“操作系統(tǒng)原理”課程思政的策略與實踐

劉海玲 葛繼科 祝華正

摘? ? 要：文章通過分析思想政治教育融入到“操作系統(tǒng)原理”課程的必要性，提出圍繞該課程開展思想政治教育的四個核心要素。即以案例式教學(xué)模式為載體，以唯物辯證法塑思維，以愛國主義情感造靈魂，以職業(yè)素養(yǎng)強內(nèi)涵，探究“操作系統(tǒng)原理”課程開展思想政治教育的實施策略、方案以及途徑，并將該方案應(yīng)用到具體的教學(xué)過程中，為同類課程開展思想政治教育提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：課程思政;“操作系統(tǒng)原理”;案例式教學(xué)

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2022）02-0022-03

2016年，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，實現(xiàn)三全育人，開創(chuàng)高等教育發(fā)展的新局面[1]。在這種新的教學(xué)背景下，教育工作者圍繞課程思政開展了各項研究與實踐，并從不同維度和層面探討了課程思政與立德樹人之間的緊密聯(lián)系、價值引領(lǐng)以及實現(xiàn)模式。理工科類的專業(yè)課程也開始積極探索課程思政的切入點、實施途徑與具體實踐[2-3]。“操作系統(tǒng)原理”作為計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)必修課，課程思政對該課程的教學(xué)提出了新的要求。為發(fā)揮該課程對學(xué)生的價值引領(lǐng)作用，培養(yǎng)素質(zhì)更高的計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才，文章重點圍繞“操作系統(tǒng)原理”課程教學(xué)改革過程中引入思政元素的必要性、實現(xiàn)策略、實現(xiàn)方案與具體實踐展開論述。

一、思想政治教育融入“操作系統(tǒng)原理”專業(yè)

課程的必要性

（一）“教書”和“育人”統(tǒng)一發(fā)展的內(nèi)在需求

2019年3月，習(xí)近平總書記在學(xué)校思想政治理論課教師座談會上明確指出，要堅持價值性和知識性相統(tǒng)

一，寓價值觀引導(dǎo)于知識傳授之中。這一論述深刻闡述了“教書”與“育人”之間的辯證關(guān)系，即在教學(xué)過程中，“教書”和“育人”這兩種活動相互促進、不可分割。對于計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生而言，不僅要求他們具備扎實的專業(yè)知識、勇于探索與創(chuàng)新的精神，而且還需具備良好的職業(yè)素養(yǎng)與工程倫理認知。高校要通過課程思政教學(xué)，從根本上提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、專業(yè)能力與核心價值觀，培養(yǎng)高素質(zhì)的操作系統(tǒng)應(yīng)用以及研發(fā)人才，這也是當(dāng)前教學(xué)發(fā)展與提升的迫切內(nèi)在需求。

（二）“操作系統(tǒng)原理”專業(yè)課程的內(nèi)在需求

“操作系統(tǒng)原理”課程綜合闡述操作系統(tǒng)的內(nèi)涵、組成、實現(xiàn)策略及技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容。從該課程所屬的位置、課程內(nèi)容以及課程特點可以看出，該課程探究的知識內(nèi)容與面臨的問題，涉及現(xiàn)實生活中的許多場景與問題原型。例如，素材1，人工智能時代的操作系統(tǒng)對于5G時代的決勝起著至關(guān)重要的作用，并構(gòu)建了其他技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用基石。素材2，2020年9月10日，華為正式發(fā)布操作系統(tǒng)鴻蒙，它的誕生打破了操作系統(tǒng)的固有格局，揭開了操作系統(tǒng)發(fā)展的新華篇。由此可以發(fā)現(xiàn)，這些來自于現(xiàn)實生活中的案例或素材，體現(xiàn)出“操作系統(tǒng)原理”課程中思政素材的時效性與多樣性，表明該課程適合開展多種主題的思想政治教育。

（三）提升課程與專業(yè)認同度的內(nèi)在需求

一門課程、一個專業(yè)是否能得到學(xué)生的認同，不僅取決于課程與專業(yè)的深度和廣度，更取決于學(xué)生對課程和專業(yè)的內(nèi)心認同度。因此，在課程的教學(xué)和專業(yè)的教育過程中，將課程思政融入教學(xué)過程，讓學(xué)生在情感和認知層面產(chǎn)生共情，在學(xué)習(xí)過程中具備明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并具有充足和源源不斷的學(xué)習(xí)動力，這個內(nèi)在需求正好契合課程思政的態(tài)度傾向和價值引領(lǐng)作用。

二、“操作系統(tǒng)原理”課程思政的策略研究

思政教學(xué)的策略是可以實現(xiàn)思政教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)方針、方法和方案的集合。基于已有的研究基礎(chǔ)和現(xiàn)有的

