摘要：針對(duì)高校計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程知識(shí)點(diǎn)多、理論性強(qiáng)、概念抽象、難度大的教學(xué)實(shí)際，文章在分析課程特點(diǎn)及教學(xué)對(duì)象的基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)院多個(gè)班級(jí)兩個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，整理出一套教學(xué)設(shè)計(jì)方案，在推進(jìn)教學(xué)方式多樣化，樹立現(xiàn)代教育理念方面進(jìn)行了嘗試，以期達(dá)到全面提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
　　關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；教學(xué)設(shè)計(jì)；學(xué)習(xí)情境；類比
　　
　　計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，其特點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)覆蓋面廣、跨度大、教學(xué)難度高。操作系統(tǒng)課程在計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)體系中處于硬件知識(shí)與軟件知識(shí)的結(jié)合點(diǎn)，對(duì)操作系統(tǒng)理論和方法的研究以及對(duì)操作系統(tǒng)的使用、分析、開發(fā)和設(shè)計(jì)，歷來是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最主要的課題及任務(wù)之一[1]。因此，操作系統(tǒng)課程對(duì)教師的教授和學(xué)生的學(xué)習(xí)都提出了較高的要求，這就迫切需要探求新的教學(xué)方法來獲取較好的教學(xué)效果。
　　1課程任務(wù)分析
　　操作系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的重要必修課程之一，也是考研統(tǒng)考課之一。其先修課程包括計(jì)算機(jī)組成原理、高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，預(yù)備知識(shí)還包括數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件工程的基本知識(shí)。
　　操作系統(tǒng)課程的任務(wù)是：使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本原理及組成，了解操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程及其推動(dòng)因素，理解操作系統(tǒng)的基本概念、理論和技術(shù)，學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技巧和方法，對(duì)主流的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)如Windows、Unix或Linux等能進(jìn)行基本的操作和使用。
　　操作系統(tǒng)課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和動(dòng)手能力，使學(xué)生能夠通過學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)基本原理、設(shè)計(jì)思路及方法，提高分析問題、解決問題的能力，能夠編寫高效的程序算法，并為后續(xù)課程如網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　2教學(xué)目標(biāo)分析
　　操作系統(tǒng)課程的教學(xué)目標(biāo)分為知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、情感目標(biāo)三個(gè)方面。
　　2.1知識(shí)目標(biāo)
　　知識(shí)目標(biāo)分為基礎(chǔ)目標(biāo)和提高目標(biāo)兩個(gè)方面，前者要求掌握操作系統(tǒng)的基本概念、實(shí)現(xiàn)原理、設(shè)計(jì)方法和基本技巧；后者旨在通過課程學(xué)習(xí)，了解操作系統(tǒng)的發(fā)展是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，現(xiàn)代操作系統(tǒng)融合了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)及現(xiàn)代軟件工程的先進(jìn)思想。
　　2.2能力目標(biāo)
　　能力目標(biāo)分為學(xué)習(xí)能力、思維能力、觀察能力、動(dòng)手能力四個(gè)方面。學(xué)習(xí)能力目標(biāo)要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)本課程提高對(duì)比、歸納總結(jié)的能力，提高自主學(xué)習(xí)能力；思維能力目標(biāo)要求學(xué)生逐步培養(yǎng)較好的聯(lián)想力、理解力、分析力；觀察能力目標(biāo)要求學(xué)生養(yǎng)成善于觀察的習(xí)慣，提高發(fā)現(xiàn)問題的能力；動(dòng)手能力要求學(xué)生通過上機(jī)實(shí)驗(yàn)，能夠親身體驗(yàn)操作系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用操作系統(tǒng)知識(shí)的能力[2]，并提高程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的能力。
　　2.3情感目標(biāo)
　　情感目標(biāo)要求學(xué)生能用自身的情感體驗(yàn)主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，增強(qiáng)個(gè)人的自信心，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，發(fā)掘?qū)W習(xí)的動(dòng)力?？蓪W(xué)生分為若干個(gè)小組，課堂討論和上機(jī)實(shí)驗(yàn)均以小組為單位，逐步培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，達(dá)到同學(xué)之間互幫互助、共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步的目的。
