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高校操作系统课程教学改革的研究与实践3500字
高校操作系统课程教学改革的研究与实践3500字 高校操作系统课程教学改革的研究与实践 操作系统作为硬件基础上的第一层扩充，是系统中最重要的系统软件，起到 承上启下的作用，是计算机软硬件资源的管理中心。《操作系统》课程是计算机 学科的专业基础课程，是学生在课堂上了解和学习操作系统及其相关知识的一个 窗口，并且它对于培养学生的程序设计能力，逻辑思维能力和系统分析与设计能 力起到了重要的作用。这就使得学生在学习过程中，需要结合其先导课程（程序 设计语言、数据结构、计算机组成原理和汇编语言等），作为学习这门课程的基 石，通过理论与实践相结合，从而为后续的《》、《数据库原理》和《编译原理》 等课程的学习打下良好基础。文中根据计算机学院操作系统课程教学实践过程的体会，对课程理论教学与 实践教学的方式及方法作了一些有益的探讨和改进，以期不断提高操作系统课程 的教学水平。
1 课程教学现状 1）操作系统课程是一门理论性和综合性较强的学科，在计算机专业所有专 业基础课程中，其内容丰富而且概念较为抽象，学生理解起来比较困难。在教学 过程中，往往随着内容不断深入和扩展，仅有少部分学生能够跟随教师的授课节 奏，越来越多的学生失去了学习兴趣及积极性。所以造成学生认为操作系统原理 课程只是学习了很多概念，不能把所学知识关联起来，甚至是通过背诵记忆通过 考试，考试结果不够理想，并没有给学生带来更多实用的内容，更不要说为其他 课程学习积淀基础。
2）随着IT技术不断发展，学校从传统黑板加粉笔的方式过渡到多媒体投影， 架设课程教学网站，通过网络辅助学习的教学模式，尽管增加了信息的传递种类 和方式，但只是把原有教学内容进行照搬堆砌，缺少互动，学生学习仍属于被动 式学习，同样不能很好地调动起学生的学习积极性。
3）学生在学习操作系统课程初始，其实已经知道该课程的重要性，并具有 一定的积极性。但此课程的重点及难点在于清晰讲解抽象的设计原理、概念、数据结构及算法，在课程讲授过程中，如果不能将实际应用和日常生活中熟悉的事 物与枯燥、抽象的概念、基础理论进行有效的结合与描述[1]，则会降低学生对 理论学习的理解程度及兴趣。
4）课程的特点决定了实践教学将成为学习过程中的一个重要环节[2]。为了 加深理论教学的效果，课程改革过程中也增加了实践环节。但目前的实践教学存 在内容单纯、形式呆板、缺少关联，学生只是以程序设计方式完成了教师所提供 的算法，并没有自主进行分析与总结，加之实验环境的限制，实践教学没有充分 发挥其应有的作用。
2 理论教学的改进 2.1 教学与前沿的结合 随着计算机、网络技术的迅速发展和应用需求的扩大，操作系统课程的内容 也在不断充实及更新。在课程初始，就应抓住学生在课程学习初期的积极性。通 常教师教授课程绪论部分内容时，都会占用2～4学时，讲述操作系统的发展过程 与操作系统主要功能，此时引入目前流行的操作系统的发展状况作为学生课外作 业，特别是现在移动终端设备、智能系统的发展，以实用、贴近生活角度使其主 动了解目前操作系统发展背景及状况，并以报告、课堂讨论等方式进行总结反馈， 不仅有益扩充了学生对该领域的知识面，同时容易激发学生的学习兴趣及动力， 找到自己对课程内容的关注点。
2.2 教学层次的划分 新疆是少数民族聚居地区，学生类型划分为汉语言、双语（少数民族学生使 用母语和汉语）、民考汉（少数民族学生使用汉语言）、民考民（少数民族学生 使用母语）。尽管民语言学生通过预科学习汉语，但只有一年时间，对汉语的表 达及理解程度上还有待提高。所以根据学生对汉语熟悉程度上，划分为两个教学 层次，一个是将汉语言、双语、民考汉学生进行合班授课，总学时为68学时（理 论课时48学时，实践课时20学时）；
