1、第期鍛月計算機教育文章編號：（）中圖分類號：文獻標(biāo)識碼：農(nóng)林院校操作系統(tǒng)課程實踐教學(xué)的思考李自強（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與工程學(xué)院，四川成都）摘要：深入研究農(nóng)林院校操作系統(tǒng)課程實踐教學(xué)面臨的困難，提出實踐教學(xué)內(nèi)容的改革方案，給出三類實驗項目的安排思路，并就實踐教學(xué)組織方面的關(guān)鍵問題，如實驗課時的安排、實驗指導(dǎo)教師的配備及課程實踐教學(xué)網(wǎng)站的建立等提出具體改革建議。關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；課程實踐教學(xué)；教學(xué)改革操作系統(tǒng)作為一門課程一直是計算機類專業(yè)的核心課程，在年出版的高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)公共核心知識體系與課程一書中被列為門公共核心課程之一。操作系統(tǒng)作為一個最龐大最復(fù)雜的系統(tǒng)軟件，涉及到計算機系統(tǒng)的許

2、多軟硬件方面的知識，如硬件組成、接口原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計等。這門課程的主要內(nèi)容包括：操作系統(tǒng)概述、操作系統(tǒng)原理、并發(fā)性、調(diào)度與分派、內(nèi)存管理、設(shè)備管理、安全與保護和文件系統(tǒng)。操作系統(tǒng)課程的具體實施由理論教學(xué)和課程實踐教學(xué)兩大部分。課程實踐教學(xué)包括：課內(nèi)實驗、獨立實驗和綜合課程設(shè)計。這門課程總的特點是系統(tǒng)性、理論性、實踐性強。這門課程的教與學(xué)歷來都是非常具有挑戰(zhàn)性的，再加上近年來很多國內(nèi)高校普遍大幅削減課程的總學(xué)時，使得任課教師在教學(xué)內(nèi)容的選擇、內(nèi)容深度的把握、理論與實際系統(tǒng)的聯(lián)系、動手能力的培養(yǎng)方式等問題上很難拿捏?？陀^上造成了操作系統(tǒng)課程難教難學(xué)。我們認(rèn)為一個基本的解決思路是加強實踐教學(xué)

3、環(huán)節(jié)。唯有通過實踐，才能使學(xué)生更具體、實在的感受到理論知識的意義和作用。唯有通過實踐，才能使學(xué)生把抽象的概念和具體的實現(xiàn)形式聯(lián)系起來。也唯有通過實踐，才能培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念和實際動手的能力。所以實踐環(huán)節(jié)的加強和完善是解決問題的必由之路。不儀如此，課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)不儀限于扮演服務(wù)于理論教學(xué)的角色，它還具有獨立的功能，即培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念和創(chuàng)新實踐的能力。本文將探討農(nóng)林院校的操作系統(tǒng)課程實踐教學(xué)所面臨的困難、實踐教學(xué)內(nèi)容改革、實踐教學(xué)的組織實施的改革。農(nóng)林院校的操作系統(tǒng)實踐教學(xué)而臨的困難理論課程內(nèi)容帶來的挑戰(zhàn)操作系統(tǒng)課程作為一門原理性的理論課，其基本任務(wù)是讓學(xué)生了解和掌握操作系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和基本原

4、理及其基本實現(xiàn)方法。在有限的教學(xué)時間和教學(xué)資源條件下，不可能讓學(xué)牛通過這門課程學(xué)習(xí)具體的操作系統(tǒng)原理甚至實現(xiàn)細(xì)節(jié)。這樣會讓學(xué)生陷入大量煩瑣的實現(xiàn)細(xì)節(jié)的大海中，不能自拔。更不能幫助學(xué)生有效掌握一般性原理，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念和系統(tǒng)能力。所謂系統(tǒng)觀念就是考慮全局、把握全局，能夠按照分層模塊化的基本思想，站在不同的層面上去把握不同層次上的系統(tǒng)：多考慮系統(tǒng)的邏輯，強調(diào)設(shè)計。所謂系統(tǒng)能力是指對計算機系統(tǒng)的認(rèn)知、分析、開發(fā)與應(yīng)用能力，也就是要站在系統(tǒng)的觀點上去分析和解決問題，追求問題的系統(tǒng)求解，而不是被局部的實現(xiàn)所擾。上述特點決定了它的實踐環(huán)節(jié)也具有先天的挑戰(zhàn)性。也正因為如此，傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)課程大多側(cè)重理論

