操作系统实验教学研究

摘要：操作系统是计算机及相关专业的核心基础课程，实验课程在教学过程中占据着非常重要的地位。而目前高校的实验课程中还存在着很多问题，本文对以往实验课程中存在的不足进行了分析，然后从激发学生兴趣、改进课程组织、改进指导方法、完善考核方式等方面提出了具体的实施方法。

关键词：操作系统实验教学；实践能力；能力培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）38-0252-02

一、引言

操作系统是计算机及相关专业的一门重要基础课程，操作系统实验教学作为教学辅助环节十分重要，它的作用在于通过动手做实验，帮助学生解决从抽象理论到具体对象的认识问题，培养学生应用知识解决问题的能力。而目前我们的实验教学中还存在着很多问题，这些问题导致很大一部分学生学完课程之后只懂得空洞的理论，缺乏实践经验，因此需要从思想上重视操作系统实验教学，从教学内容和考评方式上改进以往的实验教学模式，从而提高学生的实践能力。

二、存在的问题

操作系统实验课程的主要目的一是帮助学生理解操作系统的基本概念、原理和机制，二是培养学生应用操作系统知识的能力，同时提高他们的实践能力和创新能力。而以往的课程实验中教师主要关注通过实验学员是否更好地理解和掌握了概念、原理，对实践能力和创新能力则关注不足。

这就导致学生在实验做完之后虽然加深了对操作系统理论和技术的理解，但脱离了操作系统的实际，并没有获得具体操作系统内部实现的感性认识，对整个操作系统的全局观仍然没有建立，分析问题和解决问题的能力没有得到提高。

三、强化课程实验，细化能力培养

为了将能力培养落实到具体的教学过程中，必须将其细化到各个教学环节中，尤其是实践教学的各个环节。课程实验是实践教学的主要环节之一。下面通过对实验内容、指导方法、考评方式等几个方面的改革，来达到强化课程实验，细化能力培养的目的，全面提高学生独立分析和解决问题的能力。

1.激发学生兴趣。教师可以提一些与操作系统相关的问题让学生课后思考，例如病毒和木马是如何攻击操作系统使之瘫痪的？如何终止正常的进程？为什么病毒进程无法被终止？因为提的问题贴近实际，会很大程度提高做实验的兴趣，他们也会更乐于去动手找出解决的方法。同时计算机发展速度很快，学生对新鲜事物有强烈的好奇心和接受能力，所以可以鼓励他们从网上了解关于操作系统的最新知识，下载一些最新版本的操作系统试用版进行使用，在使用的过程中培养他们的实践能力。

2.改进课程组织。操作系统在本科阶段的课程内容是原理与应用的交叉，根据不同培养对象在理论与应用之间分配权重。根据计算机相关专业培养对象的特点，将实验学时定为30学时，以国产的麒麟操作系统为实验环境，按照认知渐进的要求，由易到难安排实验内容。实验题目的确定以课程中的知识点为依据，使学生能够找到本实验在课程知识体系中的位置，和与其他知识点的联系。操作系统课程实验内容包括算法模拟型、使用验证型、代码分析验证型、系统设计型四类，教学中主要使用了其中三类，一共6个实验，如表1所示。

这六个实验，由浅入深。其中，实验0和实验1是对麒麟操作系统的基本应用，实验2和实验3是对原理中进程部分的典型算法进行模拟，实验4是对操作系统内核的裁剪，实验5是在理解文件系统的基础上设计的类Ext2文件系统。通过这几个实验，学员不仅可以了解实际操作系统的内部结构，而且可以合理运用相关理论知识实现操作系统核心运行机制，逐步将操作系统原理与应用融会贯通。

3.改进指导方法。实验过程中出现的错误和疑难问题，教师不要急于给出最后答案，而是通过逐步引导，让学生自己认识到问题所在，并通过讨论等形式来找到解决问题的方法，最后教师可以指出改进的方向，真正做到“授之以渔”而非“授之以鱼”。

实验教学不但要让学生理解如何做，还要让他们懂得为什么这么做、还可以怎么做、如何做得更好，留给他们广阔的思考、发挥和创造的空间。

例如：在课程设计中，两个学生用不同的程序设计出了相同的功能，那么就要进一步引导对两种方法进行对比，哪一种性能更优，为什么更优。培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

4.完善考评方式。过去课程实验的考评都是学期末交一个实验的设计报告，这种方式导致很多学生整个学期只做一个实验或者最后交作业时抄袭同学的报告，不能起到提高动手能力的目的。

新的考评方式中规模小、难度低的使用型和算法模拟型实验要求学生独立完成，而规模大、难度高的设计型实验让学生以小组为单位完成。学生根据优差结合、志愿和指定相结合方式分成小组，小组中需要明确每个人的角色和任务，最后根据学生在小组中承担的任务量和完成质量进行考评。实验结束，要求演示实现过程，并撰写设计报告（包括设计思路、采取方案、取得的成果、遇到的问题、总结与体会），每个实验根据难度和复杂度按一定的百分比计入成绩。通过实验、演示和报告的撰写，不仅锻炼了分析问题、解决问题的能力，而且提高了撰写论文的能力，为以后毕业论文的撰写打下基础。同时采用小组分工合作的方式也培养了学生之间的团队协作能力。

5.合理安排课程实验开设时间。以前的实验课一般安排在学期末，而这个时候是期末考试复习阶段，许多学生忙于理论课考试复习，无暇顾及课程设计，直接影响了实验的教学质量。

因此课程设计应晚理论课两周左右开始，教材中的前两章讲完之后就可以进行前3个实验（实验0、实验1和实验2）。这样既可以通过实验来及时巩固理论知识的学习，又不会和理论课考试发生冲突。

四、结束语

实践教学是教学实施过程中不可忽略的一个重要环节，不仅要求学员掌握本课程的基础知识和技能，还要使学员掌握从事科学研究的各种基本技能、方法和思维方式，具有分析问题和解决问题的能力，能够将理论与实践相结合，形成自主创新意识，培养优秀的专业素养。

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