計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教學(xué)探析

摘要 主機(jī)操作系統(tǒng)不同于常見操作系統(tǒng)，入門較難。為讓學(xué)生盡快掌握主機(jī)操作系統(tǒng)，文章從實(shí)踐環(huán)境、教學(xué)模式、考核方式、課外實(shí)踐幾方面對(duì)新型主機(jī)操作系統(tǒng)課程的教學(xué)改革實(shí)踐進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞 操作系統(tǒng) 教學(xué)

操作系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心專業(yè)課程，一直在教學(xué)計(jì)劃和實(shí)際教學(xué)中受到重視。作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上最重要的系統(tǒng)軟件，操作系統(tǒng)本身一直與時(shí)俱進(jìn)，不斷發(fā)展。在教學(xué)中引入現(xiàn)代新型主機(jī)操作系統(tǒng)，讓教學(xué)內(nèi)容緊跟計(jì)算機(jī)技術(shù)更新的步伐，是適應(yīng)新形式下操作系統(tǒng)教學(xué)改革的需要。讓學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)業(yè)界流行的優(yōu)秀、先進(jìn)的新型主機(jī)操作系統(tǒng)，是培養(yǎng)符合社會(huì)需要的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的需要。

在一般學(xué)校的教學(xué)中，多是以UNIX等常見操作系統(tǒng)為實(shí)例及實(shí)踐環(huán)境講解操作系統(tǒng)的基本理論和基本方法。而UNIX、Windows等在可靠性、可用性、并行化、共享性、安全性、數(shù)據(jù)處理能力等方面遠(yuǎn)遜于目前的新型主機(jī)操作系統(tǒng)。主機(jī)操作系統(tǒng)從1964年誕生以來，經(jīng)歷了從封閉到開放的與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展過程。特別是2000年以來，IBM推出的更開放更可靠的新型主機(jī)操作系統(tǒng)Z／OS，使得主機(jī)操作系統(tǒng)煥發(fā)了前所未有的活力。

基于技術(shù)的先進(jìn)性和社會(huì)的需要，從2006年開始，我校計(jì)算機(jī)專業(yè)開始開設(shè)“新型主機(jī)操作系統(tǒng)”選修課。主機(jī)操作系統(tǒng)先進(jìn)、龐大、復(fù)雜，和常見操作系統(tǒng)既有相同點(diǎn)，又有很多不同點(diǎn)。為了讓學(xué)生學(xué)好這門課程，我們從實(shí)踐環(huán)境、教學(xué)模式、考核方式、課外實(shí)踐等方面進(jìn)行了有益的教學(xué)研究和改革。

1 建立先進(jìn)開放的實(shí)踐環(huán)境

由于主機(jī)界面和常見操作系統(tǒng)界面差別大，學(xué)生普遍感覺入門難，因此保證隨時(shí)隨地的用機(jī)，方便逐漸熟悉主機(jī)，顯得十分必要。作為加入IBM主機(jī)合作項(xiàng)目的9所高校之一，我校擁有IBM公司2005年捐贈(zèng)的一臺(tái)大型主機(jī)Z900。在此有利條件上，我們建立了一個(gè)開放的主機(jī)實(shí)踐環(huán)境，包括Z／OS操作系統(tǒng)、RACF安全子系統(tǒng)、COBOL語言、DB2數(shù)據(jù)庫、PL／1、CICS中間件等。主機(jī)全天候24小時(shí)免費(fèi)開放，學(xué)生可以不分課內(nèi)課外，隨時(shí)接觸主機(jī)。

在教學(xué)中，教師采用了理論講解和實(shí)際操作系統(tǒng)環(huán)境緊密結(jié)合的方式，對(duì)一些抽象的理論，通過相應(yīng)的主機(jī)操作演示，增強(qiáng)了學(xué)生的理解和實(shí)際應(yīng)用能力。通過48個(gè)課時(shí)的學(xué)習(xí)以及不限量的課后用機(jī)，學(xué)生從對(duì)主機(jī)完全陌生，到逐步熟悉并最終喜愛。例如對(duì)于Z／OS操作系統(tǒng)的字符界面從不喜歡到喜愛，不僅是因?yàn)槭炷苌?，更是由于字符界面的快速和?yōu)于UNIX字符界面的風(fēng)格，而Z／OS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力更是讓同學(xué)們樂于使用它。

