“操作系統”課程改革的探索與實踐

于廣斌　葛元康　李宗民

摘要:“操作系統”是計算機專業的核心理論課程之一,本文首先介紹了“操作系統”課程中存在的問題,結合作者多年的探索與實踐,指出了解決問題的途徑和方法,提高了教學質量。

關鍵詞:操作系統;實驗教學;課程設計

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1存在的問題

“操作系統”是計算機專業的核心理論課程之一,無論在教學、科研中還是在軟件產業及國家信息安全中都處于非常重要的地位。但是,一直以來,“操作系統”的教學和實驗都存在比較嚴重的問題。

(1) 操作系統在所有軟件中是最復雜的,而且目前的幾大主流操作系統的地位已經相當堅固, 所以師生參與編制實際操作系統的機會少之又少, 這樣在教學過程中原理的抽象性和實際系統的開發必然嚴重脫節,直接導致了該課程教學效果的不理想。

(2)“操作系統”課程的理論性和綜合性都很強,學生在學習過程中不容易理解和掌握,也無從應用,因此,從主觀上講,學習操作系統的無用論在學生中也普遍存在。這直接影響了學生學習該課程的興趣,使學生普遍反映該課程難學。

(3) 操作系統的復雜和功能強大,使得操作系統的實驗難以設計和實施,再加上實驗設備和實驗環境的問題,更難開展具有針對性的實驗。據調查,有些高校根本不開設操作系統的實驗。因此,該課程的教學目的和教學要求根本無法達到。

2教學探索與實踐

教育學中革新傳統教學的“建構主義”理論主張應以學生為中心,認為學生的知識主要是學生自己建構起來的,教師的作用是提供一個良好的學習環境以幫助和推動學生去建構自己的知識。基于這種建構性教學的核心思路,我們應以學生為主體,設計相應的教學模式以及相應的施教方法,推動學生建構自己的知識,激發學生的學習興趣,培養學生的自我學習、自我發展和團結協作的能力。

為了解決“操作系統”課程中的問題,除了授課時要突出重點,講清難點以外,還要注重講課的方式,采取有效的教學方法,改革以往的考核方法,加重對實驗課的考核,通過實驗在實踐中讓學生加深對較為抽象的理論知識的理解記憶,幫助學生學習,讓學生掌握有效的學習方法。

2.1采用啟發式教學,激發學生的學習興趣,注重培養學生的學習能力

教學離不開講授,“操作系統”這門理論課有更多“講”的內容,但要講究方法,要注意激發學生的思維,調動學生主動積極思考。在授課過程中,不能單純地介紹抽象的基本原理和概念,而是要滲入到學生的現實感受中。教師要充分地啟發學生的聯想,讓他們的現實感受和所教授的抽象原理產生共鳴,以此來引起學生的興趣,從而使學生在學習中能夠充分發揮其主觀能動性。

其實,操作系統本身的特點決定了其教學的過程是培養和發展學生邏輯推理能力的有效途徑,這就需要教師去思考、去設計,讓學生在學習專業知識的過程中培養學的能力。為了培養這一能力,在具體授課時,針對一個問題,教師應向學生介紹多種參考資料。通過查閱參考資料中對同一問題的不同闡述,培養學生研究性學習的能力;另外,教師還要注意引導和培養學生利用網絡資源的能力,并注意綜合知識的應用,鍛煉學生的獨立學習能力,使學生的目光從課內延伸到課外。

2.2精心設計教學過程,突出學生學習過程中的主體地位,注重培養學生的創新學習能力

實施以學生為主體的教育,培養學生的創新素質,精心設計教學過程是非常有效的方法。經過多年的努力,我們總結出了一套行之有效的方法,就是在教學設計的過程中,要注意充分發揮教師的提示、引導、分析和歸納的作用,設計相應的環節和一定量的問題,以培養學生的獨立思考能力和創新能力。復習鞏固性的問題,可以督促學生養成復習鞏固知識的學習習慣;引導性的問題,可以督促學生養成預習新知識的學習習慣;點評式的問題,有益培養鍛煉學生的綜合能力。引導學生分析問題時,注意要引導學生用多種方法加以思考。不同的方法,會產生差異很大的結果,這可以讓學生更加注意方式方法的選擇。

為了突出重點內容,把更多的時間留給學生,我們通過多年的實踐,把“操作系統”的內容分成了三大類:需要了解的內容(能記住所學的知識內容,并能直接運用這些知識)、應該理解的內容(理解所學概念,并能用它解決簡單問題)和必須掌握的內容(要求熟悉知識內容,能把標準所列知識綜合應用)。這樣,教師在教學過程設計中就可以根據所劃分好的內容進行有針對性地設計,在教學時根據內容的類別就可以采用不同的方法,真正做到了有的放矢。

