操作系統教學改革探析

摘 要： 計算機操作系統課程是計算機專業的核心課程，針對該課程理論性強，過程抽象，不易理解，教學效果不理想等問題，探討了如何通過有效的教學手段來提高教學質量。從更新教學觀念、改革教學內容、豐富教學方法和強化教學成效考評等方面，提出了該課程教學改革的基本思路和方法。

關鍵詞： 操作系統； 教學手段； 教學觀念； 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）01-57-02

Discussion on reform of operating system education

Wang Hongfeng

（Computer Department of Dezhou University， Dezhou， Shandong 253023， China）

Abstract： The curriculum of computer operating system is a core course of computer science. This curriculum has many characteristics， such as considerable theoretical concepts， abstract process， and unsatisfactory teaching quality. How to enhance teaching quality by an efficient teaching method is discussed. The basic idea and method of course reform are proposed， from the aspects of teaching idea， teaching content， teaching method and teaching effect evaluation.

Key words： operating system； teaching method； teaching concept； teaching reform

0 引言

操作系統是現代計算機系統中必不可少的系統軟件，計算機系統越復雜，操作系統的作用和地位就越重要[1]。操作系統是計算機科學與技術專業學生必須學習的專業課程，該課程為計算機應用人員深入了解和使用計算機提供了必備知識，為設計人員提供進行系統軟件開發的基礎理論知識，因此它是計算機專業的一門理論性較強的主干課程，同時它又是一門實踐性很強的課程[2]。操作系統是計算機專業學生全面理解和掌握系統軟件、應用軟件設計方法和技術、了解計算機硬件和軟件之間關系必不可少的綜合課程。

1 操作系統現狀分析

操作系統課程是一門重要的計算機專業基礎課，長期以來，該課程的內容較為固定，授課方法較為單一。操作系統難學難教，有其課程自身的特點，歸納為以下幾個方面[3，4]。

⑴ 教學內容比較陳舊

長期以來，操作系統課程的內容較為固定，授課方法較為單一，課程設置偏向理論，教材上的知識更新很緩慢，與前沿技術結合不緊密，與現實也脫節。

⑵ 應用性不強

操作系統首先談的是管理方法，其次是實現方法，即算法；這一點不同于程序語言類課程或者數據結構等課程，可以直接當工具來使用，操作系統的應用不如其他課程來的直接；大多數應用型本科生學習目的是掌握實現方法，而對于其管理方法的分析與設計，一是還沒有形成足夠的認識，二是還沒有到達綜合系統分析和管理的層次。所以大多數學生的體會是學了難用上，故而興趣不大。

⑶ 實踐難度大

操作系統作為最底層的軟件，內核的編譯和調試很困難，稍有不慎就可能使系統崩潰了，需要重裝操作系統，費時費力；盡管目前多采用虛擬機做實驗的方式，但涉及環境變化，部分實驗與在真實平臺下有差別，實驗效果打了折扣。

⑷ 課程比較獨立，延續性學習不夠

學生目前訓練較多的是基于某平臺上的二次開發，涉及到系統的底層開發很少，這樣導致操作系統的后續學習訓練不夠，與其他課程聯系不夠，顯得比較獨立。實際上，操作系統作為軟硬件課程的紐帶，應該對其他課程起到積極的引導促進作用。

基于上述分析，對操作系統教學改革提出了更高的希望和要求。本文對操作系統教學的現狀及存在的問題進行了歸納總結，并提出了對操作系統課程教學改革的幾點建議，供大家參考。

2 操作系統課程教學改革的對策

2.1 更新教學觀念

學生有無進步或發展是教學有沒有效益的惟一指標。傳統教學方式重演繹、推理、按部就班，教師在整個教學過程中起主導作用。這樣的教學會使學生的獨立思考能力和創造能力被嚴重束縛。現今教學中的“應試教育”傾向其實也源于傳統教學模式，即：教師講，學生聽；教師寫，學生看；教師要求學生做；口頭強調“啟發式”教育，實際施行的卻是“滿堂灌”，教學中“費時低效”的現象還不同程度地存在，教學效益低下。教學不應該只是一個教與學的過程，還應該是一個師生互動的過程。在實際教學過程中，要以學生為中心，多采用啟發式、討論式、研究式教學，增加學生實踐機會、自學機會和創新機會，充分發揮其個性和特長，以利于他們素質和能力的綜合提高。

2.2 改革教學內容

目前，社會對嵌入式軟硬件開發人才的需求很迫切，需求量也很大。作為應用型本科院校，有責任培養社會急需的工程類專業人才，學生也非常迫切地希望能夠系統地學習嵌入式技術，得到規范的指導和訓練，以獲得更多的就業機會。因此，在確定操作系統原理授課內容時，我們跟蹤操作系統原理和相關技術的教材，同時注重嵌入式知識的講授，嵌入式技術是軟硬件技術的高度耦合，涉及到的前期課程有：數字電路、電路分析、微機原理與接口、C語言程序設計、操作系統原理等。筆者提出在前導課程中有意識地加入嵌入式技術的知識和實踐訓練，做好鋪墊，不僅有利于嵌入式人才的培養，構建新學科體系，還能提升專業基礎課的教學質量，使老課程保持技術進步，達到學以致用的教學目的。

