操作系统教学改革初探与实践

摘要：该文对操作系统课程的教学进行了有益的探讨，分析当前操作系统课程教学存在的主要问题，提出操作系统课程教学改革的对策，并给出课程改革中的一些具体做法实例。

关键词：操作系统；教学改革；对策

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)36-2971-02

The Primary Exploration and Practice of Teaching on Operating System Course

WANG Zi-quan, YAN Pei

(College of Mathematics and Computer Science, Chongqing Three Gorges University, Wanzhou 404000, China)

Abstract: This article discuss about teaching and learning on Operating System Course. It analyzes the current teaching problems of Operating System Course. It puts forward some countermeasures of teaching reformation on Operating System Course. It gives some examples of Course Reformation.

Key words: Operating System; teaching reformation; countermeasures

1 引言

随着计算机应用的发展，计算机操作系统课程对学习计算机专业的学生的重要性越显突出。而早期的计算机专业的学生学习操作系统课程，主要是局限于操作系统原理的学习和一些典型算法的实践。这势必使学生很少了解实现操作系统的内部结构和技术，不利于培养在新形式下的创新人才。

本文讨论重庆三峡学院数学与计算机学院操作系统课程教学内容改革思考与实践，求助于识者，以不断提高操作系统课程的教学水平。

2 当前操作系统课程教学存在的主要问题

操作系统是计算机专业重要的核心课程，操作系统课程是一门涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程,它的理论性和实践性都较强,概念多、概念抽象、涉及知识面广,其整体实现思想和技术又往往难于理解,实践环节又不容易操作,它要求学习者不但要弄懂理论知识,而且要能够上机实践;不但要懂得硬件知识,也要懂得软件设计理论。

当前操作系统教材编写的内容差别不大，主要是以进程管理、存储器管理、设备管理、文件管理和操作系统接口为主线安排，主要问题是：注重操作系统的原理，轻视操作系统内部的具体实现技术；注重传统的操作系统技术，与实现操作系统的新技术相脱离。由此学生感觉到学习操作系统课程：难学、枯燥、甚至学了没用的思想，进而失去了学习的主动性。

该课程教学难点集中表现在：内容十分庞杂，涉及面广，与计算机软、硬件及用户都有着密切的交互；实践性强，与实际运行着的各类操作系统有着密切的联系；技术发展快。这些问题一直困扰着从事课程教学的教师们。

3 操作系统课程教学改革的对策

为了培养在新形式下的创新人材，我们的操作系统课程教学内容改革必须从以下几方面进行：

3.1 课程教学内容

课程内容的先取的是教学内容改革的基础。操作系统的发展，与其它的计算机软、硬件技术的发展类似，同样是随着系统结构和实现技术的变更而发展。早期的操作系统，由于受硬件、软件设计技术和程序设计语言的限制，系统原理的设计思路和实现技术相对于现代操作系统来说已过时。因此，在确定操作系统原理授课内容时，我们跟踪操作系统原理和相关技术的教材，摒弃了传统操作系统原理中过时知识，引入现代操作系统中采用的设计原理的实现技术，增加现代操作系统的实现原理的实例。如：我们放弃了传统操作系统中作业、作业管理的概念，强化了现代操作系统用进程、线程概念设计原理，并增加Windows操作系统采用实现原理的面象对象技术的内容。在操作系统设计原理的各部分授课时，选用了Linux、Windows操作系统中相应的实现技术和原代码做为案例。这样，可以在有限的课时内，既向学生传授了最新的操作系统原理与实现技术，同时也提高了学生学习的积极性和主观能动性，达到了使学生学习这门课从枯燥变为生动，从学习感觉难变为较易，从感觉学了没用变为学这门课有用的三个转变，达到较好的学习效果。

为了充分贯彻落实我院 “三T（Theory理论、Test验证、Try实践创新）”的教学目标，设计了6个基于Linux的操作系统课内实验项目，并且也设计了3个基于Windows 2000操作系统课外实验项目，它们覆盖了Linux、Windows环境下的进程控制、进程通信、线程（或者进程）同步和调度，存储器管理、系统调用，文件系统等方面。通过这些实验教学内容的学习，使学生加深了对操作系统设计原理的理解，更进一步的掌握现代操作系统采用的各种实现技术，增强了学生学习操作系统课的积极性，训练了同学们用操作系统原理知识分析问题、解决问题的能力。特别地，通过综合性实验设计项目教学内容的安排，使同学们在解决问题时，可以提出解决问题的新思路、新方法，达到了培养学生们解决问题的创新能力的训练。这样彻底的贯彻“理论指导实践，实践强化理论”的教学思想。

3.2 教材建设

搞好操作系统教学改革，教材建设是重要的保证。我们在积极跟踪国内优秀教材的基础上，采用汤子瀛编写的《计算机操作系统》，西安电子科技大学出版社作为教科书。为了使学生加深对操作系统原理的理解和应用，推荐学生使用曾平编定的《操作系统―习题与解析》一书作为学习辅助材料，该辅助教材收集了大量的操作系统原理习题和解答，学生可能自主地选择做其中的习题，可以起到巩固知识、总结学习成效的作用。为了使学生学习操作系统课程不枯燥，课程组教师在多年教学的基础上，结合我院学生的实际情况，编写了《计算机操作系统讲议》（自编，未出版）和《计算机操作系统实验指导书》（自编，未出版）。