2.3加強實驗實踐環節,發揮學生在實驗中的主導作用,培養學生的學習興趣和團結協作能力

這個環節,我們改革的力度最大。在這幾年中,經歷了一個不斷發展和完善的過程。開始的時候,我們只是開設了一些模擬實驗,如進程管理的模擬、文件系統的模擬等,讓學生從中加深對相應原理和理論知識的理解。后來,隨著課程改革的深入,我們逐步引入了Linux源碼分析和關于Linux平臺的一些實驗。現在,我們的這個環節可以分為兩個層次:與理論課程安排在一塊的模擬實驗和獨立的關于Linux平臺的課程設計環節。在第一個層次中,我們安排了進程調度模擬實驗、作業調度模擬實驗、進程同步模擬實驗、分頁存儲管理模擬實驗和文件管理系統模擬實驗等,要求學生隨著理論課程的學習,在安排的實驗學時內獨立完成,主要目的是鞏固所學的理論知識,做到學以致用。關于第二個層次,我們安排了兩周的課程設計,要求學生分組完成在Linux平臺上的實驗。在這個層次中,我們始終堅持以學生為中心、以教師為主導的指導思想。教師的作用是為學生提供和營造一個能充分發揮學生個性、施展學生才能的學習環境,設計可供選擇的方案,鼓勵學生創新,并及時、恰當地給予正確的評價和指導,使學生學會學習、學會發現、學會創造,少走彎路,樂于接受新知識,提高學習效率,不斷完善自我。堅持以學生為中心就是要轉變教學模式,實施雙向交流的知識傳授、能力訓練、素質養成的教育模式,培養學生的創新思維方法,按照學生的特點來設計實驗方案、安排實驗內容、組織實驗活動。具體如下:

(1) 教師按照上面的指導思想,設計了實驗項目方案,并標明了每個方案的難度系數,供學生自由選擇。在每個方案中,除了必須完成的任務以外,還允許學生進行創新。

(2) 開展以自我管理為主,組成實驗小組。為了培養學生的團結協作意識,在分組時,我們打亂了班級和性別,進行隨機分組,以5～6人為一組。然后,每個組根據自己的實際情況,選出組長,負責整個組的管理和協調。

(3) 選擇實驗項目方案。每個組經過討論,選擇適合自己小組的方案。由于這個環節的成績是根據每個方案的完成情況(包括整個小組的完成情況和每個小組成員的完成情況)、難度系數和創新情況來綜合評定的,因此,選擇一個合適的方案是相當不容易的。

(4) 制定計劃、分工和進度表。每個組經過討論,制定相應的軟件開發計劃,并在組長的主持和協調下,進行任務和功能的劃分,最后制定本小組的進度表。

(5) 每個小組按照自己的進度表進行實驗項目開發。在開發過程中,既鼓勵競爭又要加強合作,要求每個學生必須就這個環節完成一份有自己見解的報告,同時,每個小組也必須完成一份有價值的報告。這樣,在整個環節的過程中,充分體現了競爭與合作的統一。

2.4改革考核方式,調動學生理論與實踐相結合的熱情,促進學生的主動學習

成績的考核,改變了單純強調卷面成績的考核辦法, 將總評成績改為卷面成績占50%,上機實驗成績占20%,課程設計成績占30%。同時,關于實驗和課程設計的考核要詳細化、規范化。不是以實驗的表現或實驗報告來評定實驗成績,而是看實驗準備、實驗動手能力、調研活動、實驗報告、思考問題和解決問題的方法以及與小組其他成員的合作情況等綜合地、動態地評定實驗成績和課程設計的成績。鼓勵學生思考,鼓勵學生提問,鼓勵學生開展創造性的活動等。

3結束語

通過“操作系統”課程的改革,提高了學生學習的主動性,培養了學生的學習能力和創新能力。尤其是我們開展的“操作系統”課程設計環節,更是培養了學生的組織協調和團結協作能力。由于每一個小組由5～6人組成,選舉一名組長負責小組內關系的協調處理,大家配合共同完成實習任務,這有力地培養了學生的集體主義精神和組織協調能力。

當然,這種教學改革也增加了學生學習的壓力。由于成績是綜合評定的,因而學生會有一定的壓力。但是,只要教師注意引導,是可以將這種壓力轉變為學生學習的動力的,我們近幾年的實踐也證明了這一點。

總之,在“操作系統”的授課過程中,通過以上的改革,我們發現學生的積極性、動手能力有了明顯地提高,單調抽象的理論知識也在實驗中生動并簡單起來,學生的理解能力加強了,團隊協作精神也慢慢培養起來了,較大地提高了教學質量,并且也使期末的考核更具有公平性和促進性。

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