操作系統(tǒng)課程群建設(shè)的研究

侯秀萍　鄭虹　焦素云　鄭山紅

摘要：本文以工程教育為背景，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標，結(jié)合本校計算機類相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)計劃，分析了課程間交叉與依賴的關(guān)系，構(gòu)建了層次化的“操作系統(tǒng)”課程群，給出了遞進式、可擴展的課程群建設(shè)原則和團隊組建原則，并對操作系統(tǒng)課程群核心層的建設(shè)實踐進行了闡述。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；課程群；工程教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）20-0016-02

“操作系統(tǒng)”課是我校計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程和網(wǎng)絡(luò)工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)面向各專業(yè)本科生和計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)專升本學(xué)生開展，自2005年被評為吉林省省級精品課以來，在長期的教學(xué)研究與實踐中形成了自己的教學(xué)規(guī)劃和教學(xué)策略。然而目前我校推進卓越工程師的“3+1”培養(yǎng)模式，加大了工程實踐的力度，凸顯出理論教學(xué)與實踐教學(xué)學(xué)時分配的問題，如何在培養(yǎng)中貫徹工程教育的理念，合理規(guī)劃教學(xué)計劃，明確課程的互聯(lián)關(guān)系與交叉滲透關(guān)系，且單一課程的研究無法滿足要求，為此開展了操作系統(tǒng)課程群建設(shè)的研究與實踐，并取得了良好的效果。

一、課程群建設(shè)指導(dǎo)思想

課程群建設(shè)是課程建設(shè)的延展，是專業(yè)建設(shè)的重要組成部分。課程群是以一門課程為核心，將既相互獨立又關(guān)系緊密的多門課程構(gòu)成的課程集合，是從專業(yè)培養(yǎng)目標層次的層面規(guī)劃課程內(nèi)容的分配和實施。課程群強化課程內(nèi)容之間的融合、交叉和關(guān)聯(lián)，圍繞課程群的培養(yǎng)目標強調(diào)每門課程的教學(xué)內(nèi)容的取舍，按大課程框架進行課程建設(shè)，進而獲得具有整體優(yōu)勢的專業(yè)學(xué)科體系的有機整體，以提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

二、操作系統(tǒng)課程群建設(shè)研究

1.操作系統(tǒng)相關(guān)課程設(shè)置。以“操作系統(tǒng)”為核心課程，依據(jù)課程群的構(gòu)建指導(dǎo)思想，采用層次化的分析方法，對比分析了計算機科學(xué)與工程學(xué)院和國際教育交流學(xué)院的計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的培養(yǎng)計劃以及專業(yè)人才培養(yǎng)標準實現(xiàn)矩陣，研究了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點專業(yè)人才培養(yǎng)方案的原則意見。培養(yǎng)計劃包括人文社科課程平臺、公共基礎(chǔ)課程平臺、學(xué)科基礎(chǔ)課程平臺、專業(yè)課程平臺、素質(zhì)教育課程平臺、實踐教學(xué)平臺和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺。依據(jù)操作系統(tǒng)課程內(nèi)容，明確了課程前導(dǎo)課程及內(nèi)容關(guān)聯(lián)課程。操作系統(tǒng)相關(guān)課程設(shè)置如表1所示，這些課程分別屬于學(xué)科基礎(chǔ)課程平臺、專業(yè)課程平臺和實踐教學(xué)平臺。

2.層次化操作系統(tǒng)課程群構(gòu)建。表1操作系統(tǒng)相關(guān)的課程集合中，可以分為操作系統(tǒng)前導(dǎo)課程集（Leading course set）、核心課程集（Core curriculum）和延展課程集（Extended curriculum），不同學(xué)院、不同專業(yè)課程的安排進度略有不同。為此，我們構(gòu)建了多層次的操作系統(tǒng)課程群，依次包括操作系統(tǒng)前導(dǎo)層、操作系統(tǒng)核心層和操作系統(tǒng)延展層。其定義如下。

