“操作系统”课程改革的探索与实践

于广斌　葛元康　李宗民

摘要:“操作系统”是计算机专业的核心理论课程之一,本文首先介绍了“操作系统”课程中存在的问题,结合作者多年的探索与实践,指出了解决问题的途径和方法,提高了教学质量。

关键词:操作系统;实验教学;课程设计

中图分类号:G642 文献标识码:B

1存在的问题

“操作系统”是计算机专业的核心理论课程之一,无论在教学、科研中还是在软件产业及国家信息安全中都处于非常重要的地位。但是,一直以来,“操作系统”的教学和实验都存在比较严重的问题。

(1) 操作系统在所有软件中是最复杂的,而且目前的几大主流操作系统的地位已经相当坚固, 所以师生参与编制实际操作系统的机会少之又少, 这样在教学过程中原理的抽象性和实际系统的开发必然严重脱节,直接导致了该课程教学效果的不理想。

(2)“操作系统”课程的理论性和综合性都很强,学生在学习过程中不容易理解和掌握,也无从应用,因此,从主观上讲,学习操作系统的无用论在学生中也普遍存在。这直接影响了学生学习该课程的兴趣,使学生普遍反映该课程难学。

(3) 操作系统的复杂和功能强大,使得操作系统的实验难以设计和实施,再加上实验设备和实验环境的问题,更难开展具有针对性的实验。据调查,有些高校根本不开设操作系统的实验。因此,该课程的教学目的和教学要求根本无法达到。

2教学探索与实践

教育学中革新传统教学的“建构主义”理论主张应以学生为中心,认为学生的知识主要是学生自己建构起来的,教师的作用是提供一个良好的学习环境以帮助和推动学生去建构自己的知识。基于这种建构性教学的核心思路,我们应以学生为主体,设计相应的教学模式以及相应的施教方法,推动学生建构自己的知识,激发学生的学习兴趣,培养学生的自我学习、自我发展和团结协作的能力。

为了解决“操作系统”课程中的问题,除了授课时要突出重点,讲清难点以外,还要注重讲课的方式,采取有效的教学方法,改革以往的考核方法,加重对实验课的考核,通过实验在实践中让学生加深对较为抽象的理论知识的理解记忆,帮助学生学习,让学生掌握有效的学习方法。

2.1采用启发式教学,激发学生的学习兴趣,注重培养学生的学习能力

教学离不开讲授,“操作系统”这门理论课有更多“讲”的内容,但要讲究方法,要注意激发学生的思维,调动学生主动积极思考。在授课过程中,不能单纯地介绍抽象的基本原理和概念,而是要渗入到学生的现实感受中。教师要充分地启发学生的联想,让他们的现实感受和所教授的抽象原理产生共鸣,以此来引起学生的兴趣,从而使学生在学习中能够充分发挥其主观能动性。

其实,操作系统本身的特点决定了其教学的过程是培养和发展学生逻辑推理能力的有效途径,这就需要教师去思考、去设计,让学生在学习专业知识的过程中培养学的能力。为了培养这一能力,在具体授课时,针对一个问题,教师应向学生介绍多种参考资料。通过查阅参考资料中对同一问题的不同阐述,培养学生研究性学习的能力;另外,教师还要注意引导和培养学生利用网络资源的能力,并注意综合知识的应用,锻炼学生的独立学习能力,使学生的目光从课内延伸到课外。

2.2精心设计教学过程,突出学生学习过程中的主体地位,注重培养学生的创新学习能力

实施以学生为主体的教育,培养学生的创新素质,精心设计教学过程是非常有效的方法。经过多年的努力,我们总结出了一套行之有效的方法,就是在教学设计的过程中,要注意充分发挥教师的提示、引导、分析和归纳的作用,设计相应的环节和一定量的问题,以培养学生的独立思考能力和创新能力。复习巩固性的问题,可以督促学生养成复习巩固知识的学习习惯;引导性的问题,可以督促学生养成预习新知识的学习习惯;点评式的问题,有益培养锻炼学生的综合能力。引导学生分析问题时,注意要引导学生用多种方法加以思考。不同的方法,会产生差异很大的结果,这可以让学生更加注意方式方法的选择。

为了突出重点内容,把更多的时间留给学生,我们通过多年的实践,把“操作系统”的内容分成了三大类:需要了解的内容(能记住所学的知识内容,并能直接运用这些知识)、应该理解的内容(理解所学概念,并能用它解决简单问题)和必须掌握的内容(要求熟悉知识内容,能把标准所列知识综合应用)。这样,教师在教学过程设计中就可以根据所划分好的内容进行有针对性地设计,在教学时根据内容的类别就可以采用不同的方法,真正做到了有的放矢。

