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操作系统课程设计的实践教学

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发布日期:2019-01-09 17:45

《操作系统》是高等院校计算机及相关专业的一门专业基础课,课程本身具有理论性强、概念多且抽象、知识面广等特征,因而操作系统课程一直被认为是一门教师觉得很难教,学生觉得很难学的课程,而其中最受热议的话题便是在学习操作系统过程中的动手实践问题。

1操作系统实践环节中的问题分析

《操作系统》课程的理论性和综合性较强,知识涵盖多个学科,该课程全面系统地讲述操作系统的设计和实现,重要算法及实现技术,这些因素一定程度上影响了学生的学习兴趣和学习热情,往往学生在学完该课程后,多数学生能够熟练背诵各种概念及算法,但对其中的理解程度不够,实践情况不乐观,几乎很难自己设计出一个小型的操作系统,这对课程设计的实践教学提出一定的挑战。另外,传统授课模式影响下,学生容易“死读书”,知识积累不扎实、灵活应用能力差。例如,无论是针对windows系统、Linux/UNIX系统或是其他系统的讲解,其过程中要求学生掌握一定的程序设计语言、算法与数据结构、计算机组成原理等课程的功底,但实际情况是,学生对所学知识课程掌握情况不够,导致在学习《操作系统》的过程中,具有一定的难度,这也是《操作系统》这门课程无法激起学生学习兴趣和动力的根本原因之一。

2操作系统课程设计开展模式研究

深入研究我国普通高校针对操作系统课程的实践教学设置,主要有以下几种模式。

2.1代码阅读与分析针对操作系统的教学,更多高校选取开放源代码的linux操作系统为平台,下载并阅读分析具体的操作系统源代码是实践教学中的一种重要方法。

2.2操作系统某些功能的实现熟悉了解各个操作系统的类型、特征,运行实现某些特定功能或利用系统调用方式编写程序运行实现。

2.3模拟典型算法的实现这是普通院校最为常见的一种实践方式。教师选取操作系统理论中的典型算法,如进程调度算法、银行家算法等,让学生编写C或C++程序来模拟算法的实现。

2.4扩展或替换小型操作系统的功能模块选择一个简单功能的开放源代码的操作系统为平台,让学生替换原有模块,或是进行扩展、完善,再或是从无到有的独立设计一个基本内核功能的操作系统。但这项设计对学生的能力要求非常高,一般的本科院校目前还达不到。综上所述,各所院校都在依据实际情况,如人才培养目标、学生的能力素质、学校的软硬件实验环境设置等因素,选取合适的课程实践教学环节。

3创新应用型培养模式下的实践教学开展

结合我院应用型本科计算机专业学生的实际,将《操作系统》的实践教学的内容进行了重新设置。

3.1根据学生能力,划分不同层次等级的实验任务根据实验内容的难度,划分初级、中级、高级不同层次的实验任务,并组织相应实验对象参与完成。初级实验内容相对简单,全体专业学生都要完成,由课任教师负责指导、实施。中级实验安排在第二部分,提供学生参考程序,全体学生分组开展实验,提交设计报告。高级实验难度较大,采取自愿形式,结合当前主流操作系统,由有兴趣且有能力学生选做。

3.2“慕课”、“雨课堂”环境下的课程设置“慕课”(MOOCS)是大规模开放在线课程的英文缩写,它是近来出现的一种新的课程教学模式,不同于传统的课堂授课方式,它能较好地提高学习效率和自由度。雨课堂是MOOC平台“学堂在线“推出的混合式教学工具,旨在连接师生的智能终端,将课前—课中—课后的每一个环节都赋予全新的体验。利用现代信息科技手段,将《操作系统》的课程信息、实验任务、典型算法或扩展资料提供给学生,督促学生学习,从而提高学习质量和学习效果。

3.3VMware虚拟平台下,模拟典型算法为避免学生出现无意破坏开发工具或系统配置安装失败等问题,为学生配置WMware强大的虚拟机平台,只需重启预制好的VMware工作站,就可恢复到原来的编程环境,下载安装开源代码的linux系统为平台,模拟实现操作系统的某些功能,例如进程调度算法、银行家算法、页面置换算法等,将抽象的概念用具体的代码加以实现。

3.4校企合作单位引入,课程内容信息扩展将校企合作单位植入课堂,搭建产学研合一模式的合作课程,引入企事业单位专门针对课程进行前沿趋势等信息介绍,或引用实际项目案例进行讲学,使得学生更加深刻的理解课程的应用模式及专业发展形势。3.5引导课程设计难度,使课程设计与毕业设计和竞赛紧密结合高级实验任务,对部分有能力的学生,鼓励大量阅读、分析操作系统源代码,帮助他们理解掌握操作系统的整体结构和设计思想,针对当前流行的操作系统,选择科学合理的实验题目,增强学生分析思考能力、创新协作能力和实践技能,为日后的毕业设计或参与竞赛奠定扎实的基础。

4结束语

针对《操作系统》课程在实际教学中出现的,学生在学习过程中对知识原理认识不够,掌握不好等问题,研究者尝试在设置详尽的理论教学的同时,充分重视该课程的实践环节,特别是课程设计的环节,通过实践环节的模式探究,选择合适的课程设置方案,加深学生对操作系统基本概念、工作原理、典型技术、流行实例的深刻理解,培养学生的实际动手能力、创新协作能力和分析思考能力,具有十分重要的意义。

引用:

[1]张玉宏,李歆,马宏琳.Android平台下操作系统课程设计的教学改革[J].计算机教育,2014.

[2]王亮.浅谈慕课背景下计算机网页设计课程的教学改革.科教,2015(7).

[3]詹晓娟,姚登举,周屹.CDIO教学模式在“操作系统”课程教学改革中的应用[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2014(11).

[4]姚红岩,谭丹丹.面向卓越软件工程师培养的操作系统教学策略[J].计算机教育,2013(15).

作者:覃晓虹 张连浩 单位:沈阳科技学院

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