前導(dǎo)層：：={程序設(shè)計基礎(chǔ)，計算系統(tǒng)程序設(shè)計基礎(chǔ)，程序設(shè)計與問題求解（國教），數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，計算機組成原理}

核心層：：={操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)課程設(shè)計，操作系統(tǒng)導(dǎo)論（國教），操作系統(tǒng)導(dǎo)論課程設(shè)計（國教）}

延展層：：={Linux技術(shù)與程序設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，Linux程序設(shè)計，linux操作系統(tǒng)，ios應(yīng)用開發(fā)，嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用}

課程群建設(shè)采用層間松散管理與層內(nèi)緊密管理結(jié)合的策略，教學(xué)團隊面向?qū)觾?nèi)組織，可以交叉和重疊。團隊成員依據(jù)建設(shè)要求參與建設(shè)工作。課程群宏觀建設(shè)：通過把握前導(dǎo)層—核心層接口和核心層—延展層接口設(shè)計，明確課程間知識的交叉、互聯(lián)，突破課程壁壘，確定課程內(nèi)容的取舍，形成合理的教學(xué)規(guī)劃，避免知識重復(fù)講解和知識漏講。課程群微觀建設(shè)：以課程群分層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，開展層內(nèi)課程建設(shè)。如核心層，以操作系統(tǒng)和操作系統(tǒng)課程設(shè)計為中心，教學(xué)團隊開展教學(xué)策略研究和資源建設(shè)，形成規(guī)范，適度向延展層輻射，形成課程群的整體優(yōu)勢。

三、操作系統(tǒng)課程群核心層建設(shè)實踐

1.課程體系優(yōu)化和課程內(nèi)容調(diào)整。針對操作系統(tǒng)課程群，以操作系統(tǒng)核心層目標，分析前導(dǎo)層—核心層的依賴關(guān)系，明確知識的供給，分析核心層—延展層知識交叉、滲透，明確后續(xù)課程的知識需求，建立了合理的課程體系，設(shè)計了“基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性與前沿性”相結(jié)合的操作系統(tǒng)課程理論體系，修正了課程教學(xué)大綱，使教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計達到課程間的良性銜接，避免了知識盲點和重復(fù)講解的問題，解決了課程容量與學(xué)時的矛盾。依據(jù)課程體系的調(diào)整，優(yōu)化課程內(nèi)容，保持與現(xiàn)代操作系統(tǒng)發(fā)展同步，操作系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容調(diào)整如下：①操作系統(tǒng)核心部分單處理器為主，適度拓展多處理器方法。②關(guān)于中斷處理、高速緩存、虛擬存儲結(jié)構(gòu)、磁盤陣列等知識與計算機組成原理相關(guān)部分，作為學(xué)生自修模塊，教學(xué)中側(cè)重軟件算法思想。③鑒于各專業(yè)設(shè)置了Linux類延展課程，在操作系統(tǒng)案例教學(xué)中，將linux案例改為Unix案例，避免出現(xiàn)知識重疊的問題，節(jié)省學(xué)時。④跟蹤最新操作系統(tǒng)發(fā)展，基于現(xiàn)代操作系統(tǒng)的多用戶、多任務(wù)、并行運行特征，并通過專題等方式補充多核技術(shù)、多線程技術(shù)、大型主機操作系統(tǒng)內(nèi)容。

