時間：2023-03-07 15:02:20
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇操作系統(tǒng)實驗報告，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
實驗報告格式實驗名稱
要用最簡練的語言反映實驗的內(nèi)容。如驗證某程序、定律、算法，可寫成"驗證×××";分析×××。
學(xué)生姓名、學(xué)號、及合作者
實驗日期和地點(年、月、日)
實驗?zāi)康?/p>
目的要明確，在理論上驗證定理、公式、算法，并使實驗者獲得深刻和系統(tǒng)的理解，在實踐上，掌握使用實驗設(shè)備的技能技巧和程序的調(diào)試方法。一般需說明是驗證型實驗還是設(shè)計型實驗，是創(chuàng)新型實驗還是綜合型實驗。
實驗原理
在此闡述實驗相關(guān)的主要原理。
實驗內(nèi)容
這是實驗報告極其重要的內(nèi)容。要抓住重點，可以從理論和實踐兩個方面考慮。這部分要寫明依據(jù)何種原理、定律算法、或操作方法進(jìn)行實驗。詳細(xì)理論計算過程。
實驗步驟
只寫主要操作步驟，不要照抄實習(xí)指導(dǎo)，要簡明扼要。還應(yīng)該畫出實驗流程圖(實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖)，再配以相應(yīng)的文字說明，這樣既可以節(jié)省許多文字說明，又能使實驗報告簡明扼要，清楚明白。
實驗結(jié)果
實驗現(xiàn)象的描述，實驗數(shù)據(jù)的處理等。原始資料應(yīng)附在本次實驗主要操作者的實驗報告上，同組的合作者要復(fù)制原始資料。
對于實驗結(jié)果的表述，一般有三種方法:
1. 文字?jǐn)⑹? 根據(jù)實驗?zāi)康膶⒃假Y料系統(tǒng)化、條理化，用準(zhǔn)確的專業(yè)術(shù)語客觀地描述實驗現(xiàn)象和結(jié)果，要有時間順序以及各項指標(biāo)在時間上的關(guān)系。
2. 圖表: 用表格或坐標(biāo)圖的方式使實驗結(jié)果突出、清晰，便于相互比較，尤其適合于分組較多，且各組觀察指標(biāo)一致的實驗，使組間異同一目了然。每一圖表應(yīng)有表目和計量單位，應(yīng)說明一定的中心問題。
3. 曲線圖
應(yīng)用記錄儀器描記出的曲線圖，這些指標(biāo)的變化趨勢形象生動、直觀明了。
在實驗報告中，可任選其中一種或幾種方法并用，以獲得最佳效果。
討論
根據(jù)相關(guān)的理論知識對所得到的實驗結(jié)果進(jìn)行解釋和分析。如果所得到的實驗結(jié)果和預(yù)期的結(jié)果一致，那么它可以驗證什么理論?實驗結(jié)果有什么意義?說明了什么問題?這些是實驗報告應(yīng)該討論的。但是,不能用已知的理論或生活經(jīng)驗硬套在實驗結(jié)果上;更不能由于所得到的實驗結(jié)果與預(yù)期的結(jié)果或理論不符而隨意取舍甚至修改實驗結(jié)果，這時應(yīng)該分析其異常的可能原因。如果本次實驗失敗了，應(yīng)找出失敗的原因及以后實驗應(yīng)注意的事項。不要簡單地復(fù)述課本上的理論而缺乏自己主動思考的內(nèi)容。
另外，也可以寫一些本次實驗的心得以及提出一些問題或建議等。
結(jié)論
結(jié)論不是具體實驗結(jié)果的再次羅列，也不是對今后研究的展望，而是針對這一實驗所能驗證的概念、原則或理論的簡明總結(jié)，是從實驗結(jié)果中歸納出的一般性、概括性的判斷,要簡練、準(zhǔn)確、嚴(yán)謹(jǐn)、客觀。
實驗報告范文1一、實驗?zāi)康募耙螅?/p>
本實例的目的是設(shè)置頁面的背景圖像,并創(chuàng)建鼠標(biāo)經(jīng)過圖像。
二、儀器用具
1、生均一臺多媒體電腦，組建內(nèi)部局域網(wǎng)，并且接入國際互聯(lián)網(wǎng)。
2、安裝windows xp操作系統(tǒng);建立iis服務(wù)器環(huán)境，支持asp。
3、安裝網(wǎng)頁三劍客(dreamweaver mx;flash mx;fireworks mx)等網(wǎng)頁設(shè)計軟件;
4、安裝acdsee、photoshop等圖形處理與制作軟件;
5、其他一些動畫與圖形處理或制作軟件。
三、實驗原理
設(shè)置頁面的背景圖像,并創(chuàng)建鼠標(biāo)經(jīng)過圖像。
四、實驗方法與步驟
1) 在“頁面屬性”對話框中設(shè)置頁面的背景圖像。
2) 在頁面文檔中單擊“”插入鼠標(biāo)經(jīng)過圖像。
五、實驗結(jié)果
六、討論與結(jié)論
實驗結(jié)束后我們可以看到頁面的背景變成了我們插入的圖像，并且要鼠標(biāo)經(jīng)過的時候會變成另一個圖像，這就是鼠標(biāo)經(jīng)過圖像的效果。當(dāng)然這種實驗效果很難在實驗結(jié)果的截圖里表現(xiàn)出來。這個實驗的關(guān)鍵在于背景圖像的選擇，如果背景圖像太大不僅會影響網(wǎng)頁的打開速度，甚至圖像在插入會也會有失真的感覺，因此在插入前對圖像進(jìn)行必要的處理能使實驗的效果更好。
實驗報告范文2一、實驗?zāi)康募耙螅?/p>
本實例是要創(chuàng)建邊框為1像素的表格。
二、儀器用具
1、生均一臺多媒體電腦，組建內(nèi)部局域網(wǎng)，并且接入國際互聯(lián)網(wǎng)。
2、安裝windows xp操作系統(tǒng);建立iis服務(wù)器環(huán)境，支持asp。
3、安裝網(wǎng)頁三劍客(dreamweaver mx;flash mx;fireworks mx)等網(wǎng)頁設(shè)計軟件;
4、安裝acdsee、photoshop等圖形處理與制作軟件;
5、其他一些動畫與圖形處理或制作軟件。
三、實驗原理
創(chuàng)建邊框為1像素的表格。
四、實驗方法與步驟
1) 在文檔中，單擊表格“”按鈕，在對話框中將“單元格間距”設(shè)置為“1”。
2) 選中插入的表格，將“背景顏色”設(shè)置為“黑色”(#0000000)。
3) 在表格中選中所有的單元格，在“屬性”面版中將“背景顏色”設(shè)置為“白色”(#ffffff)。
4) 設(shè)置完畢，保存頁面，按下“f12”鍵預(yù)覽。
五、實驗結(jié)果
摘 要：操作系統(tǒng)原理課程包含廣泛的專業(yè)基礎(chǔ)知識和較強(qiáng)的專業(yè)內(nèi)涵，抽象概念多，內(nèi)容更新快，因此該課程的實驗教學(xué)需要不斷更新實驗教學(xué)內(nèi)容，改革實驗教學(xué)方法。本文結(jié)合本校實際教學(xué)特點，從這門課程的實驗教學(xué)方法、實驗教學(xué)手段、實驗設(shè)計、課程設(shè)計等方面探討了操作系統(tǒng)原理的實驗教學(xué)改革情況。
關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；實驗教學(xué)；計算機(jī)專業(yè)教學(xué)
基金項目：廣東石油化工學(xué)院教育教學(xué)改革研究項目(204232)。
作者簡介：許波，男，美國計算機(jī)學(xué)會(ACM)會員，中國計算機(jī)學(xué)會(CCF)會員，講師，研究方向為計算智能、云計算、數(shù)字媒體；代靜，女，西南大學(xué)碩士研究生，專業(yè)方向為學(xué)科教學(xué)。
