课程思政视角下操作系统教学实践研究

赵小娟 王卫兵

摘要：如何深入挖掘各类专业课程中的思想政治元素，切实把思政教育融入到教学实践的各个环节，是当前各高校教师须深入思考的热点问题之一。本文以计算机操作系统课程为例，通过分析社会相关热点事件，将思政教育理念贯穿到实际教学当中，引发学生对国产操作系统生态产业链的思考，激发学生的爱国情怀和使命担当，从而充分发挥专业课程的育人功能。

關键字：思政教育;操作系统;国产;生态产业链

一、引言

2020年6月教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，提出要全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量。[1]课程思政要求各高校教师要在专业课程教学实践中融入思想政治元素，在传授知识的过程中体现价值引领，激发学生的家国情怀和使命担当，充分发挥专业课程的育人功能。

在近几年的中美贸易战中，美国商务部颁布的出口禁运条例触碰了中国通信产业缺乏核心技术的痛点，中国智能制造“缺芯少魂”问题备受社会各界关注。操作系统原理并不复杂，开发一套操作系统并不难，难点在于基于操作系统的推广应用，构建基于国产芯片和操作系统的软件系统生态是解决当前“缺芯少魂”问题的关键。要改变“缺芯少魂”的现象，唯有通过培养大量懂技术又有爱国精神的人才进行自主研发，技术创新来解决。因此，在专业课的讲授过程中，将行业痛点、民族自信和振兴国产软件产业生态的使命担当等思政元素融入其中，教育引导学生积极投身于民族产业振兴的事业当中，具有重要意义。

操作系统课程是我国高校计算机类本科专业的一门必修课程。[2]在操作系统课程的教学过程中，如何找准切入点，将操作系统的发展历程、操作系统的内核特征、操作系统的实践应用、业内主流的操作系统，现代操作系统的发展等内容与社会热点问题、计算思维方法、唯物辩证法思想关联起来，探索专业课中思政教育的实现路径，是本文的主要研究内容。

二、《操作系统》课程的特点及教学现状

《操作系统》是计算机学科领域非常重要的一门专业基础课，具有“不变”与“变”、“经典”与“现代”的特点。[3]“不变”、“经典”是指：操作系统在计算机系统中处于最基础地位，相当于计算机系统的管家，操作系统的基本功能是“不变”的。“变”是指：操作系统在计算机系统中处于中间层，在裸机与应用层之间，对下管理各种软、硬件资源，对上为用户提供功能和服务。[4]各种软、硬件资源以及用户的需求均处于不断变化之中，操作系统也要随之进行不断的变化。

在传统的教学过程中，一般会按部就班讲解基础知识、相关概念和底层技术实现，多数同学会觉得枯燥、抽象和不系统，影响教学效果;此外很多学生在学习过程中感觉不到这门课程的价值所在，会失去对“操作系统”课程的学习兴趣，加入思政元素后，能够吸引学生的学习兴趣，调度学生学习的积极性。

三、融入思政元素的《操作系统》课程教学设计

针对操作系统理论性比较强，知识点抽象、枯燥的特点，笔者在做教学设计时，通过实践研究，将社会热点、行业痛点、科技兴国、大国崛起、计算思维、工匠精神、哲学原理等思政元素融入到各章节，并根据专业教学目标设定了“课程思政”教学目标。[5]所进行的教学设计如下：

1.在操作系统概述中，融入的思政元素主要有：量子计算原型机“九章”研制成功，冲破了美国的科技封锁，了解其背后的科技价值、经济价值和政治价值;通过“中兴事件”，让学生了解“缺芯少魂”的现象;.通过美国对华为的制裁事件，引出科技兴国、自主创新的重要意义;通过了解华为的鸿蒙操作系统，让学生认识到构建鸿蒙生态的重要性。鸿蒙最成功与否，取决于其上的软件生态建设能否被成功构建。

