操作系统课程教学模式研究与探索

吴庆岗+刘芳华

摘要：操作系统课程在计算机及相关专业课程体系中处于核心地位。针对操作系统课程教学现状，笔者详细分析了教学过程中普遍存在的问题及其产生的原因，并以郑州轻工业学院为例，对操作系统课堂教学、实验教学和课程考评等环节进行了改革和探索，最后给出了改革后的教学效果。

关键词：操作系统；教学模式；研究与探索

操作系统是计算机系统中不可缺少的系统软件，操作系统课程是计算机及其相关专业的必修课之一，在计算机类专业课程体系中位于核心地位，它起到承上启下的作用。但是，因为操作系统课程中概念数量较多，理论相对抽象，单纯讲解枯燥乏味，导致学生学习兴趣不高，教学效果欠佳。因此，详细分析操作系统课程的教学现状，研究并探索新的操作系统教学模式，大力推进操作系统课程的教学改革，对提高教学质量具有重要意义。笔者以郑州轻工业学院为例，对操作系统课堂教学、实验教学和课程考评等环节进行了改革和探索，最后获得较满意的课堂教学效果。

一、操作系统课程教学现状分析

（一）理论内容抽象，学生学习被动

操作系统中的概念和原理，学生一般都是被动接受的。一方面由于操作系统本身概念较多，理论相对抽象，需要学生具有较强的抽象思维能力，课程的难度使得学生缺乏学习主动性。另一方面由于学习目的不明确，学生对未来的职业生涯缺乏合理的规划，导致大学期间一直很迷茫，缺乏学习的积极性。同时，有些学生由于基础较差，对课程中的概念理解不够清晰，影响了操作系统的学习效果，进而也会继续影响后续课程的学习，久而久之逐渐丧失了学习的积极性。

（二）教学方法固化，课堂枯燥乏味

课堂教学是学生获取知识的主要来源。当今信息技术飞速发展，相应地也加快了知识更新的速度。具有丰富教学经验的老教师，在长年的授课过程中形成了自己独特的教学模式，这表明老教师对知识非常熟悉，但是，也容易让教师的教学观念变得保守，教学方法固化，进而导致学生在课堂学到的是陈旧的知识，与校园外工作需要的知识相去甚远，课堂也变得枯燥乏味。

（三）实验教学单一，缺乏层次化

操作系统是一门实践性很强的课程。操作系统实验大多是验证性的，模拟一些基本算法进而验证操作系统的功能。上课班级学生基本都做相同的实验，实验类型及难度都相同，缺乏层次性。同时，大部分实验是由每个学生单独来完成，学有余力的学生由于缺少激励，潜能得不到进一步挖掘；而基础稍差的学生却无从下手，因跟不上老师的节奏逐渐丧失学习的信心，这大大影响了教学效果。

（四）考核过于强调笔试成绩，忽视学生动手能力的培养

课程考核是课程教学中的重要环节之一，其合理与否直接影响到学生学习的积极性、创造性和主动性，也关系到人才培养的质量。然而，目前多数院校的考核一般和理论教学相对应，考核往往以理论为主，期末考试靠一张考卷来评定成绩，很难考查出学生是否真正掌握了操作系统中重要算法原理。这种考核方式不仅不能反映出学生的真实水平和能力，同时，还严重阻碍了学生对实验环节学习的主动性，从而不利于学生创新能力的培养。

二、操作系统课程教学改革的探索和措施

针对操作系统教学体系中出现的一系列问题，借鉴相关课程的经验，笔者提出在充分调动学生学习积极性的同时，从课堂教学、实验教学和课程考核多个方面进行改革的具体措施，并在郑州轻工业学院多届本科生的教学过程中尝试采用，取得了较理想的教学效果。具体措施包括以下几个方面：

（一）变被动为主动，调动学生积极性

只有充分调动学生学习的积极性，才能取得理想的教学效果。为了调动学生学习的积极性，笔者提出以下三个改进措施。第一，从思想上唤起学生对操作系统课程的重视。操作系统在计算机体系中处于核心地位，是计算机工作者不可缺少的知识。操作系统课程是在设计操作系统过程中对实践经验的总结，深刻理解操作系统工作原理，有利于提高从业者软件开发能力。教师多给学生强调操作系统的重要性，以从思想上唤起学生对该门课程的重视。第二，在前导课程的学习过程中，打好基础：操作系统课程的学习要求学生具有深厚的程序语言功底、扎实的数据结构基础和一定的硬件基础知识，同时，要求学生有较强的抽象思维能力。在前导课的学习过程中，要多给学生这方面的训练。同时在操作系统课堂教学过程中，适当给学生点拨前导课中相关联的知识点，让学生有针对性地弥补基础知识的不足。第三，梳理知识脉络，降低学生学习难度操作系统是逻辑性和系统性很强的学科，这要求教师具有扎实的专业功底，认真备课，理清课程知识体系。这样有利于学生从整体上把握进程管理的相关知识，降低学生学习难度。

