操作系統(tǒng)理論課程問題分析及解決

摘 要： 操作系統(tǒng)理論課程具有講、學(xué)兩難的特征，分析了操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)的困難所在?？偨Y(jié)了克服困難的一些經(jīng)驗(yàn)和措施，包括理論聯(lián)系實(shí)際、運(yùn)用軟件工程思想分析復(fù)雜系統(tǒng)、加強(qiáng)學(xué)生解題訓(xùn)練的規(guī)范性、分層抽象、避免整體與局部脫節(jié)、采用直觀表達(dá)形式描述對象、提高清晰性、避免單調(diào)性等。實(shí)踐證明，將理論與實(shí)踐結(jié)合，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性，而且提高了學(xué)生的理解水平和應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞： 操作系統(tǒng)； 理論； 軟件工程； 抽象； 規(guī)范性

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）11-72-02

0 引言

操作系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的核心課程，是各層次學(xué)生的必修課和選拔考試的一門常考課程[1]。因此講好、學(xué)好操作系統(tǒng)事關(guān)各方切身利益。

然而操作系統(tǒng)課程卻是講之不易、學(xué)之困難的一門課程。究其原因，首先是操作系統(tǒng)軟件本身規(guī)模龐大，邏輯復(fù)雜，不易描述；其次是教材內(nèi)容偏離學(xué)生興趣，理論與實(shí)際聯(lián)系不夠緊密，工程性不足，邏輯欠清晰，內(nèi)容選材應(yīng)試化等使得教材可讀性不強(qiáng)。本文根據(jù)多年操作系統(tǒng)課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合相關(guān)學(xué)科理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了操作系統(tǒng)課程存在的問題，總結(jié)了行之有效的應(yīng)對措施。

1 操作系統(tǒng)課程的若干問題分析

1.1 理論性強(qiáng)

操作系統(tǒng)課程給人的第一印象就是理論性強(qiáng)[2，3]，其內(nèi)容不具體、不直觀，教材篇章以文字?jǐn)⑹鰹橹?，層次結(jié)構(gòu)較為隱蔽，不易把握邏輯脈絡(luò)。知識內(nèi)容可操作性不強(qiáng)，難以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證書本理論的正確性。與課程配套的訓(xùn)練題目同樣難以理解，難以解答。

1.2 理論與實(shí)際脫節(jié)，整體與部分脫節(jié)

眾多學(xué)習(xí)人員具有使用某一種或幾種具體操作系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，但是對其內(nèi)部構(gòu)造和工作機(jī)制不甚了解，自然希望通過操作系統(tǒng)理論課程揭開心中之謎。但是課程內(nèi)容有所答非所問、理論與實(shí)際需要脫節(jié)之嫌，學(xué)員關(guān)心的實(shí)際問題，如：操作系統(tǒng)是如何研制開發(fā)出來的，操作系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)是什么，其各個(gè)組成部分是如何聯(lián)接在一起的，它們是如何協(xié)作運(yùn)行的等問題往往得不到明確解答。

理論與實(shí)際脫節(jié)、整體與部分脫節(jié)，使得雙方難以相互追溯、相互印證。似懂非懂的知識只會令人疑慮重重，增加課程的困難體驗(yàn)。

1.3 課程的工程性、趣味性不足，應(yīng)試化特征明顯

作為一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模龐大的軟件系統(tǒng)，操作系統(tǒng)的研制離不開軟件工程技術(shù)的支持。操作系統(tǒng)技術(shù)代表了軟件工程的頂級應(yīng)用技術(shù)，操作系統(tǒng)軟件的開發(fā)是軟件工程技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要范例。操作系統(tǒng)的資源抽象、資源虛化等技術(shù)思想符合軟件工程從抽象到具體、自頂向下、逐步細(xì)化的復(fù)雜問題求解原則，對于其他各類軟件的開發(fā)具有普遍的借鑒意義。

而以知識性為主、缺乏應(yīng)用功能的教材內(nèi)容脫離了操作系統(tǒng)自身的工程性，培養(yǎng)學(xué)生的工程興趣無從談起。缺乏工程性的內(nèi)容學(xué)起來往往很枯燥。這樣，操作系統(tǒng)理論課程就容易淪落為選拔考試的工具，而不是充滿快樂的課程。

1.4 操作系統(tǒng)規(guī)模的龐大與學(xué)習(xí)時(shí)間及學(xué)習(xí)能力的有限性之間存在著尖銳的矛盾

源代碼是操作系統(tǒng)的第一手資料，分析源代碼有望了解最真實(shí)的操作系統(tǒng)。然而有限的學(xué)習(xí)時(shí)間和有限的學(xué)習(xí)能力使得源代碼分析很難實(shí)施。因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)規(guī)模極為龐大，Windows2000達(dá)到了幾千萬行代碼，Linux2.2.20內(nèi)核達(dá)到了幾百萬行以上代碼，即使是最低版本的Linux內(nèi)核也達(dá)到了將近1萬行源程序代碼。如此龐大的軟件系統(tǒng)很難在一年半載時(shí)間內(nèi)分析完畢和透徹理解。分析幾十萬行的操作系統(tǒng)源代碼幾乎需要耗盡人的畢生精力。最終，基于源代碼分析的操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)方式對于很多人來說是可望而不可及的，他們或者無從下手，或者半途而廢。

