軟件技術專業《操作系統原理》教學改革探索與研究

金鳳

摘要：文章闡述了操作系統原理課程在軟件技術專業課程體系中的重要性，結合操作系統在實際工作中的應用情況，指出在傳統理論教學中的不足。在此基礎上，筆者提出了對課程教學內容和教學方式的改革措施。

關鍵詞：操作系統；任務啟發；進程管理

操作系統是計算機系統的核心和基礎運行平臺。操作系統的性能決定了整個計算機系統的性能；操作系統本身的安全可靠程度，決定了整個計算機系統的安全性和可靠性。因此，學習并掌握計算機操作系統的基本原理和操作方法，不僅對計算機相關專業的學生和研究人員是必要的，而且對一般計算機應用人員也是非常有益的。

1操作系統課程在軟件技術專業課程體系中的重要性

軟件技術專業的培養目標是面向IT行業，培養軟件開發、軟件測試、軟件實施等工作的技術應用性人才。其中學生就業的一個主要方向是安卓開發，操作系統原理課程是學習LINUX操作系統和JAVA的前導課程。通過本課程的學習，要求學生理解并掌握操作系統的基本內容，掌握實現進程管理、處理機管理、文件系統和設備管理以及文件系統管理的各種原理和方法，掌握用戶接口的使用方法，熟悉LINUx操作系統命令的使用。掌握操作系統的原理，將為學生以后從事應用系統開發奠定堅實的知識基礎。

2傳統教學內容和教學方式的不足

2.1教學內容缺乏在實踐中的應用

傳統的操作系統教學內容主要包括進程管理、作業管理、內存管理、設備管理和文件管理。本課程的前導課程為《C語言程序設計》和《數據結構》，要求學生能讀懂程序，理解程序編寫思想。本課程的后續課程為《JAVA程序設計》《LINUX操作系統》，為2門課程奠定進程、線程概念，有助于對操作系統控制命令的理解。

本課程主要側重于理論的講述，相對抽象，學生對知識點的掌握僅限于教材的范圍。由于缺乏實踐，學生普遍認為本課程抽象難懂。對于教材中出現的算法，學生僅能讀懂，沒有機會實際動手編寫并查看運行過程。

2.2教學方式不能激發學生的學習興趣

傳統的教學方式采用課堂為主，多媒體或者板書授課的形式。教師講解每節課的知識點，學生被動地接受。本課程屬于理論性很強的課程，學生直接接受教學內容有一定難度。枯燥的教學方式沒有激發出學生自學和參與的熱情，對知識的理解能力也停留在表面。在后續課程的學習中，涉及操作系統知識點時無法正確地將其應用在算法設計中。

3教學內容和教學方式改革

3.1設定教學目標和教學內容

通過對近幾年本專業畢業生的走訪調查，軟件開發崗位中涉及硬件知識開發所占的比例逐年增加。近幾年操作系統技術不斷更新，這就要求操作系統課程的授課內容也應該與時俱進，及時將理論知識與流行的操作系統相結合。課程教學中，讓學生明確本課程在專業人才培養方案中的重要作用。課程內容的安排上注意與前導課程知識的銜接，培養學生閱讀編寫C語言算法的能力。在課程中引入現代操作系統的概念，結合軟件開發過程中應用到的知識，如多線程、LINUX操作系統的思想和實現方法，為學生就業提供有用的、必須的知識積累。

3.2改革課堂教學的主體

傳統課堂教學以老師為主體，采用教師授課、學生參與討論的形式。采用這種方式授課，學生參與度小，無法激發學生的學習興趣。為增加學生對抽象理論知識的學習熱情，課堂上應轉變教師為主的教學方式，采用以學生為主體的教學方式。教師根據教學任務，預先安排每節課的學習任務，學生通過查資料、自學等方式完成對學習任務的理解，課堂上由學生講解預留的任務。充分激發學生的學習熱情，培養學生的自學和解決問題的能力。

