操作系統課程“三點一線”教學模式的應用研究

陳潔，侯海良

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操作系統課程“三點一線”教學模式的應用研究

陳潔，侯海良

（湖南人文科技學院 信息學院，湖南 婁底 417000）

操作系統是計算機類專業的傳統必修課，由于課程的知識過于抽象和應用型本科學校學生的特點，使得長期以來操作系統的教學效果不太理想．針對目前操作系統教學中存在的問題，圍繞學生職業應用能力培養這條主線開展教學活動．從教學目標的落實，學生學習興趣的調動和師資隊伍建設等方面對課程教學進行改革，逐步探索出了針對操作系統的“三點一線”教學模式．教學實踐表明，“三點一線”的教學模式在操作系統課程教學中效果顯著，提高了學生的學習積極性，擴展了學生的知識面和知識應用能力．

操作系統；教學模式；職業應用能力；興奮點

操作系統是計算機中最重要的系統軟件，也是最接近硬件的系統軟件，是用戶與計算機系統交互、設計與開發應用系統的計算機系統軟件．它主要是實現計算機資源的有效管理，為高層應用軟件的運行提供良好的運行環境[1]．作為計算機及相關專業的傳統必修課，操作系統課程的重要性勿容置疑．由于操作系統課程的理論性和實踐性都較強，概念多、概念抽象、涉及知識面廣，其整體思想和所涉及的具體技術又往往難于理解，實踐環節不容易操作[2]．學習這門課程的學生，特別是應用型本科院校的學生，他們的基礎本來就不夠扎實，自學能力不強，對理論性知識的學習不感興趣．目前操作系統課程的任課教師，特別是年輕教師普遍是從“一個學校門進入另一個學校門”，缺乏工程實踐能力，無法將操作系統的理論知識與實際應用結合起來．學生往往覺得該課程知識抽象難懂，缺乏應用價值，對課程學習缺乏興趣．在傳統教學模式中，教學手段比較單一，課堂只是知識的傾倒處，教師是傾倒的操作員，學生是傾倒的被動容器．特別是目前普遍存在的多媒體課件濫用現象，使“知識傾倒”變得更加快捷，極大地禁錮了教學雙方的主動學習和思考意愿[3]．這些都導致操作系統的課程教學效果不太理想．

針對操作系統課程的重要性和教學效果的反差，探索出了操作系統課程的“三點一線”教學模式[4]，即在操作系統教學中確定教學目標的落腳點，抓住學生學習的興奮點，占據整個課程教學的制高點，并圍繞學生職業應用能力培養這條主線開展教學活動．積極引導學生實現從“苦學變樂學，從學會變會學”，激發學生的學習主動性，實現知識學習和能力培養與工作需求相匹配，提高學生的職業應用能力．

１　操作系統教學中存在的問題

1.1 缺乏提高學生參與度的手段，學生學習興趣不高

操作系統課程知識點多，知識范疇既涉及到了計算機硬件方面的知識，如微機接口、計算機組成原理等，又涉及到計算機軟件方面的知識，如高級語言程序設計、數據結構、數據庫系統和軟件工程等課程．這就要求學生具有雄厚的計算機硬件基礎知識、深厚的程序設計語言功底和扎實的數據結構基礎知識[5]．課程中的一些基本原理很抽象，它的設計方法和實現技術又是教師難以向學生直觀展示的．課程自身的特點使學生不容易理解和掌握，學生容易產生厭學、畏學的情緒．目前大部分學校都把它當成一門純理論性課程進行講授，學生的參與度不大，無法將自己的學習感受與所講授的理論知識產生共鳴．有些學校雖然開設有實驗課程，也只是一些算法的仿真和驗證，學生無法通過實驗真正體驗到運用所學知識的滿足感和成就感，無助于學生對理論知識的進一步理解．因此，學生普遍感覺該課程學習壓力太大，不知道如何下手將該課程學好，更談不上主動探究學習.

