基于卓越计划的“操作系统”课程教学改革

摘要：“卓越工程师教育培养计划”是我国高等教育改革的重要举措，针对卓越计划的培养要求，对“操作系统”系列课程进行了教学改革。针对“操作系统”概念抽象、应用性强、发展速度快等特点，阐述了“操作系统”教学改革应通过改革教学方法、加强实践教学以及拓展知识体系方法进行的观点，为“卓越计划”的实施提供有力支撑。

关键词：卓越计划；操作系统；教学改革；实践教学；动态教学网站

作者简介：颜宏文（1968-），女，湖南茶陵人，长沙理工大学计算机与通信工程学院，教授；

王艳华（1966-），女，湖南祁阳人，长沙理工大学计算机与通信工程学院，副教授。

基金项目：本文系长沙理工大学操作系统精品课基金项目资助的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0087-02

2010年6月，我国教育部提出了“卓越工程师教育培养计划”教育改革项目，该项目旨在全面改善我国工程人才培养体质，造就一大批具有高素质的、创新能力的、能够适应社会经济发展需要的工程技术人才，促使我国由工程教育大国迈向工程教育强国。

为积极响应“卓越计划”的培养要求，本文在卓越计划的背景下，以“操作系统”系列课程的教学改革为例，从树立“面向社会、面向未来、面向世界”的工程教育理念出发，针对当前“操作系统”课程教学中存在的各种问题，主要讨论了长沙理工大学计算机与通信工程学院对“操作系统”系列课程教学内容改革的思考与实践，不断提高“操作系统”课程的教学水平，培养学生明确的工程意识、较高的工程素质和较强的工程实践能力，加速创新型人才的培养步伐。[1]

一、系列课程教学改革的背景

操作系统作为计算机系统的核心，在计算机教学中占有非常重要的地位。长沙理工大学计算机与通信工程学院高瞻远瞩，很早就开始重视操作系统系列课程的教学改革工作：1995年，“操作系统”作为主干课程被列入本科生教学计划，同时，教学大纲、教材、教学改革、实验器材与内容等都瞄准国内先进水平进行建设；2003年，学院开设了操作系统、网络操作系统、Linux操作系统3门学科，初步建立起“操作系统”课程体系；2007年，学院成立了计算机技术教研室，并由其统一负责全校的“操作系统”及相关网络“操作系统”、高级“操作系统”等课程的教学工作，标志着“操作系统”课程体系的正式建立；在研究生招生方面，2009年，“操作系统”被纳为计算机专业基础考试科目之一；2011年，“操作系统”课程被选为校级精品课程之一；2011年，长沙理工大学被列为第二批“卓越工程师教育培养计划”高校。

经过十几年的建设，“操作系统”课程已发展为由计算机“操作系统”，高级“操作系统”，“操作系统”B，Linux内核分析等多个模块有机组成的课程体系，并进一步由一门课程发展成为包括本科生、硕士生在内的多层次、多类型系列课程。

二、当前“操作系统”课程教学中存在的主要问题

“操作系统”作为计算机系统的核心以及计算机专业的主干课程，近年来深受广大高等院校的重视。但是，由于该课程本身具有理论多而抽象等特点，加之教学方法的欠佳，导致实际教学效果并不理想。本课程组在近几年的教学实践中，发现这主要由以下几个方面造成。

1.教学方法不当

由于“操作系统”本身具有理论抽象、涉及面广、原理性强等特点，加之传统的教学大多采用“灌输式”方法，难以调动学生学习的主动性，以至于学生对操作系统原理很难做到真正理解，更谈不上实践运用了。

2.实践教学不够重视

“操作系统”课程与计算机软、硬件等课程具有很强的关联性，并对实践性有着很高的要求，这就要求学生在学习“操作系统”时，应采取理论与实践相结合的方式，在实践的过程中，加深对理论的理解。[2]

但由于课时或教学条件的限制等原因，很多高等院校在实践性教学这方面做得不够好，甚至有的直接跳过，只讲一下理论要点，使得很多学生误认为这只是一门理论课，实用价值并不高，久而久之，对这门课的学习也就缺乏了兴趣。因此，教师在“操作系统”教学的过程中，应注重实践教学，增强学生对操作系统原理的理解，不断提高学生的实践能力和创新能力。