1 背景介紹
各大高校在開展操作系統(tǒng)原理課程教學(xué)時，一般分為理論和實驗兩大部分[1-2]：首先先通過板書、多媒體等手段講解理論知識，再通過機(jī)房實驗操作完成認(rèn)知和驗證訓(xùn)練。在理論教學(xué)方面，由于各個院校非常重視并不斷進(jìn)行改革，已漸漸走向成熟與正規(guī)化，而實驗教學(xué)由于起步比較晚，教師與學(xué)生重視不夠，存在比較多的問題，例如[3-4]：1)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)非常薄弱，因為實驗環(huán)境設(shè)置問題，幾乎沒有課程設(shè)計；2)大多數(shù)國內(nèi)實驗教材內(nèi)容都陳舊[5]。這些問題使得教師需要不斷地更新實驗教學(xué)內(nèi)容，改革實驗教學(xué)方法[6-7]。針對這些問題，并考慮到各個高等院校實際情況與教學(xué)條件的差異，我們從實驗教學(xué)內(nèi)容的深度、廣度和重點、難點等多方面進(jìn)行改革，經(jīng)過教學(xué)實踐，探索出了一些行之有效的實驗教學(xué)方法，以滿足企業(yè)對人才的要求。
2 課堂實驗教學(xué)改革
2.1 編寫實驗教材
選擇合適的實驗教材對于實驗教學(xué)非常關(guān)鍵，目
前市場上關(guān)于操作系統(tǒng)原理實驗教材種類少，質(zhì)量不高。這些教材大致可分為以下兩種類型[6]：第一類為國內(nèi)自編實驗教材，即國內(nèi)各大重點院校主講教師所編著，這類教材偏重于操作系統(tǒng)理論知識的講解，實踐性不強(qiáng)；第二類教材為國外具有權(quán)威性的英文原版實驗教材，該類教材知識較新、實踐性很強(qiáng)，但是由于普通院校教師以及學(xué)生的專業(yè)英語水平有限，對教材大部分內(nèi)容無法很好地理解，難以得到全面實施。因此，我們采取了靈活方法來處理教材選用的問題，在充分理解大多數(shù)教材，遵循課程教學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上，針對本校學(xué)生的特點與水平，編寫了適合我校教學(xué)對象和要求的實驗教材，綜合趣味性、可操作性和適當(dāng)?shù)碾y度，在保證實驗可完成性的基礎(chǔ)上增加學(xué)生的興趣，使其在解決問題的過程中獲得成就感。我們還向同類二本院校推薦，解決目前全國大部分高校計算機(jī)學(xué)科在這門課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中發(fā)展普遍滯后的問題。
2.2 因材施教
作為任課教師，要挖掘每一位學(xué)生的自身特點，做到因材施教、人盡其才。只有這樣，我們才能為社會輸送各種類型的人才，滿足不同層次的需要。針對學(xué)生的不同需求，教師可穿插講解難度不同的實驗內(nèi)容。學(xué)生大致可以分為以下三種類型：一種為非計算機(jī)專業(yè)的。一種為計算機(jī)專業(yè)的，而計算機(jī)專業(yè)的又可分為深造型和普通就業(yè)型。對于深造型，在授課過程中，教師列舉典型的考研實驗題型，使學(xué)生能夠深入理解操作系統(tǒng)的原理和應(yīng)用，對于計算機(jī)專業(yè)以及網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)將來主要就業(yè)的學(xué)生或者考證的學(xué)生，強(qiáng)化實踐動手能力，對實際操作系統(tǒng)，例如Linux，加強(qiáng)實驗教學(xué)。對于非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生而言，更多的是準(zhǔn)備參加計算機(jī)等級考試，在課堂上有針對性地梳理實驗知識點，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地加深操作系統(tǒng)原理知識的學(xué)習(xí)，針對學(xué)生的需要并結(jié)合實驗教學(xué)大綱來授課，可以很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.3 課堂實驗
作為操作系統(tǒng)課堂理論教學(xué)的輔助部分，課內(nèi)實驗是加強(qiáng)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實踐的重要環(huán)節(jié)之一。由于操作系統(tǒng)自身的龐大和復(fù)雜，造成學(xué)生在學(xué)過操作系統(tǒng)課程后，總有一種“霧里看花”的感覺，
只是支離破碎地了解了一些操作系統(tǒng)局部知識，而很難將這些知識融會貫通，對于運用操作系統(tǒng)知識從事設(shè)計和應(yīng)用更是無從談起。我們實驗課程設(shè)置的目的就是力圖解決上述問題。
1) 實驗設(shè)置。
課堂實驗將按以下兩個方面進(jìn)行。
(1) 對常用的系統(tǒng)調(diào)用命令的使用方式有一個較熟練的掌握
(2) 對典型操作系統(tǒng)的編程基礎(chǔ)知識和機(jī)制進(jìn)行學(xué)習(xí)和了解。
實驗內(nèi)容如表1所示，操作系統(tǒng)的課內(nèi)實驗共8個，根據(jù)具體上機(jī)條件和學(xué)時選做5～6個，其中實驗2、3中必選1個，實驗4～7中必選1個。由于所有實驗均在Linux環(huán)境下工作，用C語言編程，因此學(xué)生要具備一定的C語言編程能力。同時要在充分預(yù)習(xí)實驗中相關(guān)知識后，再進(jìn)行實驗的上機(jī)環(huán)節(jié)，另外，由于操作系統(tǒng)實驗中有些題目具有一定的難度和規(guī)模，建議采用分組方式進(jìn)行實驗。
表1 課堂實驗設(shè)置
2) 實驗報告。
實驗報告內(nèi)容包括兩部分：一是對相關(guān)知識學(xué)習(xí)的書面總結(jié)，主要包括知識綜述和參考文獻(xiàn)；二是對本次實驗的分析報告，主要針對涉及算法的題目；三是包括本次實驗的上機(jī)結(jié)果(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序框圖、源程序文檔和運行情況)以及實驗中的難點分析和心得體會。
3) 實驗平臺。
選用目前最為流行的操作系統(tǒng)Red Hat Linux 9.0作為實驗平臺，實驗內(nèi)容以驗證性實驗為主，比如在講授操作系統(tǒng)原理第一章緒論時，我們設(shè)計了Red Hat Linux 9.0的安裝實驗，并介紹了操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史，學(xué)生通過實驗環(huán)節(jié)深化和理解書本知識。
4) 多維度評價體系。
多維度不僅僅是指學(xué)習(xí)知識，它包括知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面，該評價體系打破以往以期末考試成績?yōu)橹鞯某煽冊u定方法，經(jīng)過實踐與完善，為課程確立了多方面的考核因素和成績計算公式，內(nèi)容如下：