3.3改革教學方法

操作系統原理的課程內容性質包括理論講授、算法執行過程分析、計算過程模擬。授課方式不能采用單一的多媒體或者板書形式。

（1）采用多種形式相結合的授課形式。理論講授宜采取多媒體形式展示，電子教案制作過程中力求將抽象的理論采用豐富的頁面和動畫效果展示出來。計算過程不適宜采用多媒體形式，應結合板書，逐步推理出計算過程。算法部分需要提供運行環境，將算法的執行過程模擬出來。在授課過程中，應將幾種授課方式有效地結合在一起。

（2）采用任務啟發式教學手段。為提高學生對課程的學習興趣，教學中采用任務啟發式教學方法。根據課程內容采用教師主講、師生討論、學生講解、教師學生講評等授課方式。

授課過程中選取貼近生活的典型實例，通過引導學生對實例的分析，理解對應的原理。如進程調度部分內容，可例舉如下實例：

一位有一手好廚藝的計算機科學家正在為他的女兒烘制生日蛋糕。他有做生日蛋糕的食譜，廚房里有所需要的原料：面粉、雞蛋、糖和香草汁等。在這個過程中：做蛋糕的食譜就是程序；計算機科學家就是處理機（CPU）；做蛋糕的各種原料就是輸入數據。

科學家閱讀食譜、取來各種原料按照食譜的步驟烘培蛋糕的一系列動作的總和就是進程。進程切換的比喻：現在科學家的兒子哭著跑進來，說他的頭被蜜蜂蟄了，科學家記錄下其食譜做到哪兒了（保存進程的當前狀態），然后拿出一本急救手冊，按照其中的救治步驟處理蟄傷。這里，我們看到處理機（科學家）從一個進程（做蛋糕）切換到一個更高優先級的進程（實施醫療救治），每個進程擁有各自的程序（食譜和急救手冊）。蜜蜂蟄傷處理完成之后，這位計算機科學家又回來做蛋糕，從他離開時的那一步繼續做下去。

通過分析上述例子，引導學生找到其中包含哪幾個進程；分析進程的執行順序與優先級的關系；理解進程調度中現場保護的意義。

進程死鎖部分討論哲學家吃面問題和兩個人過獨木橋問題，通過討論資源的排他性使用、不可剝奪使用、部分分配使用和互相等待4個條件，讓學生充分理解進程死鎖問題，并采用合理的方法解決。

（3）加強實踐教學環節。傳統的操作系統教學中，主要側重于理論知識和概念的講解，沒有一個系統的實訓環境和實訓體系，使理論教學與實訓教學相脫節。大部分實踐教學側重于算法分析和運行結果分析，沒有真正地培養學生分析問題和解決問題的能力。

為加強學生對理論知識的理解和應用，需要根據實際情況確定合理的實踐內容和過程。在本課程之后開設LINUX操作系統課程，實踐課程的內容可結合后續課程安排。確定操作系統實訓課程的兩極模式：一級為操作系統原理主要模塊的認識階段，閱讀幾個主要功能模塊算法的思想并查看運行結果。第二級結合LINUX課程，完成操作系統課程設計內容。在安排課程設計內容時，不僅要加深學生對操作系統算法的認識，同時要培養學生的動手能力和創新能力。

3.4改革考核方式

傳統的考核方式主要考核理論知識的理解，考試形式主要為試卷。結合課程的性質，采取不同的考試形式，有利于對學生知識、能力情況的全面考核。設置期末試卷、課堂主題討論和小論文3種形式的考核方法。試卷中分析題和論述題占主體，課堂主題討論采用教師和學生打分的形式，論文主要考查對知識的運用和研究的前瞻性。

4結語

在《操作系統原理》授課過程中經過課程改革，提高了學生學習的主動性，培養了學生自學能力和創新能力，增強了算法分析和設計能力。在分組實踐過程中，培養了學生的團隊精神和組織協作能力。多方面的考核方式，增加了考試的公平和客觀性，培養了學生去探索新知識的能力。