操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)考核體系的構(gòu)建與實(shí)踐

摘要：本文以提升學(xué)生綜合能力為目標(biāo)，分析了操作系統(tǒng)課程實(shí)踐的現(xiàn)狀，探索該課程實(shí)踐考核體系的思路與原則，提出了量化的考核測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)和指標(biāo)。結(jié)合學(xué)生的具體實(shí)踐案例及分析，說(shuō)明該體系的有效性，為農(nóng)林類院校操作系統(tǒng)實(shí)踐課程考核進(jìn)行了有益的探索。

關(guān)鍵字：操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)；考核體系；考核環(huán)節(jié)；考核指標(biāo)

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913（2007）08-0045-04

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是與硬件直接相關(guān)的系統(tǒng)軟件，計(jì)算機(jī)中的關(guān)鍵性技術(shù)，它的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)體現(xiàn)了程序設(shè)計(jì)與軟件工程的精髓[1]。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的核心課程之一，對(duì)理論與實(shí)踐要求都很高，歷來(lái)為計(jì)算機(jī)及信息學(xué)科所重視。操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)正是該課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的集中表現(xiàn)，不僅可使學(xué)生鞏固理論學(xué)習(xí)的概念、原理、設(shè)計(jì)、算法及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)培養(yǎng)開(kāi)發(fā)大型軟件所應(yīng)擁有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件工程素養(yǎng)。對(duì)該課程考核體系的構(gòu)建可以促進(jìn)學(xué)生設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)的全面提升。

1 操作系統(tǒng)課程實(shí)踐現(xiàn)狀分析

國(guó)內(nèi)外高校對(duì)操作系統(tǒng)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)極為重視[1]。北大、清華、西電、國(guó)防科大等院校均分兩個(gè)學(xué)期，設(shè)立理論、實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)共同完成該課程的教學(xué)工作。實(shí)踐內(nèi)容主要分為模擬仿真型、解剖型或設(shè)計(jì)型。由于操作系統(tǒng)課程內(nèi)容的抽象性、復(fù)雜性，決定了許多學(xué)生在學(xué)完理論以后，對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)感到束手無(wú)策；同時(shí)該課程內(nèi)容承上啟下，涉及以前學(xué)習(xí)的許多課程，如C語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理等，要求學(xué)生有較強(qiáng)的綜合分析問(wèn)題和設(shè)計(jì)的能力。課程的難度阻礙該課程的考核，實(shí)踐考核往往成為程序設(shè)計(jì)考核或算法編程考核，沒(méi)能成為有效促進(jìn)操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)的有力工具。一些院校在此方面進(jìn)行了有益的改革與嘗試。北京大學(xué)根據(jù)MIT的開(kāi)放課程經(jīng)驗(yàn)和自己學(xué)生的特點(diǎn)，建立操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，提出了一套自己的試驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)體系，包括實(shí)習(xí)授課、進(jìn)程控制、實(shí)習(xí)反饋等環(huán)節(jié)控制教學(xué)質(zhì)量[2]?？己四Ｊ街性黾映晒菔竞推谀┐疝q環(huán)節(jié)，借助交流開(kāi)發(fā)心得、壓力測(cè)試等方法檢查進(jìn)度控制好壞，達(dá)到促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的目的。南開(kāi)大學(xué)提倡使用系統(tǒng)仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，降低試卷考試的壓力，建立多元化考核體系，使用“彈性考核制度”培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力[3]。

