李小芳

(承德石油高等?？茖W(xué)校 計(jì)算機(jī)與信息工程系，河北　承德　067000)

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高職高?！恫僮飨到y(tǒng)》課程的改革與實(shí)踐

李小芳

(承德石油高等?？茖W(xué)校 計(jì)算機(jī)與信息工程系，河北承德067000)

摘要：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)各專業(yè)的核心課程之一，其內(nèi)容涉及廣泛，原理性強(qiáng)，教學(xué)難度大。通過對(duì)教學(xué)過程存在的問題分析，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面提出課程改革的內(nèi)容，為進(jìn)一步提高操作系統(tǒng)課程的教學(xué)質(zhì)量起到了積極作用。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；實(shí)踐教學(xué)

操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有著舉足輕重的作用，是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心與靈魂部分，對(duì)于計(jì)算機(jī)學(xué)科來說，是計(jì)算機(jī)各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)習(xí)《操作系統(tǒng)》不僅僅為計(jì)算機(jī)各專業(yè)的學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，更重要的是增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維模式，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。

1教學(xué)過程存在的問題

《操作系統(tǒng)》課程具有知識(shí)點(diǎn)廣、理論性較強(qiáng)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的《操作系統(tǒng)》教學(xué)一般以理論知識(shí)為主，以上機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)為輔，課堂上主要以操作系統(tǒng)五個(gè)功能模塊(處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理、接口)的理論為主線進(jìn)行理論知識(shí)的教學(xué)，在每一個(gè)模塊以模擬實(shí)驗(yàn)的形式輔助課堂教學(xué)。但是在近幾年的教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)了一些突出存在的問題，影響了課程教學(xué)效果[1-3]。

1)教學(xué)內(nèi)容針對(duì)性不夠。現(xiàn)在隨著計(jì)算機(jī)類各專業(yè)的專業(yè)方向不同，如：計(jì)算應(yīng)用技術(shù)的嵌入式方向、網(wǎng)絡(luò)管理、軟件技術(shù)等，傳統(tǒng)的《操作系統(tǒng)》課程在教學(xué)內(nèi)容上雖然比較全面，但是對(duì)于不同專業(yè)缺乏針對(duì)性，不能夠更好地為學(xué)科提供服務(wù)。

2)實(shí)踐教學(xué)難度較大。操作系統(tǒng)各部分的實(shí)驗(yàn)，是配合其理論教學(xué)，以C或者C++編程來模擬實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，達(dá)到更好地理解理論知識(shí)的目前的。但是模擬一個(gè)完整的模塊(如：處理機(jī)調(diào)度)，源程序有的達(dá)到幾百行，對(duì)于大部分學(xué)生來說，很難完成一個(gè)完整的模擬實(shí)驗(yàn)。

3)教學(xué)模式單一，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情不夠。傳統(tǒng)的教學(xué)模式，是以課堂講授為主，由于內(nèi)容多且雜，并具有一定的抽象性，學(xué)生難以掌握，另一方面，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)感覺不到《操作系統(tǒng)》學(xué)習(xí)對(duì)其自身知識(shí)、能力的提高帶來的影響，因此，導(dǎo)致部分學(xué)生有“厭學(xué)”的情緒。

2《操作系統(tǒng)》課程改革

針對(duì)以上的問題，在近幾年的教學(xué)過程中，對(duì)《操作系統(tǒng)》課程從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行了多方面的改革。

2.1　改革課程標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

《操作系統(tǒng)》課程在我校計(jì)算機(jī)系各專業(yè)均開設(shè)，如：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)(嵌入式方向)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)(物聯(lián)網(wǎng)方向)，根據(jù)專業(yè)方向與人才培養(yǎng)方案不同，調(diào)整相應(yīng)的課程內(nèi)容。