2.實踐體系設(shè)計。操作系統(tǒng)作為核心課程，其理論抽象、理解困難，以實踐教學(xué)作為支撐，根據(jù)學(xué)時安排，設(shè)計計劃內(nèi)實踐項目和考核標準，但學(xué)生的個人能力和愛好不同，實踐教學(xué)中不可避免的出現(xiàn)了以實力派學(xué)生的實踐結(jié)為樣本的多重副本現(xiàn)象，部分學(xué)生的實踐教學(xué)流于形式，而另一部分學(xué)生卻“吃不飽”，為此，在工程教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的前提下，根據(jù)專業(yè)的課程體系和操作系統(tǒng)課程的理論體系，基于CDIO和建構(gòu)主義理論，構(gòu)建了“平臺自選”、“題目自定”、“評價自主”和開放式操作系統(tǒng)創(chuàng)新實踐教學(xué)體系。提供Windows、Linux和UcosII三個實踐平臺供學(xué)生自選；設(shè)計了課內(nèi)實驗、課程設(shè)計、第二課堂教學(xué)、創(chuàng)新實驗項目開發(fā)、科研小組等工程化教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生自主確定實踐取向和評價方式；打破時間、地點的限制，實施開放式實踐。

3.有效實施雙語教學(xué)實踐。廣泛使用的操作系統(tǒng)大部分源自歐美設(shè)計，比較先進的資料采用英文描述，為了完成對操作系統(tǒng)資料的閱讀分析，必須更好的理解專業(yè)術(shù)語的表述，但限于生源英語水平參差不齊，為克服雙語教學(xué)中師生的畏難情緒，基于國際視野的教學(xué)理念，設(shè)計目標導(dǎo)向的操作系統(tǒng)雙語教學(xué)教學(xué)模式；確定了“聽、說、讀、寫”四位一體的教學(xué)方法；建立了融入創(chuàng)新學(xué)分的激勵機制，設(shè)計了理論教學(xué)和實踐教學(xué)并舉的雙語教學(xué)指導(dǎo)性策略。[1，2]在操作系統(tǒng)、Linux操作系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)課程中開展了雙語教學(xué)活動，適當運用了多種教學(xué)方法及教學(xué)手段，營造了一個良好的教學(xué)氛圍。結(jié)合我校的實際情況，采用中英文混合課件，試卷采用英文、中文混合方式，學(xué)生可以根據(jù)實際情況選擇答題方式，為配合雙語教學(xué)的開展，完善了雙語教學(xué)系統(tǒng)，提供了英文閱讀資料、課件、習(xí)題及解答、教學(xué)視頻的輔助資料，給學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)的空間，操作系統(tǒng)被評為長春工業(yè)大學(xué)雙語教學(xué)示范課。

4.課程群教學(xué)資源建設(shè)。操作系統(tǒng)教學(xué)團隊在教學(xué)研究過程中系統(tǒng)地開展了教學(xué)資源建設(shè)研究[3]，搭建了操作系統(tǒng)教學(xué)團隊網(wǎng)站，部署了操作系統(tǒng)精品課網(wǎng)站、操作系統(tǒng)雙語教學(xué)網(wǎng)站、windows內(nèi)部運行機制展示系統(tǒng)、高效架設(shè)Linux系統(tǒng)、操作系統(tǒng)實踐教學(xué)平臺及操作系統(tǒng)作業(yè)管理系統(tǒng)等多種資源，有效地支持了操作系統(tǒng)課程群的教學(xué)實踐。

四、結(jié)語

在深入研究課程群基本理論的基礎(chǔ)上，分析了計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)培養(yǎng)計劃，以操作系統(tǒng)課程為中心，分析了相關(guān)課程的設(shè)計，構(gòu)建了層次化操作系統(tǒng)課程群，并進行了操作系統(tǒng)課程群的建設(shè)研討。成果應(yīng)用于各專業(yè)的教學(xué)實踐，取得了預(yù)期的效果。

參考文獻：

[1]焦素云，侯秀萍，鄭虹.操作系統(tǒng)雙語教學(xué)視頻資源庫建設(shè)芻議[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報（中旬），2012，（02）.

[2]侯秀萍，鄭虹，焦素云.關(guān)于有效實施操作系統(tǒng)課程雙語教學(xué)途徑的探討[J].教育教學(xué)論壇，2012，（10）.

[3]焦素云，孫衛(wèi)佳，魯茂.以生為本的精品課網(wǎng)站建設(shè)[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報，2012，12（中旬）.