3.知识体系单一

当前，很多教师在“操作系统”系列课程的教学过程中，很容易忽视各相关课程之间的衔接与关联。例如，有的教师在讲授计算机“操作系统”这门课程的时候，整个学期下来，讲的全是计算机操作系统的内容，而对Linux操作系统、高级操作系统等其他相关课程的内容只字不提。结果，本来应相互重叠、相辅相成的几门课程，就这样被孤立开来，在对操作系统原理的深入理解上也给学生造成了巨大的障碍。

当然，这种情况不仅仅出现在“操作系统”系列课程教学中，在其他课程的教学过程中同样不容乐观。所以，面对当前严峻的教学形势，丰富课堂知识结构刻不容缓。

三、“操作系统”课程教学改革的对策

随着科技的发展，工程技术对经济与社会的推动作用越来越重要，工程技术人才的培养直接决定工程技术的水平和发展的速度，决定国家的工业竞争力。现在世界各国都在积极推进工程教育改革，探索工程应用人才的培养模式，优化教学方法，提高毕业生的综合能力，已成为全球工程教育的发展趋势。[3]

针对“卓越计划”的培养目标和目前“操作系统”课程教学中存在的各种弊端，课程组通过近几年的教学实践，认为要想提高教学质量、培养创新型人才，教学改革必须从教育方法、实践教学、知识体系上重点下工夫，增强对学生的综合实验训练，培养其实际应用能力。

1.改革教学方法，激发学生学习的兴趣

（1）理论教学，必须采用教育相长的启发式教育方法。[4]传统的教学方法过于拘泥理论教学，显然这种教学模式已经不适合新时代下人才的培养，而且随着学生以及学生家长对教师教学素质要求的不断提高，教师必须学会活跃课堂学习气氛，善于培养学生主动思考的能力。

对于课堂学习氛围的改善，课程组认为，教师应该增加师生互动的机会，从学生被动参与到学生主动参与，以教师高昂的情绪来感染学生。为避免“满堂灌”，教师课前可事先根据内容需要准备几个适当的问题，在课堂教学适当的时候提出，并留给学生适当的思考时间。同时，教师应当鼓励学生提问，并根据学生反馈的信息和问题，与学生一起探讨，而非给出答案。[5]

在理论讲解上，教师应采用启发式方法，引导学生主动思考，提高学习的兴趣。例如，在讲解死锁的解决方法时，引导学生主动思考各解决方法的原理、优劣及代价等。利用这种方式进行教学，很容易将前后的知识点连贯起来，学生也易于接受。

（2）借助多媒体及动态教学网站进行教学。相对于传统教学中粉笔加黑板的单一、呆板的特点，多媒体教学能够较好地将抽象、生涩的知识直观化、形象化。[6]例如，对于复杂、难懂的客户、服务系统中的通信过程，可直接通过一幅动画体现出来，表达效果既生动又易于理解。

另外，教师还可通过建设动态教学网站，利用网络课件、网络作业、在线答疑、电子邮件等手段增加师生互动的机会。

为了充分利用动态教学网站这种多功能的优势，课程组利用两年的时间，专门制作了一个“操作系统”精品课程的教学网站。通过该网站，用户可以对网站资料库、最近更新资料以及历史阅读量进行查看，并可通过教师列表查看某教师曾的所有相关资料。同时，用户还可方便地按院系、资料类别等条件进行综合搜索。除了这些资料查询功能之外，网站还精心为用户提供了网络作业以及在线答疑模块。

（3）坚持教研活动，努力促进计算机专业教学。计算机操作系统概念多、应用型强、案例更新快，结果导致目前很多高等院校的“操作系统”课程教学跟社会、企业严重脱节。有的知识虽然已经被淘汰几年甚至十几年了，但还是被反复地用来作为教学案例。所以，很多毕业生在进入工作岗位之前，都必须经过一个岗前应用培训。

因此，笔者认为，教学改革必须得多在教研活动、学术交流上多下工夫，跟上卓越计划的脚步，让学生能够更好地了解课程跟实际的关联性。

具体措施：不间断地举行定期或不定期教学研讨会，同时，邀请国内外专家进行学术交流，并组织老师和学生积极参与各类教研活动等。[7]

