從應用型本科人才能力培養談《操作系統》實驗教學

[摘 要]操作系統是一門理論性和實踐性都很強的專業核心課程。目前該門課程多偏重于理論學習，對實踐重視不夠。應用型本科人才能力培養目標是：良好的專業基本能力，學習、發展的能力，創新能力。基于能力培養的《操作系統》實驗教學包括實驗內容設計，多學科聯系，培養系統能力。采用任務驅動，培養學習、發展能力，以項目方式下達實驗，培養創新能力。實踐教學證明，操作系統的實驗教學對于培養學生的專業基本能力、學習發展能力、創新能力具有重要意義。

[關鍵詞]操作系統 實驗教學 應用型本科 人才培養

[中圖分類號] G642.423 [文獻標識碼] B [文章編號] 2095-3437（2013）15-0117-02

應用型本科教育是我國高等教育進入大眾化階段的一種新的教育現象，它以能力培養為本位。在計算機專業的應用型本科人才培養中，實驗教學是一個重要環節，它有助于培養學生能力、提高學生素質。操作系統是一門專業基礎課程，其以內容復雜、涉及面廣、實踐性強等特點使學生學習產生畏難心理。本文從應用型本科人才能力培養的角度探討操作系統實驗教學，這對于提高教學質量、培養學生能力有著重要意義。

一、《操作系統》實驗教學存在的問題

操作系統是一門實踐性較強的課程，目前該門課程多偏重于理論學習，對實踐重視不夠，主要體現在：

首先，操作系統實驗課依附于理論教學，教學內容單一。在以往的教學實踐中，由于進程管理涉及的概念多、內容抽象，學生不易理解，所以操作系統的實驗內容主要集中在進程管理這一章，包括進程創建、進程控制、進程通信等。這種方式忽視了操作系統對其他資源管理的功能，不易形成對操作系統的整體認識，達不到培養學生能力和探索精神的目的。

其次，教學手段單一，學生覺得枯燥無味，實驗興趣不大，沒有達到培養學生分析問題和解決問題的能力，因此實驗教學亟待改進。

二、應用型本科人才能力培養目標

能力是個體在現實工作中所體現出來的才智、知識、技能和態度的整合。[1]基于這種認識，應用型本科人才能力具體包括：勝任某種崗位的專業基本技能；任職后的再學習和發展能力，如系統思維能力、抽象能力、分析能力、在實踐中運用理論知識的能力；創新能力。

（一）良好的專業基本能力

學生要具備適應未來社會需要的較扎實的技術理論知識和熟練的專業技術應用能力。作為應用型本科院校計算機專業的學生，技術應用能力一是指程序設計與實現能力，二是指計算系統的認知、開發及應用能力，即系統能力。

（二）學習、發展的能力

教育必須注重對受教育者的再學習能力的培養，尤其是計算機專業。電腦的發展日新月異，我們不能保證大學里所學的任何一項技術在以后一直管用，所以必須培養學生學會思考、掌握學習方法，這樣在出現新技術時才能游刃有余。

（三）創新能力

這是各項能力培養的核心。培養學生學會創造，在書本知識、前人經驗的基礎上大膽實踐，能運用所學知識和掌握的技能解決生產實際問題。計算機專業的學生尤其需要創新能力，如何將計算機技術與其他行業的發展緊密結合，是一個創造性的工作。

三、基于能力培養的《操作系統》實驗教學

操作系統是理論性和實踐性都很強的課程，實驗教學作為課堂教學的繼續，不僅是計算機教學中不可缺少的重要環節，也是計算機教學成效的初步體現。在學校培養應用型人才的大力倡導下，可從優化課程內容設置、改進教學手段等多方面加強操作系統課程的實驗教學。

（一）基于專業基本能力培養的《操作系統》實驗內容設計

1.分層次設計教學內容，培養程序設計與實現能力

為使學生更好的掌握操作系統知識，針對課程內容復雜、理論性和實踐性強及學生層次不同等特點，結合實際教學經驗，分層次設計實驗教學內容。該實驗內容以操作系統為核心，包括三種實驗類型，即操作驗證型、模塊設計型、綜合型。

