操作系统课程教学与学生能力培养

摘要：本文介绍了我院在操作系统教学过程中通过改进教学方法、引入任务驱动和加强实践环节，对学生的思考能力、学习能力和实践动手能力进行培养的一些经验。

关键词：操作系统；学生能力培养；教学改革；课程建设

中图分类号：G642 文献标识码：B

1引言

对学生综合素质和能力的培养是教育教学工作的主要目标，也是高等教育的重要课题。本科学生的能力结构应该包括这样几个方面：认知能力，包括观察能力、记忆能力、想象能力、思考能力等；专业能力，包括专业知识结构、实践能力、职业能力、科研能力、创新能力等；学习能力，包括自学能力、获取信息能力、分析和解决问题能力等；人际交往能力，包括沟通能力、组织能力、合作能力等。培养目标的差异、课程教学内容的差异、学生之间的差异、教师自身的差异、教学方法和手段的差异对学生能力的培养有着很大的影响。

操作系统是计算机及相关专业的重要的主干课程，在计算机科学的知识体系结构中占据重要的地位。掌握计算机操作系统的基本原理，是计算机专业学生深入学习其他课程和进行深入研究的必备知识基础。本门课程以操作系统中经典的算法和成熟的设计思想为核心教学内容，具有内容丰富、涉及面广、理论性强、原理和方法内容抽象、理论和实践相结合等特点。对于操作系统这类理论性比较强的课程来说，如何对学生的素质和能力进行有针对性地培养，是需要我们在教学过程中不断探索和研究的问题。通过多年的教学实践，我们总结了在操作系统课程中通过引入多元化教学方法、任务驱动机制、加强实践环节教学等手段，对学生的综合素质能力进行培养的一些经验。

2改进教学方法培养学生思考能力

对于操作系统这类理论性比较强的课程来说，当前教学中面临的主要问题集中在两个方面，一方面理论教学学时的压缩制约了知识讲解的深度；另一方面，学生面对理论课程所产生的兴趣问题和信心问题。这就要求我们在教学工作中要注意精心选择教学内容，同时改进教学方法，引导学生积极思考，增强学生的信心和参与意识。

在教学方法上，我们提倡采用多元化的教学方法，如互动式教学、启发式教学、讨论式教学方法等，针对不同的教学内容，选择不同的教学方法，要善于为学生创设问题情境，积极引导学生思考，在教学过程中培养学生的思考能力。

例如，进程同步机制在操作系统课程中是十分重要的教学内容，在引入同步问题时，通常以“生产者-消费者”这一经典的同步问题为例的，在介绍完一个生产者和一个消费者以相互匹配的速度共用一个缓冲区的情况后，可以向学生提出生产者速度快于消费者或消费者速度快于生产者时会出现情况等问题。通过在讲解过程中为学生设置问题，引导学生讨论，启发学生思考，增强学生的参与意识和兴趣，然后再逐步引入同步问题。学生在了解了同步问题的根源在于进程的异步性导致合作进程的速度的不可预知之后，再引导学生思考如何协调和控制进程间的相互速度，这时大多数学生往往会自然地从系统管理的角度提出加锁机制或类似的机制，然后再引导学生讨论加锁机制的问题，就很容易地引入信号量机制。

在采用启发式教学方法中，创设适宜的问题情境，要求教师熟悉教材内容、掌握教材知识体系结构、了解新旧知识之间的内在联系、了解学生已有的认知结构和良好的课堂控制能力，这样才能创设难度适宜的问题情境，才能逐步启发学生思考并掌握教学内容。

另外，教学过程中还要注意本课程教学内容的上下关联以及本门课程与其他课程的相互关联，充分利用学生以往学习中的经验对教学内容的影响，即学习迁移。实践证明，学习迁移对原理性、技能性知识的学习是非常重要的，是贯穿在整个教学过程中的。在计算机学科知识体系结构中，很多概念和原理在多门课程中都有很重要的地位，如虚拟、缓冲机制、分层体系结构、霍夫曼原理、常见调度算法等。引导学生将所学知识系统化，有助于学生知识结构迁移，使学生很容易利用已有知识理解所学内容，也有助于学生思考能力的培养，对学生学习能力的提高也是十分重要的。

