摘要：針對傳統(tǒng)操作系統(tǒng)課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題，提出基于案例驅(qū)動的教學(xué)方式，并將研究性教學(xué)模式應(yīng)用在該課程的教學(xué)中。此種教學(xué)模式彌補了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和綜合實踐活動能力，開闊學(xué)生的思路，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，從而達到提高教育教學(xué)效果，增強學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。
　　關(guān)鍵詞：案例驅(qū)動；研究性教學(xué)；操作系統(tǒng)
　　
　　操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)硬件平臺上的第一層系統(tǒng)軟件，同時也是計算機專業(yè)和其他信息類專業(yè)的主干課程。因此，該課程無論在教學(xué)、科學(xué)研究和項目開發(fā)中都處于非常重要的地位[1]。同時，操作系統(tǒng)又是一門“抽象有余、形象不足”的理論課[2]，基于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，學(xué)生的學(xué)習(xí)存在一定的難度和挑戰(zhàn)性，具體表現(xiàn)如下。
　　1) 內(nèi)容抽象。學(xué)生無法通過上機直觀地了解操作系統(tǒng)，只能憑借一定的模型做一些模擬實驗，增加了理解本課程的難度。
　　2) 發(fā)展迅速。計算機相關(guān)課程的內(nèi)容更新?lián)Q代超過用戶的想象，操作系統(tǒng)的更新處于其他軟件更新的前沿[3]。
　　3) 缺少對應(yīng)的課程設(shè)計。該課程在許多高校的實驗學(xué)時少，缺少針對性，理論和實驗之間的銜接不夠，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，學(xué)生沒有機會親自動手剖析一個具體的操作系統(tǒng)實例[4]。
　　4) 教學(xué)方法簡單。傳統(tǒng)的教學(xué)方法主要是教師集中式地灌輸講授內(nèi)容。教師在啟發(fā)式、討論式教學(xué)方面做得不夠，沒有很好地與學(xué)生進行教與學(xué)的互動。
　　為了能夠讓學(xué)生扎實地掌握操作系統(tǒng)的原理、技術(shù)和實現(xiàn)方法，真正理解計算機操作系統(tǒng)，提高開發(fā)系統(tǒng)軟件和大型應(yīng)用軟件的和能力，提高綜合能力，教師不僅要注意調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且要注意采取相應(yīng)的教學(xué)和實踐方法。如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)將基本知識傳授給學(xué)生，使學(xué)生理解這門課程的重要性且產(chǎn)生興趣，是任課教師需要認(rèn)真考慮的問題。基于案例驅(qū)動的研究性教學(xué)模式為解決這一問題提供了有效的方法和手段。
　　
　　1基于案例驅(qū)動的研究性教學(xué)
　　
　　案例驅(qū)動是教師根據(jù)課堂教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的需要，通過設(shè)置具體案例，引導(dǎo)學(xué)生參與分析、討論、表達等活動，進而提高學(xué)生分析問題和解決問題能力的一種教學(xué)方式，其本質(zhì)是理論與實踐相結(jié)合的互動式教學(xué)[5]。與傳統(tǒng)教學(xué)相比，案例驅(qū)動的教學(xué)方式顯示出理論聯(lián)系實際，促進學(xué)生重視社會實踐的優(yōu)越性。
　　所謂研究性教學(xué)，指的是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，根據(jù)各自的興趣、愛好和條件，選擇不同的研究課題，獨立自主地開展研究，從而培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的一種學(xué)習(xí)方式[6-7]。這種學(xué)習(xí)方式的突出特征是堅持學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的自由選題、自主探究和自由創(chuàng)造，與以往學(xué)習(xí)方式相比，研究性教學(xué)更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
　　基于案例驅(qū)動的研究性教學(xué)模式將兩者的優(yōu)勢有機地結(jié)合到一起，在操作系統(tǒng)的課程導(dǎo)入、教學(xué)過程及課程考核方式中都得到較好的體現(xiàn)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和綜合實踐活動能力，開闊了學(xué)生的思路，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，從而達到提高教育教學(xué)效果，增加學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。
　　
　　2案例驅(qū)動的研究性教學(xué)模式在操作系統(tǒng)教學(xué)中的實踐
