從操作系統課程教學看精品課程建設

摘要： 操作系統課程是計算機專業的專業必修課，是一門涉及較多硬件知識的計算機系統軟件課程，在計算機軟硬件課程的設置上，它起著承上啟下的作用，因此操作系統精品課程建設顯得尤為重要。本文圍繞操作系統課程的特點，從優化課程體系結構、教學方法和手段、實驗環節和評價體系幾個方面探討我校操作系統教學的改革思路及取得的良好實踐效果。

關鍵詞： 操作系統 教學改革 精品課程

引言

操作系統，作為計算機系統最重要的系統軟件，其管理計算機系統硬件（如處理器、存儲器、I/O設備等）和軟件資源（如程序和數據文件等）的機制，從無到有，從簡單到復雜，經過近20年蓬勃的發展，于上世紀70年代形成了較為完整的理論和產品。到今天，操作系統的發展已經走過了近50年的歷程。近些年來，隨著計算機制造技術和用戶需求，特別是網絡應用的發展，一些新的問題相繼出現，例如系統的安全性問題、網絡的快速鏈接與傳輸問題及大容量硬盤等層出不窮的新硬件的管理問題等，因而操作系統的理論與設計方面的研究得到了迅速的發展，特別是系統安全性方面的研究已經成了該學科的一個研究熱點與難點。操作系統在計算機領域有舉足輕重的作用，能否學好“操作系統”對計算機專業學生的未來發展有著諸多影響。為此，本文從優化課程體系結構、教學方法和手段、實驗環節和評價體系幾個方面對操作系統教學進行改革和創新，提出并實施了一系列具體的措施，全力營造精品課程。

一、優化課程知識體系結構

類似于其他計算機軟、硬件技術的發展，操作系統也經歷了系統結構與實現技術的變更與發展。早期的操作系統由于受硬件、程序設計語言及軟件設計技術的限制，一些設計原理與實現技術相比于現代操作系統來講已經是過時或不合理了。因此，在確定操作系統原理授課內容時，我們積極跟蹤國外最新的操作系統原理教材，摒棄了傳統操作系統原理中那些過時的知識，取而代之現代操作系統中普遍采用的設計原理與實現技術。譬如，我們摒棄了傳統操作系統中的作業及作業管理的概念，強化了進程及線程的概念。這樣一方面可以充分利用有限的授課課時，向學生介紹最新的操作系統原理與技術，另一方面可以提高學生學習操作系統原理的積極性和主動性，從而達到良好的教學效果。

操作系統課程的知識體系結構特點：操作系統的知識體系統結構概括為知識結構、知識體和知識點三個方面。知識結構概要性地總結為：計算機操作系統是計算機技術和管理技術的結合。知識體概括為兩句話：“計算機操作系統是方便用戶管理和控制計算機軟件資源的系統軟件”和“操作系統有五大類型和五大功能”。這兩句話起到了“綱舉目張”的作用。知識點是操作系統五大類型和五大功能的基本知識和應用技能。

隨著計算機應用向縱深方向的進一步拓展，計算機操作系統課程的重要性日益突出。早期計算機專業的學生學習操作系統，往往局限于基本理論知識的掌握和一些典型算法的實踐。那時候，學生很少有機會去了解、實踐操作系統的內部結構和實現技術。當前，開放源代碼軟件日益深入人心，以Linux為代表的開放源代碼操作系統軟件，已成為大學生尤其是研究型大學學生學習、研究計算機基礎支撐軟件的首選。這為大學操作系統課程教學提供了更好的實驗平臺，但也提出了更高的要求。

優化課程知識體系結構，使其更加符合高等學校課程的專業性、探究性和前沿性的特征；引導學生探究并掌握專業知識，通過指導學生從事科學研究活動，培養他們發現新問題、新知識和新方法的能力；結合學科技術的發展，讓學生了解學科領域的研究現狀、存在問題和可能的發展方向，將學生引向學科領域研究的前沿。長期的教學實踐充分證明，這種知識體系符合學生的認知規律，有利于學生學習和掌握課程的相關內容。