1.2 理論知識與應用脫節，教學目標難落實

操作系統是一組控制計算機硬件及軟件資源，合理地對各類作業進行調度，以及方便用戶使用的程序的集合．通過操作系統的學習，要求學生理解和掌握操作系統的基本理論、設計原理和實現技術，理解計算機系統工作、用戶與計算機系統交互與設計開發的基本知識結構，培養學生分析問題和解決問題的能力，以適應職業的需要[6]．傳統的操作系統教學中多是以抽象的理論講述為主，往往與實際應用融通不夠，導致大部分學生對操作系統的理解局限于一個模糊的框架，甚至框架都不甚清楚，仍然是“知其然而不知其所以然”．學生往往知道了概念，無法把所學的知識與目前常用操作系統聯系起來，更無從談實現操作系統的功能了．

1.3 有工程實踐經驗的師資不足

教學制高點是指教師在整個教學過程中應始終起著主導作用，保證以應用能力培養為中心的教學模式不會偏離教學目標．因此，教師不但要有扎實的操作系統理論根底，熟練掌握課本知識，更需具備一定的工程實踐能力，善于對課本中知識進行擴展，能夠將操作系統技術領域的最新科技動態引入課程教學活動，將知識與真實職業中的應用結合起來講解．而大多數操作系統任課教師特別是青年教師往往是從一個學校門進入另一個門，缺乏工程實踐的鍛煉，再加上教材的知識更新不及時，教師對前沿技術缺乏探究，致使培養的學生與社會需求脫節嚴重．

2 “三點一線”教學模式的應用研究

在學校培養應用性人才的辦學方針指導和應用型本科院校轉型發展的大背景下，如何使課程教學技能化、實踐化和職業化，從而提升學生的實踐應用能力和就業競爭力，已成為擺在地方高校教師面前的一個關鍵問題．在操作系統的教學探索中，為了充分發揮教師的主導作用和調動學生的學習積極性，按照“三點一線”教學模式組織教學，取得了很好的效果．操作系統課程“三點一線”教學改革的具體內容和采用的措施見圖1.

圖1 操作系統課程“三點一線”教學改革的具體內容和措施

2.1 根據崗位要求制定教學目標

教學目標的制定是關鍵，為了制定科學合理的課程教學目標，首先要了解市場對人才的能力要求，將社會對人才職業技能的需求反饋到操作系統的教學目標中．通過深入企業調查和征求行業專家的意見，將職業需求反饋到課程教學目標中．通過反復調研并組織校內外專家進行認證，制定操作系統教學目標是讓學生理解和掌握操作系統的基本理論、設計原理和實現技術，掌握操作系統的運行機制和設計思想，并能在具體的操作系統下進行編程和應用，培養學生分析問題和解決問題的能力，以適應職業的需要．

2.2 優化教學內容，落實教學目標

教學的對象是應用型本科計算機類專業及相關專業的學生．應用型本科教育是本科層次教育，但它更強調的是實踐性、應用性和技術性[7]．如果不針對應用型本科院校學生的特點，有側重性的講授內容，搭建合理的實驗教學體系，應用型人才的培養目標就難以達到．所以在講授“操作系統”這門課時，堅持做到“少而精，切忌泛而廣”的教學理念．課程教學“以學生掌握了多少用得上的知識”為目標，解決長期以來在理論教學中過分強調講授了多少知識、實驗教學為理論服務的教學模式．

2.2.1 教學內容的優化 為了解決操作系統課程教學內容重、課時少的問題，實現教學內容難點突出，詳略得當，深入淺出地安排教學內容．堅持以應用為主線構建課程的教學內容，在實際中遵循以下原則.

（1）基本功能比效率優化更重要．操作系統有五大基本功能，即處理機管理、存儲器管理、設備管理、文件管理與用戶接口．操作系統的發展都是圍繞著這五大功能展開的，雖然在操作系統中出現了許多新技術，從本質上講還是圍繞這些基本原理展開．所以從內容上看，基本原理部分的內容比注重提高系統效率和優化管理的內容更為重要．

（2）動態工作過程更重要．操作系統的各章都是以過程作為重點內容，其他一切內容，如概念、技術、算法等都應圍繞過程而展開．例如：處理機管理從程序到進程再到線程；存儲器管理的連續分配到離散分頁式再到虛擬存儲，整個存儲管理過程都是圍繞這個線索展開的；對于像設備管理和文件管理的內容同樣有過程這一主線的存在．因此，操作系統的教學內容中各個功能實現的過程是重點學習的內容．

（3）成熟技術更重要．在操作系統中的技術更新快，但并不意味著新技術就比舊技術重要，或者新技術的出現就會導致舊技術的淘汰．現實是操作系統中存在許多出現很早，但一直延用至今的技術，經過多年的使用證明這些技術都是相對成熟、完善的技術，是必須讓學生掌握的．而對于那些雖然出現很晚，但并沒有獲得廣泛使用的所謂新技術，或者曾經發揮過重要作用目前使用較少的技術，將其列為擴展視野的材料，引導學生課外閱讀．例如：對于存儲管理中段式和段頁式管理、文件管理的文件分配表 FAT（早在 DOS 操作系統中采用的技術）、進程中的加鎖實現等，這樣的知識只需要簡單介紹后讓學生課外閱讀．