（二）课堂教学多样化

课堂教学方面，教师可以针对不同章节的特点，综合运用多种教学方法，达到学生熟练掌握课程知识点的目的。

进程是有生命周期的抽象实体。在理解这个概念时，要求学生具有一定的抽象思维能力，那么教师可以以人为例进行启发式教学。人和进程同样都是实体，人是具体实体，看得见摸得着，进程是抽象实体，看不见摸不着，但是，他们具有生命周期。人要经历出生、成长和死亡的过程，人从出生开始，就需要资源，人的一生在不断地获取资源、使用资源，死亡时不带走一切资源。进程经历了创建进程的初始状态、获取除CPU以外其他资源的就绪状态、获取CPU后的执行状态和释放资源的终止状态。通过以人为例的启发式教学，把进程的概念和进程状态转化过程结合起来进行讲解，能够使学生更容易理解进程是竞争计算机系统资源的基本单位。

进程同步是操作系统课程中的另一个重点和难点，这个知识模块成为教师难讲、学生难学的内容。为了充分调动学生学习的积极性，教师提前把任务分配给学生，让大家在课下提前讨论预习，让学生自己思考问题的解决办法，发现算法中可能存在的问题，课堂上让学生选举代表上讲台讲解，然后大家一起讨论，最后再由老师补充总结。这种方法，可以大大提高学生学习的积极性和主动性。endprint

（三）实验教学层次化

由于学生的个人兴趣不同，掌握的知识程度不同，实验环节教学应采用分层次教学。教师为了让不同层次的学生通过实验加深对基本概念、原理和算法的理解，提高学生的动手操作能力，根据学生知识掌握程度的差异，可将实验分为以下三个层次：演示型、验证型和设计型实验。

演示型实验主要由教师给学生演示基本的实验，以引领学生入门为主。该类实验效果并不仅仅取决于实验本身是否成功，还取决于教师的主导作用是否得到充分发挥，这要求教师根据学生对程序设计语言和数据结构等前驱课程实际掌握程度对每个实验进行特定的设计。

验证型实验主要是以验证实验结果、巩固和加强有关知识点、培养实验操作能力为目的的重复性实验。在学生熟悉软件编程环境、了解实验开发流程、掌握实验开发工具的基础上，验证学生掌握操作系统相关系统调用的使用。

设计型实验要求学生自己设计实验方案，选择实验环境，安排实验步骤，对实验结果进行分析。设计型实验主要考查学生理解操作系统原理的程度，灵活运用操作系统原理的能力，在不同情境下迁移知识的能力，包括建立文件系统、中断处理、I/0接口等。

无论上述哪种类型的实验，都可以在Windows系统或Linux系统环境下完成，同时，要求学生填写实验报告，记录实验结果和实验步骤，分析实验成功的原因，总结失败的教训，以在后续课程的学习过程中加强对薄弱知识的巩固。此外，在实验中，引导学生进行分组实验，以各小组任务的执行进度充分调动小组成员的学习积极性。这样不仅可以给学生提供一次相互学习、相互交流的机会，还锻炼了学生的团队合作精神，并通过实验演示与公开答辩等方式进一步提高学生的交流和表达能力，以适应企业对计算机专业学生的各种需求。

（四）课程考核多元化

传统的一张考卷并不能真正反映学生对操作系统知识的掌握情况，与改进课堂教学方法相对应，操作系统的考核也应该打破传统的考核方法。操作系统是一门实践性较强的专业课程，学生为了通过考试通常只是死记硬背理论知识，为避免这类情况，教师将考核成绩分为学生课堂到课情况（30%）、理论知识学习情况（40%）及实践考核情况（30%）三部分。学生上课到课情况要求学生按时上下课、积极表现、踊跃回答问题，这有利于培养学生树立正确的时间观。理论知识学习情况则要求学生期末闭卷考试达标，这有助于学生对基本知识的掌握。由于闭卷考试评分较为公正客观，而且可以督促学生对课程全部内容进行深入的复习和记忆，这种方式在课程考核中仍然占重要比例。实践考核情况即教师根据课本知识给学生提出完成操作系统相应算法的设计和实现的任务，学生的实践考核以源程序或软件方式进行，学生填写实验报告并进行实验汇报，教师根据学生的综合完成情况确定成绩，对于思路有所创新的同学给予加分鼓励，以促进学生进一步提高创新能力。

三、实践及效果分析

笔者对操作系统课程教学过程中存在的一系列问题进行了深入探讨，对课堂教学、实验教学和教学考核三方面内容进行了不同程度的改革，并在2014届和2015届的240名学生中做了问卷调查，学生对调查项目的满意程度共分“差”“较差”“一般”“较好”“很好”五个等级。结果显示，学生对调查内容各项指标的满意度均在96%以上，对教学总体效果的满意度达到98.5%。笔者对操作系统教学提出的改革措施极大地提高了学生的学习兴趣，取得了预想的效果。同时，往届毕业生的就业与工作实践反馈表明，操作系统教改之后不仅提高了学生的实际动手能力和知识的灵活运用能力，也提高了毕业生的就业竞争力。

四、结语

操作系统课程内容丰富，理论抽象，实践性很强。熟练掌握操作系统的基本原理和实现方式，不仅有利于学生理解计算机系统的工作原理，还可以培养学生软件开发的能力，进而提高学生的创新、创业技能。笔者针对目前课堂教学、实验教学和课程考评等方面存在的问题，从多个角度提出了切实可行的改革措施。实践表明，在教学中综合应用上述改革措施，达到了预期的改革目标，收到了良好的教学效果。endprint