操作驗證型實驗屬于實際操作，包括系統安裝、Linux常用命令、及vi編輯器的使用等，讓學生了解主流的多用戶、多任務操作系統，為理論課的學習及后續實驗課的順利開展打下基礎。模塊設計型實驗是針對操作系統的軟硬件資源管理功能，利用C語言進行包括進程的控制與通信、內存的分配與管理、文件系統的實現方法等模塊的設計，各模塊間的關系如圖1。通過該部分實驗指導學生設計算法，使學生積累基于現代操作系統環境的編程經驗，對課程的重點與難點有更深入的認識。綜合型實驗是在前面的基礎上對學生綜合能力的訓練，由于時間限制，該部分屬于選做類，供對操作系統有關內容感興趣的學生選擇。

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圖1 實驗模塊間相互關系

2.多學科聯系，培養系統能力

操作系統這門課涉及很多前導課程的知識，如C語言、數據結構、計算機組成原理等，還是很多后續課程的基礎，如計算機網絡、嵌入式系統等，[2][3]在學習過程中，要引導學生建立課程間的聯系。如，C語言的學習側重于語法等基礎知識，對高級編程涉及很少。操作系統實驗中可加大這方面的訓練，如進程間通信實驗，建立兩個子進程，一個負責數據的發送，一個負責數據的接收，在實現功能的同時協調它們之間的執行關系，這樣不僅使學生理解了進程編程，而且使學生明白了進程間的通信機制。通過操作系統實驗，加深學生對編程語言、硬件知識等的理解和掌握，培養學生對計算機系統的整體認識，使學生建立起一個完整的知識體系框架。圖2描述了操作系統實驗與硬件實驗的關系。

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圖2 操作系統實驗與硬件的關系

（二）采用任務驅動，培養學習、發展能力

從操作系統課程的特點出發，“實驗任務驅動”教學法符合計算機系統的層次性和實用性。[4]學生學習能力的培養應該從學習動機和自學意識的培養入手，以提高學生自學能力為主要目標。[5]在操作系統實驗教學中，教師應注意避免單一的授課方式，以具體任務為中心，通過完成任務的過程，來介紹和學習基本知識和技能，這就是任務驅動。通過給學生布置任務，要求學生學習一些新的系統調用函數來完成任務，函數的具體使用需要學生自己去查詢相關資料，在這個過程中，不僅培養了學生查詢、利用資料的能力，而且培養了學生的自學能力，這種再學習能力對其以后勝任相關工作具有重要意義。

（三）以項目方式下達實驗，培養創新能力

對于模塊設計型和綜合型實驗，在教學過程中不要求學生按照某個固定步驟進行實驗，而是以項目的形式下達實驗任務，讓學生明確實驗目的，按照實驗內容要求，自行設計方案并組織實施，從而鍛煉與培養學生的獨立工作能力和創新能力。

操作系統實驗的教學以專業技術應用能力培養為中心，強調可持續發展，加強學生創新能力的培養，以此設計實驗內容，改革教學方法，讓學生感性認識操作系統，從而理解較深的理論知識，逐步培養學生具有一定的分析與設計能力。根據對2010級計算機軟件專業學生學習效果和教學反饋的數據分析，筆者發現在以培養應用型本科人才能力為目標的教學模式下，大部分學生不僅提高了學習的積極性，而且在程序設計、應用所學理論解決實際問題等方面的能力也大大提高。但要真正學好操作系統，最好的方法就是自己設計一個小型的操作系統，而這一工作在有限的時間內讓學生完成難度較大，因此需要一個基礎系統，在此基礎上，學生可以進一步擴充來組建一個小型操作系統。因此，我們下一步需要采取循序漸進的方式為學生提供一個基礎系統。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 楊素明，賈桂芳.應用型本科人才能力的評價性研究[J].吉林工程技術師范學院學報（教育研究版），2004，20（8）：5-8.

[2] 孫述和，謝青松，董付國等.操作系統實驗教學研究與探索[J].計算機教學，2010，（1）：93-96.

[3] 杜萍，范輝，謝青松等.應用型本科操作系統實驗教學初探[J]. 計算機教學，2008，（16）：31-32.

[4] 管致錦.基于實驗任務驅動的操作系統教學設計[J].南通工學院學報（自然科學版），2004，3（2）：75-78.

[5] 王知非，羅秋濱，石研.操作系統課程教學與學生能力培養[J].計算機教育，2008，（14）：73-74.

[責任編輯：陳 明]