西北工业大学操作系统精品课程研究_谷建华
第21期计算机教育
2011年11月10日Computer Education No.21 Nov.10,2011 71文章编号：1672-5913(2011)21-0071-03 中图分类号：G642 文献标识码：A 西北工业大学操作系统精品课程研究
谷建华，周兴社，张羽
(西北工业大学 计算机学院，陕西 西安 710072)
摘 要：文章结合西北工业大学的实际和操作系统课程的特点，提出“厚基础、重实践、强能力”的操作系统课程培养目标，着重论述操作系统课程在教学理念、教学内容、教学方法方面的研究和实践。
关键词：计算机操作系统；精品课程；能力培养
西北工业大学于20世纪70年代后期组建了计算机应用专业，开设了计算机操作系统课程。经过30多年来的教学实践和研究，几代教师的共同努力，结合本校的实际，我们在教学目标、教学理念、教学内容、教学方法等方面积极改革、锐意进取，形成了自己的特色。
1 制订教学目标
西北工业大学作为一所国内一流、国际知名的研究型大学，其计算机科学与技术专业是陕西省的名牌专业，同时二级学科计算机应用技术专业是国家重点学科之一，培养高水平研究与工程兼备的复合型人才是学校的重要目标之一[1]。
操作系统是计算机专业重要的专业基础课程，它的任务是要使学生理解现代操作系统的基本原理、主要功能和相关设计技术，掌握当今主流操作系统的应用模式和管理方法，了解其运行环境和实现细节，对学生在计算思维，算法分析，系统软件分析、设计与实现，计算机软硬件系统的认知、分析、设计与应用等方面的能力的培养具有重要作用[2-3]。
为此，结合学校人才培养的目标和操作系统的特点，我们制订了“厚基础、重实践、强能力”的操作系统课程培养目标。
2 革新教学理念
为了保证课程的教学质量，在教学理念上，我们推行研究性教学、注重学科方法论，培养学生的创新意识和理性思维；根据操作系统课程内容和学生特点，设置多层次的实践教学环节，同时利用两个课堂、建立多种考核方式，激发学生学习积极性、促进学生学习能力的发展和创新能力的提高。经过多年努力，收到了良好的效果。
1) 推行研究性教学，培养学生创新意识。
在传授操作系统理论知识的同时，通过介绍相关知识的来龙去脉，将知识的发现过程和大师的思维过程展现出来，引导学生提出问题、激发学生求知欲望；并利用现代多媒体技术模拟知识发现的过程，使学生能够感受知识的创新过程，培养他们的创新意识。
2) 注重学科方法论，培养学生理性思维。
在讲授经典知识的同时，通过实例分析，将学科最基本的方法和在实现操作系统软件时通常应该考虑的问题要点、研究思路和方法介绍给学生，加大对学生抽象思维能力和逻辑思维方法的培养，强化对学生进行计算机软、硬件系统的理解、设计、实现能力的培养，从而提高学生的理性思维能力。
3) 强化实践性教学，培养学生动手能力和团队精神。
通过设置“体验型、验证型和创新型实验”的实验体系，我们确立了“循序渐进、融会贯通、精讲多练”的实验教学原则。结合科学研究，教师从科研课题中提炼创新题目，或通过参加高水平的全国课程竞
作者简介：谷建华，男，教授，研究方向为网络与分布式系统；周兴社，男，教授，博导，西北工业大学计算机学院院长，研究方向为网络化嵌入式计算和普适计算。
DOI:10.16512/https://www.360docs.net/doc/db561632.html,ki.jsjjy.2011.21.018
计算机教育
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赛，吸引学生进入开放实验室，在主讲教师和实验教师共同的指导下，学生以分组形式进行创新研究实验，并在此过程中不断提高自身的动手能力和团队协作精神。
4) 利用第二课堂，激发学生学习积极性。
在确保课堂内授课质量的同时，充分利用第二课堂(课外)时间。鼓励并引导学生开发操作系统教学软件，不但加深了学生对教学内容的理解，而且还提高了学生综合运用软件工程、数据结构、程序设计方法等课程知识的能力，同时还激发了学生学习的兴趣，可谓一举多得。邀请国内外知名学者和国际著名IT 公司的研究人员为本科生讲解操作系统相关技术的发展和研究现状，激发学生学习积极性。
5) 建立多种考核方式，科学评判学生能力。
调整考试方法，采用多种形式，注重对过程及能力的考核。理论课教学将期末考试成绩权重降为70%；增加实验能力与日常素质考查，权重为30%；同时鼓励、引导学生结合课程内容，通过查阅相关文献资料撰写专题小论文、实验报告和平时表现综合评定考查学生成绩。
3 更新教学内容
3.1 教学内容的设计思想
根据课程的作用与任务，精心设计教学内容。教学内容设计的指导思想是：保持教学内容的先进性，提高教学内容的实用性，重视教学内容的相关性，强化教学内容的实践性。
3.2 强化能力培养的教学内容
更新教学理念，加强学生实践能力和创新思维能力培养，理论教学和实验教学相互结合，同时强化实践环节，设制单独的实践课程。为此，我们设置了三个阶段的教学内容：理论教学、课内实验和课程设计。
1) 理论教学：分成13大模块，操作系统概论；进程的描述及控制；线程；进程的调度；进程间通信；死锁及处理；基本的存储管理；虚拟存储管理；设备管理；文件管理；保护及安全；操作系统实例分析；操作系统新知识选讲。
2) 课内实验：设置与理论教学同步进行的课内实验，以体验型实验为主，辅以验证型实验。
3) 课程设计：独立设置了课程设计1门，以验证型实验为主，辅以创新型实验。3.3 层次化的实践教学内容
计算机操作系统是一门实践性很强的课程，一般性地阐述其工作原理，很可能使本来具体生动的内容变得十分抽象、枯燥并难以理解。解决好理论与实践相结合的问题是提高操作系统教学质量的关键。操作系统上机实践环节是操作系统课程的重要组成部分，对于理解操作系统课程中的相关理论和知识点有着非常重要的作用。我们确立了“循序渐进、融会贯通、精讲多练”的实验教学原则，并依据实验的深度，将实验内容分为三个层次。