我校是農(nóng)業(yè)類院校，操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是緊接操作系統(tǒng)原理課程的實(shí)驗(yàn)型必修課，安排在上完理論課的下一學(xué)期。過(guò)去兩三年里，借鑒其他院校的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)自己學(xué)生的生源特征和課程特點(diǎn)，本著“承上啟下、提高綜合能力”的宗旨，為提高學(xué)生的軟件設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手編程能力，摸索與總結(jié)了一些控制實(shí)踐課程質(zhì)量的方法。但也暴露出一些問(wèn)題。（1）無(wú)法將操作系統(tǒng)理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。一些同學(xué)只為完成表面上的功能進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，沒(méi)有借鑒前人成果；（2）同學(xué)之間依賴性嚴(yán)重，加之Internet網(wǎng)提供的便利功能，一些同學(xué)出現(xiàn)網(wǎng)上拷貝，不勞而獲、渾水摸魚(yú)的現(xiàn)象；（3）缺少考核體系與測(cè)試環(huán)節(jié)。對(duì)原理課程的認(rèn)識(shí)不足，缺少軟件工程的思想指導(dǎo)。實(shí)踐環(huán)節(jié)的軟件開(kāi)發(fā)等同于以前的算法設(shè)計(jì)或編程，沒(méi)能突出該課程系統(tǒng)性的特點(diǎn)；（4）缺少分組協(xié)作能力、口頭表達(dá)能力、進(jìn)程控制能力等方面的訓(xùn)練，許多同學(xué)會(huì)做不會(huì)說(shuō)、不會(huì)寫(xiě)；能單獨(dú)開(kāi)發(fā)，不會(huì)小組共同協(xié)作。

2操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)考核體系構(gòu)建思路

學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是課程學(xué)習(xí)的一部分，能夠有效地促進(jìn)課程學(xué)習(xí)。一個(gè)完整的課程考核體系應(yīng)該有過(guò)程性學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和終結(jié)性學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)兩部分。針對(duì)本課程的現(xiàn)狀，考核體系應(yīng)具體解決如下問(wèn)題：（1）量化考核指標(biāo)；（2）量化考核每位同學(xué)的協(xié)作能力、分析解決問(wèn)題能力。由于分組協(xié)作完成設(shè)計(jì)任務(wù)，給老師有效地分辨出每位同學(xué)具體完成的工作量及工作質(zhì)量帶來(lái)困難，需要考核環(huán)節(jié)中具體的量化措施來(lái)保證。（3）體會(huì)軟件開(kāi)發(fā)全過(guò)程。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)中管理軟硬件資源的系統(tǒng)軟件，其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的著眼點(diǎn)均是“一切為了用戶”的系統(tǒng)觀點(diǎn)。通過(guò)考核環(huán)節(jié)的設(shè)定，使沒(méi)出過(guò)校門(mén)，沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，在校期間體會(huì)到軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程。

與理論考核模式相比，實(shí)踐考核不僅注重結(jié)果，更加注重過(guò)程、技術(shù)和素質(zhì)考核。分析操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐現(xiàn)狀，結(jié)合具體的考核量化問(wèn)題，本著過(guò)程與結(jié)果并重的原則，提出如下指導(dǎo)原則：

（1）堅(jiān)持多樣化考核與多次考核機(jī)會(huì)相結(jié)合的考核方法。建立以考察專業(yè)技術(shù)和職業(yè)素質(zhì)為基礎(chǔ)的考核體系?？己藘?nèi)容的選擇，既要體現(xiàn)和課程培養(yǎng)目標(biāo)，又要有利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技術(shù)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。真正做到既考知識(shí)，又考能力（技能）和素質(zhì)。

（2）強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合。課程設(shè)計(jì)從題目的選擇到設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，均應(yīng)借鑒前人成功的設(shè)計(jì)理念，采用或擴(kuò)展已學(xué)過(guò)的算法和策略，考察將抽象的理論知識(shí)滲透到實(shí)踐設(shè)計(jì)的能力。

（3）根據(jù)課程設(shè)計(jì)考核改革模式，設(shè)計(jì)考核評(píng)測(cè)體系及考核評(píng)價(jià)指標(biāo)。過(guò)程考核、技術(shù)考核及結(jié)果考核相結(jié)合，最終得出綜合成績(jī)。同時(shí)，注重每一考核環(huán)節(jié)的交流與指導(dǎo)。

（4）將軟件工程的思想融入課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生分工協(xié)作能力，進(jìn)度控制能力。