結合我院“創新性應用型特色名校”的發展目標，我們設計操作系統課內實驗項目覆蓋了進程控制、進程通信、線程（或者進程）同步和調度，存儲器管理、系統調用，文件系統等方面。我系自主開發了基于μCOS操作系統原理實驗教學平臺。該系統由主機和目標機構成，目標機運行μCOS-II系統，主機上運行QT應用軟件，μCOS-II通過串口將數據傳遞給QT動畫程序，QT動畫程序將實時顯示目標機的運行狀態，并附有文字說明來幫助學生理解操作系統運行過程。

此外，積極引導學生參加科技競賽活動，鼓勵他們參加“博創杯”嵌入式設計大賽和齊魯軟件大賽等競賽項目。通過科技創新活動，達到培養學生學習的興趣和解決問題的能力。

2.3 豐富教學方法

圍繞操作系統課程的教學目的，我們利用了多種教學方法，提高學生的學習能力。

采取課內教學與課外輔導相結合的形式。課內學習主要教師為中心，講授操作系統的設計原理，實現的技術，以及在具體的操作系統中是如何實現的，主要采用啟發式教學；課外輔導，以學生為中心，通過我院建立的課程網站，在開放性實驗室進行自主學習和網絡討論，教師通過課程網站與學生交流學習心得。

課內實驗與課外實驗相結合。我們把操作系統的實驗設計分成兩部分，課內實驗與課外實驗。課內實驗選擇自編的《計算機操作系統實驗指導書》中的幾個項目，要求這些實驗項在windows環境下，由教師指導，每個學生獨立完成。通過此訓練，使學生初步能用所學的軟件設計技術和程序設計語言知識，解決操作系統設計原理中的一些關鍵問題，如：進程控制、進程通信、線程（或者進程）同步和調度，存儲器管理等，既鞏固了所學的操作系統設計原理知識、檢查學習效果的作用，通過利用實驗過程中解決所遇到的問題，也加深對操作系統原理知識的理解。我們把μCOS內核剖析作為學生課外實驗[5，6]。我們的具體的做法是：把學生分成若干組，每組布置一個實驗題目，同學能過自學習完成，形成實驗報告。然后把各組同學組織在一起講解自己的實驗項目。這樣培養了學生的動手能力和創造能力，擴大了學生的知識視野。

2.4 加強教學成效考評

教學考評是衡量教學效果的重要措施，是促進教學的一種有效手段。這里僅討論對學生學習成效考評，其考評目標是衡量學生掌握知識的情況，評價學生分析問題和解決問題的能力。因此，考核的項目、內容、方式與標準應據此而定，做到合理、公平地評估學生的學習成績，并建立相應試題庫。根據操作系統課程內容龐雜、涉及面廣、理論性、實踐性強、技術發展快的特點，我們確定采用了動態的過程考評和靜態的課程結業考評相結合的方式。動態的過程考評包括平時的課內作業、課外學習完成的大作業、課內實驗、課外實驗；靜態的課程結業考評包括課程結業的理論筆試和實驗測試兩項，其中課外布置的大作業和課外實驗采用報告、答辯、演示的方式。

3 結束語

操作系統課程的教學工作是一個復雜的系統工程，為適應信息社會加速發展的需要，必須對傳統式的、灌輸式的教學方式進行改革。針對目前操作系統原理的教學現狀以及整個計算機科學的教育改革形勢，本文提出了應更新教學觀念，以學生為中心，多采用啟發式、討論式、研究式教學；在加強基礎知識、基本方法、基本技能的基礎上，優化和更新教學內容；豐富教學方法，堅持課內實驗與課外實驗相結合；通過動態的過程考評和靜態的課程結業考評相結合等方式強化教學成效考評。為適應信息社會快速發展的需要，今后還應加大操作系統課程的改革力度和步伐，盡其所能，把學生培養成二十一世紀的合格人才。

參考文獻：

[1] 湯小丹，梁紅兵，哲鳳屏等.計算機操作系統[M].西安電子科技大學出版社，2007.

[2] 朱貴良.國外若干知名大學《操作系統》課程教學設計特點研究[J].許昌師專學報，2001：102-105

[3] 徐惠，郭榮祥，周建美.基于計算機專業學生創新能力培養的課堂教學改革[J].計算機教育，2009.21：86-89

[4] 蒲曉蓉，陸慶，耿技.改革《操作系統》課程設置強化學生的基礎知識[J].電子科技大學學報，2002.6：99

[5] 陸惠娟，高波涌.計算機專業創新性人才培養思考與實踐[J].計算機教育，2008.20：156-158

[6] Jean J.Labrosse著，邵貝貝等譯.嵌入式實時操作系統uC/OS-II[M].北京航空航天大學出版社，2003.