操作系統課程群建設的研究

侯秀萍　鄭虹　焦素云　鄭山紅

摘要：本文以工程教育為背景，以培養創新型人才為目標，結合本校計算機類相關專業的培養計劃，分析了課程間交叉與依賴的關系，構建了層次化的“操作系統”課程群，給出了遞進式、可擴展的課程群建設原則和團隊組建原則，并對操作系統課程群核心層的建設實踐進行了闡述。

關鍵詞：操作系統；課程群；工程教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）20-0016-02

“操作系統”課是我校計算機科學與技術、軟件工程和網絡工程等專業的專業基礎課，教學面向各專業本科生和計算機科學與技術專業專升本學生開展，自2005年被評為吉林省省級精品課以來，在長期的教學研究與實踐中形成了自己的教學規劃和教學策略。然而目前我校推進卓越工程師的“3+1”培養模式，加大了工程實踐的力度，凸顯出理論教學與實踐教學學時分配的問題，如何在培養中貫徹工程教育的理念，合理規劃教學計劃，明確課程的互聯關系與交叉滲透關系，且單一課程的研究無法滿足要求，為此開展了操作系統課程群建設的研究與實踐，并取得了良好的效果。

一、課程群建設指導思想

課程群建設是課程建設的延展，是專業建設的重要組成部分。課程群是以一門課程為核心，將既相互獨立又關系緊密的多門課程構成的課程集合，是從專業培養目標層次的層面規劃課程內容的分配和實施。課程群強化課程內容之間的融合、交叉和關聯，圍繞課程群的培養目標強調每門課程的教學內容的取舍，按大課程框架進行課程建設，進而獲得具有整體優勢的專業學科體系的有機整體，以提高教學效率和教學質量。

二、操作系統課程群建設研究

1.操作系統相關課程設置。以“操作系統”為核心課程，依據課程群的構建指導思想，采用層次化的分析方法，對比分析了計算機科學與工程學院和國際教育交流學院的計算機科學與技術專業、軟件工程專業和網絡工程專業的培養計劃以及專業人才培養標準實現矩陣，研究了“卓越工程師教育培養計劃”試點專業人才培養方案的原則意見。培養計劃包括人文社科課程平臺、公共基礎課程平臺、學科基礎課程平臺、專業課程平臺、素質教育課程平臺、實踐教學平臺和創新創業教育平臺。依據操作系統課程內容，明確了課程前導課程及內容關聯課程。操作系統相關課程設置如表1所示，這些課程分別屬于學科基礎課程平臺、專業課程平臺和實踐教學平臺。

2.層次化操作系統課程群構建。表1操作系統相關的課程集合中，可以分為操作系統前導課程集（Leading course set）、核心課程集（Core curriculum）和延展課程集（Extended curriculum），不同學院、不同專業課程的安排進度略有不同。為此，我們構建了多層次的操作系統課程群，依次包括操作系統前導層、操作系統核心層和操作系統延展層。其定義如下。

前導層：：={程序設計基礎，計算系統程序設計基礎，程序設計與問題求解（國教），數據結構，計算機組成原理}

核心層：：={操作系統，操作系統課程設計，操作系統導論（國教），操作系統導論課程設計（國教）}

延展層：：={Linux技術與程序設計，網絡操作系統，Linux程序設計，linux操作系統，ios應用開發，嵌入式系統及應用}

課程群建設采用層間松散管理與層內緊密管理結合的策略，教學團隊面向層內組織，可以交叉和重疊。團隊成員依據建設要求參與建設工作。課程群宏觀建設：通過把握前導層—核心層接口和核心層—延展層接口設計，明確課程間知識的交叉、互聯，突破課程壁壘，確定課程內容的取舍，形成合理的教學規劃，避免知識重復講解和知識漏講。課程群微觀建設：以課程群分層結構為基礎，開展層內課程建設。如核心層，以操作系統和操作系統課程設計為中心，教學團隊開展教學策略研究和資源建設，形成規范，適度向延展層輻射，形成課程群的整體優勢。

