深刻理解操作系統(tǒng)的核心，更不能解決一些實(shí)際問題。中國和國外教學(xué)工作的差距主要體現(xiàn)在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上，重視實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教育是各國高等教育的發(fā)展潮流[2]。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

1.1 教師專業(yè)素質(zhì)缺乏。很多教師根本沒有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對操作系統(tǒng)內(nèi)核知識可能自己都沒弄明白，所以教給學(xué)生的知識也就有限了。

1.2 操作系統(tǒng)的后續(xù)學(xué)習(xí)課程，比如：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等，都是學(xué)生比較感興趣的，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)初都是非常認(rèn)真的，主觀上都有強(qiáng)烈的想學(xué)好該門課程的愿望，但是隨著課程的日益深入，由于課程理論較深較抽象，課程特征不斷顯露，特別是該門課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對前導(dǎo)課程（比如：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計(jì)語言，計(jì)算機(jī)組成原理）的依賴很大，實(shí)驗(yàn)中打擊了一部分學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，甚至有一部分學(xué)生因前導(dǎo)課程沒有學(xué)好而放棄了操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的完成。

1.3 教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐內(nèi)容脫節(jié)。傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)教學(xué)中，側(cè)重于操作系統(tǒng)理論知識和基本概念的講解，同時又沒有一個功能強(qiáng)大而逼真的操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，從而使理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)。

1.4 開設(shè)了實(shí)驗(yàn)課的，課程實(shí)驗(yàn)只停留在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和模擬性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)很少或者沒有，更談不上項(xiàng)目設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)。部分學(xué)校操作系統(tǒng)課時較少，只讓學(xué)生了解操作系統(tǒng)用戶界面、用戶接口和操作實(shí)現(xiàn)方式，做一些觀察性的實(shí)驗(yàn)[3]；部分學(xué)校受師資、教學(xué)環(huán)境，學(xué)會素質(zhì)與能力等方面的影響，操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室只是對一些具體的算法進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，做一些模擬實(shí)驗(yàn)。而且實(shí)驗(yàn)課時又偏少，學(xué)生只接觸到一些皮毛，根本達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力的目標(biāo)。

1.5 教學(xué)方法單一，缺乏實(shí)驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)，很多學(xué)校采用代碼閱讀方式，教師帶著學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)代碼，然后讓學(xué)生編譯運(yùn)行通過，這樣就算完成任務(wù)了，根據(jù)沒有真正得到能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)考核就是看學(xué)生程序代碼是否調(diào)試通過和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式，學(xué)生用大量的時間去填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而且有的實(shí)驗(yàn)是無法用報(bào)告的形式呈現(xiàn)的。

2 提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的對策

2.1 提高教師素質(zhì)

目前，國內(nèi)很多工科教師都缺乏工程經(jīng)驗(yàn)，所以在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時力不從心。針對這種狀況，可從以下幾個方面著手[4]：（1）定期的或利用學(xué)術(shù)假期派專業(yè)老師去工業(yè)界工作或?qū)W習(xí)。（2）學(xué)校要和企業(yè)在科研和教學(xué)項(xiàng)目中大力合作。這樣企業(yè)可為學(xué)校提供操作平臺，教師也將自己的知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，同時提高教師項(xiàng)目管理與研發(fā)能力。（3）把工程經(jīng)驗(yàn)作為平庸和提升教師的條件，這樣可促進(jìn)教師不斷提高自身素質(zhì)。

2.2 分層教學(xué)

分層教學(xué)就是根據(jù)學(xué)生的不同發(fā)展水平和發(fā)展速度，確立相應(yīng)的教學(xué)層次，以適應(yīng)學(xué)生最近發(fā)展區(qū)和最佳發(fā)展期的教學(xué)。之所以要開展分層教學(xué)，是因?yàn)閷W(xué)生是發(fā)展中的人，學(xué)生之間存在著事實(shí)上的差距。[5]

