从操作系统课程教学看精品课程建设

摘要： 操作系统课程是计算机专业的专业必修课，是一门涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程，在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用，因此操作系统精品课程建设显得尤为重要。本文围绕操作系统课程的特点，从优化课程体系结构、教学方法和手段、实验环节和评价体系几个方面探讨我校操作系统教学的改革思路及取得的良好实践效果。

关键词： 操作系统 教学改革 精品课程

引言

操作系统，作为计算机系统最重要的系统软件，其管理计算机系统硬件（如处理器、存储器、I/O设备等）和软件资源（如程序和数据文件等）的机制，从无到有，从简单到复杂，经过近20年蓬勃的发展，于上世纪70年代形成了较为完整的理论和产品。到今天，操作系统的发展已经走过了近50年的历程。近些年来，随着计算机制造技术和用户需求，特别是网络应用的发展，一些新的问题相继出现，例如系统的安全性问题、网络的快速链接与传输问题及大容量硬盘等层出不穷的新硬件的管理问题等，因而操作系统的理论与设计方面的研究得到了迅速的发展，特别是系统安全性方面的研究已经成了该学科的一个研究热点与难点。操作系统在计算机领域有举足轻重的作用，能否学好“操作系统”对计算机专业学生的未来发展有着诸多影响。为此，本文从优化课程体系结构、教学方法和手段、实验环节和评价体系几个方面对操作系统教学进行改革和创新，提出并实施了一系列具体的措施，全力营造精品课程。

一、优化课程知识体系结构

类似于其他计算机软、硬件技术的发展，操作系统也经历了系统结构与实现技术的变更与发展。早期的操作系统由于受硬件、程序设计语言及软件设计技术的限制，一些设计原理与实现技术相比于现代操作系统来讲已经是过时或不合理了。因此，在确定操作系统原理授课内容时，我们积极跟踪国外最新的操作系统原理教材，摒弃了传统操作系统原理中那些过时的知识，取而代之现代操作系统中普遍采用的设计原理与实现技术。譬如，我们摒弃了传统操作系统中的作业及作业管理的概念，强化了进程及线程的概念。这样一方面可以充分利用有限的授课课时，向学生介绍最新的操作系统原理与技术，另一方面可以提高学生学习操作系统原理的积极性和主动性，从而达到良好的教学效果。

操作系统课程的知识体系结构特点：操作系统的知识体系统结构概括为知识结构、知识体和知识点三个方面。知识结构概要性地总结为：计算机操作系统是计算机技术和管理技术的结合。知识体概括为两句话：“计算机操作系统是方便用户管理和控制计算机软件资源的系统软件”和“操作系统有五大类型和五大功能”。这两句话起到了“纲举目张”的作用。知识点是操作系统五大类型和五大功能的基本知识和应用技能。

随着计算机应用向纵深方向的进一步拓展，计算机操作系统课程的重要性日益突出。早期计算机专业的学生学习操作系统，往往局限于基本理论知识的掌握和一些典型算法的实践。那时候，学生很少有机会去了解、实践操作系统的内部结构和实现技术。当前，开放源代码软件日益深入人心，以Linux为代表的开放源代码操作系统软件，已成为大学生尤其是研究型大学学生学习、研究计算机基础支撑软件的首选。这为大学操作系统课程教学提供了更好的实验平台，但也提出了更高的要求。

优化课程知识体系结构，使其更加符合高等学校课程的专业性、探究性和前沿性的特征；引导学生探究并掌握专业知识，通过指导学生从事科学研究活动，培养他们发现新问题、新知识和新方法的能力；结合学科技术的发展，让学生了解学科领域的研究现状、存在问题和可能的发展方向，将学生引向学科领域研究的前沿。长期的教学实践充分证明，这种知识体系符合学生的认知规律，有利于学生学习和掌握课程的相关内容。

