面向南疆地区的操作系统课程教学改革探索

刘付勇　张著

摘 要： 计算机操作系统课程是计算机专业的核心课程，针对南疆地区少数民族学生汉语基础弱、抽象思维能力欠缺、学习的主动性不强等问题，探讨了如何通过有效的教学手段来提高南疆地区民汉合班操作系统课程教学质量。以培育南疆应用型人才为基础，从南疆操作系统课程教学现状、课程教学改革建议、考核方式等方面，提出了该课程教学改革的基本思路和方法。

关键词： 操作系统； 教学改革； 教学现状； 考核方式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）08-69-03

Abstract： Computer operating system is the core course of computer specialty. This thesis explores how to improve the teaching quality of the operating system by effective ways in Uygur-Chinese class in Southern Xinjiang region， aiming at the problems of poor foundation， lack of abstract thinking and poor learning initiative and so on. To cultivate the applied talent for Southern Xinjiang region， from the aspects of the present situation of operating system teaching， the teaching reform suggestions and the examination methods etc.， the basic ideas and methods of the teaching reform of the course are put forward.

Key words： operating system； teaching reform； present situation of teaching； examination method

0 引言

操作系统是计算机与用户的重要接口，屏蔽了计算机底层复杂的硬件实现，为用户提供一个统一的GUI界面[1]。用户对电脑功能的要求越多元，计算机系统设计就越复杂，其社会接受度和地位就越高。操作系统课程为计算机软件和硬件开发人员提供了底层的基础知识，可以较为全面地掌握数据在计算机内存、CPU、I/O之间的运行机理。操作系统课程里所涉及的经典算法，可以与程序设计语言、数据结构等课程结合，提高学生解决问题的广度。因此它是计算机专业的一门知识结构较复杂、过程抽象的核心课程，同时它又具有很强的实践性。对于全面理解和掌握系统软件、应用软件之间的数据流向、了解计算机硬件和软件之间关系，学好操作系统课程就显得尤为重要[2]。

1 南疆地区操作系统课程教学现状

由于我们学校地处南疆（南疆地区包括：阿克苏、喀什、克州、和田、巴州及兵团南部城市阿拉尔等），计算机专业学生在班级编排时是少数民族学生和汉族学生同班。为了南疆稳定民族和谐，长期以来，教师在其课程教学内容上更向少数民族学生倾斜，课程内容相对比较保守。而操作系统知识抽象难懂，软硬件知识体系涉及面广，基础知识要求扎实，就目前操作系统教学情况，总结如下。

1.1 学生课堂参与度低

长期以来，大学课堂多是由教师讲解，学生只是被动的坐在下面听课[3]。随着时间的推移，学生学习热情渐失，学生逐渐的只着重考前一周授课教师所画出的考试重点，只在意最后的分数。而操作系统课程设置偏向理论，教材上的进程管理、处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理等知识更新相对缓慢，除了应试之外，与稳疆、兴疆及对信息化人才实际应用能力的需求有一定的落差。

1.2 经典算法实现度不高

操作系统课程涉及很多经典算法，例如在进程同步部分，有“生产者消费者问题”、“哲学家进餐问题”等算法，通过理论学习，学生都能理解，但算法实现难度较大，无法即学即用。操作系统理论部分更多的是传递一种管理方法，传递的是一种思想[4]。这一点不同于C语言、JAVA、数据结构等课程可以直接作为工具为用户解决实际问题，操作系统所讲的理论不如其他课程来的直接。大多数南疆地区应用型本科生学习目的是掌握实现方法和原理，对于进程管理、内存管理等方法原理的分析与设计还无法用具体的程序语言表达出来，所以大多数学生的体会是学后难以用上，故降低了学习的兴趣。

1.3 课程设计实践难度大

操作系统作为与底层硬件直接交互的软件，南疆地区民族学生基本没有英语基础，学生硬件编程语言、计算机组成原理等课程基础薄弱，对操作系统内核的编译和调试相对困难[5]，学生操作稍有不慎就会造成系统死锁，重装操作系统在时间、精力上损耗严重。虽然我们很多实验都采用虚拟机来模拟，但涉及环境变化，很多实验与在真实平台下的实验有差别，学生所得到的体验与预期有差距。