本研究在總結(jié)我校前三屆學(xué)生課程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)借鑒其他高校的成功經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)農(nóng)業(yè)院校學(xué)生的特點(diǎn)，突出內(nèi)容的系統(tǒng)性、設(shè)計(jì)性和可操作性的同時(shí)，本著綜合能力提高的宗旨，通過(guò)協(xié)作學(xué)習(xí)與模擬性學(xué)習(xí)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出一套適合本校學(xué)生特點(diǎn)的學(xué)習(xí)考核模式，采用過(guò)程考核、技術(shù)考核、結(jié)果考核等多種形式建立實(shí)踐教學(xué)的考核評(píng)價(jià)體系（圖1），提高實(shí)踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，“以考促學(xué)”，培養(yǎng)學(xué)生多元能力，為農(nóng)林類院校操作系統(tǒng)課程實(shí)踐考核趟出有益的道路。

3 考核評(píng)測(cè)體系的構(gòu)建

操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的考核目標(biāo)是在軟件工程思想指導(dǎo)下，提高大型軟件的分析設(shè)計(jì)能力，小組成員的分工協(xié)作能力，設(shè)計(jì)結(jié)果的分析測(cè)試能力。因此，考核體系的制定既要考慮理論知識(shí)與技能提高，又要加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)精神與素質(zhì)培養(yǎng)。本研究按照該課程實(shí)施過(guò)程中的五個(gè)步驟：明確目標(biāo)——小組計(jì)劃——協(xié)作研究——分組測(cè)試——最終評(píng)價(jià)設(shè)立考核環(huán)節(jié)。

3.1 考核評(píng)測(cè)環(huán)節(jié)的建立

操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)考核體系根據(jù)課程考核的指導(dǎo)原則和課程設(shè)計(jì)流程，本著科學(xué)合理，重理論、重技能、重素質(zhì)的原則，設(shè)定為五大考核環(huán)節(jié)，分別是設(shè)計(jì)考核、算法考核、測(cè)試考核、能力考核和提優(yōu)考核，最終考核成績(jī)是五部分乘權(quán)重之和。表1，體現(xiàn)各考試環(huán)節(jié)的考核內(nèi)容與方法。其中，設(shè)計(jì)考核針對(duì)課程設(shè)計(jì)的開(kāi)始部分，檢查學(xué)生整體規(guī)劃和協(xié)作分工能力；算法考核主要考核每位學(xué)生的參與程度，具體實(shí)現(xiàn)措施；測(cè)試考核屬于對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的檢查，是以往實(shí)踐考核的薄弱環(huán)節(jié)。該考核體系中強(qiáng)調(diào)測(cè)試，通過(guò)制訂組內(nèi)測(cè)試、組間測(cè)試和教師測(cè)試制度完成整體測(cè)試。具體測(cè)試過(guò)程是教師提供測(cè)試報(bào)告書(shū)格式及考核項(xiàng)目，組間成員按照對(duì)方提供的操作說(shuō)明對(duì)軟件作品進(jìn)行相互測(cè)試，并填寫(xiě)測(cè)試報(bào)告，然后由教師組成的測(cè)試小組進(jìn)行綜合性測(cè)試，給出測(cè)試評(píng)語(yǔ)。能力考核貫穿實(shí)踐的每個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)學(xué)生制作PPT、口頭匯報(bào)并回答問(wèn)題，考察語(yǔ)言表達(dá)能力、進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施情況及工作匯報(bào)能力。提優(yōu)考核是在課程設(shè)計(jì)結(jié)束后，針對(duì)部分優(yōu)秀的學(xué)生主動(dòng)申請(qǐng)，通過(guò)撰寫(xiě)小論文的形式體現(xiàn)。

3.2 考核評(píng)價(jià)指標(biāo)的建設(shè)