“操作系統(tǒng)原理”課程教學(xué)體系、知識框架以及教學(xué)資源，從思維意識、愛國情感、職業(yè)素養(yǎng)這三個切入點升華課程教學(xué)，構(gòu)建以“課程內(nèi)容為核心、思政價值為靈魂、案例教學(xué)為載體”的課程思政教學(xué)體系，使課程專業(yè)教育與思政教育相互促進、協(xié)同發(fā)展。具體的實施策略包括以下四點。

（一）以案例式教學(xué)為載體，融入思政元素

在重慶科技學(xué)院“操作系統(tǒng)原理”課程的教學(xué)過程

中，案例式教學(xué)的實踐探索已開展2個教學(xué)循環(huán)。引入思政元素后，需要重新思考和挖掘案例中所蘊含的引領(lǐng)價值。為達到這一目標(biāo)，需仔細研判課程中需要挑戰(zhàn)和解決的問題原型，例如操作系統(tǒng)設(shè)計時的性能選擇問題、協(xié)調(diào)多個進程的資源競爭問題、死鎖問題、內(nèi)存分配問題等與課程思政之間的內(nèi)在聯(lián)系。在案例探究的過程中，提高學(xué)生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力，同時將辯證唯物論和唯物辯證法與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來，潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生建立科學(xué)的思維方法、培養(yǎng)愛國主義情感、形成良好的職業(yè)素養(yǎng)。通過案例的完整實踐，讓學(xué)生熟練掌握辯證思維的一些基本方法，例如歸納和演繹、分析和綜合、抽象與具體。

（二）以唯物辯證法塑造思維

“操作系統(tǒng)原理”課程中所涉及的知識與內(nèi)容，不僅是馬克思主義哲學(xué)思想的生動體現(xiàn)，更是唯物辯證法的有力論證。例如，對于進程、進程管理、進程調(diào)度這些抽象學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握，可以提升學(xué)生的形象思維能力;對于存儲器體系、輸入輸出系統(tǒng)、進程同步機制等嚴密知識體系的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力;對于進程調(diào)度算法、頁面置換算

法、緩沖實現(xiàn)機制等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力;從原理與知識向具體應(yīng)用的轉(zhuǎn)換，可以引導(dǎo)學(xué)生把握操作系統(tǒng)發(fā)展的客觀規(guī)律，以科學(xué)的實踐觀指導(dǎo)轉(zhuǎn)換過程。

（三）以愛國主義情感鑄造靈魂

愛國是中華民族的優(yōu)良傳統(tǒng)，也是民族精神的核心所在。社會主義核心價值觀中強調(diào)的愛國，正是人民對祖國的深情厚感。在教學(xué)過程中，以“操作系統(tǒng)原理”課程教學(xué)為基礎(chǔ)，融

入思想政治教育內(nèi)容，通過專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解與認識所學(xué)知識對于科技強國的重要意義，這種意義重點體現(xiàn)在國家信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展、5G時代萬物互聯(lián)、智慧制造、

智慧城市等的建設(shè)中。通過課程思政，提升學(xué)生的職業(yè)使命感與愛國情感。

（四）以職業(yè)素養(yǎng)強化內(nèi)涵

在教學(xué)過程中，將職業(yè)素養(yǎng)教育與教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)案例緊密結(jié)合起來，通過引導(dǎo)學(xué)生了解行業(yè)從業(yè)規(guī)范與行為準則，培養(yǎng)學(xué)生認真嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)，使其在今后的工作過程中能以不畏艱難的拼搏精神努力奮斗。為達到這一點，可以從以下幾個方面入手。第一，精選操作系統(tǒng)實現(xiàn)過程中優(yōu)秀人物尋找問題最佳解決方案的事跡，并將這些事跡融入課程教學(xué)案例，讓學(xué)生從中感悟執(zhí)著追求科學(xué)真理的敬業(yè)精神;第二，嚴格課程過程化管理，規(guī)范學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，以此培養(yǎng)學(xué)生遵循職業(yè)規(guī)范的行為模式;第三，設(shè)置難度等級不一、層次遞增的教學(xué)案例與實踐教學(xué)內(nèi)容，鼓勵學(xué)生從簡單到復(fù)雜、從理論到實踐，逐步提升自己，在此過程中，逐步養(yǎng)成不畏困難、勇于實踐、勇于創(chuàng)新的敬業(yè)精神。