2.2.2 實踐教學改革 現有的操作系統課程教學側重理論講授，雖然也設置操作系統實驗，但是多為算法的簡單模擬．為了提高學生的系統能力，需要按照社會需要組織實踐教學，建設多層實踐教學體系，開展“系統”級別的實踐訓練，從觀察系統到仿制系統，再到定制系統，最終進入創造系統，培養學生的系統能力．目前我校已經購買了操作系統綜合實驗平臺，已經初步形成了3個層次的實踐教學體系.

（1）驗證性實驗．驗證性實驗融入理論教學中，在相關理論講解過程中編制簡單的程序，觀察程序的運行結果，從而體會操作系統的相關概念和了解算法的特點.

（2）應用性實驗．這一層次與理論教學同步進行．在進行算法的講解過程中要求學生分析和閱讀算法源代碼，通過對源代碼的分析，使學生對算法的整個編譯過程和實現過程有一個更加直觀上的理解，提高學生的編程能力．

（3）創新性實驗．創新性實驗通過開設專門的實驗項目進行．一部分實驗涉及算法的改進，在分析源碼的基礎上，針對某些算法的不足進行改進或者提出新的算法；還有一部分實驗以分模塊方式進行，2~3名學生分成一組，幾個組或者每個組通過幾次實驗完成一個簡單的操作系統．

2.3 優化教學手段，注重學生學習能力的培養

應用型本科學生基礎差底子薄，抽象思維能力差，缺乏學習的主動性，但他們的情商高，善于和教師交流，參與意識強．在實際教學中要充分利用學生的這些特點，提高學生的學習興趣．其主要途徑就是讓學生全面參與到教學活動中，用實際的任務驅動，用拋出的現實生活中他們關心的問題引導其去思考，抓住學生的興奮點，肯定他們的成果和進步，增強他們的信心，激發學生的新鮮感和學習積極性．

2.3.1 案例式教學 操作系統作為一門理論性較強的課程，直接的理論講解枯燥乏味，而且知識不容易講透，就算講透了學生也不容易理解其具體應用．可以將進程管理、內存管理、文件系統以及設備管理系統部分的知識融入到對Linux 內核模塊、Linux 文件系統、Linux 內存管理、Linux 進程管理和Linux 設備管理等幾個案例中，通過案例剖析使比較枯燥的理論知識變得生動有趣，激發學生的學習興趣．

2.3.2 探討式教學 對于部分先期課程學過的知識、最新知識等，為了節省課堂教學時間，可以引入“設疑-自學-提問-釋疑-總結-練習”的探討式教學模式．例如：設備管理中的很多內容曾在計算機組成原理課程涉及到，輸入/輸出控制方式的工作過程己經在計算機原理課有過介紹．教師可以提前提出關于該內容的一些主要問題，然后請學生們課后自學并回答提出的問題．上新課時，教師也可先講解，然后由學生向教師提問，教師回答，然后教師再向他們提問補充遺忘部分．接著教師就教學內容作總結，介紹知識的重點、難點和需要掌握的知識點及相關的應用，最后提出思考題和作業題給其練習．

2.3.3 學生互出試卷 對于重要的知識，請學生課后就相關內容互出試卷，要求每人1份，題型標準、選題合理、密度均勻、份量適當．然后交換給學生測試，最后再交出題人判分．通過這種方式能有效地提高學生課后學習的主動性和增強對知識點的理解，也能激發學生查閱資料擴展視野．

2.3.4 10分鐘教師 對于操作系統中前沿的技術，書本上一般很少涉及，教師在講授相關理論后布置學生課后查閱相關資料，并準備10分鐘左右的報告內容，課堂隨機抽查學生上講臺講授．如講授內存管理時可以要求學生查閱自動回收內存技術和云存儲技術等．通過該環節培養學生查詢、收集和利用資料的能力，培養學生自學能力和表達能力．

2.4 加強師資隊伍建設

操作系統課程涉及的知識面很寬，為順利開展“三點一線”教學模式，教師應達到4點要求：一是掌握課程的知識體系，有能力把握要點和重點，將知識點進行歸納．二是熟悉知識點的應用情況，能對重要知識點的理論知識和應用進行擴展，使學生能掌握知識和運用知識．三是要能運用合理方式引導學生主動學習和思考，讓學生真正理解透徹并能提出自己的觀點．四是及時向學生介紹操作系統最新科研動態，使熱衷于該領域研究的學生具備基本的科研創新能力．

