應(yīng)用型本科操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探

文章編號：1672-5913(2008)16-0031-02

摘要：操作系統(tǒng)課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，本文從應(yīng)用型本科的教學(xué)特點(diǎn)出發(fā)，針對操作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，從培養(yǎng)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、理論聯(lián)系實(shí)際等多個方面有針對性地提出了一些觀點(diǎn)和思路，并在我們的操作系統(tǒng)省級精品課程的實(shí)際教學(xué)中加以實(shí)踐與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；應(yīng)用型本科；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1正確認(rèn)識應(yīng)用型本科計算機(jī)類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)

國家教育部強(qiáng)調(diào)對不同院校不同層次的學(xué)生要采取分類指導(dǎo)的原則，根據(jù)高等院校應(yīng)用型本科教育“理論夠用、注重實(shí)踐”的特點(diǎn)，應(yīng)用型本科計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)既懂得計算機(jī)專業(yè)的理論知識，又掌握計算機(jī)應(yīng)用技能的高級應(yīng)用人才。

國內(nèi)研究型大學(xué)是在單獨(dú)設(shè)立的課程設(shè)計中讓學(xué)生寫一個類UNIX的操作系統(tǒng)或者分析Linux的源代碼。但這種做法與應(yīng)用型本科的教學(xué)實(shí)際有較大差別，不符合應(yīng)用型本科“實(shí)踐”與“應(yīng)用”的特點(diǎn)，學(xué)生在一學(xué)期內(nèi)完成上述內(nèi)容有較大困難，容易流于形式，應(yīng)付了事。

2分層次設(shè)計操作系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

根據(jù)上述認(rèn)識，為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果，結(jié)合應(yīng)用型本科計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的實(shí)際，我們對操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容進(jìn)行了精心安排，使其豐富而真實(shí)，并且難易搭配，選做和必做題相結(jié)合，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)效果。

具體做法是：從應(yīng)用級、系統(tǒng)管理級、系統(tǒng)行為觀察級、實(shí)現(xiàn)級和源碼閱讀級的不同層次，結(jié)合Windows、Linux等當(dāng)前流行的幾種操作系統(tǒng)平臺，由淺入深地安排了五個級別的實(shí)驗(yàn)題目。其中，在應(yīng)用級實(shí)驗(yàn)里，要求學(xué)生練習(xí)實(shí)驗(yàn)普通用戶使用操作系統(tǒng)的常用命令，并對比在不同操作系統(tǒng)中常用命令和操作界面的異同；在系統(tǒng)管理級實(shí)驗(yàn)里，學(xué)生以系統(tǒng)管理員的身份使用操作系統(tǒng)的常用命令，對不同的操作系統(tǒng)進(jìn)行管理；在系統(tǒng)行為觀察級實(shí)驗(yàn)里，學(xué)生可以用C語言或其他編程語言設(shè)計并編程，觀察并討論進(jìn)程異步并發(fā)及進(jìn)程通信等的結(jié)果；在實(shí)現(xiàn)級實(shí)驗(yàn)里，

對經(jīng)典的算法進(jìn)行編程，模擬實(shí)現(xiàn)一個小型操作系統(tǒng)的部分功能；在源碼閱讀級實(shí)驗(yàn)里，指導(dǎo)學(xué)生閱讀現(xiàn)有操作系統(tǒng)內(nèi)核的源代碼，真正認(rèn)識現(xiàn)代操作系統(tǒng)，理解操作系統(tǒng)的設(shè)計精髓。五個實(shí)驗(yàn)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)學(xué)時等設(shè)計安排見表1。

上述五個級別的實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)課時允許的情況下，要求學(xué)生必須全部獨(dú)立完成使用級、觀察級和系統(tǒng)管理級。對實(shí)現(xiàn)級和源碼閱讀級實(shí)驗(yàn)，則只要求學(xué)習(xí)能力和興趣強(qiáng)的學(xué)生分組選做一部分。實(shí)踐證明這種做法深受學(xué)生歡迎，教學(xué)效果好。

3引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)多學(xué)科聯(lián)系，提高學(xué)生綜合能力