三、“操作系統(tǒng)原理”課程思政的實施方案與具體實踐

課前，通過研究該課程的特色和優(yōu)勢，更新課程育人目標(biāo)，挖掘課程專業(yè)知識中蘊含的精神內(nèi)涵和思想價值，從文化、歷史、行業(yè)以及專業(yè)等維度，精研課程案例并拓展案例的廣度和深度。在教學(xué)過程中，以生動的案例教學(xué)為載體，深入淺出、潛移默化地開展課程思政。課后，通過案例討論與實踐，提升課程的內(nèi)涵性。在教學(xué)設(shè)計時，首先，要以激勵、寬容的態(tài)度引導(dǎo)學(xué)生思考，樂于表達，勇于分享;其次，創(chuàng)設(shè)自主、協(xié)作、探索的學(xué)習(xí)氛圍，分層設(shè)置不同的任務(wù)目標(biāo)，開展教學(xué)創(chuàng)新實踐活動，以保證知識目標(biāo)的達成;最后，引導(dǎo)式、探索式案例教學(xué)活動的組織與開展，積極調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，強調(diào)學(xué)生知識與應(yīng)用技能的體驗與生成，以保證系統(tǒng)能力目標(biāo)與價值引領(lǐng)教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。該課程中蘊含的思政元素以及開展思想政治教育的具體實施計劃如表1所示。

依據(jù)“操作系統(tǒng)原理”課程實施方案，課程組在重慶科技學(xué)院計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中選擇2017級學(xué)生開展第一輪的教學(xué)實踐活動。下面以3個教學(xué)設(shè)計為例，說明在具體教學(xué)活動開展的過程中如何實施課程思政，培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀、愛國主義情感和職業(yè)素養(yǎng)。

（一）從進程同步塑辯證觀、壯真理心

《進程同步》屬于“操作系統(tǒng)原理”課程中《進程的描述與控制》中的內(nèi)容，主要闡述操作系統(tǒng)對于多個進程執(zhí)行過程中的資源協(xié)調(diào)以及執(zhí)行次序的管理。事物之間因資源競爭而引起的次序協(xié)調(diào)問題廣泛存在于現(xiàn)實生活中，例如飯?zhí)门抨?、銀行ATM取款機的使用、產(chǎn)品加工的流水線作業(yè)等。這些隨處可見的生活經(jīng)歷使得學(xué)生對于多個事物在執(zhí)行過程中，對資源的競爭使用或次序協(xié)調(diào)問題都有感性的體驗，這為正確認知并理解操作系統(tǒng)中進程之間的同步問題打下基礎(chǔ)。

通過精研教學(xué)內(nèi)容，該小節(jié)的思政切入點可以從以下幾個方面展開。第一，在多道程序環(huán)境下，處于同一個系統(tǒng)內(nèi)存中的多道進程之間，因為共享系統(tǒng)中的打印機等設(shè)備，它們之間存在一種間接的相互影響、相互制約的關(guān)系。與間接制約關(guān)系相對應(yīng)的是直接制約關(guān)系，某些用戶程序為了完成某項任務(wù)建立多個子進程，這些子進程在時序上相互協(xié)作。第二，直接制約關(guān)系與間接制約關(guān)系作為事物不同的層面，展現(xiàn)出各自不同的特點。基于間接制約關(guān)系的矛盾特殊性，系統(tǒng)對于它的處理，需要解決的矛盾在于對共享資源的合理分配，為達到這一點，用戶在使用共享資源之前，首先需要提出申請，得到允許后才能使用?；谥苯又萍s關(guān)系的矛盾特殊性，系統(tǒng)對于它的處理，需要解決的矛盾在于嚴格控制子進程的先后執(zhí)行次序。第三，從宏觀上看，在某一段時間內(nèi)，對于系統(tǒng)內(nèi)的多個進程而言，就如矛盾統(tǒng)一體所展示出來的多個事物之間的普遍聯(lián)系性，多個進程之間互相依存又互相排斥。

針對上述思政切入點，教師可選擇生產(chǎn)者—消費者問題、讀者—寫者問題等教學(xué)案例。其中，生產(chǎn)者—消費者問題（Producer-consumer problem），也稱有限緩沖問題

（Bounded-buffer problem）。該問題描述的是：系統(tǒng)內(nèi)的一組生產(chǎn)者進程生產(chǎn)商品，并將生產(chǎn)的商品放入緩沖區(qū)提供給消費者，消費者從緩沖區(qū)取走商品進行消費。該問題需要協(xié)調(diào)的矛盾在于，第一要保證生產(chǎn)者不會在緩沖區(qū)滿時繼續(xù)投放商品，第二要保證消費者不會從空的緩沖區(qū)中取走商品。為了幫助學(xué)生正確認識該問題的本質(zhì)與矛盾，教師需要引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)地運用矛盾分析法認識不同制約關(guān)系下生產(chǎn)者、消費者進程的矛盾特點;同時引導(dǎo)學(xué)生意識到正是因為生產(chǎn)者進程和消費者進程之間這種既聯(lián)系又競爭的關(guān)系，推動著程序的發(fā)展與變化。