為了達到要求，需要提高教師的工程素養和知識水平以增強教師對知識的掌控能力．幾年來，教學團隊充分利用學校和學院師資隊伍培訓政策，每年組織２名教師到對口企業進行４~６個月的頂崗培訓；同時開展任課教師集體備課，精選案例，設計課堂教學環節，定期討論，交流授課心得；激勵教師在科學研究，教學研究，教材建設及實驗室建設等方面展開研究，構造了“課堂教學——課后研究——反哺課堂”相結合的良性循環系統．

3 結束語

操作系統課程自身難度無法克服，好的教材能起到推波助瀾的作用，更需要學生積極主動地學習和授課教師有效地引導．因此，采用合理教學模式尤為重要．只有以人為本，充分發揮教師的作用和調動學生的學習積極性，才能夠事半功倍．由于客觀原因，所有的學生都接觸到名師的可能性不大，而一套合理高效的教學模式是每個普通教師都能掌握的，好的教學模式關注的是教學質量的提高．本文分析了操作系統課程教學中存在的問題，針對應用型本科學生的特點，結合團隊多年教學實踐活動和對課程教學改革的探索，總結出操作系統的“三點一線”教學模式，并從具體實施方面進行了詳細闡述．通過幾年的實踐證明，在操作系統中實施“三點一線”教學模式能顯著提高課程的教學效果．首先，提高了教學目標和職業崗位能力的契合度，優化了教學內容，學生的學習目的更加明確．其次，提高了學生的參與度，學生能積極參與到教學活動中來，有效地提高學生的學習興趣和主動思維能力．再次，調動了學生的學習主動性，學生課外學習和參與項目研究的積極性高漲，有效地擴展學生的知識面、知識應用和創新能力．最后，師資隊伍逐步趨于合理，教師的實踐能力得到提高．然而，課程教學改革是一個不斷完善的探索過程，在操作系統的課程教學中還有很多問題值得深入研究．在今后的教學中，力爭進一步提高課程教學質量，培養出適應社會需求的高素質專業技術人才．

[1] 張鴻，羅宇翰．操作系統課程中抽象知識的可視化教學研究[J]．計算機教育，2014（14）：50-53

[2] 唐文靜，孫中紅．從應用型本科人才能力培養談《操作系統》實踐教學[J]．大學教育，2013（8）：117-118

[3] 李景峰，劉偉，郝耀輝，等．操作系統的啟發式教學研究與探討[J]．計算機教育，2010（8）：87-90

[4] 丘秀英．“三點一線”：高職公共英語教學方法之改進[J]．職業教育研究，2009（7）：101-103

[5] 魏士偉，鄧維，柯捷．應用型本科“操作系統”課程教學改革研究[J]．教育教學研究，2016（18）：103-105

[6] 趙鵬，劉慧婷，姚晟，等．基于系統能力培養的操作系統課程改革與建設[J]．計算機教育，2016（1）：56-58

[7] 潘懋元，車如山．略論應用型本科院校的定位[J]．高等教育研究，2009，30（5）：35-38

The application of the teaching mode of three key points and one mainline on operating system course

CHEN Jie，HOU Hai-liang

（School of Information，Hunan University of Humanities，Science and Technology，Loudi 417000，China）

Operating system course is a traditional compulsory course of computer science major and the related majors．Due to the abstract knowledge of this course and the college students′ characteristic of the application oriented universities，the teaching effectiveness of the operating system is not quite satisfied for a long time. Based on analyzing the problems in the teaching of operating system，the teaching activities is performed around the mainline of the cultivation of career application ability，a teaching mode of three key points and one mainline for operating system is worked out through teaching reform on curriculum goal realization，arousing the students' interest and teaching staff construction．Practice shows that the teaching mode of three key points and one mainline improves the teaching effect of the operating system course is remarkable，enhances students′ learning initiative，extends their knowledge scope and cultivates their abilities of knowledge application.

operating system；teaching mode；career application ability；excitement

1007-9831（2016）09-0076-05

TP316∶G642

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.09.022

2016-07-03

陳潔（1981-），女，湖南衡陽人，講師，碩士，從事信號處理、數字圖像處理研究．E-mail：cj1732@126.com

侯海良（1980-），男，湖南岳陽人，講師，博士，從事復雜系統建模與控制，多電機系統協調控制研究．E-mail：hhlcj1732@126.com