操作系統課程課堂教學策略探究

文章編號：1672-5913(2008)06-0087-02

摘要：筆者結合多年的教學經驗，從課程教學的實際出發，對操作系統課程的教學方法、教學手段進行了較深入的研究，總結出一些行之有效的教學方法，并在教學實踐中收到了很好的教學效果。

關鍵詞：操作系統；引導式教學；案例教學；多媒體

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

筆者在多年的操作系統課程教學中發現，每學期開課初始，總有學生反映操作系統太抽象、太難懂、太枯燥、理論性太強。并且教師又往往采用“灌輸式”的教學方式，使學生更沒了學習的積極性，忽視了教學中學生的主體地位。

針對以上問題，筆者通過對操作系統教學方法和教學手段多年的摸索與研究，對該課程的教學方法進行大膽改進，受到學生的一致好評，現總結出以下幾點行之有效的教學改革措施，與同行共享。

1教師必須明確操作系統課程與相關專業其他課程間的關系

操作系統是計算機專業的學生必須掌握的一門專業基礎課，是學生了解和使用計算機的必備知識。本課程的先修課程為高級程序設計——C語言、數據結構、計算機組成原理以及匯編語言等課程。在講操作系統之前，首先要告訴學生操作系統本身就是一個系統軟件，而軟件就是一個程序的集合。前面已經學習的C語言等就是用來編寫程序的。數據結構和程序的管理則可用下面的公式說明二者之間的關系：

數據結構 + 算法 = 程序

明白了操作系統與C語言、數據結構的關系，就能讓學生很清楚地認識到“操作系統是一組管理計算機硬件資源和軟件資源，對各類作業進行合理的調度，以方便用戶使用的程序的集合”，而且能夠明白學習操作系統的目的就是掌握操作系統是如何管理計算機的硬件資源和軟件資源。

同時，操作系統為進一步學習Linux/Unix、網絡技術等后續課程打下了基礎。可見，在計算機專業課程設置中，操作系統起到了承上啟下的作用。

2注重講授理論知識的同時，加強實踐教學

以往教學，通常采用課堂講授方式，僅僅注重理論知識的講解，實踐很少甚至為零。若在講解理論知識的同時加強實踐教學，就能使學生“理論聯系實際”，使抽象的知識變得清晰、形象、直觀。例如在介紹操作系統的概念時，增加一次實驗課，讓學生練習安裝Windows 2000操作系統，并應用安裝后的操作系統執行新建文件、查看系統資源管理器、清理磁盤等操作。學生就能對操作系統有一個很直觀的認識，而且操作系統就是一個大程序，或者說就是一個軟件，它來管理外存空間、內存空間、中央處理器CPU、鍵盤、鼠標、顯示器等硬件資源，也由它來管理硬盤上存儲的文件、內存中運行或等待運行的可知性文件——進程、Word應用程序、Excel應用程序等軟件資源。

3在課堂講授的同時，引入引導式教學方法和案例教學方法

始終采用課堂講授的方式，勢必效果欠佳。若適當采用引導式教學方法，就能很好的調動學生的學習積極性；而適當采用案例教學方法，則可以使難懂的知識講解變得淺顯易懂。例如，分頁系統中的地址轉換機制的講解，若用引導式教學方法，就會達到很好的教學效果。教學過程可以設置為如圖1所示。

合理地應用案例教學會使抽象的理論知識明朗化。例如搶占式優先進程調度算法，其解題的策略是從進程就緒隊列中選擇一個優先權值最高的進程P1，優先為其分配CPU，即優先執行。若在P1執行過程中又有一個新進程Pi進入就緒隊列，且其優先權值高于正在執行的進程的優先權值，這時新進程Pi立即搶占進程P1的CPU，Pi開始執行。若只是按照課本上如此講解，學生也能聽懂，但印象不會很深。若在講解理論的同時，添加一個實例，就會使學生理解起來更加容易，印象也會增深，而且加強了學生的知識應用能力。下面看一個具體的實例：

圖1 分頁系統的地址轉換過程流程圖

已知有P1，P2，P3，P4，P5五個進程，它們到達內存的先后時間分別是第0秒，第2秒，第4秒，第6秒，第7秒；他們的執行時間分別是5秒，3秒，2秒，4秒，6秒；優先權分別是9，5，12，7，3；若調度算法采用搶占式優先權高者優先進程調度的方法，給出這5個進程的完成時間以及每個進程的周轉時間。

通過本例的詳細講解，可以使同學們更加清楚給調度算法的思路，最終結果如圖2所示。

圖2 搶占式優先權高者優先進程調度算法實例

4合理引用多媒體教學

在操作系統的課程教學中，若能合理的應用多媒體課件教學，也能達到事半功倍的教學效果。例如在講解利用信號量機制解決生產者——消費者問題時，若將該問題的解決過程做成動態執行的教學課件，不僅能吸引學生的注意力，而且能讓學生清楚地認識生產者進程和消費者進程在記錄型信號量的控制下是如何同步執行的，從而達到將知識點“由難變易”，提高教學效率的目的，演示過程界面如圖3所示。

圖3 實例演示界面

5引用“問題—探究”教學模式

“問題—探究”教學模式是一種教師設置問題環境，并給出問題，然后啟發學生，讓學生積極思考，自己尋求解決的方法策略；然后教師根據學生的解決方案給出分析；最后由教師給出解決問題的方法。“問題—探究”教學方法使學生在教學過程中變被動為主動，充分體現了學生在教學中的主體地位和教師的主導地位。將教師的“教”和學生的“學”融為一體。

例如在講解銀行家算法時，不要急于介紹銀行家算法的解決步驟，而是先給出問題。系統中有3類臨界資源，其中A類臨界資源10個；B類臨界資源5個；C類臨界資源7個；此時共有5個進程P1，P2，P3，P4，P5共享這3類臨界資源，并且在T0時刻，系統中5各進程的資源分配情況如圖4所示(T0時刻系統是安全的)。

圖4 進程資源分配圖

現進程P5提出資源請求Requst5(1，2，1)，問系統能否分配。

該問題提出后，由學生自己去尋求答案。實踐證明，有些同學可以找到正確的解決方法。在充分發揮學生的探究能力后，然后由教師給出銀行家算法。

第一步：request5<=need5;

第二步：request5<=available;

第三步：預分配

need5=need5-request5;

available= available-request5;

allocation5=allocation5+ request5;

第四步：安全檢測，求安全序列；若安全序列存在，分配；否則不分配。從而避免了死鎖的產生。

參考文獻

[1] 湯子瀛. 操作系統[M]. 西安電子出版社，2001.

[2] Peter Baer Galvin， Greg Gagne. 操作系統概念[M]. 北京:高等教育出版社.