應用型本科“操作系統”課程教學改革研究

魏士偉 鄧維 柯捷

摘要：“操作系統”是計算機及其相關專業的一門專業核心課程，由于課程本身的知識體系過于抽象和面向應用型本科學生的特點，使得“操作系統”的教學效果不理想。為了提升教學質量和培養學生的綜合素質，本文依據課程本身的特點，結合多年的教學實踐經驗，從教學理念、教學模式、教學實踐環節和教學手段等方面對“操作系統”課程的教學改革做了一些探索和嘗試，提出了操作系統課程教學的一些意見和建議，以期對該門課程的教學提供一定的參考。

關鍵詞：操作系統；教學改革；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）18-0103-03

一、引言

“操作系統”是一組控制計算機硬件及軟件資源，合理地對各類作業進行調度，以及方便用戶使用的程序的集合，是計算機系統中必不可少的一款系統軟件，它的重要性不言而喻。所以“操作系統”作為一門課程，它既是計算機相關專業的必修課和主干課之一，也是計算機專業學生的一門重要的專業基礎課。通過課程的學習，可以使學生掌握“操作系統”的功能、基本原理、設計方法和實現技術，為今后其他的課程的學習夯實基礎。“操作系統”在學生專業能力培養和專業知識架構中的地位是不可替代的。“操作系統”這門課有其自身的特點，它的知識范疇既涉及到了計算機硬件方面的知識，例如微機接口、計算機組成原理等，又涉及到計算機軟件方面的知識，如高級語言程序設計、數據結構、數據庫系統、軟件工程等課程。其提出的一些概念和基本原理很抽象，它的設計方法和實現技術又是教師難以向學生直觀展示的。這些“操作系統”課程本身所具有的特性使得學生在學習過程中產生了厭學、畏學現象，特別是應用型本科或者高職高專的學生，他們的基礎本來就不夠扎實，自學能力不強，缺乏主動學習的習慣，所以就出現了學生學習積極性不高，對學習不感興趣等現象，甚至有的學生拋出了學習“操作系統”無用論的觀點。所有這些情況都使得“操作系統”的授課變得十分困難，課程教學效果不理想，課程教學質量無法得到保障。但是這又是每個講授“操作系統”課程的老師必須面對和解決的問題。“操作系統”課程本身的重要性和課程教學效果的反差，促使我們對課程教學進行不斷地反思和探究，作者結合多年的教學實踐，對該門課程的教學定位、教學手段、教學內容，教學模式等方面做了一些有益的嘗試和改革，并通過實際的教學實踐檢驗，驗證了其有效性。

二、“操作系統”課程教學的現狀及存在的問題

1.教學內容過于全面化復雜化，學生學習難度大興趣不高。“操作系統”作為一個發展多年的成熟的系統軟件，其提供的功能是相當強大的，如果在上“操作系統”這門課程時，我們教師想在短短的幾十個課時的時間里把所有相關的知識都傳授給學生，顯然是不現實的。“操作系統”作為一個系統軟件，特別是現在已經商用的軟件如Windows、Linux和Unix，它們的功能包羅萬象，他們的研發團隊成千上萬人。一些教師在上“操作系統”這門課時，就把它等同于某一個系統軟件來講，講它的原理、架構、設計和實現代碼等等，拓展的知識面很寬。整個一堂課下來，老師講得很累也很全面，但是學生聽得更累，聽得更迷茫。因為任何一個軟件要完成一個功能時涉及的細節問題是很多的，如果面面俱到地講，學生就會抓不到重點，更會覺得學習“操作系統”這門課程太難了，要學的東西太多了，這就會澆滅了大部分學生的興趣，打擊他們的信心，使得他們對這門課程不是愿學而是厭學。“操作系統”本身的一些概念和原理過于抽象，比如并行和并發、分時系統和實時系統、固定分區管理和可變分區管理、基本分頁存儲管理和基本分段存儲管理、死鎖的避免和死鎖的預防、文件的邏輯結構和物理結構、進程調度算法、PV操作、頁面置換算法、銀行家算法等等，這些內容都是其他課本中涉及不到的，又沒有實際的東西能夠直觀地展現給學生，學生即使聽懂了也不會覺得有什么成就感。所以這種純理論的東西直接灌輸給學生，授課過程就會變得更加枯燥無味，學生的學習興趣不高，沒有積極性，老師也會覺得學生不愿學或者學不好學不會，從而失去授課的激情，最終的授課效果可想而知。

