操作系統(tǒng)課程教學(xué)現(xiàn)狀及改進(jìn)措施

范振鈞,齊 悅

(通化師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院,吉林 通化 134002)

操作系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，在計(jì)算機(jī)專業(yè)課中起到承上啟下的作用.掌握操作系統(tǒng)的原理和實(shí)現(xiàn)的方法，不僅可以幫助學(xué)生理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理，而且可以培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)大中型軟件的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)業(yè)技能.因此,對(duì)操作系統(tǒng)課程的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，找出提高教學(xué)質(zhì)量的對(duì)策，進(jìn)行教學(xué)改革，具有重要意義.

1 操作系統(tǒng)課程教學(xué)現(xiàn)狀

操作系統(tǒng)課程一直是通化師范學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院的主干課程，并由學(xué)院的優(yōu)秀教師任教.但是學(xué)生普遍反映課程涉及面廣、概念抽象不易理解，不好掌握.雖然教師下了很多功夫進(jìn)行講解，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果普遍不理想.下文以通化師范學(xué)院為例，分析操作系統(tǒng)課程的教學(xué)現(xiàn)狀.

1.1 課程內(nèi)容復(fù)雜、難度大

C語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、組成原理等課程都是操作系統(tǒng)課程的前導(dǎo)課，其中任何一門課程學(xué)不好，都會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容的不理解，嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；操作系統(tǒng)課程的很多概念都是看不見、摸不著的，十分艱澀難懂，課程的難度決定了教師在授課時(shí)要采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法.

1.2 教學(xué)方法陳舊落后

目前操作系統(tǒng)課程教學(xué)方法，主要是采用傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法.偏重于教師的講授，課堂上教師不停地講授，學(xué)生不斷記筆記，被動(dòng)地接受知識(shí).學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位被嚴(yán)重忽視，學(xué)習(xí)的目的只是為了期末考試過(guò)關(guān).因此，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)質(zhì)量.改革現(xiàn)有的教學(xué)方式，引入啟發(fā)式、類比等先進(jìn)的教學(xué)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，成為操作系統(tǒng)課程教學(xué)改革的當(dāng)務(wù)之急.

1.3 缺少實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

目前我院實(shí)驗(yàn)室使用的操作系統(tǒng)軟件是微軟公司的windows xp系統(tǒng)，由于windows軟件是商業(yè)軟件，系統(tǒng)源代碼不對(duì)外公開，windows程序接口內(nèi)部的細(xì)節(jié)是看不見的[1]，因此，在操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課中只能利用windows提供的外部程序接口進(jìn)行操作，學(xué)生無(wú)法深入到windows內(nèi)部進(jìn)行學(xué)習(xí).學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以加深對(duì)操作系統(tǒng)原理的理解，實(shí)驗(yàn)課成為原理課的驗(yàn)證過(guò)程.但學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中很難體會(huì)到操作系統(tǒng)和硬件之間的交互，以及操作系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制(比如同步、互斥、消息)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)有發(fā)揮其應(yīng)有的作用，直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性.因此，在實(shí)驗(yàn)課中創(chuàng)建一個(gè)相對(duì)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)成為課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的關(guān)鍵因素.

2 操作系統(tǒng)課程教學(xué)改進(jìn)措施

針對(duì)教學(xué)現(xiàn)狀，提出了以下幾條改進(jìn)措施，在教學(xué)中進(jìn)行實(shí)施，取得了較好的效果.

2.1 在課堂教學(xué)中引入類比、啟發(fā)式等教學(xué)方法.

(1)類比教學(xué)法.類比法是一種由已知探索未知的方法，是以一個(gè)具體且容易理解的事物，用比較的方式來(lái)說(shuō)明一個(gè)抽象難懂的觀念，是將舉例和比較綜合起來(lái)的邏輯思維方法[2].

操作系統(tǒng)中概念盡管都很抽象，但有很多都可以用生活中的事物類比.通過(guò)類比教學(xué)，能夠讓學(xué)生更好地理解抽象的理論，提高學(xué)習(xí)積極性，從而提高教學(xué)質(zhì)量.

例子1：“進(jìn)程”是操作系統(tǒng)中貫穿全書的重要概念，是操作系統(tǒng)課程教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，也是學(xué)生入門的一道坎，初學(xué)者很容易將“進(jìn)程”的概念和以前課程學(xué)的“程序”的概念混淆，如果教師講課時(shí)只是按照書本內(nèi)容將二者進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)比，學(xué)生會(huì)感覺(jué)很乏味，教學(xué)效果不理想.在教學(xué)實(shí)踐中，采用了類比教學(xué)法，這個(gè)問(wèn)題就迎刃而解了.我們可以用學(xué)生熟悉的 “Wps文檔處理器”來(lái)模擬“進(jìn)程”和“程序”之間的區(qū)別(見表1),幫助學(xué)生理解這兩個(gè)概念之間的區(qū)別和聯(lián)系.