措施实践：2013年3月5日，长沙理工大学-中软国际信息技术有限公司“部级工程实践教育中心”揭牌仪式在该校计算机与通信工程学院隆重举行。计算机与通信工程学院院长介绍了学院的学科优势以及教育部开展“卓越工程师教育培养计划”的历史背景和计划宗旨。中软国际有限公司将以工程实践教育中心的成立为契机，进一步加强与长沙理工大学在人才培养、教育教学改革和科技创新等领域的合作。

（4）及时更新课程相关知识，拓展学生知识面。在这个信息爆炸时代，知识更新速度日益加快。而教科书更新速度远远跟不上信息更新的步伐，所以在教学过程中，教师需要及时补充相关课程的新知识，而不是照本宣章，只教教科书上的内容。

在“操作系统”这门课程的教学过程中，学院相关任课教师在这方面付出了努力。比如：在上课期间，教师采用图文结合的教学方式，详细介绍了服务器操作系统、手机操作系统、桌面操作系统和嵌入操作系统的相关知识、现状和未来发展应用趋势。

2.注重实践教学，提高学生动手实践的能力

当前，企业对应用型人才的要求越来越高，加之，“操作系统”本身具有难度大、应用性强、案例更新快等特点，因此，在教学的过程中，实践能力的培养应视为重中之重。

学院在“操作系统”课程的实践教学上主要从以下三个方面进行：课程实验、应用实验和综合实验。课程实验主要加深学生对操作系统原理、算法的理解；应用实验主要介绍现代主流操作系统（如UNIX/Linux等）及其系统编程技术，致力于训练学生在操作系统平台下的动手能力；而综合实验主要促使学生理解操作系统内核，分析开源码，设计内核和应用模块等。目前，这些措施在加深课程内容的理解和运用以及学生系统编程设计能力的培养上都取得了良好的效果。

3.拓展知识体系，加强各相关课程的耦合度

众所周知，“操作系统”是一门难度大、应用性强的课程，并且与其他课程有着很高的关联度。针对“卓越的软件工程师”的培养目标，教师在教学的过程中应注意方法，以工程教育为理念，以教学实验和相关项目设计为核心，注重基础知识，着重学生创新能力和实践能力的培养，将各相关课程衔接起来，紧密耦合，丰富学生的知识结构。在对各课程交互讲解的过程中，充分调动学生的积极性，加深学生对操作系统原理的理解，激发学生的创新思维。[7]例如，在对操作系统进程管理的讲解过程中，可采取“插播”方式，比较介绍一下计算机操作系统以及Linux操作系统中的进程管理。两两之间相互对照，内容清晰、明了，学生课堂知识消化也更快。

四、结语

“操作系统”课程的教学改革是一个漫长的过程，它需要任课教师不断地积累丰富的教学经验，以对现有的教育体系进行改善，而不能一气呵成。在这个过程中，我们应积极号召“卓越计划”的培养要求，时刻与国内外先进教育和科技水平接轨，注重理论与实践的有机结合，充分发挥学生的创造性、想象力和主观能力，以培养学生的知识应用能力、创新能力、动手实践能力。这是教学要达到的目标和意义所在，也是应用型高等教育发展的必然趋势。

参考文献：

[1]张旭，胡东华，韩丽.基于卓越软件工程师培养的操作系统教学改革[J].课程教材改革，2012，（8）：041.

[2]赵芳.《操作系统》课程教学改革探讨[J].科技风，2010，（21）：50.

[3]翟高寿，姚毅，须德，等.浅谈计算机操作系统课程教学改革[J].交通高教研究，2002，（2）：64-65.

[4]王业琴，陈亚娟.基于卓越计划电工电子类课程教学改革[J].中国电力教育，2013，（2）：31.

[5]付沙.操作系统原理课程教学改革与实践[J].中国管理信息化，2010，13（21）：67-68.

[6]张其亮，韩斌.操作系统课程实验教学探析[J].计算机教育，2010，（7）：91-93.

[7]康春颖.操作系统理论课程教学改革探索[J].黑龙江教育，2009，（78）：172-173.