（二）從操作系統(tǒng)的歷史發(fā)展立報國志、植愛國情

《操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史》是“操作系統(tǒng)原理”課程第一章《操作系統(tǒng)引論》中第4小節(jié)的內(nèi)容。該小節(jié)主要講解操作系統(tǒng)發(fā)展歷史中的典型代表作品與各自的實現(xiàn)機制，例如脫機輸入輸出方式、單道批處理系統(tǒng)、多道批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)、實時系統(tǒng)、微機操作系統(tǒng)等。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生了解操作系統(tǒng)在計算機應(yīng)用中的地位和作用，掌握典型操作系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)思想，培養(yǎng)學(xué)生歸納和整理的能力，培育學(xué)生勇于創(chuàng)新的專業(yè)素養(yǎng)與歷史使命感。該小節(jié)的思政切入點有兩個，一是早期微軟壟斷下的操作系統(tǒng)發(fā)展歷程，不少先鋒人物為了突破該壟斷努力創(chuàng)建沒有人為限制的操作系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)先鋒人物的事跡，領(lǐng)悟勇于創(chuàng)新、敬業(yè)精神的內(nèi)涵。二是現(xiàn)階段國產(chǎn)

“鴻蒙”操作系統(tǒng)崛起的案例。首先，闡明在5G萬物互聯(lián)的智慧時代，需要新的操作系統(tǒng)做支撐服務(wù)，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。其次，概述“鴻蒙”操作系統(tǒng)的發(fā)展過程，讓學(xué)生深切感受科技強則國強的重要意義，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感。最后，介紹5G時代下，各個國家在操作系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的爭奪，增強學(xué)生時代賦予的責(zé)任感和使命感。

（三）從信號量機制樹創(chuàng)新夢、強敬業(yè)魂

操作系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展，并不是一蹴而就的。它是伴隨著計算機硬件的更新、軟件開發(fā)技術(shù)的提升，逐步新舊更替發(fā)展而來。人們在使用計算機的過程中，為了提升計算機的系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)的資源利用率，付出了持續(xù)不斷的努力。而這種勇于創(chuàng)新、精益求精、追求極致的敬業(yè)精神在操作系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)過程中隨處可見。例如，從單道批處理到多道批處理，不僅僅是一字之差的區(qū)別，后者的出現(xiàn)，極大地提升了系統(tǒng)的資源利用率，標(biāo)志著操作系統(tǒng)逐步趨向成熟;從多道批處理系統(tǒng)發(fā)展到分時系統(tǒng)，又使得多個用戶可以同時使用一臺計算機，并且解決了人機交互的問題;實時系統(tǒng)的出現(xiàn)，又彌補了實時控制與實時信息處理的空缺。這些事例無一不在展現(xiàn)著勇于創(chuàng)新、不斷追求極致的工匠精神。為了解決進程同步問

題，1965年荷蘭學(xué)者提出整型信號量，后來，在長期廣泛的應(yīng)用中，為了解決更復(fù)雜的進程同步問題，信號量機制不斷得到發(fā)展與完善。從最簡單的整型信號量、經(jīng)記錄型信號量，發(fā)展至信號量集機制，同樣深刻體現(xiàn)了操作系統(tǒng)設(shè)計與研發(fā)人員敬業(yè)、精益、創(chuàng)新的精神。

將思政元素引入“操作系統(tǒng)原理”課程之后，課程的考核方式由原來的標(biāo)準化閉卷考試更改為非標(biāo)考核。通過對教學(xué)產(chǎn)出、教學(xué)評價與問卷調(diào)查結(jié)果的數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生主觀題的得分率有所提升，能以科學(xué)的、專業(yè)的態(tài)度與方法對問題進行分析、思考、設(shè)計與實現(xiàn)。對于課程思政與案例式教學(xué)的融合，98%的學(xué)生認為基于案例任務(wù)導(dǎo)向的課堂提問有助于提升自己的自學(xué)能力和問題分析能力，其中30%的學(xué)生無論對錯，都愿意主動在課堂上分享自己對問題的看法，51%的學(xué)生只有在確保答案正確時，才愿意主動分享。此外，課程專業(yè)知識與思政元素相融合，更好地實現(xiàn)了學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)內(nèi)因需求、學(xué)科對教學(xué)的核心教育需求和社會對人才的專業(yè)素質(zhì)需求。在后續(xù)的“操作系統(tǒng)原理”課程思政教學(xué)改革中，需要繼續(xù)探索引入思政元素后教學(xué)評價環(huán)節(jié)的具體實施方案與實踐。

參考文獻：

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[2]? 孟桂芝，姚慧麗，鐘坦誼.基于課程思政的高等數(shù)學(xué)的教學(xué)探索與實踐[J].黑龍江教育（理論與實踐），2021，75（3）：22.

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■ 編輯∕李夢迪

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