基于人工智能应用的操作系统课程改革分析

刘艳 李颖辉

摘  要 操作系统是高校网络工程专业必修专业课之一，也是一门十分重要的专业课程。随着人工智能技术的发展和广泛应用，为了适应人工智能的应用需要，高校网络工程专业应对操作系统课程教学进行必要改革。简单分析人工智能，简述操作系统课程教学现状及教学中存在的不足，在此基础上探讨基于人工智能应用的操作系统课程改革方案。

关键词 人工智能;网络工程专业;操作系统;网络学习平台;任务驱动教学法;翻转课堂

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）15-0095-02

0  前言

网络工程专业是进入新世纪后，随着信息技术的快速发展，经教育部批准后建立的系别，其发展仅有10多年的时间，属于高校中较为年轻的专业。但这一专业具有极强的工程实践性，教学内容涉及计算机、电子信息等方面的知识，同时与IT产业的发展息息相关。操作系统是该专业一门十分重要的专业必修课。随着网络设备的智能化和复杂化发展，该课程教学面临新的要求，如果继续按照该课程传统的教学大纲对学生进行教学，已经无法满足该专业人才培养需求。因此，基于人工智能应用的人才培养需求，该课程亟待进行教学改革。

1  人工智能概述

人工智能（AI，Artificial Intelligence）是计算机学科的一个分支，是当前世界科技发展的尖端技术之一。20世纪70年代以来，随着科学技术的不断突破，特别是近30年来信息技术的快速发展，人工智能得到快速发展，并被广泛应用到很多学科领域，取得十分丰硕的成果。

2  操作系统课程教学现状分析

操作系统是当前我国各大高校网络工程专业的核心专业课程之一。在实际教学中，我国大多数高校网络工程专业使用的操作系统教材版本是西安电子科技大学出版社出版的，而且大都沿用了计算机科学与技术专业的教学大纲，安排在本科教学的第四学期或第五学期，课时普遍设置为60～70学时。其中，理论讲述课时在40～50学时之间，实验教学大约为20学时，且大都以验证性实验为主。在考核评价方面，大都沿用传统的考核评价模式，即以学生期末笔试成绩作为评价的主要指标，所占总成绩比例为70%～

80%，而学生的实验成绩及平时课业考核成绩约占总成绩的20%～30%。这门课程是一门具有极强理论性和实践性的专业课程，而采用上述教学模式和方法，只能让本专业的学生初步掌握计算机系统整体的概念及其运行机制，掌握一般的操作系统设计方法，很难满足现代社会对于高素质人才培养的要求。

3  操作系统课程教学中存在的不足

3.1  学生学习存在较多困难

在高校网络工程专业教学中，操作系统课程大都是在数据结构和计算机组成原理等专业课程结束后才开始讲述，因为该课程中涉及的很多知识点与数据结构及计算机组成原理等课程的内容相关，如“进程”的概念就反复出现在多道程序的设计过程中，而“逻辑地址”与“物理地址”等概念也出现于对虚拟存储器的管理当中。此外，在进程调度即页面置换过程中还涉及多种不同的算法。因此，高校网络工程专业操作系统课程教学内容涉及的知识点较多，不但繁杂，还较为抽象。对于大多数学生而言，他们对于数据结构及计算机组成原理等课程内容的理解和掌握还存在一定的不足，因此，在学习操作系统知识时存在较多的困难。

3.2  课程学时设置不科学

正如笔者在前文所说，当前我国很多高校网络工程专业在操作系统课程学时设置上普遍设置为60～70学时，其中，理论讲述课时在40～50学时，实验教学大约为20学时。这种学时设置比例并不科学，理论教学设置的课时较多，而实验教学设置的课时较少，过于重视理论讲述而忽略了实验教学，不但不利于学生实践操作能力的培养，也不利于学生综合素质与能力的培养。

3.3  实验教学设计不合理

在开展操作系统实验教学时，教师教授的主要内容是操作系统的应用，属于验证性的实验教学模式，但在之前的理论讲述中，教学的主要内容却是关于操作系统本身设计的。这种实验教学设计十分不合理，导致理论教学与实验教学相背离，不仅无法帮助学生通过实验操作将理论内化于心，还极大影响了学生实践操作能力和水平的提升。