　　3教學(xué)對(duì)象分析
　　操作系統(tǒng)課程的教學(xué)對(duì)象主要是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)二、三年級(jí)的學(xué)生。教學(xué)對(duì)象已經(jīng)具備一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。從課程特點(diǎn)來看，操作系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的吸引力不如程序設(shè)計(jì)課程對(duì)學(xué)生的吸引力強(qiáng)，這就要求教師在操作系統(tǒng)的教學(xué)過程中做到深入淺出，盡量用生動(dòng)、活潑的例子來闡述基本概念和原理，避免對(duì)晦澀、枯燥的專業(yè)術(shù)語(yǔ)做灌輸性的講解。
　　另一方面，我們的教學(xué)對(duì)象沒有足夠的編程積累，對(duì)程序算法的理解并不深刻，因此對(duì)操作系統(tǒng)課程中的一些經(jīng)典算法如哲學(xué)家就餐問題等涉及到的程序代碼部分，應(yīng)盡量避免直接講解代碼，可以先借助流程圖來分析算法思路，再引導(dǎo)學(xué)生閱讀代碼。
　　此外，大二、大三的學(xué)生處于本科學(xué)習(xí)階段的中部，他們已經(jīng)適應(yīng)了大學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境及學(xué)習(xí)方式，并且不會(huì)在就業(yè)問題上分散較多精力，因此大都能保持端正的學(xué)習(xí)態(tài)度。這樣，教師只需強(qiáng)調(diào)課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的重要性，學(xué)生大都能接受并按要求執(zhí)行。另外在每次課的前幾分鐘，對(duì)上一次的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的回顧，能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶；根據(jù)課程進(jìn)度及時(shí)安排適量的作業(yè)，可以幫助學(xué)生鞏固知識(shí)，且學(xué)生大都能保質(zhì)保量地完成作業(yè)。教學(xué)過程中教師需要對(duì)作業(yè)中出現(xiàn)的共性問題及時(shí)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。
　　4教學(xué)策略分析
　　計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)是概念多、涉及面廣、理論性強(qiáng)、跨度大、難度大，要求教師能由淺入深對(duì)易混淆的概念加以詳細(xì)說明，對(duì)每章的重點(diǎn)、難點(diǎn)作詳細(xì)介紹。學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)要從宏觀和微觀兩方面把握。宏觀上，通過操作系統(tǒng)概論的講解，使學(xué)生首先了解到這門課程要學(xué)習(xí)的內(nèi)容就是操作系統(tǒng)的五大功能及其實(shí)現(xiàn)，從而在總體上有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)；微觀上則要求教師詳細(xì)講解操作系統(tǒng)各個(gè)功能的具體實(shí)現(xiàn)原理，使學(xué)生從具體細(xì)節(jié)上掌握操作系統(tǒng)的概念、原理及技術(shù)[3]。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與管理技術(shù)的結(jié)合，學(xué)習(xí)時(shí)可以聯(lián)想日常生活中熟悉的管理示例反復(fù)體會(huì)操作系統(tǒng)的管理方法，以加深對(duì)問題的理解[4]。
　　4.1教學(xué)方法分析
　　操作系統(tǒng)課程的教學(xué)可采用多媒體教學(xué)、比較法、算例分析和上機(jī)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，如圖1所示。
　　教學(xué)過程中，采用多媒體教學(xué)方法對(duì)操作系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解，可以利用動(dòng)畫效果演繹操作系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)的處理過程；對(duì)易混難懂的知識(shí)點(diǎn)，可以利用生活中的實(shí)例進(jìn)行類比，目的是由淺入深，加深學(xué)生對(duì)概念的理解和掌握(詳見下文學(xué)習(xí)情境分析部分)；對(duì)經(jīng)典算法(如銀行家算法、各種進(jìn)程調(diào)度算法等)的講解，需要設(shè)計(jì)合適的算例進(jìn)行板書演算，使學(xué)生掌握算法的詳細(xì)計(jì)算步驟；對(duì)關(guān)鍵的問題和算法安排上機(jī)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)相關(guān)模擬程序如進(jìn)程調(diào)度模擬程序、分區(qū)分配模擬程序、頁(yè)面置換算法模擬程序等，學(xué)生可深刻掌握操作系統(tǒng)理論知識(shí)并提高動(dòng)手設(shè)計(jì)能力。一個(gè)頁(yè)面置換算法的模擬程序如圖2所示。
　　操作系統(tǒng)課程中有很多相似知識(shí)點(diǎn)，如FCFS，RR，SJF，HPF，HRN等調(diào)度算法，它們之間既相互聯(lián)系，又相互區(qū)別。對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)最好是采用對(duì)比歸納的方法，通過表格的方式將它們的異同點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行整理，達(dá)到理解深刻、便于記憶的目的。表1[1]對(duì)比和歸納了進(jìn)程與程序的區(qū)別。
　　作業(yè)是鞏固操作系統(tǒng)知識(shí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此，在教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)進(jìn)度及時(shí)安排一定量的作業(yè)并及時(shí)批改，對(duì)作業(yè)中共同存在的問題及時(shí)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。為方便教學(xué)，可以建立習(xí)題庫(kù)并講解一些與課時(shí)進(jìn)度同步的歷年考研真題。