3利用任务驱动培养学生学习能力

学生学习能力的培养应该从学习动机和自学意识的培养入手，以提高学生自学能力为主要目标。学生学习的动机来源于两个方面：外在动机和内在动机。外在动机主要来自于教师、家长、就业等方面施加给学生的压力，而内在动机来源于学生的兴趣和自我提高的内驱力，其中内在动机是主要因素。

在操作系统课程教学中，要注意避免单一的介绍方式进行讲授，否则会使学生感到理论教学的枯燥乏味。因此在采用启发式教学方法由浅入深进行讲解同时，注意加强学生的自信心。灵活运用比喻是提高学生学习兴趣、避免灌输理论的有效方法。

例如，进程是操作系统中最重要的基本概念之一，理解进程的概念和特点对后续内容的学习具有十分重要的意义，对比进程和程序之间的区别是使学生理解进程的概念的重要内容。在教学中，如果简单的将进程和程序的特点进行对比介绍，学生不易理解且会感觉很乏味。如果采用比喻法，例如可以将程序比作一门课程的教学大纲，进程就是授课过程。类似这样的比喻，可以使学生很容易理解进城和程序的区别，以及进程的概念，也很容易使学生产生兴趣。

在本门课程教学过程中，我们引入了任务驱动的方法，通过给学生布置学习任务，并要求学生通过论文的形式完成任务，并将每次任务，都作为成绩考核的一部分，以督促学生自我完成学习任务。例如，哲学家就餐问题是著名的进程间通信问题，涉及异步进程的同步机制和死锁处理，解决该问题的方法非常多，教学过程和教材中所介绍的仅仅是一部分，可以将哲学家就餐问题作为一个大作业布置给学生，要求学生自己去查询、收集和整理有关该问题的解决算法，并以论文的形式完成。在这个过程中，培养了学生查询、收集和利用资料的能力，培养了学生写作能力和自学能力。

4加强实验环节培养学生实践能力

操作系统课程对学生实践能力的培养主要集中在实验课程中。操作系统是偏重理论教学的课程，受学时数限制，不能安排较多的实验学时。为了在有限的实验教学时数中，保证学生通过实验加深对操作系统工作机制的理解，同时培养学生的实践能力，我们精心选择了实验内容和实验平台。

本课程实验内容以Linux操作系统的案例分析为主。在理论教学中，操作系统各子系统的工作机理都是围绕Linux操作系统进行讲解和分析，然后在实验课中通过教师对Linux操作系统中进程间通信、处理机调度和存储管理等相关代码进行阅读和分析，学生通过自己动手修改和实现代码，来进一步理解Linux操作系统的工作机制，有利于培养学生的实践动手能力。

5结束语

对学生能力的培养是需要在教学计划中各门课程和各个教学环节的教学过程中，通过长期的潜移默化的影响做到的。仅仅凭借操作系统一门课程，是无法完成对学生综合素质的全面培养的。我们在操作系统课程的教学过程中，通过改进教学方法、任务驱动机制和加强实验环节对学生的思考能力、学习能力和实践动手能力方面进行培养所获得的经验，对教学计划中的同类课程具有借鉴意义。

Teaching “Operating System” Course and Building Capability of Student

WANG Zhi-fei, LUO Qiu-bin, Shi Yan

(Harbin University, School of Mathematics and Computer Science, Harbin150086)

Abstract: In this paper, some practical experiences in teaching “Operating System” course was introduced. We have implemented some useful exploration on thinking ability, learning ability and practical skills of student, by updating teaching method, adopting Task-driven method and strengthening training of practice.

Keywords: operating system, building capability of student, teaching reform, the building of courses

参考文献：

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[2] 汤子瀛. 计算机操作系统[M]. 西安电子科技大学出版社,2004.

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