操作系統理論與實踐教學改革探討

　　摘 要： 操作系統是計算機及其相關專業的一門理論性和實踐性并重的基礎核心課程，本文通過對該課程教學過程中所存在問題的分析，認為在有效的實驗環境與實驗內容構建基礎上，應采用多樣化的教學模式，以提高教學效率。
　　關鍵詞： 操作系統 理論與實踐 教學改革
　　
　　操作系統是最龐大、最復雜的系統軟件，也是計算機及相關專業的一門理論性、實踐性并重的重要核心課程。但由于其具有更新速度快、概念抽象、系統性差、原理性強，以及對實驗環境和學生知識掌握要求高等特點，該課程的實驗教學一直是教學中的難點。如何有效地開展教學，使理論與實踐緊密結合，已成為該課程教學改革的重點問題。
　　一、教學中存在的問題
　　1．學生認知程度不足
　　操作系統課程的理論性、綜合性較強，要求學生不僅要有很強的抽象思維能力，而且須具有深厚的硬件、匯編、數據結構、語言等方面的知識，因此大多數學生對此心生畏懼。同時，很多學生往往對學后有立竿見影效果的課程興趣較大，而對諸如操作系統這樣原理性強、學習后效應不會立即顯現的課程重視度較差。
　　2．理論與實踐脫節
　　該課程是一門理論性、實踐性并重的課程，但目前大多數高校使用的教材以UNIX作為實例來介紹分析操作系統的特征，這與學生實際接觸的操作系統有較大的距離，存在著理論和實踐嚴重脫離的現象，大有紙上談兵的感覺，影響了課程教學效果。
　　3．課堂教學方法單一
　　因課程自身的技術原因，許多現代教學手段很難應用到教學過程中。因此很多學校仍采用傳統的以板書為主的教學手段，即使是使用電子教案，也只是單純地播放理論知識課件。學生感覺枯燥乏味，缺少積極參與思考的興趣。
　　4．實驗環節較薄弱
　　因受實驗室環境設備、課程安排和學生自身能力等因素影響，復雜實驗無法開展，簡單實驗又覺得沒有開展價值，致使為操作系統課程選擇合適的實驗內容一直被認為是共性的難題。即使有實驗也往往流于形式，甚至有些學校根本就不開設實驗課。
　　5．對學生課后拓展重視不夠
　　學生學習操作系統主要依賴教師課堂講授，但因學時有限，教師只能講授基本理論，加之新的操作系統實現技術的不斷涌現和運用都需要通過教師的引導，使學生利用課后時間去閱讀大量相關資料，來拓寬操作系統方面的知識。而在這方面教師往往重視不夠。
　　二、構建有效的實驗環境與內容
　　操作系統教學中存在的以上諸多問題，其最好的解決辦法就是通過有效的實驗教學來改變單一枯燥的紙上談兵模式，讓學生通過實驗操作來將理論與實踐結合起來，從實踐中尋找學習興趣。
　　因操作系統軟件的復雜和龐大，要真正領會操作系統課程所介紹的概念、原理、方法和技巧，對于很多學生來說是很困難的。而經驗表明，學習尤其是真正體會和掌握一種操作系統的最好方法是對它進行充分的實驗，去閱讀、驗證、修改和增強它的代碼。但事實上，由于操作系統軟件必須細心構建，它直接控制著所有運行于其上的進程和線程所使用的硬件，因而對操作系統代碼進行實驗操作十分困難，甚至有一定的風險。因此需要為學生提供一個研究操作系統內核的學習環境，使學生可以由此來體驗操作系統內核及其設計技巧；可以在不修改任何代碼的情況下，了解操作系統內部狀態的各個方面；可以通過編寫新的代碼來閱讀內核的數據結構和了解操作系統運作方式。
　　1．選擇合適的實驗環境
