操作系統(tǒng)課程教學模式研究與探索

吳慶崗+劉芳華

摘要：操作系統(tǒng)課程在計算機及相關專業(yè)課程體系中處于核心地位。針對操作系統(tǒng)課程教學現狀，筆者詳細分析了教學過程中普遍存在的問題及其產生的原因，并以鄭州輕工業(yè)學院為例，對操作系統(tǒng)課堂教學、實驗教學和課程考評等環(huán)節(jié)進行了改革和探索，最后給出了改革后的教學效果。

關鍵詞：操作系統(tǒng)；教學模式；研究與探索

操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中不可缺少的系統(tǒng)軟件，操作系統(tǒng)課程是計算機及其相關專業(yè)的必修課之一，在計算機類專業(yè)課程體系中位于核心地位，它起到承上啟下的作用。但是，因為操作系統(tǒng)課程中概念數量較多，理論相對抽象，單純講解枯燥乏味，導致學生學習興趣不高，教學效果欠佳。因此，詳細分析操作系統(tǒng)課程的教學現狀，研究并探索新的操作系統(tǒng)教學模式，大力推進操作系統(tǒng)課程的教學改革，對提高教學質量具有重要意義。筆者以鄭州輕工業(yè)學院為例，對操作系統(tǒng)課堂教學、實驗教學和課程考評等環(huán)節(jié)進行了改革和探索，最后獲得較滿意的課堂教學效果。

一、操作系統(tǒng)課程教學現狀分析

（一）理論內容抽象，學生學習被動

操作系統(tǒng)中的概念和原理，學生一般都是被動接受的。一方面由于操作系統(tǒng)本身概念較多，理論相對抽象，需要學生具有較強的抽象思維能力，課程的難度使得學生缺乏學習主動性。另一方面由于學習目的不明確，學生對未來的職業(yè)生涯缺乏合理的規(guī)劃，導致大學期間一直很迷茫，缺乏學習的積極性。同時，有些學生由于基礎較差，對課程中的概念理解不夠清晰，影響了操作系統(tǒng)的學習效果，進而也會繼續(xù)影響后續(xù)課程的學習，久而久之逐漸喪失了學習的積極性。

（二）教學方法固化，課堂枯燥乏味

課堂教學是學生獲取知識的主要來源。當今信息技術飛速發(fā)展，相應地也加快了知識更新的速度。具有豐富教學經驗的老教師，在長年的授課過程中形成了自己獨特的教學模式，這表明老教師對知識非常熟悉，但是，也容易讓教師的教學觀念變得保守，教學方法固化，進而導致學生在課堂學到的是陳舊的知識，與校園外工作需要的知識相去甚遠，課堂也變得枯燥乏味。

（三）實驗教學單一，缺乏層次化

操作系統(tǒng)是一門實踐性很強的課程。操作系統(tǒng)實驗大多是驗證性的，模擬一些基本算法進而驗證操作系統(tǒng)的功能。上課班級學生基本都做相同的實驗，實驗類型及難度都相同，缺乏層次性。同時，大部分實驗是由每個學生單獨來完成，學有余力的學生由于缺少激勵，潛能得不到進一步挖掘；而基礎稍差的學生卻無從下手，因跟不上老師的節(jié)奏逐漸喪失學習的信心，這大大影響了教學效果。

（四）考核過于強調筆試成績，忽視學生動手能力的培養(yǎng)

課程考核是課程教學中的重要環(huán)節(jié)之一，其合理與否直接影響到學生學習的積極性、創(chuàng)造性和主動性，也關系到人才培養(yǎng)的質量。然而，目前多數院校的考核一般和理論教學相對應，考核往往以理論為主，期末考試靠一張考卷來評定成績，很難考查出學生是否真正掌握了操作系統(tǒng)中重要算法原理。這種考核方式不僅不能反映出學生的真實水平和能力，同時，還嚴重阻礙了學生對實驗環(huán)節(jié)學習的主動性，從而不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、操作系統(tǒng)課程教學改革的探索和措施