5、，淡化具體實現(xiàn)。也就造成了該課程與其他一些有密切關(guān)系的基礎(chǔ)課程脫節(jié)。例如，與計算機組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計等課程割裂。這使得學(xué)生不能融會貫通，理解閑難。作者簡介：李自強，男，副教授，研究方向為機器學(xué)習(xí)、嵌入系統(tǒng)。萬方數(shù)據(jù)計算機教育如何恰當(dāng)?shù)卦诨纠碚摵途唧w實現(xiàn)方法之間取得一個平衡，是操作系統(tǒng)課程內(nèi)容選擇面臨的主要挑戰(zhàn)之一。目前有一些操作系統(tǒng)教材在嘗試增加一些具體操作系統(tǒng)的內(nèi)容。但是增加哪些具體實現(xiàn)方面的內(nèi)容，以及哪些高校適合使用這種類型的內(nèi)容，還是一個沒有形成共識問題。需要各個學(xué)校根據(jù)自己的具體情況作出選擇。另外，這門課程在不同類型的高校中實際覆蓋的內(nèi)容是不同的。比如理工院校與農(nóng)林院校、重

6、點院校與一般院校、本科院校與職教院校。它們在實際教學(xué)內(nèi)容的取舍上有顯然的差異。操作系統(tǒng)理論課程內(nèi)容上的這些問題直接影響到操作系統(tǒng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。內(nèi)容的取舍、理論與實際系統(tǒng)的結(jié)合方式都無不決定著實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容。我們認(rèn)為，作為農(nóng)林院校中的計算機專業(yè)，需要在調(diào)整專業(yè)定位的背景下，選擇合理的操作系統(tǒng)理論課程內(nèi)容，然后才能決定合理的實踐教學(xué)內(nèi)容。實驗類型選擇困難從實驗類型上來說，根據(jù)認(rèn)知的漸進原則，可以分為使用性、驗證性、設(shè)計性和綜合性實驗。使用性僅僅學(xué)會如何使用具體操作系統(tǒng)，這類實驗是必要的，但遠遠不夠。驗證性實驗也不足以讓學(xué)牛真切地理解理論原理，僅對操作系統(tǒng)的重要功能做一些模擬程序設(shè)計，對學(xué)生的動手編

7、程能力和系統(tǒng)思維能力有一定的考驗。而比較深入的設(shè)計性和綜合性實驗則能夠比較全而地訓(xùn)練學(xué)生的系統(tǒng)觀念和系統(tǒng)能力，但是顯然不是所有的高校都能夠這樣做。目前，多數(shù)高校的操作系統(tǒng)實踐教學(xué)內(nèi)容就是學(xué)習(xí)使用特定的具體操作系統(tǒng)或者針對操作系統(tǒng)的重要功能做一些模擬程序。只有少數(shù)重點高校，要求學(xué)生閱讀或者的源代碼，并針對內(nèi)核實現(xiàn)安排一些實踐練習(xí)。作為農(nóng)林院校中的計算機專業(yè)，需要各個院校根據(jù)自己的學(xué)生、教師資源的具體情況確定合適的實驗類型。農(nóng)林院校軟硬件條件的局限農(nóng)林院校中的計算機學(xué)科與其他理工院校相比，存在著天然的巨大差距。由于某些觀念和現(xiàn)實因素的影響，計算科學(xué)還很難完美的融入到國內(nèi)的農(nóng)林院校中去。首先是計算科

8、學(xué)在農(nóng)林領(lǐng)域中的應(yīng)用效益和前景還沒有充分的挖掘和體現(xiàn)出來；其次是農(nóng)林院校中計算機學(xué)科普遍不受重視；第三是農(nóng)林院校中高素質(zhì)的計算機學(xué)科隊伍難以建立；第四是農(nóng)林院校中計算機學(xué)科的生源比其他理工院校差。這些因素對于農(nóng)林院校中的計算機學(xué)科來說都是致命的。盡管科學(xué)的發(fā)展，特別計算科學(xué)到各個領(lǐng)域的深入應(yīng)用，決定了農(nóng)林院校必須發(fā)展出有自己特色的計算機學(xué)科。但是在目前的情況下，這些因素使得農(nóng)林院校在計算機學(xué)科方面的資源投入非常少。甚至有的學(xué)校的辦學(xué)條件只能保證最基本的運行。在這樣的情況下，操作系統(tǒng)實踐教學(xué)的軟硬件實驗條件非常有限。所以，在農(nóng)林院校組織實施比較完整的、成體系的操作系統(tǒng)實踐教學(xué)必然是困難重重。也正

