操作系統課程教學改革與創新人才培養淺析

朱敬華 等

摘 要：通過對《計算機操作系統》課程教學中存在問題的分析，結合教學實踐的實際情況，從調整教學內容，改進教學方法，改善實踐平臺和完善實踐內容四個方面出發，給出操作系統課程改革方案。實踐證明，該方案能夠有效提高操作系統教學質量，培養學生的自主學習和創新能力。

關鍵詞：操作系統；教學改革；實踐教學；創新人才

操作系統是計算機科學、軟件工程和物聯網專業的專業基礎課程，理論性比較強。本課程的學習目的是使學生掌握操作系統的基本概念，基本原理和實現機制，為今后的研究和工作打下堅實的基礎。然而，由于操作系統理論性強，概念抽象，理論和實際系統相脫離，學生不易理解；另外，實踐性環節薄弱也是現有教學中的嚴重缺陷。傳統操作系統教學根本達不到培養學生的科研能力和探索精神的目的。本文結合筆者的教學實踐，給出“計算機操作系統”課程教學改革和創新型人才培養的過程和體會，并通過實踐教學證明了改革的有效性。

1 目前操作系統課程教學中存在的問題

“操作系統”的教學在計算機學科的課程體系中占重要地位，受到各個學校計算機及相關專業的重視，很多人就操作系統的教學進行了深入研究，但是總體而言，目前操作系統教學中仍存在如下問題：

1.1 課程內容陳舊。隨著計算機技術的飛速發展，操作系統也快速更新，然而現有教材都更新比較慢，不能反映最新的研究熱點和新技術。

1.2 教學方法單一。目前的教學方法多數采用課堂講解方式，屬于一種“灌輸式”教學方法，這種方法不注重學生的思考，缺乏交互。

1.3 概念抽象，難懂。由于很多教材的內容與課堂的講解都很少與實際相聯系，學生常常覺得操作系統的一些概念抽象，難理解，失去學習的興趣。

1.4 理論脫離實際。現有的操作系統教材內容以操作系統的基本原理和五大組成部分為主要結構。教師對操作系統實例部分如Unix操作系統忽略不講，缺少對操作系統實例的分析過程，學生對理論和概念理解不能深入。

1.5 實驗環節薄弱。目前設計的操作系統實驗都是驗證性實驗，學生對實驗的興趣不大，對培養學生的科研創新能力不利。

2 “操作系統”教學改革與培養創新人才的實踐

2.1 完善教學內容，引入實例分析

針對上述對操作系統教學存在問題的分析，我們認為完善教學內容是改革的首要任務。教材的選擇首選應該覆蓋CC2004對操作系統課程知識領域的基本要求。我們的課程組在教學過程中重點講述操作系統的經典內容，并且緊密聯系操作系統的最新發展方向。我們將國內外操作系統研究的最新成果組織到教學內容中，以拓寬學生的視野；適當補充學生課后的文獻讀物，或讓學生自行查找相關文獻來時刻與最前端技術保持同步。課題組自主編寫操作系統講義，保證教學內容新穎，目標明確，重點突出，科學性和通俗性相結合。在講解基本原理時，用Linux作為實例進行講解，使學生獲得更多的感性認識，效果非常好。Linux是開源操作系統，用C語言和匯編語言實現，更適合教師作實例分析。

2.2 改進教學方法，激發學生學習激情

傳統的教學方法和手段陳舊落后，理論與實際脫離，“授之以魚，不如授之以漁”，我們在改革過程中探索多樣化的教學方式，將“授魚”轉變為“授漁”，提高學生的綜合素質，培養學生的創新能力。圍繞教學大綱，采用多元化的教學手段，例如網絡教學、多媒體教學、雙語教學、資源網站、學習論壇等。采用啟發式教學方法，根據教學內容，分別采用教師主講，師生互動，學生報告，分組討論等靈活的教學手段，目的是激發學生的學習熱情和積極性。通過多媒體教學、動畫演示，變抽象為具體，提高學習興趣。拓展課外教學，鼓勵學生直接參與教師的科研項目，或者到企業參加實際操作系統的設計和開發過程，從而提高學生的動手能力和創新能力。

2.3 改變實踐平臺，搭建多平臺操作系統環境

傳統操作系統實踐平臺是Windows，實驗內容多是對操作系統主要功能進行模擬。也有些院校的實踐平臺是Linux，主要是shell編程和系統調用，但這又摒棄了Windows系統的特性。因此本項目考慮將多種實踐環境整合在一起，使學生了解多種主流操作系統的實現技術特征，有助于提高學生的動手能力和創新能力。

2.4 完善實踐內容，提高學生創新能力

我們對實踐內容進行了完善，設計了分階段、分類型的實踐內容。分三個階段：課程實驗階段、課程設計階段和專業設計階段；分四個類型的實驗：體驗實驗、理論驗證實驗、綜合設計實驗和創新實驗。針對性教學，根據學生的情況，分階段分類型完成實踐內容。體驗型實驗主要是使學生了解主流操作系統的使用方法，培養學生的學習興趣；理論驗證型實驗的目的是對操作系統的基本原理和算法加深理解，例如進程調度算法，銀行家算法，頁面置換算法的模擬實現；課程設計作為一門獨立的課程設立，可以培養學生對系統的綜合分析能力和系統實現的能力。創新型實驗以分析開源的Linux操作系統內核源代碼為基礎，設計操作系統的核心功能模塊，提高學生的自主創新能力。

3 結束語

“操作系統”的教學改革是一個復雜的工程，筆者力圖從教學內容、教學方法、實踐平臺和實踐內容四個方面對該課程進行改革探索，目標是打破單一的系統實踐平臺，完善編程環境，激發學生的積極主動性，培養學生實際系統的操控能力，提高學生的編程水平和創新力，最終培養出社會需求的創新型人才。實踐證明，本文提出的教學改革方案實施后，學生的成績有顯著的提高，學生的積極主動性和創新能力也都顯著提高，基本達到了教學改革的目的。

參考文獻：

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基金項目：計算機科學與技術專業拔尖學生培養模式研究與實踐（省級教改項目），項目編號：GJZ201301027。