上海交通大學“操作系統(tǒng)”精品課程的立體化建設(shè)

1 課程建設(shè)基本情況

由于操作系統(tǒng)在計算機領(lǐng)域有舉足輕重的作用，能否學好“操作系統(tǒng)”對計算機專業(yè)學生的未來發(fā)展有著諸多影響。為此，我校操作系統(tǒng)課程組經(jīng)過認真探索，從教學方法、上課形式、課程內(nèi)容、考試方式等方面對操作系統(tǒng)教學進行改革和創(chuàng)新，提出并實施了一系列具體的措施，全力營造精品課程。

首先，我們以聯(lián)系的方式把握“操作系統(tǒng)”的教學?！安僮飨到y(tǒng)”是一門整體性很強的課程，涉及計算機的方方面面，且直接與計算機硬件打交道。因此，硬件的基礎(chǔ)知識對操作系統(tǒng)學習的關(guān)聯(lián)非常大。如果學生對計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不夠清晰，學習“操作系統(tǒng)”時就會遇到很大的困難。因此，我校“操作系統(tǒng)”課程組的老師經(jīng)常與“計算機組成”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”等課程的老師溝通，確保這些課程之間的邏輯連貫性和知識緊湊性，甚至由同一教師教授這三門課程，以取得這些知識間的無縫連接，從而提高學生學習操作系統(tǒng)的效果。

其次，我們參考美國著名大學的“操作系統(tǒng)”教程，吸取他們在“操作系統(tǒng)”教學上的經(jīng)驗及獨到之處。同時，在課程教學中引入團隊人員在設(shè)計真正的商業(yè)操作系統(tǒng)中所積累的經(jīng)驗，如EMC的Engenity智能存儲操作系統(tǒng)、IBM的AIX操作系統(tǒng)等，將跨國公司在研發(fā)操作系統(tǒng)上的心得體會與經(jīng)驗教訓應(yīng)用于課程的教學和實驗室的課題設(shè)計中，讓學生了解實際操作系統(tǒng)設(shè)計中的酸甜苦辣，從而提升學生學習理解操作系統(tǒng)的層次和深度。

更為重要的是，我們以立體化教學組合來創(chuàng)造精品環(huán)境。從聯(lián)系生活的現(xiàn)身說法，到課程網(wǎng)站、FTP下載站、E－learning在線教育互動平臺以及邀請業(yè)界精英進行講座，各種方式均以其獨特的功用被納入到整個教學的計劃和安排中。尤其是E－learning上的師生互動，讓授課教師能夠及時了解到學生的反饋，及時對教學計劃進行調(diào)整，以更好地適應(yīng)不同班級的學生需求。最后，我們鼓勵學生在課堂內(nèi)外進行思索，在設(shè)計大實驗中勇于創(chuàng)新，探索把握操作系統(tǒng)的精髓。

2 精品課程的創(chuàng)新點

本課程的特色與創(chuàng)新點是以哲學為立教基礎(chǔ)、以立體化手段構(gòu)造精品環(huán)境、以前沿接軌開闊學生視角、以現(xiàn)身說法激起學生的學習興趣。

1） 以哲學為立教基礎(chǔ)

人類萬事萬物均與哲學有著千絲萬縷的聯(lián)系，操作系統(tǒng)也不例外。從哲學上看，操作系統(tǒng)乃至計算機整個領(lǐng)域為一人造科學，即它們的原理、方法和實踐不具有絕對的正確與錯誤，而只是具有相對的好與壞而已。因此，在操作系統(tǒng)的設(shè)計上，最后的考慮因素通常是哲學上的考慮。如是否需要節(jié)省成本？是否需要簡化開發(fā)過程？為效率的提高能夠付出多大的代價？這些考慮最后體現(xiàn)在操作系統(tǒng)設(shè)計的各種具體選擇上。而有些初看難以理喻的設(shè)計決策，在上升到哲學的思考層次之后，就完全清晰明了了。

