張艷玲，高 鷹

（廣州大學 計算機學院，廣東 廣州 510006）

在操作系統(tǒng)實驗教學中培養(yǎng)學生綜合分析能力

張艷玲，高 鷹

（廣州大學 計算機學院，廣東 廣州 510006）

針對當前操作系統(tǒng)實驗教學的現(xiàn)狀和問題，該文提出了在操作系統(tǒng)實驗教學中培養(yǎng)學生綜合分析能力的觀點和實踐方案。首先利用實驗分析法使學生更好地理解操作系統(tǒng)概念和原理，體驗并掌握操作系統(tǒng)各個功能模塊的實現(xiàn)機制和策略，然后將理論運用到實際科研項目中來分析問題和解決問題，從而培養(yǎng)學生綜合分析能力。實踐表明，上述方法可以使學生深入理解操作系統(tǒng)的原理精髓，并使學生學會綜合分析所學理論，融會貫通后再應用到實際的項目中去，提高了學生綜合分析的能力。

操作系統(tǒng)實驗教學；綜合分析能力；實踐方案；實驗分析法

操作系統(tǒng)是整個計算機系統(tǒng)的基礎和核心。它為用戶程序和其他軟件、工具提供運行環(huán)境和服務，對硬件進行操作，控制各種計算機資源的分配與使用，擴充硬件的功能。它是計算機的系統(tǒng)軟件和用戶的操作平臺［1］。因此，操作系統(tǒng)課程是大學計算機專業(yè)的核心主干課程。該課程的教學分為理論和實驗兩部分。實驗部分要求學生在各種典型實例中深入理解操作系統(tǒng)原理精髓，掌握操作系統(tǒng)各個功能模塊的實現(xiàn)方法，并能夠?qū)⑦@些方法運用到實際應用中［2］。

1 操作系統(tǒng)實驗教學的要求和作用

操作系統(tǒng)實驗是計算機專業(yè)學生的必修實驗課，該實驗課程要求學生了解操作系統(tǒng)的基本組成部分，理解操作系統(tǒng)的進程管理、進程通信、內(nèi)存管理、文件管理、設備管理等功能模塊的實現(xiàn)機制和實現(xiàn)方法，然后編寫實驗程序來驗證這些實現(xiàn)方法，同時體會和分析實驗中所驗證的理論的效果、作用和缺點，培養(yǎng)學生的批判性分析能力和解決問題的能力［3］。在實驗中通過大量的實驗環(huán)境和場景分析以及實例驗證，不但可以培養(yǎng)學生過硬的編程實踐能力以及“大膽假設、小心求證”的基本科研素質(zhì)，還可以培養(yǎng)學生自己設計實驗和分析實驗的能力。同樣，實驗本身又可以反過來促進理論課的學習，學生更有興趣深入理解理論課的原理和方法。同時，實驗教學對卓越工程師的培養(yǎng)也具有重要意義。卓越工程師必須具備良好的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，具有極強的技術素質(zhì)和實踐探索精神。這就要求在大學階段，強化實驗教學，注重實踐分析能力的培養(yǎng)。

2 當前操作系統(tǒng)實驗教學現(xiàn)狀

2.1 重理論，輕實驗

目前的操作系統(tǒng)教學太重視理論課程的學習，輕視實踐能力的培養(yǎng)。雖然操作系統(tǒng)實驗是一門獨立設課的實踐課程，但現(xiàn)在的操作系統(tǒng)實驗課卻只有0.5個學分，16個課時，這樣短的實驗時間根本無法承載操作系統(tǒng)各個功能模塊的實現(xiàn)方法驗證過程。而且很多老師仍然認為實驗課是為理論課服務的，并沒有真正重視實驗課程，因此在實驗教學中，對培養(yǎng)目標、教學方法、教學內(nèi)容、實驗項目、實驗要求、實驗報告等方面的要求和內(nèi)容并不深入，因為實驗學時比較短，老師對實驗內(nèi)容的設計也不具體詳盡。這樣的實驗教學就與實驗課本身的培養(yǎng)方向和培養(yǎng)目標有偏差。并沒有真正完成實驗教學要求。實驗教學是理論與實踐相結(jié)合的重要手段，與理論教學是相輔相成的，它們互為基礎，是高校教學中不可分割的兩個有機組成部分［4］。因此，增加實驗課時，重視實驗教學，改進實驗教學方法和手段，精心設計實驗項目，提高實驗報告要求是當前要解決的一個重要問題。