9、因為如此，才出現(xiàn)農(nóng)林院校的操作系統(tǒng)課程重理論講授，輕實踐教學(xué)的現(xiàn)象。操作系統(tǒng)實踐教學(xué)的內(nèi)容改革按照和發(fā)布的課程規(guī)范一，及教育部高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會年發(fā)布的規(guī)范，操作系統(tǒng)課程內(nèi)容一般包括操作系統(tǒng)概述、操作系統(tǒng)原理、并發(fā)性、調(diào)度與分派、內(nèi)存管理、設(shè)備管理、安全與保護、文件系統(tǒng)。這是一個一般的指導(dǎo)意見，不同的學(xué)校可以根據(jù)自己的實際情況，確定知識的深度和廣度。作為農(nóng)林院校中的計算機專業(yè)，我們認(rèn)為應(yīng)該選擇并發(fā)性、調(diào)度與分派、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)等部分作為教學(xué)重點，并且每部分側(cè)重于介紹基本概念、基本過程和原理的思想，淡化部分細(xì)節(jié)。把設(shè)備管理、安全與保護作為高級專題介紹。與此相適應(yīng)，操作系統(tǒng)

10、實踐教學(xué)的內(nèi)容也需要做適當(dāng)調(diào)整。由王志英等制定、教育部高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會年發(fā)布的高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系與規(guī)范【（以下簡稱規(guī)范），擬訂了操作系統(tǒng)課程實驗大綱和操作系統(tǒng)綜合課程設(shè)計大綱。其中課程實驗大綱提出了個實驗，必做，個選做。本著實踐首先服務(wù)于理論教學(xué)、理論聯(lián)系實際的原則，根據(jù)農(nóng)林院校的辦學(xué)實際，我們認(rèn)為操作系統(tǒng)課程實驗擬訂以下個實驗比較合理：）的安裝與使用；）實現(xiàn)一個新的系統(tǒng)調(diào)用；）進程的同步與通信；）內(nèi)存萬方數(shù)據(jù)第期李自強：農(nóng)林院校操作系統(tǒng)課程實踐教學(xué)的思考分配的模擬：）進程調(diào)度的模擬；）信號和定時器（選做）。規(guī)范中還擬訂了個綜合課程設(shè)計項目，其中個選

11、做。本著培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)觀念、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的原則，根據(jù)農(nóng)林院校的辦學(xué)實際，我們認(rèn)為操作系統(tǒng)綜合課程設(shè)計擬訂以下個項目比較合理：簡字符設(shè)備驅(qū)動程序的實現(xiàn)；增加系統(tǒng)內(nèi)核模塊；內(nèi)核源碼分析（選做）；同步事件原語的應(yīng)用（選做）。時候也應(yīng)該安排一次集中實驗課。對于綜合性實驗，在實施過程中至少應(yīng)該多安排一次集中實驗課。因此，對于操作系統(tǒng)課程的實驗學(xué)時至少應(yīng)該在平均每個實驗項目學(xué)時的最低水平。而且對綜合性實驗項目還應(yīng)該更多，至少每個項目個學(xué)時。這樣的實驗課時安排已經(jīng)是非常緊湊的了。作為農(nóng)林院校，還應(yīng)該考慮多提供一些教師的集中指導(dǎo)時間，所以在課時安排上應(yīng)該更加寬裕一些。操作系統(tǒng)實踐項日的類！安排實驗指導(dǎo)教

12、師實踐教學(xué)中的項目可以分為種類型：驗證性、設(shè)計性和綜合性。驗證性實驗是基礎(chǔ)，必要的驗證性實驗是不可缺少的，學(xué)生可以通過驗證性實驗，掌握操作系統(tǒng)的基本原理。設(shè)計性實驗和綜合性實驗可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。不僅可以鞏固基本原理的知識，還可以培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念和創(chuàng)新實踐能力。根據(jù)農(nóng)林院校的辦學(xué)實際，我們認(rèn)為在操作系統(tǒng)實踐教學(xué)中，無論是課程實驗還是綜合課程設(shè)計都要體現(xiàn)以驗證性實驗為基礎(chǔ)，適當(dāng)?shù)陌才旁O(shè)計性項目，配備必須的綜合課程設(shè)計項目的思路。這樣可以構(gòu)造一個基本成體系的課程實踐環(huán)節(jié)。操作系統(tǒng)實踐教學(xué)組織實施的關(guān)鍵問題課時安排國外著名高校操作系統(tǒng)實驗教學(xué)的特點是：）實驗課程