因此，重新制定新的課程標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行模塊化教學(xué),將課程內(nèi)容分為4個(gè)教學(xué)模塊，分別為：操作系統(tǒng)概念及基本原理；windows配置與管理；linux命令及相關(guān)操作；網(wǎng)絡(luò)管理。其中操作系統(tǒng)基本原理為基礎(chǔ)模塊， 其他三個(gè)為專業(yè)可選模塊，在實(shí)際教學(xué)的時(shí)候，可根據(jù)專業(yè)的選取相應(yīng)的模塊進(jìn)行教學(xué)，如圖1所示。

這樣，各個(gè)專業(yè)在進(jìn)行《操作系統(tǒng)》課程教學(xué)過程中，必選的基礎(chǔ)模塊保證了操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論教學(xué)，可選的教學(xué)模塊又為不同的專業(yè)的后繼課程提供基礎(chǔ)。

2.2　采用多種教學(xué)方法與手段

為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在教學(xué)過程中應(yīng)用靈活多樣的教學(xué)方法，活躍課堂氣氛是必要的。

1)競(jìng)賽式分組教學(xué)。操作系統(tǒng)課程專業(yè)術(shù)語多、原理知識(shí)多并多方面知識(shí)交叉，如在文件管理、設(shè)備管理中包含大量的“是什么”，這些屬于純理論性知識(shí)，教師在教學(xué)過程中一般采用教師講、學(xué)生聽的“填鴨式”單一教學(xué)模式，而采用競(jìng)賽式分組教學(xué)，可將單一教學(xué)變?yōu)榛?dòng)教學(xué)，同時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

具體實(shí)施過程：首先分組，每組4~6人，每組一名組長，事先將教學(xué)內(nèi)容預(yù)習(xí)，收集相關(guān)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(xué)生搶答，搶答結(jié)束后由教師教師根據(jù)答題情況給與各小組相應(yīng)分?jǐn)?shù)，小組成員分?jǐn)?shù)由組長根據(jù)組員的個(gè)人表現(xiàn)確定。最終本次的分組競(jìng)賽記入平時(shí)成績。

2)實(shí)例講解。在進(jìn)行理論教學(xué)時(shí)，多利用實(shí)例，將抽象問題具體化，方便學(xué)生理解與記憶。例如：進(jìn)行“進(jìn)程同步”問題授課時(shí)，在生產(chǎn)者—消費(fèi)者問題中，可引入物流，雙11時(shí)的爆倉現(xiàn)象就是生產(chǎn)多而消費(fèi)少，出現(xiàn)了不同步現(xiàn)象；利用MS-DOS系統(tǒng)來講解文件的物理存儲(chǔ)方式等。

3)問題驅(qū)動(dòng)。利用問題調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。在進(jìn)行新的教學(xué)內(nèi)容之前，設(shè)計(jì)一些問題，將與之相應(yīng)的原理利用問題引出，在給出答案前，引導(dǎo)學(xué)生思考。通過提問，讓學(xué)生主動(dòng)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(xué)習(xí)到一些好的思維方式。例如：在“存儲(chǔ)管理”部分，可提出問題1：為什么要引入分頁管理方式？引導(dǎo)學(xué)生去思考分區(qū)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(dǎo)學(xué)生去學(xué)習(xí)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(shí)現(xiàn)邏輯地址與物理地址間的對(duì)應(yīng)？引導(dǎo)學(xué)生分析頁表及地址轉(zhuǎn)換過程。通過設(shè)計(jì)的問題，以問題驅(qū)動(dòng)方式引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考。

2.3　改革實(shí)踐環(huán)節(jié)

實(shí)踐環(huán)節(jié)是操作系統(tǒng)課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)。主要方式有以下兩種：

1)設(shè)置基于操作系統(tǒng)原理的趣味性實(shí)驗(yàn)

