应用型本科操作系统实验教学初探

文章编号：1672-5913(2008)16-0031-02

摘要：操作系统课程的理论性和实践性都很强，本文从应用型本科的教学特点出发，针对操作系统的实验教学中存在的问题，从培养目标、实验内容、理论联系实际等多个方面有针对性地提出了一些观点和思路，并在我们的操作系统省级精品课程的实际教学中加以实践与应用。

关键词：操作系统；应用型本科；实验教学

中图分类号：G642.0

文献标识码：B

1正确认识应用型本科计算机类专业的培养目标

国家教育部强调对不同院校不同层次的学生要采取分类指导的原则，根据高等院校应用型本科教育“理论够用、注重实践”的特点，应用型本科计算机类专业学生的培养目标是培养既懂得计算机专业的理论知识，又掌握计算机应用技能的高级应用人才。

国内研究型大学是在单独设立的课程设计中让学生写一个类UNIX的操作系统或者分析Linux的源代码。但这种做法与应用型本科的教学实际有较大差别，不符合应用型本科“实践”与“应用”的特点，学生在一学期内完成上述内容有较大困难，容易流于形式，应付了事。

2分层次设计操作系统教学实验内容

根据上述认识，为增强实验课的教学效果，结合应用型本科计算机类专业学生的实际，我们对操作系统实验课内容进行了精心安排，使其丰富而真实，并且难易搭配，选做和必做题相结合，从而提高了学生的学习兴趣和实验效果。

具体做法是：从应用级、系统管理级、系统行为观察级、实现级和源码阅读级的不同层次，结合Windows、Linux等当前流行的几种操作系统平台，由浅入深地安排了五个级别的实验题目。其中，在应用级实验里，要求学生练习实验普通用户使用操作系统的常用命令，并对比在不同操作系统中常用命令和操作界面的异同；在系统管理级实验里，学生以系统管理员的身份使用操作系统的常用命令，对不同的操作系统进行管理；在系统行为观察级实验里，学生可以用C语言或其他编程语言设计并编程，观察并讨论进程异步并发及进程通信等的结果；在实现级实验里，

对经典的算法进行编程，模拟实现一个小型操作系统的部分功能；在源码阅读级实验里，指导学生阅读现有操作系统内核的源代码，真正认识现代操作系统，理解操作系统的设计精髓。五个实验具体的实验内容、实验学时等设计安排见表1。

上述五个级别的实验，在教学课时允许的情况下，要求学生必须全部独立完成使用级、观察级和系统管理级。对实现级和源码阅读级实验，则只要求学习能力和兴趣强的学生分组选做一部分。实践证明这种做法深受学生欢迎，教学效果好。

3引导学生加强多学科联系，提高学生综合能力

操作系统这门课的实验教学涉及到很多先导课程的知识，如C语言编程(或C++语言等)、数据结构、算法分析与设计、计算机网络、计算机组成原理等。所以在实验教学过程中，一方面要注意实时观察学生对各相关前导课程的掌握情况，防止因遗忘或前导课程掌握不当引起的实验失误，影响学生正常的实验进度。如果有上述情况发生，应该尽快对相关内容进行补充完善，引导学生课前做好相关的复习。另一方面，通过进行操作系统实验练习，学生可以更加深入地了解操作系统的功能，在此基础上，启发学生深入思考，加深对操作系统所涉及的编程语言、数据结构、硬件知识等的掌握和理解，为后续课程的学习以及利用计算机进行管理甚至开发打下良好的基础。

例如，学生在学习C语言、VC++(C++ Builder)编程、C#或VB程序设计课程时偏重于编程基础与组件的学习与掌握，所涉及到高级的编程内容通常为数据库编程和网络编程，对于多线程编程较少涉及或仅仅一带而过。而在操作系统的教学中，更侧重于对线程和进程的理论教学，实验中所涉及到的示例往往过于简单，为了理论验证而用，从高级编程的角度看，对学生的意义不大。所以在操作系统实验教学中，可以针对这个问题，利用实验将学生的这个真空地带补上。我们的做法是，根据学生的兴趣，让学生自主选择开发工具，教师推荐相应语言的高级编程教材，鼓励学生自己动手编写多线程函数，实现相应功能。例如，编写一个含有两个线程的程序，其中一个线程求水仙花数，另一个线程求50000以内的素数。通过实验，学生可以观察到输出结果混在一起，这是由于两个线程并发运行交叉输出的结果，因此在实际应用中必须协调线程之间的关系。由于使用了界面开发工具进行高级编程实践，并且切实体会到了多线程编程的特点与优势，学生们都有很高的学习热情，同时也更好地理解和掌握了操作系统线程与进程的概念及应用。

上面的例子仅以程序设计这门课程为例，说明这两门课程互为基础、相辅相成。没有编程语言基础，在操作系统编程实验中就会感觉到很吃力，而对线程的进一步编程实现，则使学生对线程的掌握和编程水平都有了质的提高。此外，其他课程与操作系统之间也有许多交叉的真空

地带，可以有针对性地进行实验设置，使学生不仅仅掌握这两门课程的基础，还将学习内容融会贯通，有更高层次的认识与掌握。

4培养学生实际操作能力，激发学生学习兴趣

操作系统的实验内容如果设计不好，很难激发学生的学习兴趣。而操作系统作为计算机的系统软件，在实际的计算机应用中广为使用，所以应该从学生的实际应用出发来设计实验内容，激发学生的学习兴趣。

首先，对操作系统的选择，选择一些较为流行且实用的系统，如Windows和Linux等。在此以Windows操作系统为例进行说明，Windows 2000操作系统中有Professional、

Server等多种版本，对于一般的使用，学生在入门课程“计算机文化基础”已有一定的涉及。在实验中，最少在机房中安装Windows的以上两个版本，也可在此基础上安装多个版本。

其次，对于应用型本科计算机类专业学生的定位，不仅仅是普通的计算机用户，还应当能够胜任多种角色的工作。在实验环节，应当针对不同就业方向的学生设计多套方案，供学生进行选择。对于考研的学生，着重于对理论的演示与验证，使学生对相应知识点有一个理性的认识。而对于另外一部分学生，则应设计一套理论与实践并重的实验指导方案，使学生对操作系统的认识不仅停留在使用上。结合就业的方向，如网络架构师、程序设计师等，对操作系统中涉及到的操作系统网络通信、应用程序与操作系统内核的交互等内容有所侧重，从这些角度出发，仔细设计实验内容。

再有，当前计算机发展速度很快，新的操作系统不断推出，课本中的示例必定会落后于实际。而学生作为青年

一代，对新鲜事物有着极强的探索精神和接受能力，可以结合学生的这个特点，鼓励学生安装并学习最新操作系统的试用版，结合自己的兴趣点，进行创新性分析。

5结束语

以上只是从培养目标、实验内容、理论联系实际、激发学生兴趣等多个方面提出了一些观点和思路，而操作系统实验教学设置是否合理，能否为操作系统课堂教学提供有力的保障，还有很多的工作要做。作为应用型本科计算机专业教学的一线教师，我们会继续在教学中不断地领会教育部的指导方针，紧密结合培养高素质应用型本科人才的目标，继续对操作系统课程的课堂教学和实验教学进行改革探索。

参考文献：

[1] 朱贵良. 国外若干知名大学“操作系统”课程教学设计特点研究[J]. 许昌师专学报，2001，20(5):102-105.

[2] 谢青松，范辉. 操作系统课程教学之我见[J]. 计算机教育，2004，(9):75.