2 采用有針對(duì)性的教學(xué)模式

2.1聯(lián)想+對(duì)比教學(xué)法

由于新型主機(jī)操作系統(tǒng)Z／OS不同于常見的Windows、UNIX系統(tǒng)，初始學(xué)習(xí)時(shí)，大量的基本概念和術(shù)語撲面而來，學(xué)生十分陌生，難于理解，難于入門。針對(duì)這個(gè)攔路虎，我們想到聯(lián)想+對(duì)比教學(xué)法。充分利用學(xué)生已掌握的知識(shí)，通過聯(lián)想和對(duì)比，增進(jìn)對(duì)新概念和新術(shù)語的理解。

首先，由于教學(xué)計(jì)劃的安排，大多數(shù)選修該課的學(xué)生都先修過”操作系統(tǒng)原理”課程，同時(shí)熟悉UNIX、Windows操作系統(tǒng)。因此教師采用對(duì)比法，將UNIX和Z／OS中的概念和術(shù)語進(jìn)行對(duì)照，達(dá)到了快速增強(qiáng)學(xué)生理解的目的。

2.2研究型教學(xué)法

作為研究型大學(xué)，我校在人才培養(yǎng)觀上十分重視學(xué)生科研能力的培養(yǎng)，而這一點(diǎn)也延伸到了課堂教學(xué)中。在教學(xué)中，教師不僅教授基本理論知識(shí)，還十分重視學(xué)生研究型思維的培養(yǎng)，采用研究型教學(xué)法，將發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題的方法論滲透到教學(xué)內(nèi)容中去。在學(xué)習(xí)法中，學(xué)生體會(huì)到了知識(shí)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力和思維過程，通過提出問題，研究問題，提出解決方法，最終解決問題的方式，學(xué)生體會(huì)到了發(fā)現(xiàn)、探索、研究并最終解決問題的樂趣，提高了研究能力。

例如在講解主機(jī)通道技術(shù)發(fā)展時(shí)，教師首先讓學(xué)生明確提高系統(tǒng)效率是技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，而為達(dá)到此目標(biāo)，需解決的問題是如何讓高速CPU和慢速I／O設(shè)備速度相匹配。要解決此問題，必須改進(jìn)早期主機(jī)CPU和I／O設(shè)備串行工作的方式，減少CPU的等待時(shí)間，而并行工作方式是一個(gè)解決問題的途徑，從而引入通信控制器、通道技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)、通道、I／O設(shè)備的并行操作，達(dá)到了提高系統(tǒng)效率目的。

2.3突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，詳略得當(dāng)

主機(jī)操作系統(tǒng)課程有一部分內(nèi)容與學(xué)生先修課程“操作系統(tǒng)原理”大致相同，為了在有限的課時(shí)里盡量加深學(xué)生對(duì)主機(jī)系統(tǒng)的了解，我們略講這些內(nèi)容，而將重點(diǎn)放在二個(gè)方面：①主機(jī)操作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和新技術(shù)②主機(jī)操作系統(tǒng)難點(diǎn)。

