操作系统课程课堂教学策略探究

文章编号：1672-5913(2008)06-0087-02

摘要：笔者结合多年的教学经验，从课程教学的实际出发，对操作系统课程的教学方法、教学手段进行了较深入的研究，总结出一些行之有效的教学方法，并在教学实践中收到了很好的教学效果。

关键词：操作系统；引导式教学；案例教学；多媒体

中图分类号：G642

文献标识码：B

笔者在多年的操作系统课程教学中发现，每学期开课初始，总有学生反映操作系统太抽象、太难懂、太枯燥、理论性太强。并且教师又往往采用“灌输式”的教学方式，使学生更没了学习的积极性，忽视了教学中学生的主体地位。

针对以上问题，笔者通过对操作系统教学方法和教学手段多年的摸索与研究，对该课程的教学方法进行大胆改进，受到学生的一致好评，现总结出以下几点行之有效的教学改革措施，与同行共享。

1教师必须明确操作系统课程与相关专业其他课程间的关系

操作系统是计算机专业的学生必须掌握的一门专业基础课，是学生了解和使用计算机的必备知识。本课程的先修课程为高级程序设计――C语言、数据结构、计算机组成原理以及汇编语言等课程。在讲操作系统之前,首先要告诉学生操作系统本身就是一个系统软件,而软件就是一个程序的集合。前面已经学习的C语言等就是用来编写程序的。数据结构和程序的管理则可用下面的公式说明二者之间的关系：

数据结构 + 算法 = 程序

明白了操作系统与C语言、数据结构的关系，就能让学生很清楚地认识到“操作系统是一组管理计算机硬件资源和软件资源，对各类作业进行合理的调度，以方便用户使用的程序的集合”，而且能够明白学习操作系统的目的就是掌握操作系统是如何管理计算机的硬件资源和软件资源。

同时，操作系统为进一步学习Linux/Unix、网络技术等后续课程打下了基础。可见，在计算机专业课程设置中，操作系统起到了承上启下的作用。

2注重讲授理论知识的同时，加强实践教学

以往教学，通常采用课堂讲授方式，仅仅注重理论知识的讲解，实践很少甚至为零。若在讲解理论知识的同时加强实践教学，就能使学生“理论联系实际”，使抽象的知识变得清晰、形象、直观。例如在介绍操作系统的概念时，增加一次实验课，让学生练习安装Windows 2000操作系统，并应用安装后的操作系统执行新建文件、查看系统资源管理器、清理磁盘等操作。学生就能对操作系统有一个很直观的认识，而且操作系统就是一个大程序，或者说就是一个软件，它来管理外存空间、内存空间、中央处理器CPU、键盘、鼠标、显示器等硬件资源，也由它来管理硬盘上存储的文件、内存中运行或等待运行的可知性文件――进程、Word应用程序、Excel应用程序等软件资源。

3在课堂讲授的同时，引入引导式教学方法和案例教学方法

始终采用课堂讲授的方式，势必效果欠佳。若适当采用引导式教学方法，就能很好的调动学生的学习积极性；而适当采用案例教学方法，则可以使难懂的知识讲解变得浅显易懂。例如，分页系统中的地址转换机制的讲解，若用引导式教学方法，就会达到很好的教学效果。教学过程可以设置为如图1所示。

合理地应用案例教学会使抽象的理论知识明朗化。例如抢占式优先进程调度算法，其解题的策略是从进程就绪队列中选择一个优先权值最高的进程P1，优先为其分配CPU，即优先执行。若在P1执行过程中又有一个新进程Pi进入就绪队列，且其优先权值高于正在执行的进程的优先权值，这时新进程Pi立即抢占进程P1的CPU，Pi开始执行。若只是按照课本上如此讲解，学生也能听懂，但印象不会很深。若在讲解理论的同时，添加一个实例，就会使学生理解起来更加容易，印象也会增深，而且加强了学生的知识应用能力。下面看一个具体的实例：

图1 分页系统的地址转换过程流程图

已知有P1,P2,P3,P4,P5五个进程，它们到达内存的先后时间分别是第0秒，第2秒，第4秒，第6秒，第7秒；他们的执行时间分别是5秒，3秒，2秒，4秒，6秒；优先权分别是9，5，12，7，3；若调度算法采用抢占式优先权高者优先进程调度的方法，给出这5个进程的完成时间以及每个进程的周转时间。

通过本例的详细讲解，可以使同学们更加清楚给调度算法的思路，最终结果如图2所示。

图2 抢占式优先权高者优先进程调度算法实例

4合理引用多媒体教学

在操作系统的课程教学中，若能合理的应用多媒体课件教学，也能达到事半功倍的教学效果。例如在讲解利用信号量机制解决生产者――消费者问题时，若将该问题的解决过程做成动态执行的教学课件，不仅能吸引学生的注意力，而且能让学生清楚地认识生产者进程和消费者进程在记录型信号量的控制下是如何同步执行的，从而达到将知识点“由难变易”，提高教学效率的目的，演示过程界面如图3所示。

图3 实例演示界面

5引用“问题―探究”教学模式

“问题―探究”教学模式是一种教师设置问题环境，并给出问题，然后启发学生，让学生积极思考，自己寻求解决的方法策略；然后教师根据学生的解决方案给出分析；最后由教师给出解决问题的方法。“问题―探究”教学方法使学生在教学过程中变被动为主动，充分体现了学生在教学中的主体地位和教师的主导地位。将教师的“教”和学生的“学”融为一体。

例如在讲解银行家算法时，不要急于介绍银行家算法的解决步骤，而是先给出问题。系统中有3类临界资源，其中A类临界资源10个；B类临界资源5个；C类临界资源7个；此时共有5个进程P1,P2,P3,P4,P5共享这3类临界资源，并且在T0时刻，系统中5各进程的资源分配情况如图4所示(T0时刻系统是安全的)。

图4 进程资源分配图

现进程P5提出资源请求Requst5(1,2,1),问系统能否分配。

该问题提出后，由学生自己去寻求答案。实践证明，有些同学可以找到正确的解决方法。在充分发挥学生的探究能力后，然后由教师给出银行家算法。

第一步：request5

第二步：request5

第三步：预分配

need5=need5-request5;

available= available-request5;

allocation5=allocation5+ request5;

第四步：安全检测，求安全序列；若安全序列存在，分配；否则不分配。从而避免了死锁的产生。

参考文献

[1] 汤子瀛. 操作系统[M]. 西安电子出版社，2001.

[2] Peter Baer Galvin, Greg Gagne. 操作系统概念[M]. 北京:高等教育出版社.