總評成績=課程設(shè)計(20%)+實驗(20%)+預(yù)習(xí)報告(5%)+實驗報告(10%)+期末考試(45%)-考勤扣分。
由此可見，作為操作系統(tǒng)原理課程的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容，課程設(shè)計和實驗操作這兩部分在應(yīng)考核方面力度加大，主張強(qiáng)化應(yīng)用；另外，對預(yù)習(xí)報告和實驗報告的考核更能反映學(xué)生學(xué)習(xí)的態(tài)度及學(xué)習(xí)成果。
3 課程設(shè)計
對一個具體的設(shè)計來說，不同功能的實現(xiàn)都有專職的工作組。對于一個班級來講，50多人也不能都去完成同一個任務(wù)。我們應(yīng)該根據(jù)設(shè)計的實際情況，將設(shè)計進(jìn)行任務(wù)分解，同時將班級全體學(xué)生劃分成多個小組，每個小組完成一個設(shè)計。在分組培養(yǎng)模式下，學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神將明顯提高，這既包括組內(nèi)成員協(xié)調(diào)，也包括組間協(xié)調(diào)，既有技術(shù)性的，也有人事關(guān)系上的。在課程設(shè)計中，我們主要側(cè)重運用一些重要的系統(tǒng)調(diào)用編寫程序模塊，對操作系統(tǒng)中的一些重要概念和典型算法進(jìn)行實現(xiàn)或驗證，根據(jù)實驗講義和課堂上學(xué)到的知識寫出程序，帶到實驗現(xiàn)場調(diào)試。主要內(nèi)容如下。
1) 銀行加算法模擬。
2) 小型文件系統(tǒng)設(shè)計。
3) 頁面置換算法模擬。
4) 進(jìn)程調(diào)度算法模擬。
5) 進(jìn)程間通信模擬。
6) Linux下USB驅(qū)動程序。
要求：對于一個課程設(shè)計題目，每個班級限2組選擇，每4個人一組。
實驗結(jié)束后，由實驗指導(dǎo)教師根據(jù)實驗記錄給出成績。
4 結(jié)語
在教學(xué)中，我們始終堅持教師是主導(dǎo)、學(xué)生是主體的原則，使用多樣合理的教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生的主動性，通過加強(qiáng)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)來提高學(xué)生解決問題及實踐動手的能力。操作系統(tǒng)原理課程實驗教學(xué)改革是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，我們立足本校，從實驗教學(xué)方式、實驗教學(xué)內(nèi)容以及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)各個方面進(jìn)行改革，取得了顯著的教學(xué)成果。
參考文獻(xiàn)：
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Experiment Teaching Reform on Operating System Principle
XU Bo1, DAI Jing2
(1.Department of Computer Science and Technology, Guangdong University of Petrochemical Technology, Maoming 525000, China; 2.School of Chemistry and Chemical Engineering, Southwest University, Chongqing 400715, China)
關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng);實驗教學(xué);教學(xué)質(zhì)量;應(yīng)用型本科
1操作系統(tǒng)實驗教學(xué)的重要性
“操作系統(tǒng)”課程是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,本課程的學(xué)習(xí)目的是讓學(xué)生掌握操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理、設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)[1-2],為今后在相關(guān)領(lǐng)域的工作打下堅實基礎(chǔ)。
實驗教學(xué)是“操作系統(tǒng)”課程必不可少的環(huán)節(jié),我們不僅要設(shè)置實驗,而且還要重視實驗,使其很好地輔助課堂教學(xué)。實驗教學(xué)的質(zhì)量直接影響學(xué)生的就業(yè)機(jī)會和工程實踐能力[3]。德國教育家第斯多惠曾經(jīng)說過:“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授的本領(lǐng),而在于激勵、喚醒和鼓舞?！倍鴮嶒灲虒W(xué)的重點就是培養(yǎng)學(xué)生的好奇心和求知欲,幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立思考,鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,并通過實驗過程找到解決問題的方法和途徑。
2現(xiàn)狀與存在的問題
操作系統(tǒng)實驗教學(xué)的重要性使我們有足夠的理由要教好這門課,但是在實際的實驗教學(xué)活動中,學(xué)生要真正完成好操作系統(tǒng)的實驗內(nèi)容卻并不是十分容易的事情。下面從專業(yè)培養(yǎng)方案的定位、前導(dǎo)課程
影響、選用操作系統(tǒng)以及實驗教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控等方面進(jìn)行分析。
2.1應(yīng)用型本科計算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)方案的定位
長期以來,我國計算機(jī)專業(yè)教育帶有濃厚的計算機(jī)系統(tǒng)研究型人才培養(yǎng)色彩,與應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)的“理論夠用,注重實踐”的特點不太相符。國家教育部強(qiáng)調(diào)對不同院校不同層次的學(xué)生要采取分類指導(dǎo)的原則,應(yīng)用型本科計算機(jī)類學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)既懂得計算機(jī)專業(yè)的理論知識,又掌握計算機(jī)應(yīng)用技能的高級應(yīng)用人才。對此問題的研究,我們課程組在文獻(xiàn)[4-5]中已進(jìn)行過論述,特別需要說明的是我們課程組負(fù)責(zé)人范輝教授參加了由教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會組織的全國高校操作系統(tǒng)課程研究與資源建設(shè)項目,并在其中承擔(dān)了應(yīng)用型本科操作系統(tǒng)課程的部分研究與建設(shè)工作,使我校的應(yīng)用型本科操作系統(tǒng)的課程建設(shè)起到了很好的示范作用。