表1 “進(jìn)程”和“程序”類比表

例子2： “進(jìn)程間的同步”是一組并發(fā)進(jìn)程，因直接制約而互相發(fā)送消息，相互等待，使得各進(jìn)程按一定的速度執(zhí)行的過(guò)程.我們可以用生活中的“公交車售票員和司機(jī)之間的合作”來(lái)形象生動(dòng)的描述.只有當(dāng)售票員關(guān)門之后司機(jī)才能啟動(dòng)車輛，只有司機(jī)停車之后售票員才能開車門.司機(jī)和售票員的行動(dòng)需要一定的協(xié)調(diào).我們可以把司機(jī)和售票員看成兩個(gè)進(jìn)程，這兩個(gè)進(jìn)程之間直接制約之間的關(guān)系就是同步.

(2)引進(jìn)啟發(fā)式教學(xué)法.啟發(fā)式教學(xué)是教師依據(jù)學(xué)習(xí)過(guò)程的客觀規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)、積極、自覺(jué)地掌握知識(shí)的教學(xué)方法.啟發(fā)式是在對(duì)傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法深刻批判的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，“啟發(fā)式”與“填鴨式”是兩種根本對(duì)立的教學(xué)方法[3-4].

對(duì)于書中的一些基本原理和算法實(shí)現(xiàn)，一般采用分組討論的方式讓學(xué)生自主討論.在小組討論之后，由一名學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，然后提出小組討論的問(wèn)題，讓全班學(xué)生共同討論，最后由授課教師做點(diǎn)評(píng).這種方式既活躍了課堂氣氛，又讓學(xué)生在思考中提高了創(chuàng)新能力.

例子3：在講解經(jīng)典互斥問(wèn)題“過(guò)橋”問(wèn)題時(shí)，首先設(shè)置問(wèn)題：兩個(gè)過(guò)橋者能否一起過(guò)橋？會(huì)有什么后果？過(guò)橋者之間是什么關(guān)系？學(xué)生對(duì)上面幾個(gè)問(wèn)題分組進(jìn)行討論分析后，得出結(jié)論:在橋的載重量只能承擔(dān)一個(gè)人時(shí)，兩個(gè)過(guò)橋者同時(shí)過(guò)橋，會(huì)出現(xiàn)事故.過(guò)橋者之間共享“橋”資源，因而是互斥關(guān)系.在明確上述之后，進(jìn)一步設(shè)置問(wèn)題：臨界區(qū)在哪里？公共信號(hào)量怎么設(shè)？經(jīng)過(guò)討論學(xué)生得出結(jié)論，臨界區(qū)就是過(guò)橋相關(guān)的代碼，公共信號(hào)量初值等于橋的承重量，如承重量1人，初值即為1.下一步繼續(xù)設(shè)置問(wèn)題：用pv操作，寫出過(guò)橋問(wèn)題的偽代碼.由于有了上述鋪墊，學(xué)生可以輕松寫下相關(guān)的代碼，完成教學(xué)任務(wù).通過(guò)設(shè)置問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生思考的熱情，指引學(xué)生思考的方向.最后歸納總結(jié)，得出最終結(jié)論.

采用啟發(fā)式教學(xué)方法后，改變了過(guò)去教師在課堂上唱獨(dú)角戲、學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，較好地提高了教學(xué)效果.

2.2 創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

本學(xué)期，我們?cè)趙indows操作系統(tǒng)下，使用vmare虛擬機(jī)技術(shù)模擬linux下的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生置身于相對(duì)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，親身感受操作系統(tǒng)技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)情況.比如可以采用ps命令來(lái)顯示系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程情況，可以采用kill命令創(chuàng)建和殺死進(jìn)程，可以完成操作系統(tǒng)課程教學(xué)中的注冊(cè)表更改等對(duì)系統(tǒng)有較大影響的實(shí)驗(yàn),還可以通過(guò)完成linux下進(jìn)程控制、內(nèi)存分配置換算法、文件管理器、銀行家算法等綜合性實(shí)驗(yàn)[5]，從而了解linux系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程，提高教學(xué)效率.

3 小結(jié)

從理論和實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)改革提高了課程的教學(xué)質(zhì)量.通過(guò)引入類比、啟發(fā)式教學(xué)方式調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了教學(xué)效率；創(chuàng)建了基于linux的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，徹底解決了操作系統(tǒng)課程理論和實(shí)踐脫節(jié)的頑癥.