“操作系統(tǒng)”課程改革的探索與實(shí)踐

于廣斌　葛元康　李宗民

摘要:“操作系統(tǒng)”是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心理論課程之一,本文首先介紹了“操作系統(tǒng)”課程中存在的問(wèn)題,結(jié)合作者多年的探索與實(shí)踐,指出了解決問(wèn)題的途徑和方法,提高了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng);實(shí)驗(yàn)教學(xué);課程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1存在的問(wèn)題

“操作系統(tǒng)”是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心理論課程之一,無(wú)論在教學(xué)、科研中還是在軟件產(chǎn)業(yè)及國(guó)家信息安全中都處于非常重要的地位。但是,一直以來(lái),“操作系統(tǒng)”的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)都存在比較嚴(yán)重的問(wèn)題。

(1) 操作系統(tǒng)在所有軟件中是最復(fù)雜的,而且目前的幾大主流操作系統(tǒng)的地位已經(jīng)相當(dāng)堅(jiān)固, 所以師生參與編制實(shí)際操作系統(tǒng)的機(jī)會(huì)少之又少, 這樣在教學(xué)過(guò)程中原理的抽象性和實(shí)際系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)必然嚴(yán)重脫節(jié),直接導(dǎo)致了該課程教學(xué)效果的不理想。

(2)“操作系統(tǒng)”課程的理論性和綜合性都很強(qiáng),學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不容易理解和掌握,也無(wú)從應(yīng)用,因此,從主觀上講,學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的無(wú)用論在學(xué)生中也普遍存在。這直接影響了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣,使學(xué)生普遍反映該課程難學(xué)。

(3) 操作系統(tǒng)的復(fù)雜和功能強(qiáng)大,使得操作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)難以設(shè)計(jì)和實(shí)施,再加上實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的問(wèn)題,更難開(kāi)展具有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)。據(jù)調(diào)查,有些高校根本不開(kāi)設(shè)操作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。因此,該課程的教學(xué)目的和教學(xué)要求根本無(wú)法達(dá)到。

2教學(xué)探索與實(shí)踐

教育學(xué)中革新傳統(tǒng)教學(xué)的“建構(gòu)主義”理論主張應(yīng)以學(xué)生為中心,認(rèn)為學(xué)生的知識(shí)主要是學(xué)生自己建構(gòu)起來(lái)的,教師的作用是提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境以幫助和推動(dòng)學(xué)生去建構(gòu)自己的知識(shí)。基于這種建構(gòu)性教學(xué)的核心思路,我們應(yīng)以學(xué)生為主體,設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)模式以及相應(yīng)的施教方法,推動(dòng)學(xué)生建構(gòu)自己的知識(shí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)、自我發(fā)展和團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。

為了解決“操作系統(tǒng)”課程中的問(wèn)題,除了授課時(shí)要突出重點(diǎn),講清難點(diǎn)以外,還要注重講課的方式,采取有效的教學(xué)方法,改革以往的考核方法,加重對(duì)實(shí)驗(yàn)課的考核,通過(guò)實(shí)驗(yàn)在實(shí)踐中讓學(xué)生加深對(duì)較為抽象的理論知識(shí)的理解記憶,幫助學(xué)生學(xué)習(xí),讓學(xué)生掌握有效的學(xué)習(xí)方法。

2.1采用啟發(fā)式教學(xué),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

教學(xué)離不開(kāi)講授,“操作系統(tǒng)”這門(mén)理論課有更多“講”的內(nèi)容,但要講究方法,要注意激發(fā)學(xué)生的思維,調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)積極思考。在授課過(guò)程中,不能單純地介紹抽象的基本原理和概念,而是要滲入到學(xué)生的現(xiàn)實(shí)感受中。教師要充分地啟發(fā)學(xué)生的聯(lián)想,讓他們的現(xiàn)實(shí)感受和所教授的抽象原理產(chǎn)生共鳴,以此來(lái)引起學(xué)生的興趣,從而使學(xué)生在學(xué)習(xí)中能夠充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性。

其實(shí),操作系統(tǒng)本身的特點(diǎn)決定了其教學(xué)的過(guò)程是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生邏輯推理能力的有效途徑,這就需要教師去思考、去設(shè)計(jì),讓學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)的能力。為了培養(yǎng)這一能力,在具體授課時(shí),針對(duì)一個(gè)問(wèn)題,教師應(yīng)向?qū)W生介紹多種參考資料。通過(guò)查閱參考資料中對(duì)同一問(wèn)題的不同闡述,培養(yǎng)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的能力;另外,教師還要注意引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源的能力,并注意綜合知識(shí)的應(yīng)用,鍛煉學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力,使學(xué)生的目光從課內(nèi)延伸到課外。