例如，在新技術(shù)方面，教師重點(diǎn)講主機(jī)的虛擬化技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)從誕生到現(xiàn)在一直不斷發(fā)展著，并一直處于虛擬化技術(shù)的頂尖位置。除了“操作系統(tǒng)原理‘中講到的存儲(chǔ)虛擬化(這部分簡(jiǎn)略講解)，我們?cè)敿?xì)講解服務(wù)器級(jí)虛擬化LPAR技術(shù)和操作系統(tǒng)級(jí)虛擬化技術(shù)，讓學(xué)生明確了不同層次的虛擬化適用于解決不同的實(shí)際需求。在教學(xué)中，注意引入目前最新的技術(shù)發(fā)展，如LPAR中新出現(xiàn)的微分區(qū)技術(shù)，同時(shí)將主機(jī)虛擬化技術(shù)與目前同學(xué)們熟悉的x86平臺(tái)的VMware和Virtual Pc這兩個(gè)虛擬機(jī)軟件比較，使同學(xué)更清楚地明白了不同的虛擬技術(shù)以及主機(jī)虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

同樣在教學(xué)中重視教學(xué)難點(diǎn)。在開發(fā)程序時(shí)，主機(jī)的編譯和調(diào)試軟件使用復(fù)雜麻煩，學(xué)生開始時(shí)難于適應(yīng)。因此我們?cè)黾恿苏n時(shí)，通過教師精心挑選的不同實(shí)例演示編譯和調(diào)試過程，同時(shí)針對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)和難點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目，組織上機(jī)實(shí)踐，增加學(xué)生對(duì)編譯器和調(diào)試器的使用強(qiáng)度，使學(xué)生很快適應(yīng)了主機(jī)的應(yīng)用環(huán)境。

3 引入國(guó)際化考核方式

考核方式上，在常規(guī)的總成績(jī)=期末成績(jī)+作業(yè)+上機(jī)+考勤的基礎(chǔ)上，引入了IBM主機(jī)Z01全球認(rèn)證考試。Z01考試由全球最大的計(jì)算機(jī)化認(rèn)證考試服務(wù)公司美國(guó)Prometric提供，采用英文方式的全球統(tǒng)一試題，主要考核主機(jī)操作系統(tǒng)方面的知識(shí)，全球認(rèn)可。學(xué)生可免費(fèi)參加Z01考試，用國(guó)際化的標(biāo)準(zhǔn)來考量自己對(duì)本門課程的掌握程度。引入國(guó)際化考核方式擴(kuò)大了學(xué)生的視野，符合國(guó)際化辦學(xué)的潮流，同時(shí)將來這批學(xué)生擇業(yè)時(shí)，大量的需求來自軟件外包業(yè)，而國(guó)際化的證書可增加其就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

4 課外實(shí)踐活動(dòng)

除了重視課堂教學(xué)，豐富多彩的課外實(shí)踐活動(dòng)也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。鑒于此，利用我校和IBM公司良好的合作關(guān)系，我們有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生參加課外實(shí)踐活動(dòng)。例如教師鼓勵(lì)學(xué)生參加IBM全國(guó)主機(jī)應(yīng)用大賽，明顯提升了學(xué)生對(duì)主機(jī)的理解和應(yīng)用開發(fā)能力，起到了課堂教學(xué)不能替代的作用。在2007年全國(guó)主機(jī)應(yīng)用大賽中，我校代表隊(duì)成功進(jìn)入決賽，并取得了優(yōu)勝獎(jiǎng)。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主機(jī)技術(shù)的熱情，教師還推薦學(xué)得好的學(xué)生申請(qǐng)IBM實(shí)習(xí)生計(jì)劃，進(jìn)入IBM公司主機(jī)部門實(shí)習(xí)，通過和IBM主機(jī)團(tuán)隊(duì)的共同工作，學(xué)生在技術(shù)上突飛猛進(jìn)，更加激發(fā)了其他同學(xué)的學(xué)習(xí)熱情。

小結(jié)

主機(jī)操作系統(tǒng)Z／OS與常用的UNIX、Windows有較大區(qū)別，學(xué)生鮮有接觸，入門較難。通過在上述四方面的教學(xué)改革，我們較好地解決了這一問題，使學(xué)生能較快速地初步掌握主機(jī)系統(tǒng)，大大增強(qiáng)了學(xué)生逐步掌握這一龐大復(fù)雜系統(tǒng)的信心，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)的開發(fā)課程打下了良好的基礎(chǔ)。