2.2前導(dǎo)課程的影響
“操作系統(tǒng)”的前導(dǎo)課程有“程序設(shè)計語言”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“計算機(jī)組成原理”和“匯編語言”等,它的后續(xù)課程包括“計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”、“數(shù)據(jù)庫原理”和“編譯原理”等計算機(jī)學(xué)科的重要課程,如圖1
作者簡介:孫述和(1966-),男,山東煙臺人,副教授,碩士,研究方向為計算機(jī)應(yīng)用、圖像處理;謝青松(1965-),男,副教授,碩士,研究方向為算法分析與設(shè)計、信息安全技術(shù);董付國(1977-),男,山東聊城人,講師,碩士,研究方向為數(shù)字圖像處理、信息安全;杜萍(1981-),女,山東青島人,講師,碩士,研究方向為基于角色的訪問控制。
所示。大部分學(xué)生在學(xué)任何一門課之初都比較認(rèn)真,主觀上有較強(qiáng)烈的學(xué)好這門課的愿望,但是隨著課程的日益深入,課程特征不斷顯露,特別是“操作系統(tǒng)”這門課本身的理論性較強(qiáng)且實驗內(nèi)容對前導(dǎo)課的依賴性很大,從而打擊了一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,甚至有一部分學(xué)生因前導(dǎo)課程學(xué)習(xí)較差而放棄了操作系統(tǒng)實驗作業(yè)的完成,從而影響了課堂學(xué)習(xí)甚至包括后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。
圖1 “操作系統(tǒng)”的前導(dǎo)與后續(xù)課程
2.3選用的實驗操作系統(tǒng)
由于操作系統(tǒng)課程本身的原因,使得操作系統(tǒng)實驗環(huán)境較難選擇。大部分教材以Unix系統(tǒng)為實例,而Unix的安裝成本又較貴,不太適宜用于學(xué)生實驗。而傳統(tǒng)的Windows操作系統(tǒng)的大部分源代碼未公開,具有一定的局限性和不透明性。所以,我們選用Linux作為主要的實驗操作系統(tǒng)。但是,由于大部分學(xué)生之前都沒有接觸過Linux,并且還都非常熟悉Windows系統(tǒng),思維定勢難免會給Linux的認(rèn)識與學(xué)習(xí)帶來一定的難度。
2.4實驗教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控
從目前的實驗教學(xué)情況來看,各個學(xué)校對評價工作都較為重視,但存在著只重結(jié)果而忽視過程以及考核方式不科學(xué)等問題。由于當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)資源不斷豐富,在實驗過程中,學(xué)生的實驗報告或設(shè)計代碼部分存在抄襲現(xiàn)象,這部分學(xué)生雖然提交了實驗報告,成績也不錯,但實際上,卻沒有掌握相關(guān)的知識。如何在實驗過程中進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控,合理利用網(wǎng)絡(luò)資源,避免抄襲,使學(xué)生能夠既掌握知識又鍛煉能力,這為我們的實驗教學(xué)提出了新的難題。
3提高實驗教學(xué)質(zhì)量的對策與方法
筆者結(jié)合自己近幾年的教學(xué)實踐,就“操作系統(tǒng)”課程實驗教學(xué)中遇到的上述問題,從以下3個方面談?wù)勛约旱捏w會。
3.1化難為易,從主觀和客觀兩方面進(jìn)行引導(dǎo)
(1) 在學(xué)習(xí)的主動性方面,潛移默化地消除學(xué)生的畏難情緒。
① 在第一節(jié)實驗課上多下功夫。通過實例告訴學(xué)生操作系統(tǒng)實驗學(xué)習(xí)在現(xiàn)在的學(xué)習(xí)和今后工作中的重要性,使學(xué)生從純粹學(xué)好課程的想法變?yōu)橛心康男缘膶W(xué)習(xí)。例如,從考研和就業(yè)的角度,強(qiáng)調(diào)編程能力和動手能力的重要性,并結(jié)合前導(dǎo)課程如“高級程序設(shè)計”中的線程等相關(guān)內(nèi)容加以說明。
② 結(jié)合教師和前面學(xué)生的經(jīng)驗,介紹操作系統(tǒng)實驗學(xué)習(xí)的方法和特征,以及可能遇到的困難,讓學(xué)生針對自身的學(xué)習(xí)情況,提前準(zhǔn)備和查閱前導(dǎo)課程的相關(guān)內(nèi)容,做到心中有數(shù)。同時,把一些好的學(xué)習(xí)技巧傳授給學(xué)生,讓學(xué)生知道怎么學(xué)、怎么做。
③ 在后面的實驗課上,單純地強(qiáng)調(diào)操作系統(tǒng)實驗內(nèi)容重要性的意義已經(jīng)不大,教師應(yīng)在每一次布置實驗作業(yè)的時候,有意識的從應(yīng)用及工程實踐角度,用案例的方式對實驗內(nèi)容加以多角度描述,從而使學(xué)生明確實驗?zāi)康牟⒓ぐl(fā)學(xué)習(xí)興趣。
(2) 在客觀上,化難為易,有針對性地解決學(xué)生的學(xué)習(xí)難題。
① 分層次設(shè)計實驗要求,如表1所示將學(xué)生粗略分為高中低3個層次。
表1學(xué)生層次分類
層次前導(dǎo)課程
掌握情況學(xué)習(xí)興趣與
學(xué)習(xí)目的人數(shù)
第一層次基礎(chǔ)知識
非常扎實學(xué)習(xí)興趣非常強(qiáng)烈一小部分
(
第二層次基礎(chǔ)知識穩(wěn)固學(xué)習(xí)目的明確絕大部分
(>80%)
第三層次基礎(chǔ)知識較差學(xué)習(xí)興趣不高一小部分
(
對不同層次學(xué)生,有針對性地分析并提出解決方案,以幫助他們提高,如表2所示。
表2按層次設(shè)計實驗要求
層次針對性分析及解決方案
第一層次多加鼓勵及肯定,并結(jié)合其興趣點推薦學(xué)習(xí)資料,引導(dǎo)自學(xué),可在后面的團(tuán)隊實驗任務(wù)中委以重任。
第二層次按照既定的實驗要求和目的進(jìn)行實驗安排。
第三層次放棄部分選做實驗,適量延長必做實驗的學(xué)時,以彌補前導(dǎo)課程的不足并強(qiáng)化必做實驗。
② 提供參考程序,幫助學(xué)生快速入門。這個方法主要是針對第三層次和第二層次的一小部分前導(dǎo)課程學(xué)習(xí)效果不好的學(xué)生而言的。我們以實驗“進(jìn)程調(diào)度模擬程序設(shè)計”為例進(jìn)行說明。
例1:進(jìn)程調(diào)度模擬程序設(shè)計
實驗?zāi)康?加深對進(jìn)程概念和進(jìn)程調(diào)度算法的理解。
實驗內(nèi)容:(a)給出進(jìn)程調(diào)度的動態(tài)優(yōu)先級和時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法描述;