　　
　　作為任務(wù)驅(qū)動方式的案例教學(xué)，我們在具體實施的過程中，把教學(xué)知識點巧妙有機地隱含在案例中。通過教師施教，學(xué)生學(xué)習(xí)實驗，自主學(xué)習(xí)，提高自身的學(xué)習(xí)和實際操作能力。這一教學(xué)模式的主要實施環(huán)節(jié)如下。
　　2.1 案例的講解
　　教師通過對案例的講解，說明其中涉及到的各個環(huán)節(jié)以及每個環(huán)節(jié)中涉及到的主要知識點，并對知識點進行系統(tǒng)講解，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)，對操作系統(tǒng)有初步的認(rèn)識和了解。因此在講解案例時，教師都分為“提出任務(wù)、方案解決、具體實現(xiàn)”三步走。
　　2.2 實踐環(huán)節(jié)
　　教學(xué)初期，由教師為學(xué)生布置相應(yīng)的實驗任務(wù)，在時機成熟的情況下，教師也可以引導(dǎo)學(xué)生自己確立任務(wù)。教師可以根據(jù)課程的知識點，將布置的大任務(wù)分解為若干個小任務(wù)，每一項小任務(wù)涵蓋一個或者若干個知識點。學(xué)生通過完成任務(wù)消化和理解知識點。
　　案例確定及任務(wù)分解的原則是讓它與不同的知識點相對應(yīng)。在講授死鎖這一章時，教師以Java語言為例，給出了一個死鎖的案例，主體代碼如下。
　　
　　該程序的運行效果如圖1所示。
　　
　　通過展示這個貌似安全的小案例，教師可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中存在的不安全因素，進而啟發(fā)學(xué)生采用已經(jīng)學(xué)習(xí)的銀行家算法解決系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的死鎖問題。將學(xué)生分成若干研究小組，每個小組研究的死鎖問題側(cè)重點不盡相同，學(xué)生通過查找資料、互相討論、請教教師等多種方法，最終制定解決方案，編程實現(xiàn)，最后形成總結(jié)報告提交。在解決問題的過程中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)到死鎖這個知識點，還要綜合回顧以前的學(xué)習(xí)進程、CPU調(diào)度等知識點。在整個學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性大大提升，積極性也前所未有地高漲，教學(xué)效果明顯提高。
　　
　　3案例驅(qū)動的研究性教學(xué)模式的特點
　　
　　3.1重視實踐，培養(yǎng)動手能力，強化創(chuàng)新意識
　　由于操作系統(tǒng)課程具有抽象、枯燥的特點，因此，教師在教學(xué)中要強調(diào)實踐訓(xùn)練。學(xué)生只有通過大量的操作系統(tǒng)實戰(zhàn)訓(xùn)練，才能真正掌握操作系統(tǒng)的原理知識，逐步理解和掌握操作系統(tǒng)設(shè)計的思想和方法，解決實際問題。為此，針對傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)課程教學(xué)存在的弊端，特別是重理論輕實踐的傳統(tǒng)教學(xué)理念，教師應(yīng)在改革中革新思想，將教學(xué)重點放在培養(yǎng)學(xué)生的動手能力上，教學(xué)模式也應(yīng)從傳授知識轉(zhuǎn)為創(chuàng)新能力培養(yǎng)與教研結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
　　3.2教學(xué)方法“以人為本”，激勵個性化學(xué)習(xí)
　　圍繞操作系統(tǒng)課程的教學(xué)目的，在教學(xué)內(nèi)容和實施上，教師應(yīng)堅持“以人為本”，考慮教學(xué)的多樣性和靈活性，為學(xué)生提供選擇的余地。采用的教學(xué)方法和手段也不拘形式，只要有利于教學(xué)目的，全部充分利用，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
　　在教學(xué)過程中，教師應(yīng)注重討論式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)，強調(diào)個性化、開放化和理論聯(lián)系實際，師生的交流從傳統(tǒng)的課堂拓展到課堂+網(wǎng)絡(luò)討論+電子郵件+實驗室+機房。
　　教師應(yīng)鼓勵學(xué)生根據(jù)自身水平和興趣選擇適合的學(xué)習(xí)方式、數(shù)量和難度，自主安排學(xué)習(xí)進程，在達到課程基本要求的前提下，使自己得到充分的發(fā)展和提高。
　　3.3結(jié)合實際案例分析Linux內(nèi)核，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)分析能力
　　在進行操作系統(tǒng)教學(xué)時，教師并不拘泥于操作系統(tǒng)原理的書本內(nèi)容，而應(yīng)緊緊結(jié)合Linux內(nèi)核，將Linux作為實際案例進行分析，詮釋操作系統(tǒng)原理中抽象的概念、算法、理論。教學(xué)應(yīng)以Linux系統(tǒng)為基點，將操作系統(tǒng)的進程、調(diào)度、同步、虛擬存儲、換頁、文件系統(tǒng)、系統(tǒng)調(diào)用、設(shè)備驅(qū)動等分散、枯燥的知識點還原為一個整體。這不但加深了本科生對于操作系統(tǒng)原理的理解，而且使他們逐步熟悉Linux技術(shù)[8]。