二、多元化的教學手段

圍繞操作系統課程的教學目的，我們開展了教學方式的大膽嘗試，采用多元化的教學手段。

1.靈活運用多種教學方法，培養和提高學生的學習能力。

教學中強調個性化教學、開放式課堂，將師生的交流從傳統的課堂拓展到網絡、電子郵件、實驗室、機房，注重討論式教學、啟發式教學。在研究生課程中，安排超過二分之一的課時組織討論班，由學生自由組成項目組，自主選擇項目，自主設計、開發，并在討論班上交流研發成果。

教學方法和手段不拘形式，只要有利于教學目的，全部可以充分利用。目前采用的教學手段包括：多媒體教室、多媒體課件、網絡課件、Internet、電子郵件、原版英文教材、雙語教學、網上作業、網上答疑、BBS論壇、操作系統資源網站等。另外，學生利用自備電腦查資料、做實驗，吸收學生參加操作系統研發項目，引薦學生去公司實習等，都正在采用。網絡教學環境方面，提供課程資料、Linux內核代碼閱讀工具、操作系統學習資料下載、通知發布等服務。通過網絡教學這一先進手段，大大提高了教學效率，營造了教師與學生的良好的溝通氛圍。

2.教學中強調理論聯系實際，強調教研結合。

主講教師帶領所有學生，運用剛剛學到的操作系統理論，深入學習，分析Linux內核源碼，進一步鞏固所學知識。相應的，考核內容既有操作系統原理，又有Linux實驗。學生除了完成操作系統實驗外，被積極吸引，參與到計算機學院教師的相關的嵌入式系統方向、應用服務器、集群計算、網絡系統等項目的研究和開發工作中。這些學以致用的實踐活動，不僅為學生的操作系統學習創造了難得的機會，而且提高了計算機專業學生在研發能力方面的競爭力。

三、加強實驗教學環節

圍繞現代操作系統原理中的重要概念與方法，設計了基于Linux的7個主題實驗，這些主題涵蓋了linux的內核重建與shell、系統調用、進程同步、進程調度、虛擬存儲、設備驅動及文件系統，其中2個是必做題，其余5個主題要求學生選擇其中至少3個主題進行實驗，或至少選擇其中的2個主題，然后自行確定1個自己認為有意義的主題。實驗時，學生可以分小組進行，每個小組人數一般不超過3人，實驗后要求學生按組提交實驗報告及相應的代碼，如果時間允許，還可以有選擇性地安排部分小組在課堂上進行實踐經驗交流。這些實驗由淺入深，既有Linux使用環境與使用技能方面的培養，又重點圍繞著深入了解Linux內核的實現機制展開。通過這些實驗，既激發了學生學習Linux的興趣和主動性，又訓練了學生分析問題、解決問題的綜合能力，起到了非常好的效果。在確定課程內容的基礎上，為了強化實踐，我們在國內率先開展了Linux操作系統源代碼分析實驗，并開設了專門的實驗課程。目前，本科生操作系統原理與實驗已單獨開課，課程名稱分別為“操作系統原理”和“操作系統分析與實驗”，均為專業必修課，分別為3學分和2學分，很好地貫徹了“理論指導實踐，實踐強化理論”的教學思想。

四、構建合理的評價體系

科學的評價體系可以促進教師積極的教學態度和激發學生的學習動力，保障教學活動的效果和質量。評價體系主要包括對教師教的評價和學生學的評價兩個方面，在兩個方面均樹立以人為本的思想。對教師的評價標準為在教學活動中教學目標是否明確、教學內容是否正確、教學方法是否得當、表述是否清晰、課堂氣氛是否活躍；對學生的評價主要是檢查學生的學習是否達到教學要求。科學的評價體系可以促進學生學習、改進教師教學、提高教學質量，以及維持秩序和提高學校的管理水平。

精品課程建設貫穿于教學的各個環節。通過操作系統精品課程的建設，充分利用了教學資源，調動了學生學習的主動性和積極性，全面提高了教學質量。

參考文獻：

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