從應(yīng)用型本科人才能力培養(yǎng)談《操作系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[摘 要]操作系統(tǒng)是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)核心課程。目前該門課程多偏重于理論學(xué)習(xí)，對(duì)實(shí)踐重視不夠。應(yīng)用型本科人才能力培養(yǎng)目標(biāo)是：良好的專業(yè)基本能力，學(xué)習(xí)、發(fā)展的能力，創(chuàng)新能力。基于能力培養(yǎng)的《操作系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)，多學(xué)科聯(lián)系，培養(yǎng)系統(tǒng)能力。采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)、發(fā)展能力，以項(xiàng)目方式下達(dá)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。實(shí)踐教學(xué)證明，操作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基本能力、學(xué)習(xí)發(fā)展能力、創(chuàng)新能力具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]操作系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 應(yīng)用型本科 人才培養(yǎng)

[中圖分類號(hào)] G642.423 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 2095-3437（2013）15-0117-02

應(yīng)用型本科教育是我國(guó)高等教育進(jìn)入大眾化階段的一種新的教育現(xiàn)象，它以能力培養(yǎng)為本位。在計(jì)算機(jī)專業(yè)的應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它有助于培養(yǎng)學(xué)生能力、提高學(xué)生素質(zhì)。操作系統(tǒng)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其以內(nèi)容復(fù)雜、涉及面廣、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)使學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難心理。本文從應(yīng)用型本科人才能力培養(yǎng)的角度探討操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生能力有著重要意義。

一、《操作系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

操作系統(tǒng)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，目前該門課程多偏重于理論學(xué)習(xí)，對(duì)實(shí)踐重視不夠，主要體現(xiàn)在：

首先，操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課依附于理論教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容單一。在以往的教學(xué)實(shí)踐中，由于進(jìn)程管理涉及的概念多、內(nèi)容抽象，學(xué)生不易理解，所以操作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要集中在進(jìn)程管理這一章，包括進(jìn)程創(chuàng)建、進(jìn)程控制、進(jìn)程通信等。這種方式忽視了操作系統(tǒng)對(duì)其他資源管理的功能，不易形成對(duì)操作系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生能力和探索精神的目的。

其次，教學(xué)手段單一，學(xué)生覺(jué)得枯燥無(wú)味，實(shí)驗(yàn)興趣不大，沒(méi)有達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)亟待改進(jìn)。

二、應(yīng)用型本科人才能力培養(yǎng)目標(biāo)

能力是個(gè)體在現(xiàn)實(shí)工作中所體現(xiàn)出來(lái)的才智、知識(shí)、技能和態(tài)度的整合。[1]基于這種認(rèn)識(shí)，應(yīng)用型本科人才能力具體包括：勝任某種崗位的專業(yè)基本技能；任職后的再學(xué)習(xí)和發(fā)展能力，如系統(tǒng)思維能力、抽象能力、分析能力、在實(shí)踐中運(yùn)用理論知識(shí)的能力；創(chuàng)新能力。

（一）良好的專業(yè)基本能力

學(xué)生要具備適應(yīng)未來(lái)社會(huì)需要的較扎實(shí)的技術(shù)理論知識(shí)和熟練的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力。作為應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，技術(shù)應(yīng)用能力一是指程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力，二是指計(jì)算系統(tǒng)的認(rèn)知、開發(fā)及應(yīng)用能力，即系統(tǒng)能力。

（二）學(xué)習(xí)、發(fā)展的能力

教育必須注重對(duì)受教育者的再學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，尤其是計(jì)算機(jī)專業(yè)。電腦的發(fā)展日新月異，我們不能保證大學(xué)里所學(xué)的任何一項(xiàng)技術(shù)在以后一直管用，所以必須培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)思考、掌握學(xué)習(xí)方法，這樣在出現(xiàn)新技術(shù)時(shí)才能游刃有余。

（三）創(chuàng)新能力

這是各項(xiàng)能力培養(yǎng)的核心。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)造，在書本知識(shí)、前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上大膽實(shí)踐，能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和掌握的技能解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生尤其需要?jiǎng)?chuàng)新能力，如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)與其他行業(yè)的發(fā)展緊密結(jié)合，是一個(gè)創(chuàng)造性的工作。

三、基于能力培養(yǎng)的《操作系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)

操作系統(tǒng)是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為課堂教學(xué)的繼續(xù)，不僅是計(jì)算機(jī)教學(xué)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，也是計(jì)算機(jī)教學(xué)成效的初步體現(xiàn)。在學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的大力倡導(dǎo)下，可從優(yōu)化課程內(nèi)容設(shè)置、改進(jìn)教學(xué)手段等多方面加強(qiáng)操作系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（一）基于專業(yè)基本能力培養(yǎng)的《操作系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

1.分層次設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力

為使學(xué)生更好的掌握操作系統(tǒng)知識(shí)，針對(duì)課程內(nèi)容復(fù)雜、理論性和實(shí)踐性強(qiáng)及學(xué)生層次不同等特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分層次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以操作系統(tǒng)為核心，包括三種實(shí)驗(yàn)類型，即操作驗(yàn)證型、模塊設(shè)計(jì)型、綜合型。