2.2 重操作結(jié)果，輕實驗分析

現(xiàn)在很多學生做實驗，特別是計算機專業(yè)的學生，只要編寫的程序有不錯的實驗結(jié)果，就認為大功告成，甚至還認為自己完美地完成了實驗內(nèi)容，不去關注自己的程序代碼是否規(guī)范易讀，實驗方法是否最優(yōu)，程序本身是否具有容錯性和健壯性，實驗結(jié)果與實驗環(huán)境是否相關等內(nèi)容。結(jié)果即使做完了實驗，都不清楚實驗結(jié)果反映的內(nèi)容和問題，更不理解實驗中為什么會出現(xiàn)某種隱含錯誤但仍然會產(chǎn)生看似正確的結(jié)果［5］?？傊?，大多數(shù)學生只關注自己是否做出實驗結(jié)果，并不關心實驗結(jié)果和代碼調(diào)試時的中間結(jié)果的分析，即重操作結(jié)果，輕實驗分析。這樣的實驗過程很難培養(yǎng)出分析能力，同時也很難培養(yǎng)出解決實際問題的能力。

2.3 實驗項目重教師提供，輕學生參與

目前大多數(shù)的操作系統(tǒng)實驗項目都是由教師設計，提供給學生完成。老師在實驗課上對每個實驗項目需要掌握的知識點的概念原理、實驗目的、實驗方法、實驗中用到的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)定義和使用方法等進行講解，然后學生就開始做實驗、編寫代碼、調(diào)試程序、輸出實驗結(jié)果。學生按照這樣的實驗步驟一步步進行下去，在實驗過程中學生很少思考實驗項目中為什么會涉及這些知識點，對這些知識點為什么采用這樣的實驗驗證方法，有沒有其他更有效或更優(yōu)化的方法。因為所有的實驗步驟老師都設計好了，學生沒有參與其中，因此學生沒有機會來具體分析、思考和探索實驗項目本身的意義，每個實驗步驟的條件，實驗結(jié)果的含義和展示的問題。學生對實驗項目缺乏主觀的參與意識，只是在應付實驗內(nèi)容［6］。在這樣的實驗教學中，學生只是在按部就班地完成實驗項目，并沒有實現(xiàn)實驗教學運用知識來分析和解決問題的真正目標，很難使學生對實驗課產(chǎn)生樂趣和成就感，同時也不能激發(fā)學生潛在的能力和智慧。

3 重視學生綜合分析能力的實驗教學改革

3.1 重視實驗教學，將實驗教學與理論教學同等對待

實驗教學是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要手段，具有理論課無可替代的重要作用。是理工科大學生必須掌握的實踐技能，是提高動手能力和工程實踐能力的重要教學內(nèi)容［7］，也是培養(yǎng)卓越工程師必不可少的重要環(huán)節(jié)。因此，重視實驗教學，將實驗教學與理論教學同等對待是必然趨勢，也是衡量一個學校教學質(zhì)量高低的重要方面。但要真正重視實驗教學，就要把實驗課和理論課提升到同一高度，適當增加課時，提高實驗報告要求，改革實驗考核標準和手段。使教師和學生能真正把實驗課和理論課同等看待，達到實驗教學目的。