2.2精心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程,突出學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體地位,注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力

實(shí)施以學(xué)生為主體的教育,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì),精心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程是非常有效的方法。經(jīng)過(guò)多年的努力,我們總結(jié)出了一套行之有效的方法,就是在教學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,要注意充分發(fā)揮教師的提示、引導(dǎo)、分析和歸納的作用,設(shè)計(jì)相應(yīng)的環(huán)節(jié)和一定量的問(wèn)題,以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力。復(fù)習(xí)鞏固性的問(wèn)題,可以督促學(xué)生養(yǎng)成復(fù)習(xí)鞏固知識(shí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣;引導(dǎo)性的問(wèn)題,可以督促學(xué)生養(yǎng)成預(yù)習(xí)新知識(shí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣;點(diǎn)評(píng)式的問(wèn)題,有益培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的綜合能力。引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題時(shí),注意要引導(dǎo)學(xué)生用多種方法加以思考。不同的方法,會(huì)產(chǎn)生差異很大的結(jié)果,這可以讓學(xué)生更加注意方式方法的選擇。

為了突出重點(diǎn)內(nèi)容,把更多的時(shí)間留給學(xué)生,我們通過(guò)多年的實(shí)踐,把“操作系統(tǒng)”的內(nèi)容分成了三大類:需要了解的內(nèi)容(能記住所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容,并能直接運(yùn)用這些知識(shí))、應(yīng)該理解的內(nèi)容(理解所學(xué)概念,并能用它解決簡(jiǎn)單問(wèn)題)和必須掌握的內(nèi)容(要求熟悉知識(shí)內(nèi)容,能把標(biāo)準(zhǔn)所列知識(shí)綜合應(yīng)用)。這樣,教師在教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)中就可以根據(jù)所劃分好的內(nèi)容進(jìn)行有針對(duì)性地設(shè)計(jì),在教學(xué)時(shí)根據(jù)內(nèi)容的類別就可以采用不同的方法,真正做到了有的放矢。

2.3加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié),發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主導(dǎo)作用,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力

這個(gè)環(huán)節(jié),我們改革的力度最大。在這幾年中,經(jīng)歷了一個(gè)不斷發(fā)展和完善的過(guò)程。開(kāi)始的時(shí)候,我們只是開(kāi)設(shè)了一些模擬實(shí)驗(yàn),如進(jìn)程管理的模擬、文件系統(tǒng)的模擬等,讓學(xué)生從中加深對(duì)相應(yīng)原理和理論知識(shí)的理解。后來(lái),隨著課程改革的深入,我們逐步引入了Linux源碼分析和關(guān)于Linux平臺(tái)的一些實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在,我們的這個(gè)環(huán)節(jié)可以分為兩個(gè)層次:與理論課程安排在一塊的模擬實(shí)驗(yàn)和獨(dú)立的關(guān)于Linux平臺(tái)的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在第一個(gè)層次中,我們安排了進(jìn)程調(diào)度模擬實(shí)驗(yàn)、作業(yè)調(diào)度模擬實(shí)驗(yàn)、進(jìn)程同步模擬實(shí)驗(yàn)、分頁(yè)存儲(chǔ)管理模擬實(shí)驗(yàn)和文件管理系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)等,要求學(xué)生隨著理論課程的學(xué)習(xí),在安排的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)獨(dú)立完成,主要目的是鞏固所學(xué)的理論知識(shí),做到學(xué)以致用。關(guān)于第二個(gè)層次,我們安排了兩周的課程設(shè)計(jì),要求學(xué)生分組完成在Linux平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)層次中,我們始終堅(jiān)持以學(xué)生為中心、以教師為主導(dǎo)的指導(dǎo)思想。教師的作用是為學(xué)生提供和營(yíng)造一個(gè)能充分發(fā)揮學(xué)生個(gè)性、施展學(xué)生才能的學(xué)習(xí)環(huán)境,設(shè)計(jì)可供選擇的方案,鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新,并及時(shí)、恰當(dāng)?shù)亟o予正確的評(píng)價(jià)和指導(dǎo),使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)、學(xué)會(huì)創(chuàng)造,少走彎路,樂(lè)于接受新知識(shí),提高學(xué)習(xí)效率,不斷完善自我。堅(jiān)持以學(xué)生為中心就是要轉(zhuǎn)變教學(xué)模式,實(shí)施雙向交流的知識(shí)傳授、能力訓(xùn)練、素質(zhì)養(yǎng)成的教育模式,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維方法,按照學(xué)生的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、組織實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。具體如下:

