操作系统课程的实验教学改革

摘 要：结合多年的教学经验,分析了目前操作系统实验教学中存在的问题,提出基于培养学生动手能力和创新能力为目标的实验教学改革方案,对操作系统实验教学平台、实验内容、教学方式、考核方案进行了探索与改革.经过该校学生的实践,证明这些改革能够更好地拓展操作系统理论知识,增强了学生的动手能力和创新能力.

关 键 词：操作系统；Linux；实验教学改革

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)13-3114-02

ExperimentTeachingReformonOperatingSystemCourse

LIShuang-qun,MENGHui-li

(CollegeofComputerandInformationTechnology,HenanNormalUniversity,Xinxiang453007,China)

Abstract:Onthebasisofourteachingexperience,theproblemsofexperimentalteachingonoperatingsystemcourseareanalyzed,andthispaperproposestheexperimentalteachingreformbasedonthecultivationofstudents’practicalabilityandinnovativeability.Theexperimentalteachingreformmakessomeexplorationandreformonexperimentalplatform,experimentalcontentsandassesentprograms.Theexplorationonexperimentalteachingbroadensoperatingsystemtheory,strengthensthestudents’practicalabilityandinnovativeability.

Keywords:operatingsystem,linux,experimentalteachingreform

操作系统是计算机科学与技术专业的一门非常重要的专业基础课程.操作系统课程内容丰富而且概念比较抽象,学生理解起来比较困难,因此,操作系统实验教学是课程学习过程中非常重要的环节.目前的操作系统实验教学内容单一、形式呆板,主要以验证、模拟为主,实验教学没有发挥其应有的作用.

现在,很多用人单位需要大量既懂得理论知识,又具有很强动手能力的综合性型人才[1].如果学生在学校期间只学会了基础理论知识,而不具备任何实际经验,那么这些学生就不符合用人单位对毕业生的要求,因此,学习操作系统课程应当重视实验教学[2].为了在实验教学中充分锻炼学生的动手能力、培养学生学习兴趣和增强学生的创新意识,该文在操作系统实验平台、实验内容、教学方式、考核方案等方面进行了探索,取得了较好的实践效果.

1操作系统实验教学现状

1.1操作系统实验教学重要性认识问题

计算机操作系统课程内容分两部分：一是操作系统理论知识学习；二是操作系统实验教学内容.操作系统实验教学主要培养学生的创新能力,加深对操作系统理论知识的理解.但是在实际的教学过程中,往往过多重视理论知识的学习,把实验教学当成次要课程,殊不知实验教学和理论教学同等重要[3],通过实验教学可以实现对理论知识的有效复习和加深理解.

1.2实验内容设置问题

操作系统从功能上可以分为四大模块：处理机管理模块、存储管理模块、设备管理模块、文件管理模块.实验教学应该紧紧围绕这些模块展开,但是由于受到实验平台的制约,有些实验难以开展,实验内容设置主要是一些模拟性、验证性实验,且主要围绕教材中的主要算法.

操作系统课程概念比较抽象,仅仅通过几个模拟性、验证性实验很难把这些抽象的概念直观地表现出来；另一方面,这种实验教学方案很难培养学生综合运用知识的能力和独立设计的能力,不易调动学生的积极性和提高学生的学习兴趣.

1.3实验平台选择问题

操作系统实验大多选择Windows操作系统作为实验平台,主要考虑到Windows操作系统是学生经常使用的操作系统,操作方便[4].但是Windows操作系统源代码是保密的,学生也无法了解它的内部结构和实现原理,只能通过操作系统给用户提供的接口对其进行操作.学生只能通过模拟和验证来理解操作系统中的概念和算法,这将限制学生对操作系统工作原理的理解和创新能力的培养.

1.4实验教学方式问题

实验教学中,实验内容和实验方案均由教师制定,学生仅仅是按照实验步骤在规定的时间内进行演示或验证.实验内容和实验方案没有考虑到社会的需要,不利于学生将来所从事的工作.实验室主要在学院规定的实验时间内开放,这种局限性限制了学生创新能力的培养.

2实验教学改革

2.1合理选择实验教材

现代操作系统技术发展迅速,很多新的开发思想和理念不断出现,选择合适的实验教材对于实验教学非常关键.目前的操作系统教材大致分为两种类型[5]：第一类为国内自编实验教材,这类教材偏重于操作系统理论知识的讲解,实践性不强；第二类教材为国外具有权威性的英文原版实验教材,该类教材知识较新、实践性很强,但是由于普通院校学生的专业英语水平有限,难以得到全面实施.因此,我们采取一种灵活的方式来进行实验教学,针对本校学生的水平与特点,在充分利用教材的基础上,增加趣味性、可操作性和调整实验难度,保证学生的实验可完成性,并通过一些案例来提高学生的兴趣,使其在实验过程中获得成就感.