4  基于人工智能应用的操作系统课程改革分析

4.1  优化课程教学内容

随着科学技术的快速发展，人工智能技术已经得到广泛应用。在这样的背景下，我国部分高校网络工程专业在进行操作系统课程教学改革时，首先应优化整合课程教学内容。在实际操作中，相关高校网络工程专业的教师应根据教育部颁布的《高等学校网络工程专业规范》，明确操作系统课程的教学目标，然后适时添加行业尖端科研成果，并适当添加行业未来发展趋势分析等方面的内容，特别是人工智能技术在操作系统方面的应用，并将其融入“进程管理”“存储器管理”“设备管理”和“文件管理”这四方面的教学内容中，使操作系统課程教学的内容更加科学，更符合时代发展对人才培养的需求，培养出大量社会急需的人才。

4.2  创新课程教学的方法

基于人工智能应用的高校网络工程专业在操作系统课程教学改革中还必须创新课程教学的方法。

4.2.1  针对理论课教学  相关高校的网络工程专业应灵活采用任务驱动教学法和翻转课堂教学法。众所周知，高校网络工程专业操作系统课程教学内容涵盖了较多的概念和原理，且涉及的知识点在内容方面也较为抽象，这繁杂、抽象的知识大都与计算机底层的硬件相关。如果教师采用传统的教学模式，无法激发学生学习的兴趣。因此，教师应积极创新理论教学的方法，积极采用任务驱动教学模式与翻转课堂教学模式。在实际操作中，教师应借助现代信息技术手段将学习内容上传到网络学习平台，引导学生在网络学习平台上开展线上学习，并将学习的结果反馈给教师。而教师根据学生的反馈，调整课堂教学内容，并在课堂教学中针对较为疑难的问题，采用重点讲解的方式;而针对一般性的小疑问，鼓励、引导学生以小组探讨的形式，通过交流探讨予以解决。

在完成理论教学后，为了帮助学生将理论内容内化于心，教师还要巧妙为学生设置学习任务，引导学生以学习小组为单位，合理分配组内成员的角色，分别查找相关的文献并进行交流互动，有效解决教师设置的任务。通过这样创新课程教学的方法，促使学生转变学习观念，逐渐养成良好的学习习惯，实现由“要我学”转变为“我要学”，从而为他们综合素质与能力的提升奠定基础，促进他们未来更好地发展。

4.2.2  针对实践教学  教师应增加实践教学的学时，并制定进阶式实验项目，从而有效培养学生的系统分析和设计能力，并逐步提高他们的实践创新能力。在实际操作中，教师首先可以引导学生进行基础性验证实验，验证理论知识在实验中的具象化，帮助学生将理论知识内化于心，得以进一步巩固，并逐渐构建知识网络;其次应鼓励学生进行设计性实验，这是对验证性实验的升级，能有效提高学生对操作系统核心知识的利用，从而逐步提高学生的专业实践能力;再次要组织、引导学生以学习小组为单位，开展综合性实验操作，深入分析Linux操作系统的内核，促使学生更进一步了解该操作系统的结构，同时有效培养团队协作精神;最后要引导学生开展创新性实验，对操作系统进行创新性设计，以有效培养学生的创新创造能力。通过这样科学设置实践教学，能在潜移默化中提高学生的综合能力与素质，为他们未来的发展奠定坚实的基础。

4.3  构建多元化评价模式

基于智能化发展建设的要求，高校网络工程专业在操作系统课程改革中还应积极构建多元化的评价模式。在新课改过程中，新课标明确指出了多元化评价对于学生创新创造能力培养的重要作用。因此，相关高校网络工程专业应积极构建形成性評价模式，针对学生学习过程进行积极、多元的评价，同时辅以学生的期末考试成绩及平时的作业考核;而且，在期末考试方面也应适当减少理论知识的考核，着重考查学生对于所学知识的理解和应用。此外，还要引进学生的自我评价和学生间的相互评价，由此构建多元化考评模式，帮助学生更好地认识自己，并不断提升自己、完善自己，成为符合时代发展需求的高素质专业人才，促进我国智能化社会的发展。

5  结语

综上所述，在人工智能广泛应用的背景下，操作系统也面临更高的要求，对于高校网络工程专业学生的工程实践能力与创新能力提出更高的要求。因此，高校网络工程专业应基于人工智能的应用，进一步深化操作系统课程教学改革，从而有效培养并发展学生的工程实践能力，促进人工智能与操作系统的融合，为推动我国智能化发展贡献力量。

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