3.2 在實驗報告中著重實驗結(jié)果分析

目前大多數(shù)學生在撰寫實驗報告時，對實驗過程中的實驗代碼和實驗結(jié)果比較重視，對實驗調(diào)試過程基本沒有記錄，也沒有分析，把實驗結(jié)果分析寫成實驗體會和實驗心得，完全是主觀感想，并不是科學報告的客觀分析，這嚴重偏離了實驗報告的客觀性和科學性。在操作系統(tǒng)實驗中，有些實驗代碼與當時的計算機環(huán)境息息相關，不同的計算機，甚至同一臺計算機，在不同的時間運行同一程序都有可能產(chǎn)生不同的實驗結(jié)果，因為操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)軟件，負責管理計算機的各種資源，因此，當系統(tǒng)資源狀況發(fā)生改變時，模擬管理資源的軟件就會體現(xiàn)出不同的資源狀況，也就會產(chǎn)生不同的運行結(jié)果［8］。如果不對實驗結(jié)果進行客觀分析，就不會發(fā)現(xiàn)實驗程序與實驗環(huán)境的關系。同時也就不能理解操作系統(tǒng)各個模塊的理論精髓。因此在實驗報告中，加強實驗結(jié)果的客觀分析很有必要，并將實驗報告中的實驗結(jié)果分析部分完全納入實驗考核范圍，并適當提高實驗分析部分的占分比例，有助于督促學生認真對待實驗結(jié)果的客觀分析。

3.3 在實驗題目中給學生留有發(fā)揮空間

良好的實驗項目設計可以體現(xiàn)課程的核心內(nèi)容和課程的本質(zhì)要求。但太嚴格的實驗步驟又會限制學生能力的發(fā)揮，二者需要互相滲透，相得益彰。操作系統(tǒng)實驗課就是一門既有很強的邏輯原理，又有極大靈活性的實驗課程［9］。因此在設計實驗項目時，就要認真分析實驗課的培養(yǎng)目標，將主要的和基本的理論驗證實驗做通、做透，規(guī)范實驗要求，明確實驗步驟和實驗驗證方法，讓學生在實驗課初期能夠很快理解實驗內(nèi)容和實驗目標，掌握操作系統(tǒng)各個模塊的基本實現(xiàn)機制和策略。在此基礎上。老師就可以提出一些可以發(fā)揮學生創(chuàng)造性的實驗。例如，教師列出本學期學過的主要原理，要求學生自主設計實驗題目、實驗方法和實驗步驟，要求設計的題目中必須用到其中的幾個原理，或者是老師只給出實驗要求和實驗目標，由學生自己來寫出實驗方法和實驗步驟，并分析實驗結(jié)果，具體實驗中涉及哪些知識點，哪些系統(tǒng)文件，哪些系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)等，全部由學生自己去思考分析。這樣學生就會從已經(jīng)掌握的知識中來探索分析和解決問題。這對學生運用知識的能力、綜合分析問題和解決問題的能力是一個嚴峻的考驗，也是一個非常有益的嘗試。同時也挖掘和開發(fā)出了學生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力和學生自身并未察覺的潛在能力，突破學生的自身認識，也使學生發(fā)現(xiàn)了自身的知識漏洞，經(jīng)驗偏差，思維方法的局限［10－11］。對學生將來能夠在一生的奮斗中具有更大的主動性提供了思考。

4 實驗教學中培養(yǎng)的綜合分析能力在實際科研項目中的運用

操作系統(tǒng)是一套設計非常嚴謹?shù)南到y(tǒng)軟件，其設計要求極高。因此操作系統(tǒng)軟件中涉及的軟件設計和實現(xiàn)方案都是非常優(yōu)秀的方法。如果能夠通過實驗課程的實踐編程實現(xiàn)和綜合分析探討，對掌握良好的編程技術和編寫優(yōu)秀的軟件具有極大的幫助。學生在參加老師的科研項目“三維基坑預警系統(tǒng)”時，就非常有效地將操作系統(tǒng)中的進程并發(fā)控制思想運用到基坑預警軟件設計中，實現(xiàn)了多路傳感器對動態(tài)實時數(shù)據(jù)庫的更新控制［12］。