2.2科研和实验教学相结合

作为操作系统实验教学教师,必须及时更新自己的知识,不断学习,提高业务水平.多年来,课程梯队成员始终坚持收集、阅读与操作系统有关的各种资料和文献,安排课程梯队教师参加全国操作系统教学会议、Solaris操作系统教学研讨会等,并将学习到的新技术用于实验教学中,使学生受益匪浅.

要挖掘每一位学生的自身特点,因材施教.针对学生的不同需求,教师可以在实验教学中补充难度不同的新技术,让学生都能找到自己的兴趣点.在授课过程中,有针对性地设置实验知识点,引导学生由浅入深地加深对操作系统原理知识的理解.

教师实践证明,将科研与实验教学相结合的方式,可以提高实验教学效果和教学质量.只有这样,我们才能培养出对社会有用的人才.

2.3实验课程设计

操作系统实验教学不仅能够加深学生对操作系统原理的理解,而且也能够培养学生的实际动手能力.操作系统实验教学主要是根据学生所学课程中的原理,设计某些算法实验并进行验证,以及熟悉操作系统平台的使用,能够将操作系统中的某些系统功能应用于实践中.

2.3.1实验平台选择

良好的实验平台是学生做好实验的前提,我们根据课程需要,选用Linux操作系统作为实验教学平台,以提高学生编程能力以及使用、管理系统功能的能力[6].之所以选择Linux操作系统作为实验平台,主要考虑以下两点：

1)Linux是开放源代码的操作系统.学生可以阅读、修改Linux的源代码,能够了解Linux操作系统的内部实现机制[7].

2)有利于培养学生创新能力.在Linux环境下进行实验可以对操作系统内核进行操作,学生可以在内核中添加新的功能,或者修改原来的功能,通过重新编译内核写作自己的操作系统.

2.3.2实验内容安排

实验教学作为操作系统教学的一个重要部分,实验内容设置的是否合理将直接影响学生对操作系统的学习兴趣.我们的实验内容设置如下：

1)掌握操作系统中常用系统调用的使用方法和功能.通过编写C语言来使用这些系统调用,并验证它们的功能,因此要求学生具备一定的C语言编程能力.

2)学习Linux操作系统的开发基础知识和运行机理.学生在学习了操作系统的相关概念和原理后,再进行实验环节,对于一些复杂的实验项目,我们采用分组方式来完成实验,这样既完成了实验项目,又培养了学生的团队合作意识.

3)我们安排了9个操作系统实验项目,如表1所示.我们还鼓励学生将自己的想法引入到实验项目中,进而拓展实验教学,从而培养学生的创新能力.

2.3.3多维度量化考核方案

多维度包括知识、技能、过程、方法、情感态度等方面.该考核方案基于多维度思想,将实验项目与学生的综合实践技能进行量化,通过实践与完善,我们为课程确立了多维度量化考核方案,内容如下：总评成绩等于原理及设计思路讲解(20%)+实验结果展示与解释(20%)+拓展内容(5%)+实验报告(10%)+期末考试(45%)-考勤扣分.可以看出,多维度量化考核方案强化了设计和应用,打破了以期末考试成绩为主的成绩评定方法,这将更加有利于学生综合能力的培养.

3结束语

操作系统课程的实验教学改革,加强了实验环节中的设计与应用,促进了学生对操作系统知识的理解与掌握,提高了学生解决问题及实践动手能力.操作系统课程的实验教学改革是一项系统工程,我们根据本校学生的特点,从实验教学理念、实验教学内容以及考核方案等方面进行改革,充分发挥实验教学应有的作用,为社会提供更多符合市场需要的适用型人才.

表1实验项目设置

[4]张其亮,韩斌.操作系统课程实验教学改革探析[J].计算机教育,2010(7):91-93.

[5]许波,代静.操作系统原理实验教学改革[J].计算机教育,2011(17):85-87.

[6]罗宇,褚瑞.操作系统课程设计[M].北京:机械工业出版社,2006.

[7]陆松年,潘理,龚玲.电子信息类专业操作系统实验课程的设计和实践[J].实验室研究与探索,2011,30(8):147-149.