操作系統(tǒng)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)淺析

朱敬華 等

摘 要：通過對(duì)《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》課程教學(xué)中存在問題的分析，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐的實(shí)際情況，從調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，改善實(shí)踐平臺(tái)和完善實(shí)踐內(nèi)容四個(gè)方面出發(fā)，給出操作系統(tǒng)課程改革方案。實(shí)踐證明，該方案能夠有效提高操作系統(tǒng)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；教學(xué)改革；實(shí)踐教學(xué)；創(chuàng)新人才

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)科學(xué)、軟件工程和物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，理論性比較強(qiáng)。本課程的學(xué)習(xí)目的是使學(xué)生掌握操作系統(tǒng)的基本概念，基本原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)制，為今后的研究和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，由于操作系統(tǒng)理論性強(qiáng)，概念抽象，理論和實(shí)際系統(tǒng)相脫離，學(xué)生不易理解；另外，實(shí)踐性環(huán)節(jié)薄弱也是現(xiàn)有教學(xué)中的嚴(yán)重缺陷。傳統(tǒng)操作系統(tǒng)教學(xué)根本達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和探索精神的目的。本文結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，給出“計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)”課程教學(xué)改革和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的過程和體會(huì)，并通過實(shí)踐教學(xué)證明了改革的有效性。

1 目前操作系統(tǒng)課程教學(xué)中存在的問題

“操作系統(tǒng)”的教學(xué)在計(jì)算機(jī)學(xué)科的課程體系中占重要地位，受到各個(gè)學(xué)校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的重視，很多人就操作系統(tǒng)的教學(xué)進(jìn)行了深入研究，但是總體而言，目前操作系統(tǒng)教學(xué)中仍存在如下問題：

1.1 課程內(nèi)容陳舊。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，操作系統(tǒng)也快速更新，然而現(xiàn)有教材都更新比較慢，不能反映最新的研究熱點(diǎn)和新技術(shù)。

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

1.3 概念抽象，難懂。由于很多教材的內(nèi)容與課堂的講解都很少與實(shí)際相聯(lián)系，學(xué)生常常覺得操作系統(tǒng)的一些概念抽象，難理解，失去學(xué)習(xí)的興趣。

1.4 理論脫離實(shí)際?，F(xiàn)有的操作系統(tǒng)教材內(nèi)容以操作系統(tǒng)的基本原理和五大組成部分為主要結(jié)構(gòu)。教師對(duì)操作系統(tǒng)實(shí)例部分如Unix操作系統(tǒng)忽略不講，缺少對(duì)操作系統(tǒng)實(shí)例的分析過程，學(xué)生對(duì)理論和概念理解不能深入。

1.5 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)薄弱。目前設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣不大，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力不利。

2 “操作系統(tǒng)”教學(xué)改革與培養(yǎng)創(chuàng)新人才的實(shí)踐

2.1 完善教學(xué)內(nèi)容，引入實(shí)例分析

針對(duì)上述對(duì)操作系統(tǒng)教學(xué)存在問題的分析，我們認(rèn)為完善教學(xué)內(nèi)容是改革的首要任務(wù)。教材的選擇首選應(yīng)該覆蓋CC2004對(duì)操作系統(tǒng)課程知識(shí)領(lǐng)域的基本要求。我們的課程組在教學(xué)過程中重點(diǎn)講述操作系統(tǒng)的經(jīng)典內(nèi)容，并且緊密聯(lián)系操作系統(tǒng)的最新發(fā)展方向。我們將國內(nèi)外操作系統(tǒng)研究的最新成果組織到教學(xué)內(nèi)容中，以拓寬學(xué)生的視野；適當(dāng)補(bǔ)充學(xué)生課后的文獻(xiàn)讀物，或讓學(xué)生自行查找相關(guān)文獻(xiàn)來時(shí)刻與最前端技術(shù)保持同步。課題組自主編寫操作系統(tǒng)講義，保證教學(xué)內(nèi)容新穎，目標(biāo)明確，重點(diǎn)突出，科學(xué)性和通俗性相結(jié)合。在講解基本原理時(shí)，用Linux作為實(shí)例進(jìn)行講解，使學(xué)生獲得更多的感性認(rèn)識(shí)，效果非常好。Linux是開源操作系統(tǒng)，用C語言和匯編語言實(shí)現(xiàn)，更適合教師作實(shí)例分析。