在自编的《计算机操作系统讲议》中，主要采取的方法是在汤子瀛编写的《计算机操作系统》教材中，相应的设计原理部分增加Linux或者Windows操作系统是如何实现的技术案例和部分原代码。例如：在讲授进程控制、进程通信原理时，增加在Linux环境下的实现技术和源代码案例，在讲设备管理时，增加在Windows环境下的实现技术和源代码案例。这样做起到了学生从学习枯燥、抽象的操作系统原理变为学习生动的、具体的操作系统知，同时训练了学生理论知识应用的能力。

在自编的《计算机操作系统实验指导书》中，我们设计有要求在Linux环境下完成的实验项目，也安排有要求在Windows环境下完成的项目，其中，一些要求在Linux环境下完成的项作为在课内必须做实验，其除的实验项目作为课外实验。

3.3 教学方式和教学成效考评

3.3.1 教学方式

围绕操作系统课程的教学目的，我们利用了多种教学方法，提高学生的学习能力。

课内教学与课外教学相结合。课内学习主要教师为中心，讲授操作系统的设计原理，实现的技术，以及在具体的操作系统中是如何实现的，主要采用启发式教学，例如：我们在讲授分是操作系统中实现的关键技术―时间片轮转调度策略时，向学生指出：在计算机网络课程中的信道复用技术―时分复用，就可采用的这个方法，并引导学生思考，在路由器、交换机的设计中，否则可以考虑采用该技术。课外学习，以学生为中心，通过网络讨论，我院建立的课程网站，电子邮件，BBS，在开放性实验室，进行自主学习，教师通过电子邮件，BBS与学生交流学习心得，注重采用讨论式教学方式。

小作业与大作业相结合。我们通过选择性的布置一些巩固所学的操作系统知点识、检测所学的知识成效的小作业外，同时，在学习课程的中后期，给学生布置一些操作系统课程的大作业，训练学生应用操作系统原理知识，分析问题、解决问题，以提高学生的综合学习能力和创新能力。

课内实验与课外实验相结合。我们把操作系统的实验设计分成2部分，课内实验与课外实验。课内实选择自编的《计算机操作系统实验指导书》中的几个项目，要求这些实验项在Linux环境下，由教师指导，每个学生独立完成。通过此训练，使学生初步具有用所学的软件设计技术和程序设计语言知识，实现操作系统设计原理中的一些关键问题，如：进程控制、进程通信、线程（或者进程）同步和调度，存储器管理，同时既巩固所学的操作系统设计原理知识、检查学习效果的作用，也达利用实验过程中解决所遇到的问题，加深对操作系统原理知识的理解。我们把自编的《计算机操作系统实验指导书》中其除的项目布置学生课外实验。由于课时有限，不可能每位同学做完所有的课外实验，因此我们的具体的做法是：把学生分成若干组，每组布置一个实验项目，同学能过自学习完成，然后把各组同学组织在一起，讨论、交流。这样就激发学生学习的兴趣，提高了学生分析问题、解决问题的能力，培养了学生的动手能力和创造能力，扩大学生知识视野。

个体学习与协同学习相结合。学习首先是个体化的行为，别人是无法替代的。然而，学习从来就不是一个人孤立进行的活动。人类个体的学习活动只有在社会文化环境中才得以进行，学习是个体性和社会性的统一。操作系统的课内教学、课内实验，我们采取的是由教师讲授、指导，由学生通个体学习的方法完成学习内容。课外教学、课外实验，我们组成有教师参与课外学习协作小组、课外实验学习小组，过过网络讨论、电子邮件、BBS等环境，进行协作学习。

3.3.2 教学成效考评

教学考评是衡量教学效果的重要措施，是促进教学的一种有效手段。本文仅讨论对学生学习成效考评，其考评目标是衡量学生掌握知识的情况，评价学生分析问题和解决问题的能力。因此，考核的项目、内容、方式与标准应据此而定，做到合理、公平地评估学生的学习成绩，并建立相应试题库。

根据操作系统课程内容庞杂、涉及面广、理论性、实践性强、技术发展快的特点，我们确定采用了动态的过程考评和静态的课程结业考评相结合的方式。动态的过程考评包括平时的课内作业、课外学习完成的大作业、课内实验、课外实验。静态的课程结业考评包括课程结业的理论笔试和实验测试二项。其中课外布置的大作业、课外实验采用报告、答辩、演示的方式。通过这样的考核，提高了教学质量。

4 结束语

教学改革是一个是不断深化、完善的过程。操作系统教学改革应沿着教学内容、教学方法、教学理念、教学手段等方面继续深入下去，将操作系统的教学质量提高到一个新水平，培养出社会需要的、具有创新能力的人材。

参考文献：

[1] 汤子瀛，哲凤屏，汤小丹. 计算机操作系统（修订版）[M].西安：西安电子科技大学出版社[M]，2002.9.

[2] 曾平,李春葆.操作系统―习题与题解[M].北京：清华大学出版社，2001.7.

[3] 晏杰. 计算机操作系统》教学的改革[J].现代计算机（专业版），2007(9):49-51.

[4] 肖竞华,陈建勋.“计算机操作系统”教学改革探索与实践[J].高等理科教育,2007(3):68-70.

[5] 苏秋萍. 高等院校《操作系统》教学改革的探索与实践[J].现代电子技术，2005(22):29-30.