2） 以立體化手段營造精品教學環(huán)境

多管齊下，將所有有助于教學的方式應(yīng)用到教學過程中，最大限度營造精品教學環(huán)境。案例教學以史為鑒，讓學生置身于模擬的真實環(huán)境中，學習如何進行具體的操作系統(tǒng)設(shè)計和問題解決。課題設(shè)計大實踐培養(yǎng)學生運用知識、解決問題和團結(jié)協(xié)作的能力。全英語或雙語教學迫使（鼓勵）學生使用英語解答，提高英文交流能力。教學網(wǎng)站擴充課堂內(nèi)容，提供大量“操作系統(tǒng)”課外補充資料、電子課件和在線自測。E-learning學習平臺將54學時的課堂教學擴充成無時空限制的在線教學。

3） 以國際化教學的前瞻性開闊學生視角

結(jié)合國內(nèi)外操作系統(tǒng)領(lǐng)域的最新發(fā)展，參考國際著名大學最新推出的操作系統(tǒng)課程大綱，借鑒大型跨國公司在設(shè)計操作系統(tǒng)中獲得的經(jīng)驗和教訓，注重專業(yè)知識的前瞻性和國際性，構(gòu)建合理的教學內(nèi)容。聘請優(yōu)秀的第一線精英擔任教師，參與教案制訂，傳授先進的理念和技術(shù)；邀請在操作系統(tǒng)設(shè)計上有見解的大師進行講學，與國際前沿接軌，開闊學生視野。

4） 以現(xiàn)身說法的生動趣味性激起學習的興趣

鑒于我們教學團隊有著參加真實操作系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)驗，通過現(xiàn)身說法，講解在設(shè)計過程中遇到的具體問題和采用的具體解決方法、將操作系統(tǒng)的原理在實踐中進行分析，促使學生從現(xiàn)實的角度分析和解決問題。穿插于案例分析之中的原理介紹，使學生潛移默化地學會運用原理、把握精髓、深入淺出，使學生真正明了操作系統(tǒng)的奧妙，從而提高學生對操作系統(tǒng)的興趣。

3 精品課程建設(shè)的具體實施辦法

多年來，為營造“操作系統(tǒng)”精品課程，我們在教學內(nèi)容、方法、手段等方面進行了一系列的研究和改革，構(gòu)造精品環(huán)境，建立了一套具體的實施辦法。

1）建立“案例-原理-實踐”的教學模式

根據(jù)操作系統(tǒng)的特點，摒棄了過去只注重書本內(nèi)容的教授，引進了實際工作的案例。通過案例分析，促使學生從實際出發(fā)，從現(xiàn)實的角度看待問題、分析問題，不再局限于書本上的條條框框。而穿插于案例分析之中的原理介紹，使學生潛移默化地學會運用原理。對操作系統(tǒng)設(shè)計的親身實踐，使得學生把所學轉(zhuǎn)化為所用，并在所用中不斷加深與把握對操作系統(tǒng)的理解，避免高分低能的現(xiàn)象。

2）建立“與生活聯(lián)系起來”的深入淺出講解模式

在多年的操作系統(tǒng)教學與設(shè)計中，我們發(fā)現(xiàn)操作系統(tǒng)的許多原理本來就來源于生活。如進程同步與生活中約會的類似性；緩沖區(qū)與超市的類似性；層次結(jié)構(gòu)與人類上層建筑的類似性等。通過把這些人類生活中常見的機制引入到教學中進行類比分析，使枯燥的操作系統(tǒng)原理變得生動有趣，從而提高學生的學習興趣。

3）建立立體化的精品教學環(huán)境

除了課堂教學，我們建立了課程網(wǎng)站和E-learning在線學習平臺。在課程網(wǎng)站上放置了大量操作系統(tǒng)資料，包括各種線程庫、小型操作系統(tǒng)、擴充性資料、標準規(guī)范、多媒體課件和錄像，以及網(wǎng)上自測問答。在E-learning在線學習平臺上，提供了選課、在線課件學習、交流、提問、提交和批改作業(yè)、通告、學生教學評估和反饋等功能。此外，采用雙語教學，并選拔優(yōu)秀學生進行全英文教學。

4） 建立理論聯(lián)系實際的課程設(shè)計環(huán)節(jié)