1.4 与其他课程纵向联系不够紧密

由于操作系统内部运行机制过于抽象，学生实践训练较多的是基于某虚拟平台上验证性试验，基本没碰触到底层开发，这样导致操作系统与C语言、计算机组成原理、模电数电、数据结构等课程联系不够。而实际上，操作系统作为软硬件课程之间的一个接口，其课程的学习，可以对其他课程起到积极的引导和促进作用。应该更好的推进学生学习的主动性。同时，操作系统也是网络管理员、网络工程师资格认证考试的基础课，因此学校对操作系统教学改革寄予了很高的希望，提出了高要求。因此我们对于南疆地区操作系统课程的教学提出几点改革的建议，仅供参考。

2 南疆地区操作系统课程教学改革建议

2.1 优化学时分配，构建多元化课程教学体系

按照操作系统最新教学大纲，使学时分配更加贴近南疆民汉和班实际。经过对操作系统教学内容的设计、组织、加工，共规划操作系统前瞻性技术概述、专业算法、进程管理与硬件结构、I/O与软硬件接口原理、文件与存储器管理、实用性系统软件安装和课程设计等，统筹兼顾专题式教学内容体系（见图1），打破传统的墨守成规学时分配教学模式，既增强了知识的系统性、连贯性，又能培养出更加符合南疆发展实际的应用型人才。

2.2 以互动式教学为基础，改变课堂授课模式

引入互动式授课模式，由于计算机操作系统课程内容抽象、枯燥、乏味，我们在操作系统教授过程中，当遇到一个算法、一个内部运行原理图等，以提问的方式，先让多个学生讲出直观的理解和感受，然后教师再辅助讲解，从而有助于提高学生课堂学习的参与度，培养学生分析问题的能力。

2.3 引入问题导向教学模式

引入问题导向式教学，例如，在讲解进程管理的时候，如果内存和CPU之间没有cache存储器，那么内存和CPU还能不能并发与同步呢？可让3至4名学生为一组课后讨论，下一次上课时，由组长回答问题，这样做，一方面可以提高学生团队解决问题的能力，另一方面可以激发学生学习热情。

2.4 成立兴趣小组，改变课堂问题回答方式

在课程设计阶段，以小组的形式组织学生完成一些较大的实验项目，实验项目可以由教师制定，也可以由学生自己选择，项目完成后，以小组为单位提交项目报告，并以小组为单位参与项目答辩。这样可以培养学生动手能力、撰写项目报告能力、思辩能力及团队协作能力。同时，在理论课部分，引入新的课堂问题回答模式，回答问题不要随机选择学生，而是每堂课，从最后一排开始选择学生回答问题，这样可以极大的提高学生选择第一排座位的主动性，从而提高课堂授课和听课效率。

2.5 引导学生参与教师的科研项目

结合教师的课题，积极引导学生参与。实验教学与科研实现了有机的融合，有力地推动了学生创新活动的开展，收到了明显的成效。通过这种形式，学生可以提早参与到项目开发中来，为以后走上社会就业打下良好的基础。

2.6 鼓励民族学生计算机专业英语学习

强化计算机专业英语名词学习，由于南疆民族学生没有英语基础，因此，课堂授课过程中如遇到英语短语，可让学生以小组为单位课后整理课堂上学过的计算机专业英语词汇，每次课前学生听写专业词汇，从而提高民族学生学习操作系统的积极性。

2.7 以“兵团南向发展”为契机，教学内容面向实用化

目前，新疆南疆智慧城市、智慧团场的快速发展，“兵团南向发展”战略的提出，南疆地区对于软件开发和农业信息化人才需求量巨大。作为应用型农业本科院校，有责任培养自治区、兵团急需的应用型专业人才，学生也非常迫切地希望能够系统地学习相关技术，得到规范的指导和训练，以获得更多的就业机会。因此，在确定操作系统原理授课内容时，我们跟踪操作系统原理和相关技术的教材，在讲授操作系统运行原理时，紧密结合数据结构相关算法。在讲授文件管理、内存管理、I/O设备管理时，加入学生比较感兴趣的计算机系统的维护、系统安装、网络服务器的搭建等内容。在内容讲解上，引入适当的生活化的实例，同时结合少量的考研真题、网络工程师考试真题，提高学生学习的积极性。