考核測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)是指導(dǎo)實(shí)踐考核的基礎(chǔ)，考核評(píng)價(jià)指標(biāo)具體量化考核環(huán)節(jié)，是成績(jī)?cè)u(píng)定的依據(jù)，它的構(gòu)建必須有系統(tǒng)和全局的眼光。我校操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是停課一周進(jìn)行，時(shí)間安排在三年級(jí)下學(xué)期開(kāi)學(xué)第一周。三年級(jí)上學(xué)期理論課結(jié)束后學(xué)生分組、選題，利用寒假時(shí)間準(zhǔn)備資料，開(kāi)學(xué)后完成具體實(shí)踐工作。課程設(shè)計(jì)的好壞很大程度取決于假期準(zhǔn)備工作的好壞。為了有效考核學(xué)生準(zhǔn)備工作和實(shí)踐情況，針對(duì)考核環(huán)節(jié)設(shè)定具體的匯報(bào)考核指標(biāo)和測(cè)試報(bào)告考核指標(biāo)。由教師和四年級(jí)優(yōu)秀學(xué)生組成考核小組，按照匯報(bào)考核指標(biāo)打分，存檔源碼程序、可運(yùn)行程序、測(cè)試報(bào)告和課程實(shí)踐報(bào)告，綜合測(cè)試報(bào)告考核指標(biāo)給出課程設(shè)計(jì)的綜合成績(jī)。

（1）匯報(bào)考核指標(biāo)

匯報(bào)考核如表2，屬于過(guò)程性考核，主要考查學(xué)生整體計(jì)劃，分工協(xié)作與進(jìn)程控制能力，語(yǔ)言表達(dá)能力和幻燈匯報(bào)能力，有利于提高理工科學(xué)生的綜合素養(yǎng)。采用PPT幻燈形式，匯報(bào)時(shí)間穿插在實(shí)踐設(shè)計(jì)的過(guò)程中，是量化設(shè)計(jì)考核、算法考核和綜合能力的主要手段之一。同時(shí)，總結(jié)性匯報(bào)促進(jìn)同學(xué)之間彼此交流成果與心得。

（2）測(cè)試報(bào)告考核指標(biāo)

軟件測(cè)試是保證軟件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，測(cè)試考核指標(biāo)的設(shè)立有助于建立良好的軟件測(cè)試觀，養(yǎng)成良好的測(cè)試習(xí)慣，為后續(xù)軟件工程課程的開(kāi)設(shè)積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。測(cè)試考核以測(cè)試報(bào)告的形式存檔，考核指標(biāo)既要體現(xiàn)整體構(gòu)思，又要能夠促進(jìn)被測(cè)試軟件的完善，有助于錯(cuò)誤的發(fā)現(xiàn)與改進(jìn)；同時(shí)，該項(xiàng)工作的開(kāi)展是同學(xué)之間交流與學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。核心測(cè)試指標(biāo)如下：

◆理論依據(jù)是否充分。

◆功能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、是否考慮充分。

◆算法正確性及容錯(cuò)程度、算法性能情況，要求評(píng)測(cè)人用具體的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行說(shuō)明。

◆用戶界面友好性、直觀性、易用性，并要求具體列舉。

◆總結(jié)評(píng)價(jià)該設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，具體描述特色與創(chuàng)新，并提出改進(jìn)建議。

4 實(shí)踐與效果分析

4.1 操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐

2005~2006學(xué)年第二學(xué)期，在我院院級(jí)實(shí)踐教學(xué)改革項(xiàng)目的資助下，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系02級(jí)共63位同學(xué)分成20個(gè)小組，按照操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)考核體系進(jìn)行實(shí)踐。教師提供20道參考題目供學(xué)生選擇，同學(xué)也可根據(jù)自己的興趣愛(ài)好自定與操作系統(tǒng)相關(guān)的題目。有模擬內(nèi)存可變分區(qū)的系統(tǒng)，有模擬Linux 2.6內(nèi)核的進(jìn)程調(diào)度系統(tǒng)，也有圖形化動(dòng)態(tài)模擬磁盤(pán)調(diào)度各種算法的系統(tǒng)。兩名教師和兩名四年級(jí)同學(xué)組成考核小組，經(jīng)過(guò)三階段的匯報(bào)考核，組間測(cè)試考核，實(shí)踐報(bào)告考核，作品測(cè)試等考核，順利通過(guò)課程設(shè)計(jì)課程實(shí)踐。每組同學(xué)鞏固理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，加強(qiáng)軟件設(shè)計(jì)與編程能力，整體素質(zhì)得到鍛煉與提高。每個(gè)小組提交軟件作品，其中5個(gè)小組提交提優(yōu)論文。圖2和圖3分別是課程設(shè)計(jì)學(xué)生作品樣例。

