高職高專《操作系統》課程的改革與實踐

李小芳

(承德石油高等專科學校 計算機與信息工程系，河北　承德　067000)

?

高職高專《操作系統》課程的改革與實踐

李小芳

(承德石油高等專科學校 計算機與信息工程系，河北承德067000)

摘要：操作系統是計算機各專業的核心課程之一，其內容涉及廣泛，原理性強，教學難度大。通過對教學過程存在的問題分析，從教學內容、教學方法、實踐環節等方面提出課程改革的內容，為進一步提高操作系統課程的教學質量起到了積極作用。

關鍵詞：操作系統；教學改革；教學內容；實踐教學

操作系統在計算機領域有著舉足輕重的作用，是整個計算機系統的核心與靈魂部分，對于計算機學科來說，是計算機各專業的專業基礎課。學習《操作系統》不僅僅為計算機各專業的學生打下堅實的理論基礎，更重要的是增強學生的實踐動手能力。培養學生的創造性思維模式，增強學習興趣。

1教學過程存在的問題

《操作系統》課程具有知識點廣、理論性較強的特點，傳統的《操作系統》教學一般以理論知識為主，以上機模擬實驗為輔，課堂上主要以操作系統五個功能模塊(處理機管理、存儲器管理、設備管理、文件管理、接口)的理論為主線進行理論知識的教學，在每一個模塊以模擬實驗的形式輔助課堂教學。但是在近幾年的教學過程中，發現了一些突出存在的問題，影響了課程教學效果[1-3]。

1)教學內容針對性不夠。現在隨著計算機類各專業的專業方向不同，如：計算應用技術的嵌入式方向、網絡管理、軟件技術等，傳統的《操作系統》課程在教學內容上雖然比較全面，但是對于不同專業缺乏針對性，不能夠更好地為學科提供服務。

2)實踐教學難度較大。操作系統各部分的實驗，是配合其理論教學，以C或者C++編程來模擬實現相應功能，達到更好地理解理論知識的目前的。但是模擬一個完整的模塊(如：處理機調度)，源程序有的達到幾百行，對于大部分學生來說，很難完成一個完整的模擬實驗。

3)教學模式單一，學生的學習熱情不夠。傳統的教學模式，是以課堂講授為主，由于內容多且雜，并具有一定的抽象性，學生難以掌握，另一方面，學生在短時間內感覺不到《操作系統》學習對其自身知識、能力的提高帶來的影響，因此，導致部分學生有“厭學”的情緒。

2《操作系統》課程改革

針對以上的問題，在近幾年的教學過程中，對《操作系統》課程從教學模式、教學內容、實踐環節進行了多方面的改革。

2.1　改革課程標準，優化教學內容

《操作系統》課程在我校計算機系各專業均開設，如：計算機應用技術(嵌入式方向)、計算機軟件技術、計算機網絡技術、計算機控制技術(物聯網方向)，根據專業方向與人才培養方案不同，調整相應的課程內容。

因此，重新制定新的課程標準，實行模塊化教學,將課程內容分為4個教學模塊，分別為：操作系統概念及基本原理；windows配置與管理；linux命令及相關操作；網絡管理。其中操作系統基本原理為基礎模塊， 其他三個為專業可選模塊，在實際教學的時候，可根據專業的選取相應的模塊進行教學，如圖1所示。

這樣，各個專業在進行《操作系統》課程教學過程中，必選的基礎模塊保證了操作系統的基礎理論教學，可選的教學模塊又為不同的專業的后繼課程提供基礎。

2.2　采用多種教學方法與手段

為提高學生的學習興趣，在教學過程中應用靈活多樣的教學方法，活躍課堂氣氛是必要的。

1)競賽式分組教學。操作系統課程專業術語多、原理知識多并多方面知識交叉，如在文件管理、設備管理中包含大量的“是什么”，這些屬于純理論性知識，教師在教學過程中一般采用教師講、學生聽的“填鴨式”單一教學模式，而采用競賽式分組教學，可將單一教學變為互動教學，同時提高學生的學習積極性，增強團隊意識。

具體實施過程：首先分組，每組4~6人，每組一名組長，事先將教學內容預習，收集相關資料，課堂上講授20~30 min，提出問題，10 min討論后，由組長組織學生搶答，搶答結束后由教師教師根據答題情況給與各小組相應分數，小組成員分數由組長根據組員的個人表現確定。最終本次的分組競賽記入平時成績。

2)實例講解。在進行理論教學時，多利用實例，將抽象問題具體化，方便學生理解與記憶。例如：進行“進程同步”問題授課時，在生產者—消費者問題中，可引入物流，雙11時的爆倉現象就是生產多而消費少，出現了不同步現象；利用MS-DOS系統來講解文件的物理存儲方式等。