針對操作系統(tǒng)教學體系中出現的一系列問題，借鑒相關課程的經驗，筆者提出在充分調動學生學習積極性的同時，從課堂教學、實驗教學和課程考核多個方面進行改革的具體措施，并在鄭州輕工業(yè)學院多屆本科生的教學過程中嘗試采用，取得了較理想的教學效果。具體措施包括以下幾個方面：

（一）變被動為主動，調動學生積極性

只有充分調動學生學習的積極性，才能取得理想的教學效果。為了調動學生學習的積極性，筆者提出以下三個改進措施。第一，從思想上喚起學生對操作系統(tǒng)課程的重視。操作系統(tǒng)在計算機體系中處于核心地位，是計算機工作者不可缺少的知識。操作系統(tǒng)課程是在設計操作系統(tǒng)過程中對實踐經驗的總結，深刻理解操作系統(tǒng)工作原理，有利于提高從業(yè)者軟件開發(fā)能力。教師多給學生強調操作系統(tǒng)的重要性，以從思想上喚起學生對該門課程的重視。第二，在前導課程的學習過程中，打好基礎：操作系統(tǒng)課程的學習要求學生具有深厚的程序語言功底、扎實的數據結構基礎和一定的硬件基礎知識，同時，要求學生有較強的抽象思維能力。在前導課的學習過程中，要多給學生這方面的訓練。同時在操作系統(tǒng)課堂教學過程中，適當給學生點撥前導課中相關聯(lián)的知識點，讓學生有針對性地彌補基礎知識的不足。第三，梳理知識脈絡，降低學生學習難度操作系統(tǒng)是邏輯性和系統(tǒng)性很強的學科，這要求教師具有扎實的專業(yè)功底，認真?zhèn)湔n，理清課程知識體系。這樣有利于學生從整體上把握進程管理的相關知識，降低學生學習難度。

（二）課堂教學多樣化

課堂教學方面，教師可以針對不同章節(jié)的特點，綜合運用多種教學方法，達到學生熟練掌握課程知識點的目的。

進程是有生命周期的抽象實體。在理解這個概念時，要求學生具有一定的抽象思維能力，那么教師可以以人為例進行啟發(fā)式教學。人和進程同樣都是實體，人是具體實體，看得見摸得著，進程是抽象實體，看不見摸不著，但是，他們具有生命周期。人要經歷出生、成長和死亡的過程，人從出生開始，就需要資源，人的一生在不斷地獲取資源、使用資源，死亡時不帶走一切資源。進程經歷了創(chuàng)建進程的初始狀態(tài)、獲取除CPU以外其他資源的就緒狀態(tài)、獲取CPU后的執(zhí)行狀態(tài)和釋放資源的終止狀態(tài)。通過以人為例的啟發(fā)式教學，把進程的概念和進程狀態(tài)轉化過程結合起來進行講解，能夠使學生更容易理解進程是競爭計算機系統(tǒng)資源的基本單位。

進程同步是操作系統(tǒng)課程中的另一個重點和難點，這個知識模塊成為教師難講、學生難學的內容。為了充分調動學生學習的積極性，教師提前把任務分配給學生，讓大家在課下提前討論預習，讓學生自己思考問題的解決辦法，發(fā)現算法中可能存在的問題，課堂上讓學生選舉代表上講臺講解，然后大家一起討論，最后再由老師補充總結。這種方法，可以大大提高學生學習的積極性和主動性。endprint

（三）實驗教學層次化

由于學生的個人興趣不同，掌握的知識程度不同，實驗環(huán)節(jié)教學應采用分層次教學。教師為了讓不同層次的學生通過實驗加深對基本概念、原理和算法的理解，提高學生的動手操作能力，根據學生知識掌握程度的差異，可將實驗分為以下三個層次：演示型、驗證型和設計型實驗。

演示型實驗主要由教師給學生演示基本的實驗，以引領學生入門為主。該類實驗效果并不僅僅取決于實驗本身是否成功，還取決于教師的主導作用是否得到充分發(fā)揮，這要求教師根據學生對程序設計語言和數據結構等前驅課程實際掌握程度對每個實驗進行特定的設計。