因此，深入了解操作系統(tǒng)原理的現(xiàn)實(shí)途徑依然是操作系統(tǒng)理論專著的學(xué)習(xí)，即通過第二手資料進(jìn)行間接學(xué)習(xí)和了解。

2 操作系統(tǒng)課程問題應(yīng)對措施

根據(jù)上述分析，解決操作系統(tǒng)課程教學(xué)困難主要從教材建設(shè)、課堂講授和訓(xùn)練三個(gè)環(huán)節(jié)采取相應(yīng)的措施。

2.1 教材建設(shè)

既然教材仍然是操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)的關(guān)鍵資源，提高教材質(zhì)量就是解決教學(xué)困難問題的基本途徑。教材建設(shè)時(shí)，必須改造操作系統(tǒng)理論教材內(nèi)容中不合理、不適應(yīng)需要的部分，提高邏輯清晰度，尤其是要明確具體操作系統(tǒng)技術(shù)與相應(yīng)概念理論之間的對應(yīng)關(guān)系，避免有意無意的模糊論述。在闡述操作系統(tǒng)某一概念、知識、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作或子系統(tǒng)等局部事物時(shí)，通過明確該事物與其他事物之間的關(guān)系和該事物在全局框架中所處的位置而避免知識孤立，正確引導(dǎo)人們了解事物全局面貌。

確保教材內(nèi)容理論聯(lián)系實(shí)際的關(guān)鍵仍然是掌握和理解第一手資料，即透徹分析理解操作系統(tǒng)源代碼。鑒于操作系統(tǒng)的復(fù)雜龐大和學(xué)習(xí)時(shí)間的有限，可將待分析的源代碼限制在規(guī)模較小的低版本上，分析人員也僅限于教師等教材建設(shè)人員，對學(xué)生不作統(tǒng)一要求。

2.2 課堂講授

在教學(xué)環(huán)節(jié)，則要采取言簡意賅、清晰易懂、引人入勝的教學(xué)方式。充分運(yùn)用直觀表達(dá)工具，控制學(xué)習(xí)強(qiáng)度，提高學(xué)習(xí)效率，避免學(xué)生過于疲勞。增強(qiáng)學(xué)習(xí)內(nèi)容的邏輯清晰性和吸引力，提高學(xué)生解題訓(xùn)練的規(guī)范性，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和以理服人的習(xí)慣。

清晰是產(chǎn)生注意力和吸引力的前提，冗長枯燥的講解會令人倍感疲乏。只有清晰才能引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生積極思考問題，參與課堂討論，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

簡練是使學(xué)生保持注意力的另一舉措。過多的文字、密集的語言容易使人很快陷入疲勞。因此，應(yīng)當(dāng)盡量避免或減少文字使用量，增加圖表、動畫等較為直觀的表達(dá)形式，并運(yùn)用美術(shù)色彩原理，將表示不同對象的幾何圖形涂上不同的背景及邊框顏色，使不同對象可以醒目、輕松地加以區(qū)分?；脽羝淖趾蛨D表盡可能交替出現(xiàn)，避免單調(diào)感，以豐富多彩的形式直觀形象地解釋抽象的事物和含義。

2.3 解題訓(xùn)練

在訓(xùn)練階段，強(qiáng)調(diào)學(xué)生解題訓(xùn)練的規(guī)范性。解題規(guī)范性包括：清晰簡明地給出解題步驟或解題示意圖，求解算法設(shè)計(jì)類、編程類題目如P、V操作[4]應(yīng)用問題時(shí)，要按照軟件工程規(guī)范方法步驟，首先給出算法設(shè)計(jì)思想，然后給出算法實(shí)現(xiàn)，定義相關(guān)信號量和變量，并對變量和語句給出必要的、準(zhǔn)確的注釋。解題過程要清晰表明自己答案的合理性，而不只是表明與某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案相符合。

3 結(jié)束語

操作系統(tǒng)是一門復(fù)雜的課程，對教材、教學(xué)方法、訓(xùn)練方法等均有較高要求。上述措施的采用已經(jīng)獲得了良好的教學(xué)效果，原本抽象的內(nèi)容變得容易明白了，學(xué)生對操作系統(tǒng)課程的興趣被激發(fā)起來，課堂討論積極，氣氛活躍，互動良好，學(xué)生分析問題、解決問題的能力大大提高。學(xué)生的理解水平和應(yīng)用水平都大幅提高了，這不僅為他們繼續(xù)深造打下了深厚的理論基礎(chǔ)，而且為他們成為合格、優(yōu)秀的卓越工程師也奠定了良好的實(shí)踐功底。

參考文獻(xiàn)：

[1] 符琦，李潤求，黃力.操作系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容和方法的探討[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2011.3（2）：69-70

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[3] 張旭，胡東華，韓麗.基于卓越軟件工程師培養(yǎng)的操作系統(tǒng)教學(xué)改革[J].中國電力教育，2012.8：79-80

[4] 賀玉珍，王文霞.操作系統(tǒng)中進(jìn)程同步實(shí)現(xiàn)方法探討[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2011.9：51-58