操作系统课程教学现状及改进措施

2015-09-01范振钧

通化师范学院学报 2015年6期

范振钧,齐悦

(通化师范学院计算机学院,吉林通化 134002)

操作系统课程是计算机专业的核心课程，在计算机专业课中起到承上启下的作用.掌握操作系统的原理和实现的方法，不仅可以帮助学生理解计算机系统的工作原理，而且可以培养学生开发大中型软件的能力，提高学生的创业技能.因此,对操作系统课程的教学现状进行分析，找出提高教学质量的对策，进行教学改革，具有重要意义.

1 操作系统课程教学现状

操作系统课程一直是通化师范学院计算机学院的主干课程，并由学院的优秀教师任教.但是学生普遍反映课程涉及面广、概念抽象不易理解，不好掌握.虽然教师下了很多功夫进行讲解，学生的学习效果普遍不理想.下文以通化师范学院为例，分析操作系统课程的教学现状.

1.1 课程内容复杂、难度大

C语言、数据结构、组成原理等课程都是操作系统课程的前导课，其中任何一门课程学不好，都会导致学生对操作系统课程教学内容的不理解，严重影响了学生的学习效果；操作系统课程的很多概念都是看不见、摸不着的，十分艰涩难懂，课程的难度决定了教师在授课时要采用适当的教学方法.

1.2 教学方法陈旧落后

目前操作系统课程教学方法，主要是采用传统的“填鸭式”教学方法.偏重于教师的讲授，课堂上教师不停地讲授，学生不断记笔记，被动地接受知识.学生在学习中的主体地位被严重忽视，学习的目的只是为了期末考试过关.因此，学生学习的积极性不高，严重影响了学习质量.改革现有的教学方式，引入启发式、类比等先进的教学方式，调动学生学习积极性，成为操作系统课程教学改革的当务之急.

1.3 缺少实验平台

目前我院实验室使用的操作系统软件是微软公司的windows xp系统，由于windows软件是商业软件，系统源代码不对外公开，windows程序接口内部的细节是看不见的[1]，因此，在操作系统实验课中只能利用windows提供的外部程序接口进行操作，学生无法深入到windows内部进行学习.学生通过实验可以加深对操作系统原理的理解，实验课成为原理课的验证过程.但学生在实验中很难体会到操作系统和硬件之间的交互，以及操作系统的运行机制(比如同步、互斥、消息)的特点，实验教学没有发挥其应有的作用，直接影响到学生的学习兴趣和积极性.因此，在实验课中创建一个相对真实的实验平台成为课程实验教学改革的关键因素.

2 操作系统课程教学改进措施

针对教学现状，提出了以下几条改进措施，在教学中进行实施，取得了较好的效果.

2.1 在课堂教学中引入类比、启发式等教学方法.

(1)类比教学法.类比法是一种由已知探索未知的方法，是以一个具体且容易理解的事物，用比较的方式来说明一个抽象难懂的观念，是将举例和比较综合起来的逻辑思维方法[2].

操作系统中概念尽管都很抽象，但有很多都可以用生活中的事物类比.通过类比教学，能够让学生更好地理解抽象的理论，提高学习积极性，从而提高教学质量.

例子1：“进程”是操作系统中贯穿全书的重要概念，是操作系统课程教学的一个难点，也是学生入门的一道坎，初学者很容易将“进程”的概念和以前课程学的“程序”的概念混淆，如果教师讲课时只是按照书本内容将二者进行简单的对比，学生会感觉很乏味，教学效果不理想.在教学实践中，采用了类比教学法，这个问题就迎刃而解了.我们可以用学生熟悉的 “Wps文档处理器”来模拟“进程”和“程序”之间的区别(见表1),帮助学生理解这两个概念之间的区别和联系.

表1 “进程”和“程序”类比表

例子2： “进程间的同步”是一组并发进程，因直接制约而互相发送消息，相互等待，使得各进程按一定的速度执行的过程.我们可以用生活中的“公交车售票员和司机之间的合作”来形象生动的描述.只有当售票员关门之后司机才能启动车辆，只有司机停车之后售票员才能开车门.司机和售票员的行动需要一定的协调.我们可以把司机和售票员看成两个进程，这两个进程之间直接制约之间的关系就是同步.

(2)引进启发式教学法.启发式教学是教师依据学习过程的客观规律，引导学生主动、积极、自觉地掌握知识的教学方法.启发式是在对传统的“填鸭式”教学方法深刻批判的基础上产生的，“启发式”与“填鸭式”是两种根本对立的教学方法[3-4].

对于书中的一些基本原理和算法实现，一般采用分组讨论的方式让学生自主讨论.在小组讨论之后，由一名学生进行总结，然后提出小组讨论的问题，让全班学生共同讨论，最后由授课教师做点评.这种方式既活跃了课堂气氛，又让学生在思考中提高了创新能力.

例子3：在讲解经典互斥问题“过桥”问题时，首先设置问题：两个过桥者能否一起过桥？会有什么后果？过桥者之间是什么关系？学生对上面几个问题分组进行讨论分析后，得出结论:在桥的载重量只能承担一个人时，两个过桥者同时过桥，会出现事故.过桥者之间共享“桥”资源，因而是互斥关系.在明确上述之后，进一步设置问题：临界区在哪里？公共信号量怎么设？经过讨论学生得出结论，临界区就是过桥相关的代码，公共信号量初值等于桥的承重量，如承重量1人，初值即为1.下一步继续设置问题：用pv操作，写出过桥问题的伪代码.由于有了上述铺垫，学生可以轻松写下相关的代码，完成教学任务.通过设置问题，激发学生思考的热情，指引学生思考的方向.最后归纳总结，得出最终结论.

采用启发式教学方法后，改变了过去教师在课堂上唱独角戏、学生被动学习的局面，充分调动了学生学习的积极性，较好地提高了教学效果.

2.2 创建实验教学平台

本学期，我们在windows操作系统下，使用vmare虚拟机技术模拟linux下的实验，让学生置身于相对真实的实验环境中，亲身感受操作系统技术的具体实现情况.比如可以采用ps命令来显示系统当前运行的进程情况，可以采用kill命令创建和杀死进程，可以完成操作系统课程教学中的注册表更改等对系统有较大影响的实验,还可以通过完成linux下进程控制、内存分配置换算法、文件管理器、银行家算法等综合性实验[5]，从而了解linux系统的具体实现过程，提高教学效率.