2.3加强实验实践环节,发挥学生在实验中的主导作用,培养学生的学习兴趣和团结协作能力

这个环节,我们改革的力度最大。在这几年中,经历了一个不断发展和完善的过程。开始的时候,我们只是开设了一些模拟实验,如进程管理的模拟、文件系统的模拟等,让学生从中加深对相应原理和理论知识的理解。后来,随着课程改革的深入,我们逐步引入了Linux源码分析和关于Linux平台的一些实验。现在,我们的这个环节可以分为两个层次:与理论课程安排在一块的模拟实验和独立的关于Linux平台的课程设计环节。在第一个层次中,我们安排了进程调度模拟实验、作业调度模拟实验、进程同步模拟实验、分页存储管理模拟实验和文件管理系统模拟实验等,要求学生随着理论课程的学习,在安排的实验学时内独立完成,主要目的是巩固所学的理论知识,做到学以致用。关于第二个层次,我们安排了两周的课程设计,要求学生分组完成在Linux平台上的实验。在这个层次中,我们始终坚持以学生为中心、以教师为主导的指导思想。教师的作用是为学生提供和营造一个能充分发挥学生个性、施展学生才能的学习环境,设计可供选择的方案,鼓励学生创新,并及时、恰当地给予正确的评价和指导,使学生学会学习、学会发现、学会创造,少走弯路,乐于接受新知识,提高学习效率,不断完善自我。坚持以学生为中心就是要转变教学模式,实施双向交流的知识传授、能力训练、素质养成的教育模式,培养学生的创新思维方法,按照学生的特点来设计实验方案、安排实验内容、组织实验活动。具体如下:

(1) 教师按照上面的指导思想,设计了实验项目方案,并标明了每个方案的难度系数,供学生自由选择。在每个方案中,除了必须完成的任务以外,还允许学生进行创新。

(2) 开展以自我管理为主,组成实验小组。为了培养学生的团结协作意识,在分组时,我们打乱了班级和性别,进行随机分组,以5～6人为一组。然后,每个组根据自己的实际情况,选出组长,负责整个组的管理和协调。

(3) 选择实验项目方案。每个组经过讨论,选择适合自己小组的方案。由于这个环节的成绩是根据每个方案的完成情况(包括整个小组的完成情况和每个小组成员的完成情况)、难度系数和创新情况来综合评定的,因此,选择一个合适的方案是相当不容易的。

(4) 制定计划、分工和进度表。每个组经过讨论,制定相应的软件开发计划,并在组长的主持和协调下,进行任务和功能的划分,最后制定本小组的进度表。

(5) 每个小组按照自己的进度表进行实验项目开发。在开发过程中,既鼓励竞争又要加强合作,要求每个学生必须就这个环节完成一份有自己见解的报告,同时,每个小组也必须完成一份有价值的报告。这样,在整个环节的过程中,充分体现了竞争与合作的统一。

2.4改革考核方式,调动学生理论与实践相结合的热情,促进学生的主动学习

成绩的考核,改变了单纯强调卷面成绩的考核办法, 将总评成绩改为卷面成绩占50%,上机实验成绩占20%,课程设计成绩占30%。同时,关于实验和课程设计的考核要详细化、规范化。不是以实验的表现或实验报告来评定实验成绩,而是看实验准备、实验动手能力、调研活动、实验报告、思考问题和解决问题的方法以及与小组其他成员的合作情况等综合地、动态地评定实验成绩和课程设计的成绩。鼓励学生思考,鼓励学生提问,鼓励学生开展创造性的活动等。

3结束语

通过“操作系统”课程的改革,提高了学生学习的主动性,培养了学生的学习能力和创新能力。尤其是我们开展的“操作系统”课程设计环节,更是培养了学生的组织协调和团结协作能力。由于每一个小组由5～6人组成,选举一名组长负责小组内关系的协调处理,大家配合共同完成实习任务,这有力地培养了学生的集体主义精神和组织协调能力。

当然,这种教学改革也增加了学生学习的压力。由于成绩是综合评定的,因而学生会有一定的压力。但是,只要教师注意引导,是可以将这种压力转变为学生学习的动力的,我们近几年的实践也证明了这一点。

总之,在“操作系统”的授课过程中,通过以上的改革,我们发现学生的积极性、动手能力有了明显地提高,单调抽象的理论知识也在实验中生动并简单起来,学生的理解能力加强了,团队协作精神也慢慢培养起来了,较大地提高了教学质量,并且也使期末的考核更具有公平性和促进性。

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