一个是以民考民学生进行合班授课，总学时 为80学时（理论课时56学时，实践课时24学时）。
2.3 教学方法的改进1）类比教学。将生活中常见的事例与抽象的概念、理论进行类比，从而辅 助学生从生活周边的角度来直观的理解操作系统的理论知识，以降低教学内容的 枯燥程度，提升教学效果。例如：将进程状态切换与医院挂号看病相结合，病人 （进程）对医生（CPU）资源进行争抢。病人在诊断室排队时处于就绪状态，进 入诊断室医生诊断时处于运行状态，抽血化验时为阻塞状态。病人在不同状态间 进行切换，直到最后完成看病过程离开医院。
2）开放课堂。教师在讲授知识点的同时，抛出问题，鼓励学生自主思考， 提出个人想法或解决方案，并以开放讨论形式由学生进行互评，分析比较，引导 其进行归纳总结，从而培养其积极主动的学习态度。例如：在磁盘调度算习过程 中，先提出先来先服务算法，评价其优劣之处，同时在不讲述其他算法的情况下 抛出问题，然后由学生思考，自行提出合理的调度解决方案，并进行讨论。从而 引导学生思考的方向，归纳总结学生群体思考讨论得出的结论，培养学生积极主 动的学习态度[3]。
2.4 实践教学的改进 2.4.1 实践场景的选择 校内公共实验机房设备的操作系统基本都采用的是Windows平台，主要考虑 到学生较为熟悉、使用广泛、易于操作，但是 Windows 操作系统源代码不公开， 以及内部结构和实现原理对用户透明，从而限制了学生对操作系统工作原理的理 解和创新能力的培养[2]。据此，通过在windows平台上安装VMware或者 VirtualBox等虚拟机软件，实践教学以 Linux 操作系统为主进行。
2.4.2 实践层次的划分 操作系统课程的实践性较强，应着眼于实践中学生对操作系统使用、对算法 的分析、对问题的分析及解决能力上的培养。根据实践教学的进度和深度要求的 不同，把实践教学环节划分为三个层次（基础应用、验证分析、综合设计），引 导学生由浅入深地学习，加强学生系统编程与内核模块的设计能力，同时反馈理 论教学。
1）基础应用在教学前期适合做一些基础应用层次要求的实验，如安装虚拟机及操作系统、 使用操作系统各功能、Shell语言、熟悉系统接口、编程环境等[4]。通过使用操 作系统的各功能让学生对操作有全面的感性认识。基础应用部分占4-6学时。
2）验证分析 完成课程中各种原理技术及算法的模拟实现，使学生通过该类型题目的设计 过程，掌握操作系统原理课程的各种算法思想。如进程调度模拟程序、读者-写 者问题模拟、页面置换算法模拟、内存的分页管理模拟、小型文件系统的模拟等。
教师先给出一种算法的结构，由学生参照实现，再针对知识点的其他算法进行设 计实现，并对不同算法进行分析对比，反馈理论知识点的掌握情况，同时形成实 验报告。验证分析部分占10-14学时。
3）综合设计 学生在掌握操作系统原理的整体运行机制及局部实现方法的同时，需要进一 步提高综合分析问题和解决问题的能力。综合运用两种或以上的基本实践方法完 成同一个实践，促使学生理解操作系统内核、应用模块设计，掌握技术设计和实 现的方法与技巧。综合设计部分占6-8学时。具体实践教学时间划分如表1所示：
3 考核方式的改进 原有考核结果的构成是试卷成绩70%，实践成绩20%，考勤成绩10%。考虑到 在课堂教学中学生的参与程度，以及在实践教学中学生应用分析能力的培养，将 最终考核方式进行了改进，即试卷成绩50%，实践成绩30%，平时成绩15%，考勤 成绩5%，从多方面综合考查学生对知识的掌握情况。
4 教学效果 通过2014年操作系统课程改革工作的开展，对2014、2015前后两年的学生考 核成绩进行分析，可以看到，各类学生考试成绩在课程改革后均有所提高。如表 2所示：
5 结语