(b) 用C語言設(shè)計一個對n個并發(fā)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度的程序,每個進(jìn)程由一個進(jìn)程控制塊結(jié)構(gòu)表示;
(c) 調(diào)度程序應(yīng)當(dāng)包含兩種不同的調(diào)度算法,運行時可以任選一種,以利于分析和比較;
(d) 程序應(yīng)能顯示或打印各種進(jìn)程狀態(tài)和參數(shù)變化情況,便于觀察。
實驗參考方案:對于這個實驗,首先要明確實驗?zāi)康氖峭ㄟ^編程加深對進(jìn)程概念和算法的理解,對算法的理解是重點,而非編程本身。我們給編程確實有困難的學(xué)生,提供一個實驗參考框架,并在此基礎(chǔ)上基本實現(xiàn)動態(tài)優(yōu)先算法,只留下一些涉及到該算法核心思想的代碼讓學(xué)生自己填空,最后重點考察學(xué)生在此框架基礎(chǔ)上自己編寫的時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的實現(xiàn)。當(dāng)然,對于絕大部分基礎(chǔ)較好的學(xué)生,我們還是建議程序框架也要自己搭建。
③ 我們還可以多鼓勵學(xué)生充分合理利用網(wǎng)絡(luò)資源,如果有某些疑問或未解決的問題可以自己到網(wǎng)絡(luò)上尋找答案或到一些論壇上參與討論,增加自己學(xué)習(xí)和豐富操作系統(tǒng)知識的途徑。
3.2由淺入深,多角度多層次學(xué)習(xí)掌握Linux系統(tǒng)
我們選擇Linux做為實驗操作系統(tǒng),由于大部分學(xué)生之前都沒有接觸過它,所以做實驗時應(yīng)該從易到難,一步步的來操作,如圖2所示。
圖2Linux系統(tǒng)學(xué)習(xí)階段示意圖
我們的方法是首先熟悉Linux簡單操作的驗證性實驗,包括基本的應(yīng)用級實驗和系統(tǒng)管理級實驗。在這一階段,可以引導(dǎo)學(xué)生通過對熟悉的Windows操作系統(tǒng)的相關(guān)功能,對比學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)的功能,如表3所示。
表3操作系統(tǒng)驗證性實驗列表
序號實驗內(nèi)容LinuxWindows
1系統(tǒng)安裝√√
2系統(tǒng)的用戶接口和編程界面√√
3系統(tǒng)的界面認(rèn)識(窗口系統(tǒng)、文件管理和系統(tǒng)管理工具等)√√
4使用U盤√√
5屏蔽Windows桌面上的“回收站”√
6觀察注冊表內(nèi)容√
其次,在熟悉操作系統(tǒng)的基本操作與環(huán)境之后,進(jìn)入設(shè)計性實驗階段,編程模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)的某些功能模塊,如表4所示。
表4Linux系統(tǒng)設(shè)計性實驗列表
序號實驗內(nèi)容(對應(yīng)算法或命令)必做選做
1進(jìn)程調(diào)度模擬程序設(shè)計(動態(tài)優(yōu)先級算法、時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法)√
2頁面置換模擬程序設(shè)計(OPT、FIFO、LRU)√
3文件系統(tǒng)模擬設(shè)計(login、dir、read、open、close等)√
最后,進(jìn)行實驗內(nèi)容難度較大,但很有意義,也很有意思的源代碼閱讀級實驗,這部分內(nèi)容建議學(xué)生分組協(xié)作完成?？蛇x內(nèi)容有很多,例如進(jìn)程創(chuàng)建、內(nèi)存分配、系統(tǒng)安全性、磁盤驅(qū)動、文件的讀或?qū)憽⑻摂M文件系統(tǒng)、idle進(jìn)程等,每組學(xué)生可自主選題,最后的實驗報告,由團(tuán)隊統(tǒng)一提交。表5所示是我們2008～2009年度第二學(xué)期學(xué)生源代碼閱讀級實驗分組情況匯總。
表5源代碼閱讀級實驗分組情況列表
序號實驗內(nèi)容是否團(tuán)隊人數(shù)/組
1進(jìn)程創(chuàng)建√9
2內(nèi)存分配√10
3文件的讀或?qū)憽?
4虛擬文件系統(tǒng)√10
5網(wǎng)絡(luò)傳輸√10
6設(shè)備管理√10
3.3改進(jìn)考核方式,加強(qiáng)實驗教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控
要加強(qiáng)實驗教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控,保證操作系統(tǒng)課程的教學(xué)質(zhì)量,我們對傳統(tǒng)的只提交實驗報告的實驗考核方法從如下幾個方面進(jìn)行了改革與實踐:
(1) 提高實驗成績在最終課程成績中所占比例(如圖3所示),引導(dǎo)學(xué)生重視實驗教學(xué)。
圖3 提高實驗成績比例示意圖
(2) 對設(shè)計性實驗和綜合性實驗的成績評定,應(yīng)
在實驗報告的基礎(chǔ)上,綜合多種形式進(jìn)行考核量化。我們的方法是在實驗過程中,不定時抽查部分學(xué)生的程序,并有針對性的提問和討論,保證一學(xué)期每個學(xué)生至少有一次提問的機(jī)會,按回答情況進(jìn)行打分。團(tuán)隊形式的綜合性實驗還要求組長提交任務(wù)分配情況以及個人完成情況,將協(xié)作能力、資料分析能力等納入考核指標(biāo)。
4結(jié)束語
我?！安僮飨到y(tǒng)”(應(yīng)用型本科)從2004年被評為“校級精品課程”和2006年被評為“山東省省級精品課程”以來,在更新教學(xué)與實驗內(nèi)容、加強(qiáng)教學(xué)梯隊建設(shè)與教材建設(shè)、改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段、加強(qiáng)素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才等方面不斷進(jìn)行探索與實踐,已開始顯現(xiàn)初步成效。近年來,我校計算機(jī)專業(yè)學(xué)生在山東省軟件設(shè)計大賽、學(xué)生科研立項、考研錄取率、畢業(yè)生就業(yè)率等諸多方面的成績穩(wěn)步攀升。總之,要讓學(xué)生學(xué)好“操作系統(tǒng)”、做好操作系統(tǒng)實驗、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,還需要我們不斷在教學(xué)實踐中加以發(fā)現(xiàn)和總結(jié)。我們將不斷努力,逐步完善操作系統(tǒng)實驗教學(xué)體系,在改革中探索、提高,培養(yǎng)出更多適應(yīng)社會需要的應(yīng)用型人才。
參考文獻(xiàn):
[1] 謝青松,范輝. 操作系統(tǒng)課程教學(xué)之我見[J]. 計算機(jī)教育,2004(9):75.
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[3] 郭觀七,周細(xì)義,張舸. 應(yīng)用型本科計算機(jī)專業(yè)實踐教學(xué)改革探索[J]. 計算機(jī)教育,2009(12):85-87.