(1) 教師按照上面的指導(dǎo)思想,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目方案,并標(biāo)明了每個(gè)方案的難度系數(shù),供學(xué)生自由選擇。在每個(gè)方案中,除了必須完成的任務(wù)以外,還允許學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新。

(2) 開(kāi)展以自我管理為主,組成實(shí)驗(yàn)小組。為了培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí),在分組時(shí),我們打亂了班級(jí)和性別,進(jìn)行隨機(jī)分組,以5～6人為一組。然后,每個(gè)組根據(jù)自己的實(shí)際情況,選出組長(zhǎng),負(fù)責(zé)整個(gè)組的管理和協(xié)調(diào)。

(3) 選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目方案。每個(gè)組經(jīng)過(guò)討論,選擇適合自己小組的方案。由于這個(gè)環(huán)節(jié)的成績(jī)是根據(jù)每個(gè)方案的完成情況(包括整個(gè)小組的完成情況和每個(gè)小組成員的完成情況)、難度系數(shù)和創(chuàng)新情況來(lái)綜合評(píng)定的,因此,選擇一個(gè)合適的方案是相當(dāng)不容易的。

(4) 制定計(jì)劃、分工和進(jìn)度表。每個(gè)組經(jīng)過(guò)討論,制定相應(yīng)的軟件開(kāi)發(fā)計(jì)劃,并在組長(zhǎng)的主持和協(xié)調(diào)下,進(jìn)行任務(wù)和功能的劃分,最后制定本小組的進(jìn)度表。

(5) 每個(gè)小組按照自己的進(jìn)度表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中,既鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)又要加強(qiáng)合作,要求每個(gè)學(xué)生必須就這個(gè)環(huán)節(jié)完成一份有自己見(jiàn)解的報(bào)告,同時(shí),每個(gè)小組也必須完成一份有價(jià)值的報(bào)告。這樣,在整個(gè)環(huán)節(jié)的過(guò)程中,充分體現(xiàn)了競(jìng)爭(zhēng)與合作的統(tǒng)一。

2.4改革考核方式,調(diào)動(dòng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的熱情,促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)

成績(jī)的考核,改變了單純強(qiáng)調(diào)卷面成績(jī)的考核辦法, 將總評(píng)成績(jī)改為卷面成績(jī)占50%,上機(jī)實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%,課程設(shè)計(jì)成績(jī)占30%。同時(shí),關(guān)于實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的考核要詳細(xì)化、規(guī)范化。不是以實(shí)驗(yàn)的表現(xiàn)或?qū)嶒?yàn)報(bào)告來(lái)評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī),而是看實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、調(diào)研活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法以及與小組其他成員的合作情況等綜合地、動(dòng)態(tài)地評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)和課程設(shè)計(jì)的成績(jī)。鼓勵(lì)學(xué)生思考,鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn),鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)造性的活動(dòng)等。

3結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)“操作系統(tǒng)”課程的改革,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。尤其是我們開(kāi)展的“操作系統(tǒng)”課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),更是培養(yǎng)了學(xué)生的組織協(xié)調(diào)和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。由于每一個(gè)小組由5～6人組成,選舉一名組長(zhǎng)負(fù)責(zé)小組內(nèi)關(guān)系的協(xié)調(diào)處理,大家配合共同完成實(shí)習(xí)任務(wù),這有力地培養(yǎng)了學(xué)生的集體主義精神和組織協(xié)調(diào)能力。

當(dāng)然,這種教學(xué)改革也增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的壓力。由于成績(jī)是綜合評(píng)定的,因而學(xué)生會(huì)有一定的壓力。但是,只要教師注意引導(dǎo),是可以將這種壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力的,我們近幾年的實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。

總之,在“操作系統(tǒng)”的授課過(guò)程中,通過(guò)以上的改革,我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生的積極性、動(dòng)手能力有了明顯地提高,單調(diào)抽象的理論知識(shí)也在實(shí)驗(yàn)中生動(dòng)并簡(jiǎn)單起來(lái),學(xué)生的理解能力加強(qiáng)了,團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神也慢慢培養(yǎng)起來(lái)了,較大地提高了教學(xué)質(zhì)量,并且也使期末的考核更具有公平性和促進(jìn)性。

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