　　Linux操作系統是具有Unix操作系統全部功能，且源代碼開放的免費操作系統，這為計算機操作系統課程提供了一個很好的實驗平臺。Linux提供了從內核到上層的所有軟件的全部源代碼，所以通過該系統可以使學生對系統內核代碼進行實際分析，修改源代碼，可以無止境地深入學習操作系統的設計原理和技巧。實驗過程中可以采用VMWare虛擬機軟件輔助，該軟件的使用滿足了這門課程所需的軟、硬件要求，可以使Linux操作系統很容易地架構在虛擬機上。這樣的實驗環境不需要特別的硬件要求，除可在實驗室安裝外，還可以容易地安裝到學生的機器上，使學生可以擺脫實驗室的局限，同時極大地降低實驗成本，無論是對實驗室還是對學生來說，都容易搭建。
　　2．設計適宜的實驗內容
　　實驗內容的設計應該既要體現對所授原理內容的實踐，又要讓學生能夠實現，而不至于望而卻步。因此，實驗內容可以圍繞操作系統核心的五大功能，設置基于Linux的操作系統的安裝配置、命令操作、文件管理、進程管理、系統管理、存儲管理、磁盤限額管理、用戶管理、網絡配置基礎、基本編程等方面的實驗內容。通過實驗來與現有操作系統課程進行實踐性的結合，將會是操作系統教學的極好“活教材”，使學生對操作系統原理有一個比較深入的認識、理解。這既能激勵學生在操作系統設計方面的創新精神，又能培養熟練操作Linux和具備Linux系統管理的專業型人才。
　　三、創新教學模式
　　1．有效運用多元化教學手段
　　在操作系統課程教學中采用電子教案實現陳述性強的理論講解，而對于需要算法推理等互動性講解的問題，可配合以板書、電子多媒體教學軟件解決推導過程。在課堂教授過程中還可以適當采用課堂討論的教學方式，組織一些先進性、開放性的討論題目，既能增強學生的參與意識，又能活躍課堂氣氛。
　　2．強化探索創新意識
　　操作系統中許多問題不只有一種解決方案，其中許多問題教師的解法也未必是最好的，所以教師應在盡量把課堂內容講具體、講清楚、講生動的前提下，讓學生大膽地討論一些問題的解法。如在講授系統配置、系統安全等很多內容時都可以引導學生積極探求，啟發學生積極主動地思考，而不是機械被動地接受知識。
　　3．設置合理的實驗層次
　　在實驗層次的設置上應以培養學生的應用能力為主。因此在設計實驗時應以驗證型實驗、操作型實驗和綜合型實驗為主，設計型實驗為輔，通過多層次實驗模式的設置，為不同學習程度的學生提供不同層次的實驗形式。
　　4．加強實驗教學的組織與管理
　　學生是主體，教師是主導。教師應簡明扼要地講授實驗理論知識、實驗目的、實驗內容、重點和難點、注意事項，然后讓學生進行實驗。實驗過程中出現問題一般由學生自主研究解決，教師僅作啟發性提示和引導。在實驗性質上分必做實驗與選做實驗，為具有探索興趣的學生提供了一個可拓展的空間。根據實驗特點，學生可以單獨完成，也可以把學生分成小組共同完成一個模塊，幾個小組完成一個大的系統。
　　5．建立網絡教學平臺
　　教學網站是一項充分發揮現代信息技術、拓寬教學資源使用和學生受益范圍的舉措，也是讓學生最大限度獲得需要的信息和知識，了解整個課程教學過程，讓學生參與到教學中，形成師生共建、共促的有效模式。網絡教學平臺的建立，除可發布教學資源，還可將大量課外資料補充其上；利用留言板可與學生交流答疑；通過電子郵件向學生提供課外輔導渠道；在線自測實現教學效果的自我檢測。
　　操作系統課程理論與實踐教學的優化改進要適應課程教學改革和專業發展的實際需要，要與時俱進地不斷完善教學活動的各個環節。在操作系統的理論及實踐教學中不斷探索，通過使用合理多樣的教學方法，充分調動學生學習的興趣、積極性和主動性；通過加強實驗教學，提高學生的動手能力，以及分析問題和解決問題的能力。
　　
　　參考文獻：
　　［1］李廣軍.操作系統教學方法初探［J］.福建電腦，2007，（11）.
　　［2］李學征.計算機操作系統教學中的問題與改進［J］.中國科技信息，2006，（2）.