3)問題驅動。利用問題調動學生的興趣。在進行新的教學內容之前，設計一些問題，將與之相應的原理利用問題引出，在給出答案前，引導學生思考。通過提問，讓學生主動去思考解決問題的方法，比較自己的方法與已有辦法的不同，從而學習到一些好的思維方式。例如：在“存儲管理”部分，可提出問題1：為什么要引入分頁管理方式？引導學生去思考分區管理所存在的問題——存在碎片；問題2：為什么分頁管理方式如何解決碎片問題？引導學生去學習邏輯地址分頁，物理地址分塊的離散分配管理方式；問題3：如何實現邏輯地址與物理地址間的對應？引導學生分析頁表及地址轉換過程。通過設計的問題，以問題驅動方式引導學生主動思考。

2.3　改革實踐環節

實踐環節是操作系統課程的重點與難點。主要方式有以下兩種：

1)設置基于操作系統原理的趣味性實驗

《操作系統》原理枯燥難懂，用趣味性實驗輔助，可以使得原本枯燥的原理生動起來。例如：在PV操作部分，可以用“交通信號燈”指揮交通的實驗，在十字路口，遇到“紅燈”時，車輛需等待，“綠燈”時，車輛(進程)通行。其中，“紅綠燈”作為PV操作中的信號量，馬路為系統，車輛為進程，通過實驗，使學生深入理解系統中的進程的同步與互斥，以及如何利用PV操作來解決進程同步問題；在系統安全性部分，用模擬“銀行ATM機”的實驗，A同學如果想在ATM機上取款1 000元，要符合兩個條件，卡上的余額≥1 000，并且ATM機內的余額≥1 000。在這個實驗中，ATM機內的余額作為系統資源，A同學為進程，1 000元為進程向系統申請的資源，A同學在ATM機上取款1 000元的過程，就是避免死鎖的方法——“銀行家算法”，通過此實驗，使學生更好的理解操作系統是如何來為多個進程調配資源，避免死鎖。

2)在實踐中引入系統管理員的實際工作內容

與普通高校相比，高職高專更注重實用性方面培養，將系統管理員是日常工作內容引入到《操作系統》實踐教學中。例如：進程管理部分——“任務調度”，將Linux系統管理員的對服務器備份、打包、刪除、重啟等內容作為實驗內容；在磁盤管理部分，將Linux系統管理員創建分區、創建文件系統、設置磁盤配額等內容作為實驗內容。這樣即可以充實實驗內容、將理論與實踐更好的結合，又可以為學生在以后的工作做一鋪墊，使學生更加清楚課程作用，有利于更好的完成課程教學目標。

2.4　以小論文形式作為課程總結

《操作系統》課程內容多且雜，涉及到計算機系統的方方面面，在期末課程總結時，學生往往無從下手，感覺什么都想寫，什么都應該寫，這樣下來，一份課程總結如同流水帳一般十幾頁上萬字。將課程總結以小論文的形式代替，3 000~4 000字的內容，僅有一個中心，說明操作系統中的一個問題或者知識點，更重要的是要加入自己的見解，再通過小組討論與分享，使得學生對操作系統的知識點有個更深刻的認識。

3小結

通過2012、2013兩屆學生的教學實踐顯示，《操作系統》課程改革后，課堂教學與實踐環節的教學效果顯著。學生在對系統原理的掌握、動手實踐能力方面有明顯提高；教學方法的多樣性以及實踐的改革，提高了學生學習的積極性。計算機技術日新月異，隨著新技術在計算機操作系統中的應用，《操作系統》課程在教學、實踐等各個環節還需進一步完善和加強。

參考文獻：

[1]湯子瀛．計算機操作系統(第四版)[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2014.

[2]趙俊生，壽永濤，馬志強，等．“操作系統”課程改革與建設的研究與實踐[J]．內蒙古大學學報，2010(3):165-167.

[3]曹玲，葛燕．操作系統課程教學模式的思考與實踐[J]．計算機時代，2010(4):65-66.

Course Reform and Practice ofOperationSystemin

Higher Vocational Colleges

LI Xiao-fang

(Department of Computer and Information Engineering, Chengde Petroleum College,

Chengde 067000, Hebei, China)

Abstract:Operation system is one of the core courses of computer major; its contents are wide; the principle is strong; the teaching difficulty is large. After the analysis of the problems existing in the teaching process, the paper puts forward the content of the curriculum reform from the aspects of teaching content, teaching methods, and practice teaching, to further improve the teaching quality of the course of operation system.

Key words:operation system; teaching reform; teaching content; practical teaching

作者簡介：李小芳(1978-)，女 ， 河北邢臺人，承德石油高等專科學校計算機與信息工程系講師， 研究方向： 數據庫技術，計算機系統結構，

收稿日期：2015-03-03

中圖分類號：TP316-42

文獻標識碼：A

文章編號：1008-9446(2015)06-0064-03