操作驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)屬于實(shí)際操作，包括系統(tǒng)安裝、Linux常用命令、及vi編輯器的使用等，讓學(xué)生了解主流的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)，為理論課的學(xué)習(xí)及后續(xù)實(shí)驗(yàn)課的順利開展打下基礎(chǔ)。模塊設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是針對(duì)操作系統(tǒng)的軟硬件資源管理功能，利用C語(yǔ)言進(jìn)行包括進(jìn)程的控制與通信、內(nèi)存的分配與管理、文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法等模塊的設(shè)計(jì)，各模塊間的關(guān)系如圖1。通過(guò)該部分實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)算法，使學(xué)生積累基于現(xiàn)代操作系統(tǒng)環(huán)境的編程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)有更深入的認(rèn)識(shí)。綜合型實(shí)驗(yàn)是在前面的基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練，由于時(shí)間限制，該部分屬于選做類，供對(duì)操作系統(tǒng)有關(guān)內(nèi)容感興趣的學(xué)生選擇。

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圖1 實(shí)驗(yàn)?zāi)K間相互關(guān)系

2.多學(xué)科聯(lián)系，培養(yǎng)系統(tǒng)能力

操作系統(tǒng)這門課涉及很多前導(dǎo)課程的知識(shí)，如C語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理等，還是很多后續(xù)課程的基礎(chǔ)，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)等，[2][3]在學(xué)習(xí)過(guò)程中，要引導(dǎo)學(xué)生建立課程間的聯(lián)系。如，C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)側(cè)重于語(yǔ)法等基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)高級(jí)編程涉及很少。操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中可加大這方面的訓(xùn)練，如進(jìn)程間通信實(shí)驗(yàn)，建立兩個(gè)子進(jìn)程，一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送，一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收，在實(shí)現(xiàn)功能的同時(shí)協(xié)調(diào)它們之間的執(zhí)行關(guān)系，這樣不僅使學(xué)生理解了進(jìn)程編程，而且使學(xué)生明白了進(jìn)程間的通信機(jī)制。通過(guò)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)編程語(yǔ)言、硬件知識(shí)等的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)，使學(xué)生建立起一個(gè)完整的知識(shí)體系框架。圖2描述了操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與硬件實(shí)驗(yàn)的關(guān)系。

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圖2 操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與硬件的關(guān)系

（二）采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)、發(fā)展能力

從操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)出發(fā)，“實(shí)驗(yàn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法符合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次性和實(shí)用性。[4]學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)應(yīng)該從學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和自學(xué)意識(shí)的培養(yǎng)入手，以提高學(xué)生自學(xué)能力為主要目標(biāo)。[5]在操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)注意避免單一的授課方式，以具體任務(wù)為中心，通過(guò)完成任務(wù)的過(guò)程，來(lái)介紹和學(xué)習(xí)基本知識(shí)和技能，這就是任務(wù)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)給學(xué)生布置任務(wù)，要求學(xué)生學(xué)習(xí)一些新的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)來(lái)完成任務(wù)，函數(shù)的具體使用需要學(xué)生自己去查詢相關(guān)資料，在這個(gè)過(guò)程中，不僅培養(yǎng)了學(xué)生查詢、利用資料的能力，而且培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力，這種再學(xué)習(xí)能力對(duì)其以后勝任相關(guān)工作具有重要意義。

（三）以項(xiàng)目方式下達(dá)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

對(duì)于模塊設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)過(guò)程中不要求學(xué)生按照某個(gè)固定步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而是以項(xiàng)目的形式下達(dá)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模凑諏?shí)驗(yàn)內(nèi)容要求，自行設(shè)計(jì)方案并組織實(shí)施，從而鍛煉與培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新能力。

操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)以專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為中心，強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，讓學(xué)生感性認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)，從而理解較深的理論知識(shí)，逐步培養(yǎng)學(xué)生具有一定的分析與設(shè)計(jì)能力。根據(jù)對(duì)2010級(jí)計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)效果和教學(xué)反饋的數(shù)據(jù)分析，筆者發(fā)現(xiàn)在以培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才能力為目標(biāo)的教學(xué)模式下，大部分學(xué)生不僅提高了學(xué)習(xí)的積極性，而且在程序設(shè)計(jì)、應(yīng)用所學(xué)理論解決實(shí)際問(wèn)題等方面的能力也大大提高。但要真正學(xué)好操作系統(tǒng)，最好的方法就是自己設(shè)計(jì)一個(gè)小型的操作系統(tǒng)，而這一工作在有限的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生完成難度較大，因此需要一個(gè)基礎(chǔ)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可以進(jìn)一步擴(kuò)充來(lái)組建一個(gè)小型操作系統(tǒng)。因此，我們下一步需要采取循序漸進(jìn)的方式為學(xué)生提供一個(gè)基礎(chǔ)系統(tǒng)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：陳 明]