高职高专《操作系统》课程的改革与实践

李小芳

(承德石油高等专科学校 计算机与信息工程系，河北　承德　067000)



高职高专《操作系统》课程的改革与实践

李小芳

(承德石油高等专科学校 计算机与信息工程系，河北承德067000)

摘要：操作系统是计算机各专业的核心课程之一，其内容涉及广泛，原理性强，教学难度大。通过对教学过程存在的问题分析，从教学内容、教学方法、实践环节等方面提出课程改革的内容，为进一步提高操作系统课程的教学质量起到了积极作用。

关键词：操作系统；教学改革；教学内容；实践教学

操作系统在计算机领域有着举足轻重的作用，是整个计算机系统的核心与灵魂部分，对于计算机学科来说，是计算机各专业的专业基础课。学习《操作系统》不仅仅为计算机各专业的学生打下坚实的理论基础，更重要的是增强学生的实践动手能力。培养学生的创造性思维模式，增强学习兴趣。

1教学过程存在的问题

《操作系统》课程具有知识点广、理论性较强的特点，传统的《操作系统》教学一般以理论知识为主，以上机模拟实验为辅，课堂上主要以操作系统五个功能模块(处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、接口)的理论为主线进行理论知识的教学，在每一个模块以模拟实验的形式辅助课堂教学。但是在近几年的教学过程中，发现了一些突出存在的问题，影响了课程教学效果[1-3]。

1)教学内容针对性不够。现在随着计算机类各专业的专业方向不同，如：计算应用技术的嵌入式方向、网络管理、软件技术等，传统的《操作系统》课程在教学内容上虽然比较全面，但是对于不同专业缺乏针对性，不能够更好地为学科提供服务。

2)实践教学难度较大。操作系统各部分的实验，是配合其理论教学，以C或者C++编程来模拟实现相应功能，达到更好地理解理论知识的目前的。但是模拟一个完整的模块(如：处理机调度)，源程序有的达到几百行，对于大部分学生来说，很难完成一个完整的模拟实验。

3)教学模式单一，学生的学习热情不够。传统的教学模式，是以课堂讲授为主，由于内容多且杂，并具有一定的抽象性，学生难以掌握，另一方面，学生在短时间内感觉不到《操作系统》学习对其自身知识、能力的提高带来的影响，因此，导致部分学生有“厌学”的情绪。

2《操作系统》课程改革

针对以上的问题，在近几年的教学过程中，对《操作系统》课程从教学模式、教学内容、实践环节进行了多方面的改革。

2.1　改革课程标准，优化教学内容

《操作系统》课程在我校计算机系各专业均开设，如：计算机应用技术(嵌入式方向)、计算机软件技术、计算机网络技术、计算机控制技术(物联网方向)，根据专业方向与人才培养方案不同，调整相应的课程内容。

因此，重新制定新的课程标准，实行模块化教学,将课程内容分为4个教学模块，分别为：操作系统概念及基本原理；windows配置与管理；linux命令及相关操作；网络管理。其中操作系统基本原理为基础模块， 其他三个为专业可选模块，在实际教学的时候，可根据专业的选取相应的模块进行教学，如图1所示。

这样，各个专业在进行《操作系统》课程教学过程中，必选的基础模块保证了操作系统的基础理论教学，可选的教学模块又为不同的专业的后继课程提供基础。

2.2　采用多种教学方法与手段

为提高学生的学习兴趣，在教学过程中应用灵活多样的教学方法，活跃课堂气氛是必要的。

1)竞赛式分组教学。操作系统课程专业术语多、原理知识多并多方面知识交叉，如在文件管理、设备管理中包含大量的“是什么”，这些属于纯理论性知识，教师在教学过程中一般采用教师讲、学生听的“填鸭式”单一教学模式，而采用竞赛式分组教学，可将单一教学变为互动教学，同时提高学生的学习积极性，增强团队意识。

具体实施过程：首先分组，每组4~6人，每组一名组长，事先将教学内容预习，收集相关资料，课堂上讲授20~30 min，提出问题，10 min讨论后，由组长组织学生抢答，抢答结束后由教师教师根据答题情况给与各小组相应分数，小组成员分数由组长根据组员的个人表现确定。最终本次的分组竞赛记入平时成绩。

2)实例讲解。在进行理论教学时，多利用实例，将抽象问题具体化，方便学生理解与记忆。例如：进行“进程同步”问题授课时，在生产者—消费者问题中，可引入物流，双11时的爆仓现象就是生产多而消费少，出现了不同步现象；利用MS-DOS系统来讲解文件的物理存储方式等。