4.2 實(shí)踐效果

經(jīng)過(guò)一周的停課實(shí)踐，學(xué)生們普遍感覺(jué)加強(qiáng)了對(duì)操作系統(tǒng)理論的認(rèn)識(shí)，同學(xué)之間的協(xié)作能力提高，自身的編程能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力及表達(dá)能力得到鍛煉和改善。通過(guò)課程設(shè)計(jì)考核體系的實(shí)施，使廣大學(xué)生在如下幾個(gè)方面得到了提升：

（1）協(xié)作學(xué)習(xí)能力普遍提高。每個(gè)小組非常重視三個(gè)階段的匯報(bào)，從查閱資料到幻燈結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和色彩都經(jīng)過(guò)仔細(xì)琢磨；小組內(nèi)討論氣氛熱烈，有些小組甚至在宿舍熄燈后仍在探討問(wèn)題；還有的小組到處尋找通宵教室，加班加點(diǎn)工作。

（2）真實(shí)能力明顯提高。量化課程設(shè)計(jì)過(guò)程和考核指標(biāo)，完善了過(guò)程監(jiān)督，有效地防止了學(xué)生實(shí)踐“做弊”現(xiàn)象，使所有學(xué)生的能力都得到一定鍛煉。

（3）提升綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。操作系統(tǒng)模擬的許多題目，不僅涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)要求活學(xué)活用操作系統(tǒng)理論中的概念與方法。如，模擬內(nèi)存管理的設(shè)計(jì)中，為突出并發(fā)和共享特征，一些小組使用了多線程實(shí)現(xiàn)并發(fā)。另外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中樹(shù)、鏈表以及Hash表的知識(shí)得到鞏固。

（4）計(jì)劃表達(dá)與交流能力提高。課程設(shè)計(jì)三個(gè)考核環(huán)節(jié)，將自己的成果展現(xiàn)給同學(xué)和老師，并且解答老師的提問(wèn)，有助于老師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間交流。老師可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，指導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)設(shè)計(jì)方案；學(xué)生也可在匯報(bào)過(guò)程展現(xiàn)自己，鍛煉語(yǔ)言表達(dá)能力，對(duì)于不善表達(dá)的理工科生來(lái)說(shuō)是很好的鍛煉。此外，該考核方法使學(xué)生不敢懈怠，按時(shí)完成任務(wù)。

（5）學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新性得到激發(fā)。課程設(shè)計(jì)的所有考核環(huán)節(jié)均開(kāi)放式進(jìn)行，學(xué)生在考核過(guò)程中可以相互對(duì)比，有效促進(jìn)了比學(xué)趕超的學(xué)習(xí)熱情；考核壓力促進(jìn)基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)在基礎(chǔ)較好的同學(xué)帶動(dòng)下進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)。學(xué)生潛力得到很大發(fā)揮，不再局限于教學(xué)過(guò)程中所學(xué)知識(shí)，自學(xué)相關(guān)內(nèi)容，力圖將設(shè)計(jì)做到最好。

5 結(jié)束語(yǔ)

該套考核環(huán)節(jié)、方法和考核指標(biāo)的建立，強(qiáng)化了操作系統(tǒng)原理的掌握，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高了實(shí)際軟件設(shè)計(jì)、編程能力，培養(yǎng)了組織協(xié)作與團(tuán)隊(duì)精神，為抽象理論課的實(shí)踐環(huán)節(jié)的理論提升探索出一條有益的道路。由于該考核體系處于實(shí)驗(yàn)階段，有待于進(jìn)一步發(fā)展和完善。

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收稿日期：2006-9-14

資助項(xiàng)目：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院院級(jí)教改項(xiàng)目的資助

作者簡(jiǎn)介：姜海燕（1967-），女，浙江臨安人，副教授，研究方向：農(nóng)業(yè)信息技術(shù)、軟件工程。

通信地址：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，郵編：210095

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