操作系統(tǒng)這門課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及到很多先導(dǎo)課程的知識，如C語言編程(或C++語言等)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)組成原理等。所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，一方面要注意實(shí)時觀察學(xué)生對各相關(guān)前導(dǎo)課程的掌握情況，防止因遺忘或前導(dǎo)課程掌握不當(dāng)引起的實(shí)驗(yàn)失誤，影響學(xué)生正常的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。如果有上述情況發(fā)生，應(yīng)該盡快對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充完善，引導(dǎo)學(xué)生課前做好相關(guān)的復(fù)習(xí)。另一方面，通過進(jìn)行操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)練習(xí)，學(xué)生可以更加深入地了解操作系統(tǒng)的功能，在此基礎(chǔ)上，啟發(fā)學(xué)生深入思考，加深對操作系統(tǒng)所涉及的編程語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、硬件知識等的掌握和理解，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及利用計算機(jī)進(jìn)行管理甚至開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)C語言、VC++(C++ Builder)編程、C#或VB程序設(shè)計課程時偏重于編程基礎(chǔ)與組件的學(xué)習(xí)與掌握，所涉及到高級的編程內(nèi)容通常為數(shù)據(jù)庫編程和網(wǎng)絡(luò)編程，對于多線程編程較少涉及或僅僅一帶而過。而在操作系統(tǒng)的教學(xué)中，更側(cè)重于對線程和進(jìn)程的理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)中所涉及到的示例往往過于簡單，為了理論驗(yàn)證而用，從高級編程的角度看，對學(xué)生的意義不大。所以在操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以針對這個問題，利用實(shí)驗(yàn)將學(xué)生的這個真空地帶補(bǔ)上。我們的做法是，根據(jù)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生自主選擇開發(fā)工具，教師推薦相應(yīng)語言的高級編程教材，鼓勵學(xué)生自己動手編寫多線程函數(shù)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。例如，編寫一個含有兩個線程的程序，其中一個線程求水仙花數(shù)，另一個線程求50000以內(nèi)的素數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以觀察到輸出結(jié)果混在一起，這是由于兩個線程并發(fā)運(yùn)行交叉輸出的結(jié)果，因此在實(shí)際應(yīng)用中必須協(xié)調(diào)線程之間的關(guān)系。由于使用了界面開發(fā)工具進(jìn)行高級編程實(shí)踐，并且切實(shí)體會到了多線程編程的特點(diǎn)與優(yōu)勢，學(xué)生們都有很高的學(xué)習(xí)熱情，同時也更好地理解和掌握了操作系統(tǒng)線程與進(jìn)程的概念及應(yīng)用。

上面的例子僅以程序設(shè)計這門課程為例，說明這兩門課程互為基礎(chǔ)、相輔相成。沒有編程語言基礎(chǔ)，在操作系統(tǒng)編程實(shí)驗(yàn)中就會感覺到很吃力，而對線程的進(jìn)一步編程實(shí)現(xiàn)，則使學(xué)生對線程的掌握和編程水平都有了質(zhì)的提高。此外，其他課程與操作系統(tǒng)之間也有許多交叉的真空

地帶，可以有針對性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)置，使學(xué)生不僅僅掌握這兩門課程的基礎(chǔ)，還將學(xué)習(xí)內(nèi)容融會貫通，有更高層次的認(rèn)識與掌握。

4培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

操作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如果設(shè)計不好，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而操作系統(tǒng)作為計算機(jī)的系統(tǒng)軟件，在實(shí)際的計算機(jī)應(yīng)用中廣為使用，所以應(yīng)該從學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)來設(shè)計實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

首先，對操作系統(tǒng)的選擇，選擇一些較為流行且實(shí)用的系統(tǒng)，如Windows和Linux等。在此以Windows操作系統(tǒng)為例進(jìn)行說明，Windows 2000操作系統(tǒng)中有Professional、

Server等多種版本，對于一般的使用，學(xué)生在入門課程“計算機(jī)文化基礎(chǔ)”已有一定的涉及。在實(shí)驗(yàn)中，最少在機(jī)房中安裝Windows的以上兩個版本，也可在此基礎(chǔ)上安裝多個版本。

其次，對于應(yīng)用型本科計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的定位，不僅僅是普通的計算機(jī)用戶，還應(yīng)當(dāng)能夠勝任多種角色的工作。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)針對不同就業(yè)方向的學(xué)生設(shè)計多套方案，供學(xué)生進(jìn)行選擇。對于考研的學(xué)生，著重于對理論的演示與驗(yàn)證，使學(xué)生對相應(yīng)知識點(diǎn)有一個理性的認(rèn)識。而對于另外一部分學(xué)生，則應(yīng)設(shè)計一套理論與實(shí)踐并重的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方案，使學(xué)生對操作系統(tǒng)的認(rèn)識不僅停留在使用上。結(jié)合就業(yè)的方向，如網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師、程序設(shè)計師等，對操作系統(tǒng)中涉及到的操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信、應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核的交互等內(nèi)容有所側(cè)重，從這些角度出發(fā)，仔細(xì)設(shè)計實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

再有，當(dāng)前計算機(jī)發(fā)展速度很快，新的操作系統(tǒng)不斷推出，課本中的示例必定會落后于實(shí)際。而學(xué)生作為青年

一代，對新鮮事物有著極強(qiáng)的探索精神和接受能力，可以結(jié)合學(xué)生的這個特點(diǎn)，鼓勵學(xué)生安裝并學(xué)習(xí)最新操作系統(tǒng)的試用版，結(jié)合自己的興趣點(diǎn)，進(jìn)行創(chuàng)新性分析。

5結(jié)束語

以上只是從培養(yǎng)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、理論聯(lián)系實(shí)際、激發(fā)學(xué)生興趣等多個方面提出了一些觀點(diǎn)和思路，而操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)置是否合理，能否為操作系統(tǒng)課堂教學(xué)提供有力的保障，還有很多的工作要做。作為應(yīng)用型本科計算機(jī)專業(yè)教學(xué)的一線教師，我們會繼續(xù)在教學(xué)中不斷地領(lǐng)會教育部的指導(dǎo)方針，緊密結(jié)合培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型本科人才的目標(biāo)，繼續(xù)對操作系統(tǒng)課程的課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革探索。

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