3)问题驱动。利用问题调动学生的兴趣。在进行新的教学内容之前，设计一些问题，将与之相应的原理利用问题引出，在给出答案前，引导学生思考。通过提问，让学生主动去思考解决问题的方法，比较自己的方法与已有办法的不同，从而学习到一些好的思维方式。例如：在“存储管理”部分，可提出问题1：为什么要引入分页管理方式？引导学生去思考分区管理所存在的问题——存在碎片；问题2：为什么分页管理方式如何解决碎片问题？引导学生去学习逻辑地址分页，物理地址分块的离散分配管理方式；问题3：如何实现逻辑地址与物理地址间的对应？引导学生分析页表及地址转换过程。通过设计的问题，以问题驱动方式引导学生主动思考。

2.3　改革实践环节

实践环节是操作系统课程的重点与难点。主要方式有以下两种：

1)设置基于操作系统原理的趣味性实验

《操作系统》原理枯燥难懂，用趣味性实验辅助，可以使得原本枯燥的原理生动起来。例如：在PV操作部分，可以用“交通信号灯”指挥交通的实验，在十字路口，遇到“红灯”时，车辆需等待，“绿灯”时，车辆(进程)通行。其中，“红绿灯”作为PV操作中的信号量，马路为系统，车辆为进程，通过实验，使学生深入理解系统中的进程的同步与互斥，以及如何利用PV操作来解决进程同步问题；在系统安全性部分，用模拟“银行ATM机”的实验，A同学如果想在ATM机上取款1 000元，要符合两个条件，卡上的余额≥1 000，并且ATM机内的余额≥1 000。在这个实验中，ATM机内的余额作为系统资源，A同学为进程，1 000元为进程向系统申请的资源，A同学在ATM机上取款1 000元的过程，就是避免死锁的方法——“银行家算法”，通过此实验，使学生更好的理解操作系统是如何来为多个进程调配资源，避免死锁。

2)在实践中引入系统管理员的实际工作内容

与普通高校相比，高职高专更注重实用性方面培养，将系统管理员是日常工作内容引入到《操作系统》实践教学中。例如：进程管理部分——“任务调度”，将Linux系统管理员的对服务器备份、打包、删除、重启等内容作为实验内容；在磁盘管理部分，将Linux系统管理员创建分区、创建文件系统、设置磁盘配额等内容作为实验内容。这样即可以充实实验内容、将理论与实践更好的结合，又可以为学生在以后的工作做一铺垫，使学生更加清楚课程作用，有利于更好的完成课程教学目标。

2.4　以小论文形式作为课程总结

《操作系统》课程内容多且杂，涉及到计算机系统的方方面面，在期末课程总结时，学生往往无从下手，感觉什么都想写，什么都应该写，这样下来，一份课程总结如同流水帐一般十几页上万字。将课程总结以小论文的形式代替，3 000~4 000字的内容，仅有一个中心，说明操作系统中的一个问题或者知识点，更重要的是要加入自己的见解，再通过小组讨论与分享，使得学生对操作系统的知识点有个更深刻的认识。

3小结

通过2012、2013两届学生的教学实践显示，《操作系统》课程改革后，课堂教学与实践环节的教学效果显著。学生在对系统原理的掌握、动手实践能力方面有明显提高；教学方法的多样性以及实践的改革，提高了学生学习的积极性。计算机技术日新月异，随着新技术在计算机操作系统中的应用，《操作系统》课程在教学、实践等各个环节还需进一步完善和加强。

参考文献：

[1]汤子瀛．计算机操作系统(第四版)[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2014.

[2]赵俊生，寿永涛，马志强，等．“操作系统”课程改革与建设的研究与实践[J]．内蒙古大学学报，2010(3):165-167.

[3]曹玲，葛燕．操作系统课程教学模式的思考与实践[J]．计算机时代，2010(4):65-66.

Course Reform and Practice ofOperationSystemin

Higher Vocational Colleges

LI Xiao-fang

(Department of Computer and Information Engineering, Chengde Petroleum College,

Chengde 067000, Hebei, China)

Abstract:Operation system is one of the core courses of computer major; its contents are wide; the principle is strong; the teaching difficulty is large. After the analysis of the problems existing in the teaching process, the paper puts forward the content of the curriculum reform from the aspects of teaching content, teaching methods, and practice teaching, to further improve the teaching quality of the course of operation system.

Key words:operation system; teaching reform; teaching content; practical teaching

作者简介：李小芳(1978-)，女 ， 河北邢台人，承德石油高等专科学校计算机与信息工程系讲师， 研究方向： 数据库技术，计算机系统结构，

收稿日期：2015-03-03

中图分类号：TP316-42

文献标识码：A

文章编号：1008-9446(2015)06-0064-03