2.忽略了教學對象的差異性，教學內容針對性不強。“操作系統”課程本身的特點確定其內容的復雜性、理論性和抽象性，毋容置疑，學生學習這門課程是有一定難度的，特別是對于應用型本科的學生更是如此。應用型本科的學生相比于重點院校的學生有其自身的特點，他們的基礎差、底子薄，抽象思維能力不強，自制力差，學習的積極性和主動性不強。同樣是一門課，上課對象不同，課程的教學目標定位、教學內容和教學模式就要有所改變。但目前“操作系統”的授課現狀是，很多教師直接拿某些重點高校的課程教學目標來要求應用型本科的學生，教學內容不做任何的調整和更改，為了在規定的時間內完成教學大綱的內容，往往進行填鴨式的教學，也不關心學生是否能夠接受，最后的結果就是教學質量大幅度下滑。學生為了應付最終的考試，對課程內容也就是淺嘗輒止的記憶，沒有形成對知識較深入的理解，更談不上計算機專業能力的提升。

常常聽到老師抱怨說，現在的學生是一代不如一代，以前的學生教一遍就會了，現在的學生教兩三遍還不會。其問題的關鍵就是教學目標定位不合理，教學內容針對性不強。的確，隨著我國高校的逐年擴招，精英教育已經轉化為大眾教育，大學所招生學生的學習能力是有所下降的，特別是應用型本科的學生，如果照搬老套的教學目標和教學內容，最終的教學效果必然是不盡如人意。

3.重視理論教學，忽略實踐教學的重要性。“操作系統”的理論知識抽象難懂，“操作系統”實驗教學正好可彌補理論講授方面的缺陷，是學生通過實驗實踐來加深對理論知識理解的最好途徑。而目前的現狀卻是大部分高校只重視“操作系統”的理論教學而忽視了實踐教學，甚至有些高校根本就沒有開設相關的實驗實踐教學。當然這其中的原因是多方面的，一種觀點認為“操作系統”教學內容多，在規定的時間內容能夠講授完理論知識都很緊張，更不用說實踐教學；也有部分教師認為，實驗教學學生的成績評定困難，很難真正考查出學生的學習能力；還有這樣的觀點，實踐教學對理論教學的支撐作用不明顯，無助于學生對理論知識的進一步理解。凡此種種，都說明了“操作系統”實踐教學在課程講授過程中的現狀。

4.教學觀念落后，教學方法單一。由于“操作系統”課程本身的特點，直接沿用傳統的教學觀念已經不適應教學改革發展的觀念，傳統的教學模式也已不能適應“操作系統”的教學要求。老師在講臺上不停地解釋概念，講解原理，學生在下面端坐在課堂上循規蹈矩地聽講，沒有顧忌學生的聽課感受，沒有與學生的互動和學生的積極參與，這樣的課堂氛圍，再加上抽象枯燥的理論內容，必然不會引起學生的興趣、激發學生學習的活力。通常，老師上課的課件是今年用完明年再用，多少年來都沒有改動過，對固有的教學模式因循守舊，沒有因為專業知識的發展趨勢和授課對象的不同有所改觀，這種一成不變的教學方法和教學觀念越來越難以適應當今的大學生學習訴求，特別是基礎知識有所欠缺的應用型本科的學生，更是如此。“操作系統”教學內容的抽象枯燥固然是其本身的特性，但教育觀念的落后和教學方法的陳舊更是教學效果不佳的直接原因。教學手段單一化，教學方法簡單化，上課時教師只是用黑板板書，即使是使用PPT課件講授，PPT課件上堆砌的也全是文字，沒有其他輔助的教學設施，沒有其他教學素材支撐，課程的授課效果自然不好。

三、“操作系統”教學改革策略

1.轉變教學理念，優化課程內容使其更具有針對性。“操作系統”課程的內容多而雜、過于抽象又難以理解，面對的授課對象又是應用型本科的學生，他們的基礎差、底子薄，學習的積極性與主動性不高，授課的教師不能把自己所了解的知識不加選擇地全部傳授給學生，這樣即使傳授給學生，學生也不能夠深入理解。衡量一個教師教學水平的高低不是看他在有限的時間內講授了多少知識，而是看在有限的時間內能讓學生掌握了多少知識。針對“操作系統”這門課程更是如此，如果不針對我們應用型本科院校學生的特點，有側重性的講授內容，教育的最終目的就難以達到。所以我們在講授“操作系統”這門課時，堅持做到“少而精，切忌泛而廣”教學理念，只重點講授課程的最重要最基本的原理和概念，花費較多的課時在重要知識點上深入講解，引導學生深入思考和鉆研，而其他內容可一筆帶過。“操作系統”知識內容紛繁復雜，需要老師摒棄細枝末節的東西從中抽取剝離出最重要的知識點，如處理器管理、存儲器管理、I/O設備管和文件管理等，這些內容詳盡闡述，而其他內容不作過多要求，甚至有些內容可以略講甚至不講（學生課下自學）。這樣才能在某個點上講得深講得透徹，學生才能掌握得更牢固、理解得更透徹。