在實踐性教學環(huán)節(jié)上，我們和企業(yè)合作，使用最新的軟件工具，搭建項目實踐的先進實驗平臺。目前，建立了兩個300平方米的獨立實驗室為學生長期開放。讓學生以團隊方式完成一個彰示根本原理的小型操作系統(tǒng)的開發(fā)，鼓勵學生在實踐環(huán)節(jié)上進行創(chuàng)新，提出自己的見解和設(shè)計，并在實驗室加以驗證，從根本上和底層次上深化對操作系統(tǒng)的理解。

5） 建立與當前技術(shù)的緊密聯(lián)系

在介紹基礎(chǔ)原理之外，對當前與操作系統(tǒng)相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)作出講解。尤其是在操作系統(tǒng)設(shè)計的實際考量、操作系統(tǒng)威脅和操作系統(tǒng)的災(zāi)難應(yīng)對上，我們講解了先進的理論、方法和實踐。例如，我們講解了Phishing對操作系統(tǒng)安全的挑戰(zhàn)，Multicore和流媒體技術(shù)對操作系統(tǒng)設(shè)計的影響、數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復對操作系統(tǒng)的新要求等。同時，我們邀請企業(yè)的資深工程師和操作系統(tǒng)的真正設(shè)計者開設(shè)講座，傳授最新技術(shù)和業(yè)界最佳實踐，開闊學生視野。

4 精品課程相關(guān)教材介紹

在教學內(nèi)容的組織上，我們遵循基礎(chǔ)與前沿兼顧、理論與實際齊進、技術(shù)與管理并重的原則，覆蓋了操作系統(tǒng)知識體系的所有方面，并努力為后續(xù)的信息安全理論、高可靠軟件工程、分布式操作系統(tǒng)、信息災(zāi)難及災(zāi)難應(yīng)對、實時計算等計算機領(lǐng)域?qū)I(yè)課打下扎實的基礎(chǔ)。

為此，我們選擇了荷蘭籍學者Andrew Tanebaum編寫的原版國際優(yōu)秀教材《Modern Operating System》作為中心教材。該書在操作系統(tǒng)界享有很高的威望，并被美國的多所著名大學選擇作為教材或參考書，在Amazon的在線評論里也獲得了五個星級的評價。該書對操作系統(tǒng)的論述全面、充分，錯誤較少，與操作系統(tǒng)的當前研究同步，文筆流暢，可讀性強，趣味性高，是少有的優(yōu)秀教材。學生使用后反映良好。

主講教師個人簡歷

主講教師鄒恒明教授系美國密歇根大學（University of Michigan-Ann Arbor）計算機科學與工程博士、中國科學院計算技術(shù)研究所計算機科學碩士、華中理工大學計算機科學與工程學士。曾先后在美國IBM、美國國家數(shù)據(jù)公司、美國朗訊和美國EMC公司任職8年多，參與了EMC公司的Engenity存儲操作系統(tǒng)和IBM的AIX操作系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，并為多家跨國公司設(shè)計過（信息）災(zāi)難恢復解決方案。2003年10月加入上海交通大學，為高可靠軟件實驗室負責人。目前開設(shè)的課程有操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機組成與系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和信息災(zāi)難及災(zāi)難應(yīng)對。鄒恒明教授在國際主要期刊和會議上發(fā)表論文幾十篇，在軟件可靠性預測與選擇（高可靠軟件工程）、信息災(zāi)難及災(zāi)難應(yīng)對（HERMES信息盾）、安全存儲與訪問（高可用信息系統(tǒng)）、系統(tǒng)應(yīng)用虛擬化（Translucent Computing）等方面取得了獨特的研究成果。

鄒恒明教授主講的各門課程均獲得了學生的廣泛認同。以“操作系統(tǒng)”為例，其在上海交通大學軟件學院教授的“操作系統(tǒng)”獲學生評價分28.95（滿分30），在計算機系教授的ACM班“操作系統(tǒng)”獲學生評價分96.636（滿分100）。

課程網(wǎng)址

http://se.sjtu.edu.cn/elearning/

賬號：cs307

密碼：cs307

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