5 結(jié)束語

操作系統(tǒng)實驗是計算機專業(yè)學生的必修實驗課，也是培養(yǎng)學生綜合分析能力、解決問題能力、創(chuàng)新能力的重要實踐機會。通過重視和改進實驗教學，增加實驗學時，提高實驗報告要求，加強實驗結(jié)果分析，靈活設計實驗項目，并利用老師的科研項目對學生的綜合分析能力進行提升等手段，可以改進現(xiàn)有的實驗教學，強化實驗教學目標，真正能在實驗課上培養(yǎng)學生綜合分析能力和創(chuàng)新能力。

［1］孟慶昌.操作系統(tǒng)原理［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［2］陳渝，向勇.操作系統(tǒng)實驗指導［M］.北京：清華大學出版社，2013.

［3］任愛華，羅曉峰.操作系統(tǒng)實用教程實驗指導［M］.3版.北京：清華大學出版社，2009.

［4］齊龍.高校實驗技術隊伍建設的現(xiàn)狀、問題與對策［J］.江西農(nóng)業(yè)學報，2010，22（5）：201－203.

［5］趙傳信，季一木.操作系統(tǒng)實踐課程內(nèi)容設置與教學方法［J］.智能計算機與應用，2010（2）：40－41.

［6］祝詩平，黃華，張建軍，等.構(gòu)建分層次按需求的實驗實踐教學與人才培養(yǎng)模式的探索［J］.西南師范大學學報（自然科學版），2012，37（6）：249－253.

［7］曾榮華，羅一帆，周合兵，等.探索綜合與創(chuàng)新實驗室的建設開放與管理［J］.實驗技術與管理，2010，27（9）：24－27.

［8］潘景昌，劉杰.操作系統(tǒng)實驗教程－Linux版［M］.北京：清華大學出版社，2010.

［9］黃廷輝，王宇英，崔更中.“操作系統(tǒng)”課程實踐教學的研究與實踐［J］.計算機教育，2007（22）：18－20.

［10］王志林，劉蘇明，邵進，等.高層次本科人才培養(yǎng)中的研究性實驗教學［J］.中國大學教學，2006（2）：45－47.

［11］龐巍，呂鵬，張昀青.加強試驗教學激發(fā)大學生實驗興趣［J］.科技創(chuàng)新導報，2008（6）：222.

［12］張艷玲，張亞芳，鄧鵬勇，等.基坑實時監(jiān)測預警系統(tǒng)：2013SR006494［P］.2013－10－12.

Training Student s Comprehensive Analysis Capabilities in the Operating System Experimental Teaching

ZHANG Yanling，GAO Ying
（Computer college，Guangzhou University，Guangzhou 510006，China）

Aiming at the current situation and problems of currentoperating system experiment，this paper puts forward the view point and practice of cultivating the students comprehensive analysis ability in the experimental teaching of the operating system.The experimental analysismethod is used to help students better understand the concepts and principles of operating systems，experience and master the implementation mechanism and strategy of the operating systems functionmodules，and then applied them in the actual research projects.Analyze and solve problems，cultivate students comprehensive analysis ability.Practice has proved that the above methods can enable students understand the essence of the principle of operating system，and enable students learn how to comprehen sive analysis the theory，then apply them to the actual projects.

operating system experimental teaching；comprehensive analysis abilities；practice scheme；experimental analysismethod

G42

A

10.3969／j．issn．1672－4550.2017.03.014

2015－10－28；修改日期：2017－04－17

廣東省高等教育學會實驗室管理專業(yè)委員會基金項目（GDJ2014066）。

張艷玲（1970－），女，博士，副教授，主要從事圖像處理與模式識別，三維重建技術，計算機教學改革與實驗教學改革方面的工作。