1 概述
《操作系統(tǒng)》課程是計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，該課程不僅要求學(xué)生較好地掌握理論基礎(chǔ)，而且要求培養(yǎng)學(xué)生良好的課程實踐能力。由于該課程的內(nèi)容比較抽象、深奧，并且課程實驗難做，實驗效果不明顯，所以，該課程的實踐環(huán)節(jié)在很多學(xué)校成為擺設(shè)，有的學(xué)校干脆去掉實踐環(huán)節(jié)。然而，實踐教學(xué)又是本門課的重要組成部分，實踐教學(xué)對于學(xué)生理解和掌握操作系統(tǒng)的基本原理和方法，為今后從事系統(tǒng)程序設(shè)計，并發(fā)程序設(shè)計，多用戶環(huán)境應(yīng)用程序設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。所以，本門課不但必須包含實踐內(nèi)容， 而且還應(yīng)該加強(qiáng)，使之能更好地輔助課堂教學(xué)。[1]
2 《操作系統(tǒng)》實踐環(huán)節(jié)的運作情況
經(jīng)過對各高?！恫僮飨到y(tǒng)》實踐教學(xué)的調(diào)查，《操作系統(tǒng)》實踐部分的開設(shè)形式主要有以下四種：
2.1 驗證操作系統(tǒng)部分功能的實驗
這種實驗方式最簡單，主要思路是，以某個實際的商業(yè)操作系統(tǒng)為實驗環(huán)境，學(xué)生可以嘗試執(zhí)行操作系統(tǒng)提供的某些功能，能力更強(qiáng)的學(xué)生還可利用操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)編寫、運行程序，以改進(jìn)功能。通過這兩種方式，學(xué)生可體驗操作系統(tǒng)原理在實際商用操作系統(tǒng)中是如何工作的。
這種方式的特點是，學(xué)生不必編寫操作系統(tǒng)功能實現(xiàn)的代碼，對完全理解操作系統(tǒng)的內(nèi)涵意義不大。
2.2 模擬經(jīng)典算法的實驗
這是比較常見的一種實驗方式。其執(zhí)行過程是，由教師選取操作系統(tǒng)中的一些經(jīng)典算法，如讀者-寫者問題，電梯算法，讓學(xué)生使用其熟悉的編程語言（如：C語言、C++語言）來實現(xiàn)算法。
該方式與程序設(shè)計課程的上機(jī)環(huán)節(jié)相似，這有助于學(xué)生理解《操作系統(tǒng)》的理論和技術(shù)，但是，這種方式由于缺乏訓(xùn)練學(xué)生對操作系統(tǒng)完全性的把握，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生完整掌握操作系統(tǒng)的目的。
2.3 替換實際操作系統(tǒng)的主要模塊
這種方式對學(xué)生的編程能力要求較高。其執(zhí)行過程是，以開源的操作系統(tǒng)為平臺，要求學(xué)生選取其中的主要功能模塊，并對其進(jìn)行替換及擴(kuò)展。然而，開源的操作系統(tǒng)一般比較龐大，結(jié)構(gòu)環(huán)境復(fù)雜，對師生的要求很高，一般高校實施的效果不好，最終只有小部分學(xué)生達(dá)到實驗?zāi)康?，學(xué)生的受益面不大。[3]
2.4 設(shè)計一個操作系統(tǒng)雛形
這種方式的執(zhí)行過程是，教學(xué)中可選取一個包含簡單內(nèi)核的教學(xué)操作系統(tǒng)，讓學(xué)生逐步改進(jìn)、擴(kuò)展其功能；或者干脆讓學(xué)生設(shè)計一個全新的操作系統(tǒng)雛形，該雛形包含操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核功能，如處理機(jī)管理、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理、文件管理功能。
該方式與課程實驗教學(xué)目標(biāo)一致，理論上比較理想，但在實際的執(zhí)行過程中，由于操作系統(tǒng)是一個大型的系統(tǒng)軟件，其設(shè)計、結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，因此這種方式實施起來難度很大。
3 在教學(xué)操作系統(tǒng)GeekOS上完成實驗教學(xué)
由于一般的商業(yè)操作系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，結(jié)構(gòu)龐大，學(xué)生規(guī)定課時內(nèi)很難全面掌握，同時，這些操作系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟，差不多實現(xiàn)了全部功能，學(xué)生沒有多少新的工作可做。所以，設(shè)計一個基于教學(xué)操作系統(tǒng)的實踐教學(xué)平臺顯得尤為迫切和必要。
3.1 教學(xué)操作系統(tǒng)的分類
教學(xué)操作系統(tǒng)有兩大類：一類是針對RISC結(jié)構(gòu)MIPS處理器的，例：Nachos；另一類是針對CISC結(jié)構(gòu)的X86通用處理器的，例：Minix、 GeekOS。
3.2 GeekOS操作系統(tǒng)概述
最通用的處理器是CISC結(jié)構(gòu)的X86通用處理器。它是一個用C語言開發(fā)的操作系統(tǒng)，學(xué)生可以在Linux或UNIX環(huán)境下對其進(jìn)行功能擴(kuò)充，也可以在g（project1等項目中還包含有磁盤鏡像diskc.img），makefile項目管理文件。
2） Include文件夾。包含兩個子目錄，分別是geekos和libc，在geekos子目錄中有kthread.h，keyboard.h等頭文件，在libc中包含有GeekOS支持的C語言標(biāo)準(zhǔn)字符串函數(shù)頭文件string.h。
3） scripts文件夾。包含項目編譯時用到的一些腳本文件。
4） src文件夾。包含系統(tǒng)內(nèi)核源代碼，用戶修改GeekOS系統(tǒng)時要修改的源代碼如main.c等都位于這個目錄中，在User子文件夾中一般是用來存放用戶的測試文件，在tools子目錄中的代碼是用來建立pfat測試文件系統(tǒng)的。
3.3.2七個項目的功能
project0：在該項目中，要求學(xué)生實現(xiàn)一個內(nèi)核級的I/O進(jìn)程，該進(jìn)程能從鍵盤接收一個按鈕，并顯示在顯示屏上。該項目的目的是讓學(xué)生了理解GeekOS的編譯、鏈接和運行，明白計算機(jī)系統(tǒng)是如何啟動的。
project1：在該項目中，要求學(xué)生熟悉可執(zhí)行鏈接文件（ELF）的格式，并通過編程程序來分析該文件，同時將分析結(jié)果送到加載器。該項目的目的是讓學(xué)生理解ELF文件的結(jié)構(gòu)，使學(xué)生掌握如何加載和運行可執(zhí)行文件。