1) 体验型实验：使用操作系统的相关工具或编制简单的程序，观察程序的运行，了解操作系统的各种行为，从而体会操作系统的相关概念。
2) 验证型实验：通过分析有关操作系统的源码，修改相关的程序或实现教科书(参考资料)上的相应算法，验证操作系统中的原理和算法。
3) 创新型实验：结合具体操作系统源码的分析，针对操作系统的某些算法的不足，对其进行改进或提出新的算法并实现。
4 创新教学方法
1) “课程理论教学”与“课程实践链”相结合。
针对操作系统课程的特点，教学中始终坚持理论与实践的统一，二者相互促进。学生通过“课程实践链”上多个连续环节的实践，分析及解决遇到的问题，促进他们对相关知识点的理解；同时在“课程理论教学”上，改变过去教学中“老师台上讲，学生埋头记”的“满堂灌”模式，调动学生的学习积极性和主动性，构建学生的主体地位，使学生能在教师的引导下自主地、主动地、创造性地学习。
2) “教学”和“科研”相结合。
我们教学团队老师都是一直从事(嵌入式)操作系统、系统软件科研与开发工作，主持或参加了多项国家或省部级项目、863项目、自然科学基金项目等，取得了多项科研成果。我们深深懂得教学与科研相长的道理，以及教学和科研相结合的重要性。所以始终把在科研中取得的成果，如进程实时调度算法、快速文件系统等，不断的融入到教学当中。提升了教学内容的先进性。
3) “中文”与“英文”相结合。
为适应当前教学与国际接轨，培养国际化复合型
学科建设与教学改革73第21期
人才的要求，在教学中采用了双语教学。参考了大量的国内外相关的资料，特别是国外权威的经典教材，制作了电子教案。针对学生对全英文电子教案不能完全适应的现实，采用部分内容中英文并举的方式，取得了良好的教学效果。
2011年起，我们采取了“特生特教”的方法，通过自主报名、教师优选，从每个班级选取了2～3名英语通过六级的学生组成一个纯英语操作系统教学班。近半学期的教学实践表明学生主动性较高、效果良好。
4) “主题教学”与“专家讲座”相结合。
在做好核心主题和基本知识单元教学的同时，积极聘请国内外知名学者和国际著名IT公司的研究人员开展操作系统相关研究的前沿学术讲座，使学生了解学科发展的最新动态，获取大量的专业信息，启发学生对课程的兴趣。
5) “大班授课”与“小组讨论”相结合。
“大班授课”侧重核心知识单元的讲解，老师针对教学中的难点、疑点设置问题，启发学生的思维，引导“小组讨论”。学生根据问题，通过查阅相关文献和上机实践，提出解决方案或思路，学以致用，从而激发学生学习的兴趣和积极性。
6) “综合考核”与“素质培养”相结合。
改革考核方式，注重学生的实践能力。采取以测试学生基础理论知识为主的理论考核；以测试学生实际动手能力及基本技能为主实践考核。同时引入“课程实践链”表现评价体系，依据各环节和其相应权重考核学生的综合表现，强调创新意识和想象力的培养。5 突出课程特色
1) 有机结合的课程体系。
由操作系统原理、Windows操作系统核心技术(微软精品课程)、操作系统课程设计(教育部-微软精品课程)、系统级程序设计(引自美国卡内基·梅隆大学)、高级操作系统等组成了课程群。形成了循序渐进地、涵盖原理、技术、设计、编程实践的课程体系。几门课程相互衔接、相互补充、有机配合共同打造操作系统教学的课程体系。
2) 多层次渐进式实验设置。
形成了体验性、验证性和创新性实验的实验体系，确立了“循序渐进、融会贯通、精讲多练”的实验教学原则。
3) 广泛的国际合作。
我们积极与微软、SUN、Intel等国际著名IT公司展开了广泛的合作，及时把这些公司最新的操作系统技术融入到教学当中，站在巨人的肩膀上，学习他们的先进技术和教学手段是提高我们教学质量的捷径，取得了很好的效果。
6 结语
西北工业大学的操作系统课程在2010年被评为国家级精品课程。我们会加倍努力，深化教学改革、强化精品意识，强化学生综合能力的培养，进一步拓展理论教学和实践教学的内容和方式，不断研究适合中国国情的教学之路，使我校的操作系统课程百尺竿头、更上一层。
参考文献：
[1] 谷建华,周兴社. 西北工业大学“操作系统”课程改革实践[J]. 计算机教育,2009(7):10-12.
[2] 高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养[M]. 北京:机械工业出版社,2010:151-155.
[3] 罗宇,邹鹏,吴庆波,等. “操作系统”国家精品课程课程建设总结[J]. 计算机教育,2009(7):39-41.
Research on Exquisite Course of Operating System in NWPU
GU Jianhua, ZHOU Xingshe, ZHANG Yu
(School of Computer Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China)
Abstract: Combining the reality in Northwestern Polytechnical University (NWPU) and the characteristics in Operating System(OS) course, this paper purposes the cultivation objective of OS course in NWPU, which is “to solidify the foundation, to be keen on practice, to strengthen the ability”. This paper mainly discusses the research and practice about teaching philosophy, contents and methods of OS course in NWPU.
Key words: computer operating system; exquisite course; ability cultivation
(编辑：姚彦如
)