2.2 改進(jìn)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情

傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段陳舊落后，理論與實(shí)際脫離，“授之以魚，不如授之以漁”，我們?cè)诟母镞^程中探索多樣化的教學(xué)方式，將“授魚”轉(zhuǎn)變?yōu)椤笆跐O”，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。圍繞教學(xué)大綱，采用多元化的教學(xué)手段，例如網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、多媒體教學(xué)、雙語教學(xué)、資源網(wǎng)站、學(xué)習(xí)論壇等。采用啟發(fā)式教學(xué)方法，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，分別采用教師主講，師生互動(dòng)，學(xué)生報(bào)告，分組討論等靈活的教學(xué)手段，目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。通過多媒體教學(xué)、動(dòng)畫演示，變抽象為具體，提高學(xué)習(xí)興趣。拓展課外教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生直接參與教師的科研項(xiàng)目，或者到企業(yè)參加實(shí)際操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程，從而提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

2.3 改變實(shí)踐平臺(tái)，搭建多平臺(tái)操作系統(tǒng)環(huán)境

傳統(tǒng)操作系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)是Windows，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多是對(duì)操作系統(tǒng)主要功能進(jìn)行模擬。也有些院校的實(shí)踐平臺(tái)是Linux，主要是shell編程和系統(tǒng)調(diào)用，但這又摒棄了Windows系統(tǒng)的特性。因此本項(xiàng)目考慮將多種實(shí)踐環(huán)境整合在一起，使學(xué)生了解多種主流操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)特征，有助于提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

2.4 完善實(shí)踐內(nèi)容，提高學(xué)生創(chuàng)新能力

我們對(duì)實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行了完善，設(shè)計(jì)了分階段、分類型的實(shí)踐內(nèi)容。分三個(gè)階段：課程實(shí)驗(yàn)階段、課程設(shè)計(jì)階段和專業(yè)設(shè)計(jì)階段；分四個(gè)類型的實(shí)驗(yàn)：體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、理論驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。針對(duì)性教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的情況，分階段分類型完成實(shí)踐內(nèi)容。體驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)主要是使學(xué)生了解主流操作系統(tǒng)的使用方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；理論驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的目的是對(duì)操作系統(tǒng)的基本原理和算法加深理解，例如進(jìn)程調(diào)度算法，銀行家算法，頁面置換算法的模擬實(shí)現(xiàn)；課程設(shè)計(jì)作為一門獨(dú)立的課程設(shè)立，可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)系統(tǒng)的綜合分析能力和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的能力。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)以分析開源的Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核源代碼為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)的核心功能模塊，提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

3 結(jié)束語

“操作系統(tǒng)”的教學(xué)改革是一個(gè)復(fù)雜的工程，筆者力圖從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐平臺(tái)和實(shí)踐內(nèi)容四個(gè)方面對(duì)該課程進(jìn)行改革探索，目標(biāo)是打破單一的系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)，完善編程環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的積極主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際系統(tǒng)的操控能力，提高學(xué)生的編程水平和創(chuàng)新力，最終培養(yǎng)出社會(huì)需求的創(chuàng)新型人才。實(shí)踐證明，本文提出的教學(xué)改革方案實(shí)施后，學(xué)生的成績有顯著的提高，學(xué)生的積極主動(dòng)性和創(chuàng)新能力也都顯著提高，基本達(dá)到了教學(xué)改革的目的。

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基金項(xiàng)目：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)拔尖學(xué)生培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐（省級(jí)教改項(xiàng)目），項(xiàng)目編號(hào)：GJZ201301027。