　　在設(shè)計操作系統(tǒng)的實驗上，教師充分利用Linux作為實驗對象。實驗從Linux的安裝、Linux環(huán)境、系統(tǒng)調(diào)用、定時器、內(nèi)核模塊、進程調(diào)度、虛擬存儲、文件系統(tǒng)，循序漸進到Linux驅(qū)動的編寫和內(nèi)核的改動[9]，使歷屆本科生受益匪淺。
　　3.4運用研究性教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識
　　我們的操作系統(tǒng)實驗并不局限于對Linux內(nèi)核源代碼的分析和理解，而是鼓勵學(xué)生充分發(fā)揮想象能力和創(chuàng)新能力，在任何與操作系統(tǒng)相關(guān)的方面做出一些與眾不同的東西。學(xué)生可以自由組合，或者對Linux內(nèi)核的某個feature進行分析，或者開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，或者開發(fā)操作系統(tǒng)模塊，在學(xué)期末完成一個研究報告。此舉使學(xué)生積極開拓自己的視野，深入了解操作系統(tǒng)技術(shù)，激發(fā)他們的創(chuàng)新欲望。
　　
　　除了課程教學(xué)，課程主講教師們鼓勵、指導(dǎo)本科生積極參與和操作系統(tǒng)及其模塊相關(guān)的研發(fā)項目。
　　3.5改革考核方式，建立多樣性、體現(xiàn)能力的課程考核體系
　　本課程采用的考核方式多種多樣，包括筆試(英文試卷)和Linux實驗考核，并強調(diào)實驗考核的重要性。最終的考核成績綜合了理論考試、大型主題實驗和平時練習(xí)成績。其中大型主題實驗可以分組進行，以此檢驗學(xué)生的綜合創(chuàng)新、實踐能力以及團隊合作能力。學(xué)生組隊完成實驗之后，按自愿原則，自己可以預(yù)約向其他同學(xué)作報告，介紹自己團隊的成果。
　　3.6實施雙語教學(xué)，培養(yǎng)具有國際競爭力的專業(yè)人才
　　我校操作系統(tǒng)課程采用“雙語”教學(xué)，包括選用經(jīng)典原版教材，上課使用英文版電子教案，作業(yè)及其解答由英文完成，筆試采用英文試卷和英文答題[10-11]。
　　我校目前采用的操作系統(tǒng)教材是Abraham Silberschatz、Peter Baer Galvin、Peter Galvin、Avi Silberschatz合編的《Applied Operating System Concepts》第7版。這本書在國際上是一本口碑極好的操作系統(tǒng)教材，對操作系統(tǒng)原理的剖析十分清晰[12-13]。我校自2004年開始使用此教材，歷經(jīng)3個版本。
　　3.7加強教學(xué)資源建設(shè)，創(chuàng)造良好的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境
　　網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)手段的應(yīng)用為操作系統(tǒng)課程的教學(xué)改革提供了良好的支撐環(huán)境。我校的操作系統(tǒng)課程網(wǎng)站已經(jīng)提供豐富的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)功能，如在線Linux內(nèi)核閱讀、網(wǎng)上作業(yè)系統(tǒng)、BBS論壇、操作系統(tǒng)資源下載、操作系統(tǒng)典型算法演示等[14-15]。
　　
　　4實踐效果
　　
　　為測試基于案例驅(qū)動的研究性教學(xué)模式的效果，我們將來自4個不同專業(yè)(計算機科學(xué)與技術(shù)、電子信息科學(xué)與技術(shù)、信息管理與信息系統(tǒng)、教育技術(shù)學(xué))10班級的60名學(xué)生分成兩組，一組(實踐組)通過上述方法進行教學(xué)，一組(比較組)仍采用傳統(tǒng)教學(xué)方法教學(xué)，課程內(nèi)容相同。課程教學(xué)效果對比統(tǒng)計情況如表1所示，其中實踐組優(yōu)良率達到45%，不合格率為5%，比較組優(yōu)良率為20%，不合格率為21%。同時，實踐組的學(xué)生自動性強，善于思考，在實驗過程中實現(xiàn)的方法比較多，雷同情況少；比較組則主要是被動接受，在實驗中局限于以往成型的實例，雷同情況嚴(yán)重。很顯然，實踐組的學(xué)生思路更加開闊，主動性更強。
　　
　　
　　5結(jié)語
　　
　　操作系統(tǒng)課程教學(xué)質(zhì)量的好壞，對學(xué)生后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)有著重要影響。提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，需要教師不斷深入探索。通過教學(xué)改革與實踐，該課程的教學(xué)質(zhì)量有了一定提高，取得了初步成效。為了適應(yīng)操作系統(tǒng)的飛速發(fā)展趨勢，筆者將繼續(xù)探索新的教學(xué)方法，充實案例庫，不斷改進實驗?zāi)Ｊ?，建設(shè)新的評估指標(biāo)體系，以利于創(chuàng)新性人才培養(yǎng)。
　　
　　參考文獻:
　　[1]陳曉紅. 淺談操作系統(tǒng)課程改革[J]. 安徽教育學(xué)