　　4.2教學(xué)評(píng)價(jià)分析
　　教學(xué)評(píng)價(jià)是依據(jù)教學(xué)目標(biāo)對(duì)教學(xué)過程及結(jié)果進(jìn)價(jià)值判斷并為教學(xué)決策服務(wù)的活動(dòng)，一般包括對(duì)教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法手段、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)管理諸因素的評(píng)價(jià)，但主要是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)和教師教學(xué)工作過程的評(píng)價(jià)[5]。
　　對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考察除了利用傳統(tǒng)的考試和測(cè)驗(yàn)等手段，還應(yīng)該做到全方位、多樣化?？疾鞎r(shí)需要照顧到全體學(xué)生，隨時(shí)針對(duì)學(xué)生的整體基礎(chǔ)把握其學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，及時(shí)獲取學(xué)生的反饋信息，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題需要及時(shí)處理，避免問題積壓，并及時(shí)調(diào)整課程進(jìn)度。以教學(xué)目標(biāo)中的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、情感目標(biāo)三個(gè)方面的要求來驗(yàn)證學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生能夠得到全面的發(fā)展。
　　另一方面，對(duì)教師的考核也需要充分參考學(xué)生的意見?？己藘?nèi)容包括課程講解的清晰度、條理性、趣味性、生動(dòng)性如何，作業(yè)批改是否及時(shí)、是否認(rèn)真，回答問題是否負(fù)責(zé)、是否有耐心等。
　　5學(xué)習(xí)情境分析
　　學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)盡量符合活動(dòng)性、生活性、真實(shí)性、復(fù)雜性、情感性、典型性、主體性等特點(diǎn)[6]。通過恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)方式使學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)情境。下面以講解單道批處理系統(tǒng)和多道批處理系統(tǒng)的兩個(gè)學(xué)習(xí)情境為例說明。
　　
　　5.1超市購(gòu)物情境分析
　　大家去超市購(gòu)物，一般都拿一個(gè)購(gòu)物籃或推一輛購(gòu)物車，然后選擇自己需要的商品，等選擇完所有需要的商品后，即可到收銀臺(tái)進(jìn)行結(jié)算和付款。在整個(gè)購(gòu)物過程中，沒有人會(huì)在超市拿一件商品付一次款，然后再去拿下一件商品并再次付款，而是等拿到一批自己需要的商品后再進(jìn)行一次性付款。在結(jié)算過程中，每次都需要對(duì)商品進(jìn)行條碼掃描，一次掃描一個(gè)商品，等這一批商品都掃描結(jié)束，得出總金額，完成付款即可。
　　幾個(gè)關(guān)鍵的操作是：收銀員在進(jìn)行商品的結(jié)算之前，完全不用理會(huì)顧客如何選購(gòu)商品；每次只能掃描一個(gè)(或處理一個(gè))商品；等屬于某個(gè)顧客的所有商品都結(jié)算并付款結(jié)束，再為下一個(gè)顧客服務(wù)。類比超市購(gòu)物與單道批處理系統(tǒng)如表2所示。
　　在教學(xué)過程中，可以有針對(duì)性地介紹計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的前沿知識(shí)，開闊學(xué)生的視野。如講到超市購(gòu)物情境時(shí)，針對(duì)一次只能掃描一件商品條碼的情況設(shè)想一下，是否可以使顧客購(gòu)買的商品一次性同時(shí)計(jì)價(jià)，而不是一個(gè)個(gè)掃描計(jì)價(jià)？由此可以引導(dǎo)介紹RFID技術(shù)，并可拓展至物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
　　5.2胸透體檢情境分析
　　一個(gè)集體(班級(jí)或院系)的同學(xué)集中去胸透，大家都在胸透室外面排隊(duì)。胸透前，每次選一隊(duì)同學(xué)進(jìn)入胸透室(一般按排隊(duì)的先后順序)。這一隊(duì)同學(xué)在胸透室也排成一隊(duì)，胸透時(shí)，每次只能對(duì)一位同學(xué)進(jìn)行胸透操作，直到胸透室內(nèi)的每個(gè)同學(xué)都結(jié)束胸透，才打開胸透室，選擇下一隊(duì)同學(xué)進(jìn)入。
　　類比：多道批處理系統(tǒng)中，用戶提交的作業(yè)都先存放在外存并排成一個(gè)隊(duì)列，稱為“后備隊(duì)列”；然后，由作業(yè)調(diào)度程序按照一定的算法從后備隊(duì)列中選擇若干個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使它們共享CPU和系統(tǒng)中的其他資源[7]。在單處理機(jī)系統(tǒng)中，一次只能處理一個(gè)作業(yè)。類比胸透體檢與多道批處理如表3所示。
　　6結(jié)語(yǔ)
　　通過分析操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)及其教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，我們總結(jié)了一套教學(xué)設(shè)計(jì)方案。這套方案在計(jì)算機(jī)學(xué)院多個(gè)班級(jí)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性的實(shí)施，結(jié)果表明其確實(shí)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深其對(duì)課程知識(shí)的理解和記憶。這套方案可以為類似的理論性較強(qiáng)的課程提供參考和借鑒。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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