“操作系統原理”課程教學和評價方法研究

摘 要:計算機操作系統原理課程是計算機專業的核心課程，如何通過有效的教學方法和適合的評價方法來調動學生的學習積極性，培養學生的創新能力，成了課程教學中要解決的關鍵問題。我們在教學實踐中對教學內容和實驗進行相應的調整，同時深入分析和研究了相應的教學方法和評價方法。

關鍵詞:計算機 操作系統原理 教學方法 評價方法

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1673-9795(2012)04(a)-0041-02

計算機操作系統是最核心、基礎的計算機系統軟件，學習和理解操作系統的工作機理和工作方式，進而設計和實現操作系統，是計算機學科，尤其是軟件工程專業方向學生必備的知識和技能。

《計算機操作系統原理》課程是計算機科學與技術及相關專業的核心課程之一。該課程主要介紹操作系統的基本原理和實現技術，是理解計算機系統工作、用戶與計算機系統交互和設計開發應用系統等基本知識結構的重要途徑。由于該課程主要是由計算機各種操作系統的組成結構、設計思想、方法和理論綜合而形成的，因此，課程內容比較龐雜、涉及面廣、概念抽象，不易理解。因此，該課程也是計算機專業中教師“最難教”、學生“最難學”的課程之一。如何有效地來調動學生的學習積極性，使學生系統地掌握該門課程的各種知識，提高學生的實踐能力，進而培養出社會需要的、具有創新能力的人材，成了課程教學中要解決的關鍵問題。

我們根據《計算機操作系統原理》課程本身的特點，基于教學過程中對學生學習情況的仔細分析和研究，對該課程的教學和評價方法進行了一些改革，以期達到上述教學目標。

1 改進教學模式和教學方法，提高教學質量

針對操作系統課程教學的特點，以及課程教學的難點，制定合理的教學內容，采用科學的教學方法，利用現代化教學平臺，以提高教學質量。

1.1 完善教學體系結構，合理安排教學內容

圍繞計算機操作系統原理課程，開展了一系列課程，包括“Linux操作系統”，“計算機操作系統原理”，“現代操作系統”及“嵌入式系統”等。這些課程內容相關又各有側重，比如Linux操作系統側重對操作系統的使用，使學生對操作系統具有直觀和完整的印象;計算機操作系統偏重操作系統的基本概念、基本功能和算法原理，現代操作系統關注多處理機操作系統、移動設備上的電源管理、可信系統等內容。在此之前還安排了計算機編程語言，數據結構，計算機組成結構等先修課程。從而形成了以本科《操作系統原理》為基礎，由嵌入式系統和現代操作系統等多門課程構成的內容銜接合理、層次分明的課程教學體系。

操作系統的發展日新月異，操作系統原理課程的教學既要緊跟操作系統軟件技術的發展，也要緊跟硬件技術方面的更新。教師積極跟蹤國外最新的操作系統原理教材，對課程內容進行優化調整，在強化課程內容的系統性的基礎上，精簡課堂講授內容。例如，在課程講授中放棄了過時的作業和作業管理部分的內容，強化了現代操作系統中的進程及線程的概念。相應的設計原理部分增加Linux或者Windows操作系統是如何實現的技術案例和部分原代碼，并增加了線程死鎖的實例學習。另外利用一定的課時，開設嵌入式操作系統(S-WinCE、VxWorks)、移動終端操作系統(如Android)等講座。這樣一方面可以充分利用有限的授課課時，向學生介紹最新的操作系統原理與技術;另一方面可以提高學生學習操作系統原理的積極性和主動性，從而達到良好的教學效果。

1.2 靈活運用教學方法，調動學習積極性和創造性

在教學過程中，提倡以學生為中心，注意運用課堂提問和課堂討論的互動式教學方式。將以往授課中的“是什么”轉變為“為什么”，使學生自主性、創造性地學習，激發學生主動學習、積極思維，培養學生豐富的科學想象力和自主學習能力，提高學生的綜合素質。

在授課過程中以用戶對操作系統不斷發展的需求為核心，建立以操作系統所管理的各類資源對象為主線、以操作系統的性能為設計目標、以操作系統的核心算法和數據結構為實現手段的教學內容體系，深入淺出地分析操作系統的基本原理和設計實現框架。學生以該主線為導向，將自己擺在“管理者”角度上學習，按照提出問題—分析問題—解決問題的思路，由淺入深地遍歷整個課程所覆蓋的內容。

對于操作系統中的一些抽象概念和模型，靈活采用多種教學手段進行講解。例如，操作系統中多進程的并發執行一直是學生理解的難點。教師讓學生扮演如下場景:教師需要將一些書從圖書館搬到辦公室，教師通知班長來完成這項任務。班長收到通知后，覺得自己完成任務有困難，申請得到一位助手。得到助手之后，班長負責搬物理書，助手負責搬數學書。在搬書的過程中，只有一個推車作為輔助工具。班長使用推車搬書的時候，助手就要等待;同理，助手使用推車搬書的時候，班長就要等待。之后，向學生講解在該例子中，搬書任務類比于程序要完成的特定功能，班長類比于父進程，助手類比于子進程，工具推車類比于單處理機下的CPU。通過這樣一個簡單的例子，學生表示對多進程的并發概念有了非常直觀的理解。