三、操作系統課程群核心層建設實踐

1.課程體系優化和課程內容調整。針對操作系統課程群，以操作系統核心層目標，分析前導層—核心層的依賴關系，明確知識的供給，分析核心層—延展層知識交叉、滲透，明確后續課程的知識需求，建立了合理的課程體系，設計了“基礎性、系統性與前沿性”相結合的操作系統課程理論體系，修正了課程教學大綱，使教學內容的設計達到課程間的良性銜接，避免了知識盲點和重復講解的問題，解決了課程容量與學時的矛盾。依據課程體系的調整，優化課程內容，保持與現代操作系統發展同步，操作系統教學內容調整如下：①操作系統核心部分單處理器為主，適度拓展多處理器方法。②關于中斷處理、高速緩存、虛擬存儲結構、磁盤陣列等知識與計算機組成原理相關部分，作為學生自修模塊，教學中側重軟件算法思想。③鑒于各專業設置了Linux類延展課程，在操作系統案例教學中，將linux案例改為Unix案例，避免出現知識重疊的問題，節省學時。④跟蹤最新操作系統發展，基于現代操作系統的多用戶、多任務、并行運行特征，并通過專題等方式補充多核技術、多線程技術、大型主機操作系統內容。

2.實踐體系設計。操作系統作為核心課程，其理論抽象、理解困難，以實踐教學作為支撐，根據學時安排，設計計劃內實踐項目和考核標準，但學生的個人能力和愛好不同，實踐教學中不可避免的出現了以實力派學生的實踐結為樣本的多重副本現象，部分學生的實踐教學流于形式，而另一部分學生卻“吃不飽”，為此，在工程教育和創新能力培養的前提下，根據專業的課程體系和操作系統課程的理論體系，基于CDIO和建構主義理論，構建了“平臺自選”、“題目自定”、“評價自主”和開放式操作系統創新實踐教學體系。提供Windows、Linux和UcosII三個實踐平臺供學生自選；設計了課內實驗、課程設計、第二課堂教學、創新實驗項目開發、科研小組等工程化教學環節，學生自主確定實踐取向和評價方式；打破時間、地點的限制，實施開放式實踐。

3.有效實施雙語教學實踐。廣泛使用的操作系統大部分源自歐美設計，比較先進的資料采用英文描述，為了完成對操作系統資料的閱讀分析，必須更好的理解專業術語的表述，但限于生源英語水平參差不齊，為克服雙語教學中師生的畏難情緒，基于國際視野的教學理念，設計目標導向的操作系統雙語教學教學模式；確定了“聽、說、讀、寫”四位一體的教學方法；建立了融入創新學分的激勵機制，設計了理論教學和實踐教學并舉的雙語教學指導性策略。[1，2]在操作系統、Linux操作系統及網絡操作系統課程中開展了雙語教學活動，適當運用了多種教學方法及教學手段，營造了一個良好的教學氛圍。結合我校的實際情況，采用中英文混合課件，試卷采用英文、中文混合方式，學生可以根據實際情況選擇答題方式，為配合雙語教學的開展，完善了雙語教學系統，提供了英文閱讀資料、課件、習題及解答、教學視頻的輔助資料，給學生提供了自主學習的空間，操作系統被評為長春工業大學雙語教學示范課。

4.課程群教學資源建設。操作系統教學團隊在教學研究過程中系統地開展了教學資源建設研究[3]，搭建了操作系統教學團隊網站，部署了操作系統精品課網站、操作系統雙語教學網站、windows內部運行機制展示系統、高效架設Linux系統、操作系統實踐教學平臺及操作系統作業管理系統等多種資源，有效地支持了操作系統課程群的教學實踐。

四、結語

在深入研究課程群基本理論的基礎上，分析了計算機科學與技術專業、軟件工程專業和網絡工程專業培養計劃，以操作系統課程為中心，分析了相關課程的設計，構建了層次化操作系統課程群，并進行了操作系統課程群的建設研討。成果應用于各專業的教學實踐，取得了預期的效果。

參考文獻：

[1]焦素云，侯秀萍，鄭虹.操作系統雙語教學視頻資源庫建設芻議[J].吉林省教育學院學報（中旬），2012，（02）.

[2]侯秀萍，鄭虹，焦素云.關于有效實施操作系統課程雙語教學途徑的探討[J].教育教學論壇，2012，（10）.

[3]焦素云，孫衛佳，魯茂.以生為本的精品課網站建設[J].吉林省教育學院學報，2012，12（中旬）.