操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)可按照學(xué)生的學(xué)習(xí)能力進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。每個小組人數(shù)5-6人，不宜太多，小組成員優(yōu)、良、中、差適宜搭配，有一個小組長，以便帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)過程的討論。好的學(xué)生帶動差的學(xué)生，調(diào)動所以學(xué)生的積極性。

2.3 精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

分層次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，把實(shí)驗(yàn)分為易、中、難三個層次。容易的是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生理解操作系統(tǒng)的基本原理，簡單的分析操作系統(tǒng)的功能，不要求寫復(fù)雜的代碼來模擬操作系統(tǒng)的功能；處于中間的是模擬實(shí)驗(yàn)，通過模擬作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存空間分配與回收、虛擬存儲管理中的地址轉(zhuǎn)換和缺頁中斷等，使學(xué)生加深理解操作系統(tǒng)算法；難的是設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生要求較高[6]。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時，還可從趣味性、真實(shí)性、綜合性、工程性等方面考慮，從而使學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程能力得到培養(yǎng)。

2.4 合理的實(shí)踐教學(xué)方法和實(shí)踐考核方式

常用的實(shí)踐教學(xué)方式有代碼閱讀式、功能模擬式、內(nèi)核擴(kuò)展式、獨(dú)立設(shè)計(jì)式[7]。為了適應(yīng)新世紀(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo)，在實(shí)際教學(xué)中可采用多元化教學(xué)方式，使不同層次的學(xué)生找到適合自己的、提高自己的有效方法。操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、學(xué)生層次的不同，可采用不同的教學(xué)方法。比如：（1）項(xiàng)目驅(qū)動的方式。每次實(shí)驗(yàn)前，教師給定要完成的任務(wù)和最終要達(dá)到的效果，并從項(xiàng)目研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)、常用的方法等引導(dǎo)學(xué)生。（2）實(shí)例引導(dǎo)。選擇一些貼近實(shí)際的實(shí)例來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過 “代碼閱讀”現(xiàn)有的一些開放源代碼系統(tǒng)，理解后進(jìn)行功能模擬，在可能的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。

由于實(shí)驗(yàn)采用了分組實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)教師選取設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)做的好的小組進(jìn)行匯報(bào)答辯，給予加分。每組的總評成績按其設(shè)計(jì)的項(xiàng)目難度系數(shù)、組內(nèi)、組間、教師打分進(jìn)行綜合評分。組內(nèi)成員按其在項(xiàng)目中擔(dān)任的任務(wù)、所做的貢獻(xiàn)，小組長給予評分。

3 小結(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“操作系統(tǒng)”必不可少的的環(huán)節(jié)。本文分析了操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題，對分層教學(xué)、分層實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)方法和實(shí)踐考核方式進(jìn)行了探索研究。作為高校教師，應(yīng)對實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐課提高重視，積極探索更好的實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)方法，培養(yǎng)出高素質(zhì)、高實(shí)踐、高創(chuàng)新的人才。

［1］郭觀七，周細(xì)義，張可.應(yīng)用型本科計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2009(12)：85-87.

［2］Abraham Silberschatz.操作系統(tǒng)概念[M].6 版.鄭扣根，譯.北京：高等教育出版社，2008：10-60.

［3］梁寶華，鄭尙志，汪世義.操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的研究與探討[J].2012，14(6)：144-146

［4］吳強(qiáng).基于系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的操作系統(tǒng)教學(xué)方法研究[J].紹興文理學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，28(10)：44-46

［5］黃忠敬.分層教學(xué)：為學(xué)生提供不同的“支架”[N].中國教育報(bào)，2013-1-4.

［6］孫述和，謝青松，董付國，杜萍.操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2010(1)：93-96.

［7］孫微微，劉才興.研究型大學(xué)操作系統(tǒng)課程實(shí)習(xí)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2006(5)：105-107.