2.8 优化教学手段，丰富教学方法

第一，课件动态化，充分利用flash、3dmax交互式软件和多媒体技术，争取把抽象的进程三个状态变换、处理机的调度、内存页面的调度等，动态地呈现给学生，也可以链接各种图片及影音文件，以视听辅助教学，避免课件单纯地播放理论知识，从而极大地强化学生对具体知识点的学习。

第二，作业完成小组化，课堂上，学生遇到难以理解的算法时，可以以小组的形式进行讨论；课后作业也是以小组的形式完成。在交作业的时候，代课老师随机对小组成员进行抽查，这样可以增强同学之间的团队协作能力。

第三，课后答疑网络化，搭建一个计算机操作系统学习网站或者建立一个QQ群，老师可以将授课计划、作业要求、答疑、课程题库等和任课教师进行交流，将课程学习延续到了课堂之外，构建一个良好与快捷的学习平台。

第四，开展课后教学与讨论，鼓励基础好且有兴趣的同学成立操作系统学习小组，采取灵活的互动方式，每周一次，将其作为平时分的加分项。并积极引导学生到企业实践锻炼，提高动手能力。

第五，针对民族学生，加强计算机操作系统的安装、计算机应用软件、计算机服务器搭建的培训，提高南疆信息化应用型少数民族人才培养。

3 构建更加公平的考核方式

毕业证及各种奖助学金评定依然与成绩挂钩，教学考评是衡量教学效果的重要措施，是促进教学的一种有效手段。民族学生没有英语基础，汉语基础普遍薄弱，因此在制定考评制度时，尽量考虑民族团结因素制定合理的评分制度。教师可以将平时课堂学生回答问题的频率与质量、学生完成作业的整体情况、上课的出勤率以及期末考试卷面成绩等纳入学生成绩综合评定中。例如可以采用以下的评分方式：总成绩=10%上课回答问题得分+20%操作系统及应用软件安装实训得分+10%学生完成作业得分+10%上课出勤率得分+50%期末考试试卷的成绩（见表1）。而最后的考试题目难易程度，应根据课程中学生的学习情况进行相应的调整，做到既可以考察学生基础知识的掌握情况，又可以让学生的掌握程度最大化展现出来。这样经过五个部分的考核，就可以最大限度地激发学生的学习欲望和积极性，保证教学的效率。

4 结束语

本文针对民汉合班操作系统课程提出了：优化学时分配构建多元化课程教学体系，改变课堂授课模式，成立兴趣小组改变课堂问题回答方式，优化教学手段与丰富教学方法，坚持课内理论与课外应用实际相结合，优化考评方式等措施，取得了良好的效果。为适应南疆未来十年互联网+农业、农业信息化发展的需要，今后还应加大操作系统课程的改革力度和步伐，进一步加强课程实用型、应用型课堂教学方法研究，进一步解决“操作系统课程理论与实践结合不紧密、过于抽象”等问题。尽其所能，把学生培养成稳定新疆、兴疆的合格人才，成为南疆网络信息化世界长治久安的“铜墙铁壁”。

参考文献（References）：

[1] 汤小丹，梁红兵，哲凤屏，汤子瀛编著.计算机操作系统（第四版）[M].西安电子科技大学出版社，2014.

[2] Andrew S.Tanenbaum（美）安德鲁，S.塔嫩鲍姆等著，陈渝，谌卫军译.操作系统设计与实现（第三版）[M].电子工业出版社，2015.

[3] 温静.操作系统教学改革与创新[J].民营科技，2010.5.

[4] 刘莹，赵海涛.操作系统教学之实验内容探索[J].科技信息，2010.17.

[5] 张素莉，潘欣.“操作系统”课程教学改革与实践[J].中国电子教育，2010.13.