又如，對于多個生產者消費者問題中是否要使用互斥實現，請持有不同觀點的學生進行辯論，由一方向另一方舉出反例。另外，在講述內存管理之前，讓學生們分成幾組，使用流行的“大腦風暴”方法，由學生自行提出各種管理方法以及需要的數據結構等。這些方法的使用，促使學生進行創造性的思維，大大提高了學生學習的主動性和積極性。

在教學當中，注重幫助學生建立方法體系。例如，在講授文件管理的分層思想時，類比了計算機網絡和數據庫系統的分層思想;在講述進程的互斥時，討論在數據庫中數據訪問的原則等。將學生的思路從單個問題的解決，拓寬到通用的方法上，從而提高綜合運用各種知識的能力。

另外，通過主課、習題課、專題課、課堂討論，以及資料收集與分析、小論文、源程序分析、小型實驗與設計等多種形式的理論授課提高學生的學習興趣和教學效果。

1.3 充分利用現代化教學平臺，拓展教學空間

教學方法和手段不拘形式，只要有利于教學目的，全部充分利用。利用各種現代化手段，將師生的交流，從傳統的課堂，拓展到課堂、網絡討論、電子郵件、實驗室、機房。

利用多媒體教室、多媒體課件、網絡課件、習題庫及測試平臺等，使學生可以不受時間、地點的限制，方便地進行自主性的學習，有利于學生及時進行自我評估，發現學習中的薄弱環節，彌補知識缺陷，并向教師提出反饋。

網絡提供的開放式平臺也提供了師生交流的新途徑，可以通過電子郵件，BBS、網上答疑，網上討論等，對教學內容和方式及時進行調整和改善。

同時教師結合當前教學與學習新形勢，積極引導學生有效利用各種現代化資源，隨時跟蹤了解國際操作系統發展的動態和操作系統教學中的熱點、難點問題，開展多種形式的小組討論與交流。學生在給定范圍內自主選題，然后組成研究學習小組，利用各種參考資料和網上資源對某個專題開展自主學習和研究，并撰寫報告。然后通過小組報告進行交流和討論。并將優秀的學生報告放在課程的網站中，與教師一道構建循環教案。

2 采用分層式實踐環節，兼顧學生興趣與能力

實踐環節是操作系統課程的重要環節，基本目標是使學生更好地掌握操作系統的基本概念、基本原理，及基本功能，有分析實際操作系統、設計、構造和開發現代操作系統的基本能力。在實驗環節倡導層次教學法，以“注重基礎，綜合運用，鼓勵創新”為指導思想，根據學生的學習能力和興趣的不同，對學生進行分別指導，從個性化發展的角度考察學生的創新思維能力和理解問題的能力。

把操作系統的實驗設計分成兩部分，必做實驗與選作實驗。必做實驗項目對應了操作系統中的重要概念和算法，如:進程控制、進程通信、線程(或者進程)同步和調度，處理機調度。這些實驗要求每個學生在Linux環境下獨立完成。通過這些訓練，使學生更加系統地鞏固學習的概念、原理、設計及算法，同時培養學生程序設計的方法和技巧，提高學生編制清晰、合理、可讀性好的系統程序的能力。

對于存儲器管理、設備管理實驗和文件管理等綜合性實驗，由于課時有限，不可能每位同學做完所有的實驗。因此，由學生自行組合形成若干組，每組選擇1～2實驗項目。學生在規定的時間內，完成問題分析、算法設計、編碼調試、結果驗證等工作。操作結束后，重要的一個環節是，請每個小組做一個總結匯報。要求上臺演講，小組成員全部參加。匯報內容包括如下幾方面:(1)實驗的原理和算法實現的特色;(2)實現過程中的重點和難點;(3)每個學生的分工，并回答其它小組學生的問題。

通過協作學習與模擬性學習相結合，培養組織協作與團隊精神，讓學生充分發揮主動、創新、積極動手參與實踐的能力，從理論中來，到實踐中去，再進一步上升為理論，開拓思維，主動參與，取得了較好的教學效果。

3 強調能力培養，合理制定考核方法

合理制定考核機制有利于激發學生的學習欲望，實現從被動接受到主動學習的轉變。在加強對學生基本知識、基本技能考核的同時，注重動手能力、綜合運用能力、社會實踐能力、團隊協作以及創新能力考核。

在理論學習過程中設計了多個學生互動的環節，包括提問、討論、辯論等各種方式，這些是教師與學生的交流，是學生參與教學的一種方式，也是其平時成績的重要記錄。這些考核部分相當于對學生進行口試，可以及時反映教學效果。對于綜合實驗則采用報告、答辯、演示的方式進行考核，避免學生蒙混過關。

在考試方面，打破以往單一的閉卷考試模式，根據閉卷考試成績、作業、實驗、研究性學習等方面的情況，對學生的學習成績和學習能力給予綜合評定，全面考察學生的綜合素質。

通過對學生進行考核的過程，發現教學中的不足，對教學內容、教學方法及時進行調整。

4 結語

計算機操作系統是一門重要的課程，計算機操作系統教學改革是一個不斷深化、完善的過程。為適應新形式下我國信息技術加速發展的需要，教師必須不斷改進自己的教育教學方式和方法，不斷提高自己的業務水平，切實貫徹該課程的教學大綱和基本要求，不斷地完善教學活動的各個環節，充分調動學生的積極性，夯實學生的專業基礎，培養出社會需要的、具有創新能力的人材。

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