13、的課時和學(xué)分占全部課程的以上：）實驗教學(xué)完全面向具體工程，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力；）實驗教師有豐富的工程實踐經(jīng)驗；）實驗教學(xué)計劃是動態(tài)的，依據(jù)實際工程需要修改。這種辦學(xué)水準(zhǔn)是國內(nèi)比較好的學(xué)校都不容易做到的。目前國內(nèi)普遍在大幅度減少課程的總學(xué)時，實踐環(huán)節(jié)也不例外，甚至有的減少到平均學(xué)時做個實驗項目的程度。我們認(rèn)為這極不合理。即使實驗任務(wù)的安排通過課程網(wǎng)站公布，不占課時，學(xué)生利用課外的時間完成實驗項目，教師利用實驗課時來集中解決問題，實驗課時也會顯得十分不足。普通的實驗項目在執(zhí)行過程中應(yīng)該安排一次集中實驗課，任務(wù)快結(jié)束的操作系統(tǒng)課程的實驗任務(wù)對指導(dǎo)教師的業(yè)務(wù)水平的要求比較高。根據(jù)規(guī)范及近年來

14、教學(xué)界的討論結(jié)果來看，實驗的環(huán)境多傾向于選擇具體的操作系統(tǒng)特別是開源操作系統(tǒng)，女。這要求指導(dǎo)教師要精通開源操作系統(tǒng)的知識。而這方面是農(nóng)林院校最為薄弱的地方，也是最大的障礙之一。因此農(nóng)林院校中的計算機學(xué)科需要樹立一種把教學(xué)與教師的成長結(jié)合起來的觀念。鼓勵教師開展開源操作系統(tǒng)方而的研究和工程實踐，鼓勵教師多參與企、的工程項目，使教師和實驗指導(dǎo)人員的工程實踐能力得到快速的充實和提高。課程實踐教學(xué)網(wǎng)站課程實踐教學(xué)網(wǎng)站是一個有效的實施工具。建立一個開放的、可互動交流、實時討論的平臺，可以緩解課時減少帶來的困難。也口丁以及時解決實驗過程中遇到的問題。而且還可以建立起學(xué)生間的熱烈討論環(huán)境。因此這是實施課程實

15、踐教學(xué)的一個重要手段。對于農(nóng)林高校，這是一個無需顯著增加額外投入，卻又可以有效解決問題，顯著提高實踐教學(xué)質(zhì)黿的工作。甚至可以考慮把這項工作制度化，對所有課程作出明確的要求。結(jié)語隨著國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（）的深入研究和出臺，高校辦學(xué)自主權(quán)逐步放開，辦學(xué)的多樣性會越來越受到尊重。課程教學(xué)的軟硬件環(huán)境會有一個大的改善。相信不同類型院校的操作系統(tǒng)實踐教學(xué)也會呈現(xiàn)出百花齊放的局面。萬方數(shù)據(jù)計算機教育參考文獻：【】瑚【】【】：】教育部計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會計算機本科專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范（試行）【】北京：高等教育出版社，【】教育部計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會高等學(xué)

16、校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系與規(guī)范】北京：清華大學(xué)出版社，【】劉乃奇，蒲曉蓉，劉丹，等電子科技大學(xué)。計算機操作系統(tǒng)”精品課程建設(shè)【】計算機教育，（）：（。，）：（），；（編輯：彭遠紅）墨（上接頁）企業(yè)、學(xué)校、學(xué)生個人尚存在定分歧。一般用人單位希望學(xué)生實習(xí)最少時間為六個月，并且希望學(xué)生能平滑的從職前實習(xí)轉(zhuǎn)入入職實習(xí)。而學(xué)牛對于職前實習(xí)罕有較高期待，一般希望通過一個單位的職前實習(xí)積累經(jīng)驗，進入更高層次的單位進行入職實習(xí)，而且對職前實習(xí)的容忍時間不超過三個月。學(xué)校從就業(yè)率的角度考慮，一般會支持企業(yè)的看法，于是三方的觀念存在一定差異，由此會導(dǎo)致一定的實習(xí)糾紛。也給企業(yè)、學(xué)校的后續(xù)合作工作造成困擾。結(jié)語綜二，從武漢大學(xué)計算機專業(yè)的實踐來看，面向就業(yè)的實習(xí)實訓(xùn)機制能夠在復(fù)雜的就環(huán)境中用靈活性應(yīng)對復(fù)雜性，以職前實習(xí)入職實習(xí)的方式逐步解決面對的困難，從而進一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。同時，也能為校企合作建立固定的紐帶。武漢大學(xué)計算機學(xué)院經(jīng)過探索已經(jīng)取得了很大的成績，積累了大量的經(jīng)驗，相信存在的問題將會在后續(xù)工作中繼續(xù)調(diào)動各種社會資源加以解決。參考文獻：【】劉安豐，趙輝，趙巖，等計算機本科專業(yè)軟件實習(xí)工