《操作系統(tǒng)》原理枯燥難懂，用趣味性實(shí)驗(yàn)輔助，可以使得原本枯燥的原理生動(dòng)起來。例如：在PV操作部分，可以用“交通信號(hào)燈”指揮交通的實(shí)驗(yàn)，在十字路口，遇到“紅燈”時(shí)，車輛需等待，“綠燈”時(shí)，車輛(進(jìn)程)通行。其中，“紅綠燈”作為PV操作中的信號(hào)量，馬路為系統(tǒng)，車輛為進(jìn)程，通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生深入理解系統(tǒng)中的進(jìn)程的同步與互斥，以及如何利用PV操作來解決進(jìn)程同步問題；在系統(tǒng)安全性部分，用模擬“銀行ATM機(jī)”的實(shí)驗(yàn)，A同學(xué)如果想在ATM機(jī)上取款1 000元，要符合兩個(gè)條件，卡上的余額≥1 000，并且ATM機(jī)內(nèi)的余額≥1 000。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，ATM機(jī)內(nèi)的余額作為系統(tǒng)資源，A同學(xué)為進(jìn)程，1 000元為進(jìn)程向系統(tǒng)申請(qǐng)的資源，A同學(xué)在ATM機(jī)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(shí)驗(yàn)，使學(xué)生更好的理解操作系統(tǒng)是如何來為多個(gè)進(jìn)程調(diào)配資源，避免死鎖。

2)在實(shí)踐中引入系統(tǒng)管理員的實(shí)際工作內(nèi)容

與普通高校相比，高職高專更注重實(shí)用性方面培養(yǎng)，將系統(tǒng)管理員是日常工作內(nèi)容引入到《操作系統(tǒng)》實(shí)踐教學(xué)中。例如：進(jìn)程管理部分——“任務(wù)調(diào)度”，將Linux系統(tǒng)管理員的對(duì)服務(wù)器備份、打包、刪除、重啟等內(nèi)容作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；在磁盤管理部分，將Linux系統(tǒng)管理員創(chuàng)建分區(qū)、創(chuàng)建文件系統(tǒng)、設(shè)置磁盤配額等內(nèi)容作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣即可以充實(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、將理論與實(shí)踐更好的結(jié)合，又可以為學(xué)生在以后的工作做一鋪墊，使學(xué)生更加清楚課程作用，有利于更好的完成課程教學(xué)目標(biāo)。

2.4　以小論文形式作為課程總結(jié)

《操作系統(tǒng)》課程內(nèi)容多且雜，涉及到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方方面面，在期末課程總結(jié)時(shí)，學(xué)生往往無從下手，感覺什么都想寫，什么都應(yīng)該寫，這樣下來，一份課程總結(jié)如同流水帳一般十幾頁上萬字。將課程總結(jié)以小論文的形式代替，3 000~4 000字的內(nèi)容，僅有一個(gè)中心，說明操作系統(tǒng)中的一個(gè)問題或者知識(shí)點(diǎn)，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(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)有個(gè)更深刻的認(rèn)識(shí)。

3小結(jié)

通過2012、2013兩屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐顯示，《操作系統(tǒng)》課程改革后，課堂教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)效果顯著。學(xué)生在對(duì)系統(tǒng)原理的掌握、動(dòng)手實(shí)踐能力方面有明顯提高；教學(xué)方法的多樣性以及實(shí)踐的改革，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異，隨著新技術(shù)在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中的應(yīng)用，《操作系統(tǒng)》課程在教學(xué)、實(shí)踐等各個(gè)環(huán)節(jié)還需進(jìn)一步完善和加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]湯子瀛．計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)(第四版)[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2014.

[2]趙俊生，壽永濤，馬志強(qiáng)，等．“操作系統(tǒng)”課程改革與建設(shè)的研究與實(shí)踐[J]．內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)，2010(3):165-167.

[3]曹玲，葛燕．操作系統(tǒng)課程教學(xué)模式的思考與實(shí)踐[J]．計(jì)算機(jī)時(shí)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(jiǎn)介：李小芳(1978-)，女 ， 河北邢臺(tái)人，承德石油高等?？茖W(xué)校計(jì)算機(jī)與信息工程系講師， 研究方向： 數(shù)據(jù)庫技術(shù)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，

收稿日期：2015-03-03

中圖分類號(hào)：TP316-42

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-9446(2015)06-0064-03