2.創新教學模式，激發學生的學習興趣。“操作系統”課程有其自身的特點，應用型本科的學生也有其自身的特點，要綜合考慮這兩者的實際情況并結合實際的教學實踐活動，探索出一套適合他們的、高效的、能切合專業人才培養目標的教學模式。“操作系統”內容抽象、理論性強、不宜理解和吸收，但“操作系統”本身卻是一款優秀的系統軟件，它所解決的問題都具有很強的實用性，它的很多經典的算法解決了現實生活中的很多問題。講解“操作系統”知識的過程中，如果多與我們身邊生活實例相結合，就會發現“操作系統”原理性的東西離我們并不那么遙遠，學生理解起來也沒有想象中的那么困難。應用型本科的學生基礎差底子薄、缺乏學習的主動性是事實，但他們的情商高，善于和老師交流，敢大膽提出自己的意見，參與意識強，也渴望得到肯定和表揚。所有這些都是我們可以進一步進行挖掘和利用的。以激發學習興趣為出發點，專業能力培養為目標，知識傳授為載體，全面參與型，任務驅動型和問題引導型的教學模式是行之有效的。興趣是最好的老師，特別是對于基礎較為薄弱的同學，不能喚起他們學習的興趣，激發學習的激情就沒有達到教育的目的。激發他們學習興趣的途徑就是讓學生全面參與到教學活動中，用實際的任務驅動他們，用拋出的現實生活中他們關心的問題引導他們去思考，肯定他們思考的結果，表揚他們的進步，增強他們的信心。

3.注重課程實踐教學，培養學生實踐動手能力。實踐教學的重要性和對理論教學的互補作用越來越被大家所認可，但應該如何開展實踐教學、實踐教學應該開設哪些內容、實踐教學和理論教學的比重多少合適、面對基礎較差的學生如何通過實踐教學切實提高他們的動手能力、如何在實踐教學中客觀公正地評價學生的成績等等，這都是擺在所有教育工作者面前的一道難題。處理不好這些問題就會使實踐教學的效果大打折扣。“操作系統”內容龐大繁雜，針對于應用型本科的學生，不能讓他們一開始就去研讀Linux操作系統的源代碼，修改Linux的功能等，這樣綜合性的實驗只會打擊他們的自信心；也不能把實驗的源代碼直接給他們，僅僅讓他們簡單地做一下程序的調試工作，這樣也起不到任何提高動手能力、加深理論知識理解的能力。“操作系統”實驗內容的設計要針對應用型本科學生的特點，我們設計的“操作系統”內容既有驗證性的實驗，也有設計性的實驗，還有綜合性的實驗。在做實驗的過程中有一個循序漸進的過程，實驗內容的難度也由易到難、由淺入深逐漸展開。教師實驗教學中的作用同樣重要，學生在做實驗過程中會遇到各種各樣的問題，教師要不同的情況加以協助和指導，這樣他們的動手能力既得到了鍛煉，理論知識的理解也得到了加強。

4.運用多種教學手段，創建多位一體的學習環境。隨著社會的進步和教育理念的提升，新的教育教學設施和教學手段不斷涌現。用便捷的教學設施、多樣化的教學手段和靈活的教學方法更加直觀、通俗、形象地表達抽象、深奧、不宜理解的知識內容是學生的迫切要求，也是授課教師的責任和使命。除了使用傳統的黑板和PPT授課，新的教學手段和教學方法更能激發學生的學習興趣和求知欲。比如用動畫的形式表現進程調度算法，學生理解起來要比老師講授好得多。另外PPT的制作加入更多的圖像圖形元素，加入互動性的內容，提升教學效果。利用日益發展起來的網絡學習“操作系統”知識，如果某個知識點理解不透徹，鼓勵學生通過網絡上的課件、視頻來加深對知識的掌握和理解。特別是現在越來越流行的MOOC，鼓勵學生通過它來進行課程的提前學習，然后再在課堂上和老師進行交流和討論。越來越多的教學設施是我們教師用來提升教學效果和教學質量的有力工具，它們的靈活應用是培養學生專業知識能力、提升創新思維能力一種新的途徑。另外，我們還建立了課上課下、網上課堂和教室課堂多位一體的學習環境，學生可以通過多種方式和手段進行學習。比如，我們把課程的課件，案例素材都放到網上，學生可以通過網絡進行討論，教師可以在網上答疑輔導。我們今后還要把教學錄像放到網上，做成真正的網絡課堂。

四、結束語

“操作系統”是計算專業的核心課程，在計算機及其相關專業的教學體系中起著舉足輕重的作用，對培養學生的綜合素質有重要意義。本文針對應用型本科學生的特點，結合多年的教學實踐活動，從教學理念、教學模式、教學實踐環節和教學手段等方面對“操作系統”課程的教學改革做了一些探索和嘗試，也取得了一些明顯的效果。但課程教學改革是一個不斷完善的過程，其涉及的內容也是多方面的，只有不斷跟蹤學科發展、完善和充實教學內容、改變教學觀念、改進教育教學方法、注重培養學生實踐動手能力，才能使教學質量逐步提高，培養出適應社會發展需要的專業技術人才。

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