2.在进程管理中，融入的思政元素有：唯物辩证法中事物的普遍联系性规律，可以延伸到对进程的认识中。进程在生命周期内存在就绪、执行、阻塞甚至挂起、激活等基本状态，并在多个状态间相互转 换直至进程终止;而进程之间也存在因进程合作而产生的直接制约关系和因竞争资源而产生的间接制约关系，必须通过信号量表示的同步机制描述进程之间的制约关系，才能确保并发进程共享系统资源，提高进程并发程度。

3.在处理机调度中，融入的思政元素有：引入和谐社会的美好愿景：公平正义、充满活力、安定有序。。。，用正确处理公平和效率的关系来类比处理机的调度算法，便于学生理解和感悟;引用唯物辩证法中矛盾分析法：运用两点论和重点论的辩证关系，讲述产生思索的原因以及应对策略。

4.在存储管理技术中引入唯物辩证法中的否定之否定规律。分区法解决了多道程序运行过程中操作系统的内存管理问题，但这种方法需要把系统程序或用户程序转入一个连续的内存空间中，容易造成内存碎片;分页管理技术允许把一个进程分散地放在各个空闲的内存块中，[6]提高了内存的利用率，但这种方法的缺点是实现页面共享比较困难，仍存在内存浪费。分段管理实现了内存共享但依然存在内存碎片;段页式内存管理既实现了内存共享又解决了内存碎片，是较好的内存管理方案，由此看出内存管理方案经历的否定之否定的发展过程。

5.在CPU调度算法中引入唯物辩证法中两点论和重点论思想，引导学生用辩证思维做好学习规划，解决学业中的主要矛盾。CPU调度是操作系统中最核心的调度。确定调度策略是一件复杂的工作，通常要兼顾CPU利用率、吞吐量、周转时间、等待时间和响应时间等性能指标。[4]先来先服务（First-Come，First-Served，FCFS）调度算法比较浅显易懂，但可能导致作业等待时间过长;时间片轮转（Round-Robin，RR）法通过预设确定的时间片来调度进程，其主要问题是如何科学合理设定时间片长度;优先级法是根据进程的优先级进行进程调度，进程优先级的合理设定是系统优化的关键。通过这些算法的学习，引起学生对算法中蕴含的哲学问题的思考，在现实生活中，处理问题时，既要讲两点论，又要讲重点论，既要考虑对一般情况的处理，又要对特殊情况给予照顾，不片面，不极端，全面地考虑和处理问题。

6.在文件系统一章中引入信息时代文件安全问题，有效培养学生的网络安全意识。信息时代数据的合法使用和安全存储是信息安全的保障。随着大数据、自媒体时代的来临，如何妥善保护个人隐私成了公众的热点话题。影响文件安全性的因素有人为因素、系统因素和自然因素，针对这几种原因，在Linux文件系统中，有相应的文件保护和保密机制，如通过特殊命名，文件口令、存取控制机制、加密技术、磁盘容错技术等来对文件操作进行软保护。

四、结束语

课程思政立足于将专业课教学与思政教育有机结合在一起，不仅要培养学生的专业知识结构，还要培养学生的思维能力和提升职业素养，不仅能够全面掌握操作系统的理论知识和实现技术，还能够运用计算思维、哲学素养去分析和解决实际生活、工作中的问题，从而实现全程育人、全方位育人，培育学生树立良好的世界观、人生观、价值观。

参考文献：

[1] 教育部 .《高等学校课程思政建设指导纲要》. 2020.5

[2] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[M]. 北京：高等教育出版社，2009

[3] 陆亿红，于明远 .《在新工科背景下计算机操作系统原理的教学改革探讨与实践》[J]. 计算机时代，2021年，（4）：117-120 .

[4]孟庆昌.《操作系统》.中央广播电视大学出版社，2015年1月第2版.

作者简介：

赵小娟（1982.5）、女、汉族、河南新安县、硕士研究生、计算机专业讲师、研究方向：多媒体与信息技术