在提供的GeekOS內(nèi)核系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為學(xué)生設(shè)計了7個由易到難的設(shè)計項目用于GeekOS的改進(jìn)。這些項目分別涵蓋了操作系統(tǒng)內(nèi)核的各個基本模塊：系統(tǒng)啟動，進(jìn)程管理，存儲管理，文件系統(tǒng)，訪問控制以及進(jìn)程間通信。7個項目都規(guī)定了改進(jìn)的目標(biāo)，并提供了一些設(shè)計指導(dǎo)性的意見，但沒有提供源代碼，所以學(xué)生首先必須熟悉GeekOS的基本工作原理，才能開展各個項目的設(shè)計與實現(xiàn)。
project2：在該項目中，要求學(xué)生編程來支持用戶態(tài)進(jìn)程，這種支持包括初始化用戶態(tài)進(jìn)程空間、初始化用戶進(jìn)程空間、切換用戶進(jìn)程、導(dǎo)入用戶程序。該項目中，計算機(jī)存儲分配方式還是采用段式分配。該項目實現(xiàn)后，學(xué)生就可以使用GeekOS提供的命令行解釋器Shell運行一些命令來執(zhí)行PFAT文件系統(tǒng)內(nèi)的用戶測試程序。
project3：在該項目中，要求學(xué)生改進(jìn)GeekOS的調(diào)度程序，實現(xiàn)基于4級反饋隊列的調(diào)度算法（初始GeekOS系統(tǒng)僅提供了FIFO進(jìn)程調(diào)度算法），并實現(xiàn)信號量，支持進(jìn)程間通信。
project4：在該項目中，要求學(xué)生編程實現(xiàn)分頁虛擬存儲管理，以替代前述項目中一直采用的段式存儲管理。學(xué)生實現(xiàn)分頁式虛存管理以后，系統(tǒng)在內(nèi)存不足時，就可以將部分內(nèi)存頁面調(diào)出送到硬盤，以緩解內(nèi)容壓力，實現(xiàn)虛擬存儲技術(shù)。
project5：在該項目中，要求學(xué)生實現(xiàn)GOSFS文件系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)采用虛擬文件系統(tǒng)，可加載不同的文件系統(tǒng)，PFAT只讀文件系統(tǒng)是默認(rèn)加載的文件系統(tǒng)。該項目的目的是要實現(xiàn)一個多級目錄的、可讀寫的文件系統(tǒng)。
project6：在該項目中，要求在文件系統(tǒng)中新增一個訪問控制列表，并使用匿名半雙工管道實現(xiàn)進(jìn)程間通信。
4 《操作系統(tǒng)》實踐環(huán)節(jié)的考核
《操作系統(tǒng)》實踐環(huán)節(jié)的考核非常重要，好的考核將激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)，達(dá)到實驗效果，辦法如下：
1）教師制定實驗報告格式和要求，教師對學(xué)生完成的實驗報告的作檢查和評價；
2）對設(shè)計性實驗，要求學(xué)生回答并作出評價，回答的問題主要有：闡述解決該問題的算法思想、所使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是如何設(shè)計的、使用的測試用例是如何選取和設(shè)計的、算法性能怎么樣。
3）對一些學(xué)生能實現(xiàn)的算法，要求學(xué)生上機(jī)演示，教師在其演示期間可提問并作評價：主要程序代碼的含義，分析及解釋運行結(jié)果。[4]
基于以上基本原則，來設(shè)計實驗案例。Linux操作系統(tǒng)實驗課程總計16學(xué)時，我們一共設(shè)計8個必做實驗案例。這個8個案例要在實驗課時內(nèi)完成，除此以外還設(shè)計8個選做案例，8個選做案例可以選擇完成。實驗案例的設(shè)計結(jié)果如表1所示。其中的案例分為3種類型，驗證性實驗、設(shè)計性實驗和綜合性實驗。通過系統(tǒng)安裝、常用shell命令使用、系統(tǒng)管理和網(wǎng)絡(luò)管理驗證性實驗案例使學(xué)生掌握Linux系統(tǒng)管理的基本技能，通過shell程序設(shè)計、系統(tǒng)編程和gcc編程設(shè)計性實驗案例提供學(xué)生系統(tǒng)管理和維護(hù)能力，通過gcc編程等綜合性實驗案例提高學(xué)生Linux系統(tǒng)程序開發(fā)綜合實踐能力。
二、實驗考核辦法分析
實驗考核是Linux操作系統(tǒng)實驗課不可缺少的重要組成部分，通過考核反映實驗教學(xué)水平、實驗效果和學(xué)生掌握基本知識的狀況和具有的實驗技能，使學(xué)生重視實驗課程的學(xué)習(xí)和實際操作，通過實踐環(huán)節(jié)加強(qiáng)實踐訓(xùn)練。Linux操作系統(tǒng)實驗課程成績由學(xué)生出勤、實驗報告和學(xué)生上機(jī)表現(xiàn)三部分組成，學(xué)生出勤和報告占實驗成績的20%，而學(xué)生上機(jī)表現(xiàn)占實驗成績的80%，也就是考核時更注重學(xué)生實際操作能力?？疾閷W(xué)生上機(jī)表現(xiàn)能實時跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，了解學(xué)生對系統(tǒng)的掌握情況。對于驗證性實驗，我們采用針對實驗步驟對學(xué)生提問的模式進(jìn)行考核;對于設(shè)計性實驗，主要考核學(xué)生是否掌握程序設(shè)計思想;對于綜合性實驗，主要考核學(xué)生的綜合實踐能力。檢查學(xué)生的程序調(diào)試運行情況時，不僅要查看程序運行結(jié)果，還應(yīng)注重實驗中間環(huán)節(jié)，更加客觀評價學(xué)生［8］。
三、實驗課程總結(jié)分析
實驗過程我們選取虛擬機(jī)運行模式，采用Vmware虛擬機(jī)，Linux采用Ubuntu12．10，Linux內(nèi)核3．5。應(yīng)用以上實驗案例，開展了Linux實驗課程，值得注意的問題主要包括以下兩個方面。
(一)學(xué)生呈現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象
在實驗進(jìn)行過程中我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生呈現(xiàn)兩極分化。由于本課程設(shè)在第7學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)是大學(xué)4年級，少數(shù)學(xué)生平時就有過使用Linux操作系統(tǒng)的經(jīng)驗，其他大部分學(xué)生對于Linux平臺比較陌生，幾乎沒有使用過。于是，我們照顧到大多數(shù)學(xué)生情況，按照實驗大綱的內(nèi)容完成實驗內(nèi)容，而對于有使用經(jīng)驗的學(xué)生我們則通過進(jìn)一步完善選做實驗案例，增加Linux源碼分析和QtDesigner開發(fā)工具等選做案例來滿足其學(xué)習(xí)需要。這樣，可以利用Linux的開源特性加深學(xué)生對操作系統(tǒng)原理、系統(tǒng)與技術(shù)的理解和掌握，進(jìn)一步提高學(xué)生編制大型應(yīng)用系統(tǒng)的能力。
(二)案例要不斷充實與完善
隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，Unix類操作系統(tǒng)也在不斷地發(fā)展和更新，Linux操作系統(tǒng)作為一種面向多領(lǐng)域的開源操作系統(tǒng)其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，所設(shè)計的案例應(yīng)及時體現(xiàn)出這些變化，因此案例的設(shè)計并非一勞永逸，必須緊跟形勢、與時俱進(jìn)，不斷地改進(jìn)與完善。
