深入淺出講解“操作系統”課程

摘 要: “操作系統”是一門涉及面很廣的專業基礎課程，理論性強，知識點多，講授過程中相對抽象難理解。本文作者根據多年教學實踐經驗，總結了類比教學這一通俗易懂的教學方法。實踐證明，此類教學方法，確實加深了學生對課程的理解。

關鍵詞: “操作系統”課程 特點 類比法

“操作系統”課程是計算機專業的主干課程之一，其內容是由各種計算機操作系統的組織結構、設計思想、實現方法和相關理論綜合而形成的。它是一門承上啟下、理論性和實踐性兼備的專業基礎課。它涉及的基本概念多、密度大、抽象、易混淆，專業術語涉及的知識面廣，某些技術的實現思想難以理解。

隨著計算機技術的高速發展，計算機系統的發展變化日新月異，作為計算機系統核心組成部分的操作系統功能越來越強大。操作系統設計中的新思想和新方法不斷出現，使操作系統的內涵和外延發生了巨大的改變。在“操作系統”的教學活動中，如何盡可能清楚和全面地為學生展現當代操作系統的本質、特點和發展方向，用通俗易懂的教學方法，傳授課程的知識點，對教師來說是一項具有挑戰性的任務。

我結合“操作系統”課程教學中的實踐經驗，總結了類比法教學的新穎教學方法。這種教學方法重視教學中教師與學生之間的相互作用，能充分發揮學生的主動性、積極性，達到良好的授課效果。

1.“操作系統”課程的特點

“操作系統”是計算機相關專業的一門主干課程，該課程的主要目的是使學生了解并掌握計算機操作系統的原理、結構，以及基本實現方法，使學生系統科學地受到分析問題和解決問題的訓練，為以后進行深層的軟件研制與開發打下堅實的基礎。我在教學實踐過程中，發現該課程存在以下兩個特點。

1.1操作系統本身發展迅速

類似于其他計算機軟、硬件技術的發展，操作系統也經歷了系統結構與實現技術的變更與發展。早期的操作系統由于受硬件、程序設計語言與軟件設計技術的限制，一些設計原理與實現技術相比于現代操作系統來講已經是過時或不合理了。操作系統設計技術的發展，對課程授課內容提出了新的要求。這就需要教師能緊跟當前國內外操作系統技術發展的前沿，適時地對教材的內容進行修訂，從發展中找出規律和創新思路，以指導學生進行更深入地創新活動。

1.2課程理論知識性強

“操作系統”課程理論性較強，部分知識點抽象難理解，學生難以掌握其核心內容，所以在學習過程中易出現逃避和害怕心理。將課程中抽象內容和現實生活中客觀實例結合起來，是提高授課質量的關鍵點。

2.類比法教學

“操作系統”課程內容龐雜，涉及面廣，是由其在計算機系統中承擔的任務決定的，要使學生在有限的時間內掌握它有一定困難。為提高教學質量和水平，我嘗試在教學過程中采用類比教學法，將抽象理論和概念轉化為學生容易理解的具體現象，用通俗易懂的方法完成課程教學。

2.1類比教學法概念

我根據教學實踐，總結出欲將一系列復雜問題，通過簡單明了的方式表達出來，進而達到授課目的，類比教學法是其中一個行之有效的方法。

所謂類比教學法，就是根據類比法的特點而組織起來的教學，包括用類比法設計教案、課件、教學等，在教學過程中向學生滲透類比思想。類比教學法是創設真實生動情景的有效工具之一，教師運用類比法創設的問題情景，能有效地促使學生發現新知識、新方法，讓學生沉浸在問題情景中，將要探索的問題與已有經驗聯系起來，找到類比的對象，進而運用對此類比對象的研究所取得的成功經驗、方法和結果等進行分析比較，建構類比以尋求規律，大膽猜想并找出證明思路，為建構知識意義打下良好的基礎。

2.2類比法的應用

類比是根據兩個對象有一部分屬性相類似，從而推出這兩個對象其他屬性亦相類似的一種推理方法。人們認識事物和理解一個新問題很容易從一個客觀可見的實體出發，然后通過自己感官認識并理解它。在授課過程中，教師可將操作系統相關概念和生活中的事例結合起來分析。下面以實例來說明類比法的好處。

首先以操作系統概念為例。操作系統是計算機系統中的核心系統軟件，它負責控制和管理整個系統的資源并組織用戶協調使用這些資源，使計算機高效地工作。為更好地理解這一概念，在闡述操作系統定義時，可以把它理解為計算機系統資源的大管家，類似于一個大的集團公司的“主管人員”。為確保一個集團公司的目標得以有效實現，必須通過層層分解，將任務落實到各個部門，直至組織的每個成員身上。而操作系統有五大功能，分別是:處理機管理，存儲器管理，設備管理，文件管理和用戶接口管理;類似于主管人員的五個部門主管，如銷售、研發、人力資源等。通過此類比，學生可立刻明白操作系統的概念，并可延伸其至管理方法。

類比法教學不僅有助于學生理解操作系統相關概念，而且有助于指導他們在課程學習中創新。如講述“資源管理”這一知識點時，可將CPU資源比喻成餐館，而將欲占用CPU資源的進程比喻成顧客。顧客為了就餐，必須按照到餐館的時間順序進行排隊，這是操作系統中處理多個進程的基本方法。有的學生提出，可以擴大餐館的規模，于是引出進程并行的方法。另一個問題是，往往由于某個進程等待某一資源，而拼命地“空轉”，不斷地查詢當前CPU的狀態，造成資源的浪費。而類似的，餐館中服務員采用叫號的方法，等待期間顧客可以忙自己的事情，而不必進行查詢，叫號后由服務員提醒當前正在等待的顧客，于是又引出操作系統中中斷的機制。其實，很多操作系統中采取的策略，均來自生活，因而用類比方法授課，可達到很好的效果。

上述是我在教學過程中運用類比教學法的個別案例。在操作系統中還有很多問題可用生活中的事例去類比講解。如“優先級調度算法”，是指從進程就緒隊列中挑選優先級別高的進程，并且把CPU分配給它使用，可把它比喻成銀行服務中有VIP服務;“死鎖”的概念可比喻成生活中交通堵塞的問題;臨界區資源可比喻成在超市排隊付款過程，等等。這些恰當的比喻都能幫助學生理解和掌握抽象的概念和原理。

教師想在教學中用好類比教學法，首先要能深刻透徹理解問題的本質;其次要有豐富的生活閱歷，具有敏銳的觀察力;最后要能用精煉風趣的語言把二者巧妙地結合在一起，分析二者本質上的相似點，以此讓學生掌握問題的本質。

參考文獻:

[1]湯子瀛，哲鳳屏，湯小丹.計算機操作系統西安電子科技大學出版社，2006.12.

[2]張堯學，史美林.計算機操作系統教程清華大學出版社，2006.5.