二、多元化的教学手段

围绕操作系统课程的教学目的，我们开展了教学方式的大胆尝试，采用多元化的教学手段。

1.灵活运用多种教学方法，培养和提高学生的学习能力。

教学中强调个性化教学、开放式课堂，将师生的交流从传统的课堂拓展到网络、电子邮件、实验室、机房，注重讨论式教学、启发式教学。在研究生课程中，安排超过二分之一的课时组织讨论班，由学生自由组成项目组，自主选择项目，自主设计、开发，并在讨论班上交流研发成果。

教学方法和手段不拘形式，只要有利于教学目的，全部可以充分利用。目前采用的教学手段包括：多媒体教室、多媒体课件、网络课件、Internet、电子邮件、原版英文教材、双语教学、网上作业、网上答疑、BBS论坛、操作系统资源网站等。另外，学生利用自备电脑查资料、做实验，吸收学生参加操作系统研发项目，引荐学生去公司实习等，都正在采用。网络教学环境方面，提供课程资料、Linux内核代码阅读工具、操作系统学习资料下载、通知等服务。通过网络教学这一先进手段，大大提高了教学效率，营造了教师与学生的良好的沟通氛围。

2.教学中强调理论联系实际，强调教研结合。

主讲教师带领所有学生，运用刚刚学到的操作系统理论，深入学习，分析Linux内核源码，进一步巩固所学知识。相应的，考核内容既有操作系统原理，又有Linux实验。学生除了完成操作系统实验外，被积极吸引，参与到计算机学院教师的相关的嵌入式系统方向、应用服务器、集群计算、网络系统等项目的研究和开发工作中。这些学以致用的实践活动，不仅为学生的操作系统学习创造了难得的机会，而且提高了计算机专业学生在研发能力方面的竞争力。

三、加强实验教学环节

围绕现代操作系统原理中的重要概念与方法，设计了基于Linux的7个主题实验，这些主题涵盖了linux的内核重建与shell、系统调用、进程同步、进程调度、虚拟存储、设备驱动及文件系统，其中2个是必做题，其余5个主题要求学生选择其中至少3个主题进行实验，或至少选择其中的2个主题，然后自行确定1个自己认为有意义的主题。实验时，学生可以分小组进行，每个小组人数一般不超过3人，实验后要求学生按组提交实验报告及相应的代码，如果时间允许，还可以有选择性地安排部分小组在课堂上进行实践经验交流。这些实验由浅入深，既有Linux使用环境与使用技能方面的培养，又重点围绕着深入了解Linux内核的实现机制展开。通过这些实验，既激发了学生学习Linux的兴趣和主动性，又训练了学生分析问题、解决问题的综合能力，起到了非常好的效果。在确定课程内容的基础上，为了强化实践，我们在国内率先开展了Linux操作系统源代码分析实验，并开设了专门的实验课程。目前，本科生操作系统原理与实验已单独开课，课程名称分别为“操作系统原理”和“操作系统分析与实验”，均为专业必修课，分别为3学分和2学分，很好地贯彻了“理论指导实践，实践强化理论”的教学思想。

四、构建合理的评价体系

科学的评价体系可以促进教师积极的教学态度和激发学生的学习动力，保障教学活动的效果和质量。评价体系主要包括对教师教的评价和学生学的评价两个方面，在两个方面均树立以人为本的思想。对教师的评价标准为在教学活动中教学目标是否明确、教学内容是否正确、教学方法是否得当、表述是否清晰、课堂气氛是否活跃；对学生的评价主要是检查学生的学习是否达到教学要求。科学的评价体系可以促进学生学习、改进教师教学、提高教学质量，以及维持秩序和提高学校的管理水平。

精品课程建设贯穿于教学的各个环节。通过操作系统精品课程的建设，充分利用了教学资源，调动了学生学习的主动性和积极性，全面提高了教学质量。

参考文献：

［１］李善平等.操作系统学习指导和考试指导.浙江大学出版社，2004.

［２］张尧学，史美林编著.计算机操作系统教程（第二版）.清华大学出版社，2000年8月.

［３］黄廷辉，陈智勇，许倩霞.《操作系统原理》课程改革初探.桂林电子工业学院学报，22，（2）：2002.

［４］康丽军.关于操作系统课程改革的探索与实践.太原大学学报，5（3）：2004.