驗證型實驗主要是以驗證實驗結果、鞏固和加強有關知識點、培養(yǎng)實驗操作能力為目的的重復性實驗。在學生熟悉軟件編程環(huán)境、了解實驗開發(fā)流程、掌握實驗開發(fā)工具的基礎上，驗證學生掌握操作系統(tǒng)相關系統(tǒng)調用的使用。

設計型實驗要求學生自己設計實驗方案，選擇實驗環(huán)境，安排實驗步驟，對實驗結果進行分析。設計型實驗主要考查學生理解操作系統(tǒng)原理的程度，靈活運用操作系統(tǒng)原理的能力，在不同情境下遷移知識的能力，包括建立文件系統(tǒng)、中斷處理、I/0接口等。

無論上述哪種類型的實驗，都可以在Windows系統(tǒng)或Linux系統(tǒng)環(huán)境下完成，同時，要求學生填寫實驗報告，記錄實驗結果和實驗步驟，分析實驗成功的原因，總結失敗的教訓，以在后續(xù)課程的學習過程中加強對薄弱知識的鞏固。此外，在實驗中，引導學生進行分組實驗，以各小組任務的執(zhí)行進度充分調動小組成員的學習積極性。這樣不僅可以給學生提供一次相互學習、相互交流的機會，還鍛煉了學生的團隊合作精神，并通過實驗演示與公開答辯等方式進一步提高學生的交流和表達能力，以適應企業(yè)對計算機專業(yè)學生的各種需求。

（四）課程考核多元化

傳統(tǒng)的一張考卷并不能真正反映學生對操作系統(tǒng)知識的掌握情況，與改進課堂教學方法相對應，操作系統(tǒng)的考核也應該打破傳統(tǒng)的考核方法。操作系統(tǒng)是一門實踐性較強的專業(yè)課程，學生為了通過考試通常只是死記硬背理論知識，為避免這類情況，教師將考核成績分為學生課堂到課情況（30%）、理論知識學習情況（40%）及實踐考核情況（30%）三部分。學生上課到課情況要求學生按時上下課、積極表現、踴躍回答問題，這有利于培養(yǎng)學生樹立正確的時間觀。理論知識學習情況則要求學生期末閉卷考試達標，這有助于學生對基本知識的掌握。由于閉卷考試評分較為公正客觀，而且可以督促學生對課程全部內容進行深入的復習和記憶，這種方式在課程考核中仍然占重要比例。實踐考核情況即教師根據課本知識給學生提出完成操作系統(tǒng)相應算法的設計和實現的任務，學生的實踐考核以源程序或軟件方式進行，學生填寫實驗報告并進行實驗匯報，教師根據學生的綜合完成情況確定成績，對于思路有所創(chuàng)新的同學給予加分鼓勵，以促進學生進一步提高創(chuàng)新能力。

三、實踐及效果分析

筆者對操作系統(tǒng)課程教學過程中存在的一系列問題進行了深入探討，對課堂教學、實驗教學和教學考核三方面內容進行了不同程度的改革，并在2014屆和2015屆的240名學生中做了問卷調查，學生對調查項目的滿意程度共分“差”“較差”“一般”“較好”“很好”五個等級。結果顯示，學生對調查內容各項指標的滿意度均在96%以上，對教學總體效果的滿意度達到98.5%。筆者對操作系統(tǒng)教學提出的改革措施極大地提高了學生的學習興趣，取得了預想的效果。同時，往屆畢業(yè)生的就業(yè)與工作實踐反饋表明，操作系統(tǒng)教改之后不僅提高了學生的實際動手能力和知識的靈活運用能力，也提高了畢業(yè)生的就業(yè)競爭力。

四、結語

操作系統(tǒng)課程內容豐富，理論抽象，實踐性很強。熟練掌握操作系統(tǒng)的基本原理和實現方式，不僅有利于學生理解計算機系統(tǒng)的工作原理，還可以培養(yǎng)學生軟件開發(fā)的能力，進而提高學生的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)技能。筆者針對目前課堂教學、實驗教學和課程考評等方面存在的問題，從多個角度提出了切實可行的改革措施。實踐表明，在教學中綜合應用上述改革措施，達到了預期的改革目標，收到了良好的教學效果。endprint