四、結(jié)束語
關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng);計算機(jī)專業(yè)師范生;課堂教學(xué);實驗教學(xué)
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
1引言
2007年3月5日國務(wù)院總理在政府工作報告中指出,在教育部直屬師范大學(xué)實行師范生免費教育。這意味著,近代中國在相當(dāng)長時間內(nèi)實行的師范生免費教育制度,如今將重新返回大學(xué)校園。自2007年秋季入學(xué)起,教育部直屬6所師范大學(xué):北京師范大學(xué)、東北師范大學(xué)、華東師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、西南大學(xué)和陜西師范大學(xué)開始招收生免費師范生。華中師范大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系已經(jīng)招收了07級和08級2屆計算機(jī)專業(yè)的免費師范生,一共約200人,以后還會繼續(xù)招收。由于計算機(jī)專業(yè)不像中文、數(shù)學(xué)、英語等專業(yè)那樣原來就是師范專業(yè),有現(xiàn)成的針對師范生的授課大綱和經(jīng)驗,這些學(xué)生的課程如何設(shè)置成了一個亟待研究解決的問題。
“操作系統(tǒng)原理”課程是學(xué)習(xí)計算機(jī)科學(xué)的必修課程,又是一門理論性與實踐性都很強(qiáng)的課程,要求學(xué)生掌握計算機(jī)操作系統(tǒng)的基本原理、基本概念;了解操作系統(tǒng)的設(shè)計方法;學(xué)會使用常用的操作系統(tǒng);而且要求學(xué)生能夠理解和實現(xiàn)簡單的相關(guān)算法。這門課程的內(nèi)容和教學(xué)方法針對師范生如何調(diào)整,是本文要說明的主要內(nèi)容。
2針對師范生的“操作系統(tǒng)”課程的問題
2.1課程的地位問題
毋庸置疑,在原來的教學(xué)體系中,“操作系統(tǒng)”課程處于專業(yè)課的核心地位,是極為重要的專業(yè)必修課,但是對于畢業(yè)后要從事中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的師范生來說,這門課程的地位如何?這需要從分析中小學(xué)對信息技術(shù)教師的基本要求入手,為此筆者分析了國家制定的高中初中和小學(xué)的信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn),并訪問了一些中小學(xué)的信息技術(shù)教師。
我國在中小學(xué)對學(xué)生信息技術(shù)教育的目標(biāo)主要是激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的興趣,使學(xué)生能掌握某些技術(shù)的運用,并鼓勵創(chuàng)新。
初中和小學(xué)的信息技術(shù)課程的基本要求有:
(1) 了解計算機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。
(2) 能利用因特網(wǎng)有效獲取信息,解決實際問題。
(3) 能使用文字處理、繪畫、電子表格等簡單軟件表達(dá)想法。
(4) 能運用常用遠(yuǎn)程通訊工具進(jìn)行合作學(xué)習(xí)。
高中信息技術(shù)課程包括必修與選修兩個部分,共六個模塊。必修部分只有“信息技術(shù)基礎(chǔ)”一個模塊,選修部分包括“算法與程序設(shè)計”、“多媒體技術(shù)應(yīng)用”、“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用”、“數(shù)據(jù)管理技術(shù)”和“人工智能初步”五個模塊,信息技術(shù)課程各模塊之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
由此可見我國中小學(xué)的信息技術(shù)教育是以計算機(jī)的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用為主,在高中包括C或Java語言編程、Dreamware、Photoshop等多媒體工具的使用、Access數(shù)據(jù)庫的使用等,以使用工具為主,同時包含簡單的理論知識。
筆者還采訪了一些中小學(xué)的信息技術(shù)教師,他們普遍認(rèn)為中小學(xué)信息技術(shù)教師由于學(xué)科的特殊性,不可能像其他專業(yè)的教師那樣只完成教學(xué)任務(wù),而是要做很多與計算機(jī)有關(guān)的工作,如校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護(hù)、網(wǎng)站的制作;競賽培養(yǎng)如NOI競賽;為其他專業(yè)教師做教學(xué)比賽的課件;學(xué)校硬件維護(hù),如功能教室、多媒體教室、電視臺、網(wǎng)絡(luò)教室等設(shè)備維護(hù)。這使中小學(xué)對信息技術(shù)的教師要求很高,要求教師知識面廣,有很強(qiáng)的應(yīng)用能力,并有一定的專長。
據(jù)此可以了解“操作系統(tǒng)”課程雖然不是師范生以后要講授的課程,但仍然十分重要。在中小學(xué)的信息技術(shù)基礎(chǔ)課程中一般都要講解Windows系統(tǒng)的使用,師范生通過學(xué)習(xí)“操作系統(tǒng)”課程能夠更好地理解和運用Windows系統(tǒng);師范生需要做學(xué)校各種設(shè)備的維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)維護(hù),了解各種操作系統(tǒng)的特點和管理方式對他們有所幫助;同時,師范生要有較好的程序設(shè)計能力,能為學(xué)校構(gòu)建小的應(yīng)用或演示系統(tǒng),學(xué)習(xí)“操作系統(tǒng)”課程能使他們更好地理解系統(tǒng)調(diào)用,提高編程能力。因此,“操作系統(tǒng)”課程仍然是重要的專業(yè)必修課。
2.2課時的調(diào)整問題
由于“操作系統(tǒng)”課程的內(nèi)容非常豐富,涉及理論和實驗,課時量較大,我系原來的課時是72學(xué)時/學(xué)期,即每周4節(jié)課。并且在下一個學(xué)期安排“操作系統(tǒng)課程設(shè)計”課程,使學(xué)生有時間完成幾個大的操作系統(tǒng)試驗,如進(jìn)程的調(diào)度和演示、文件系統(tǒng)的模擬和演示等,使學(xué)生能夠通過編程模擬實現(xiàn)部分操作系統(tǒng)的功能從而進(jìn)一步加深對操作系統(tǒng)原理的認(rèn)識,提高動手編程的能力。即便如此還是有很多學(xué)生反映課時太少,授課時有些地方講解得不夠詳細(xì),例子不夠多,編程時有很多困難等等。
由于師范生必須學(xué)習(xí)許多學(xué)校規(guī)定的師范類專修的課程,如教師口語(普通話),教師書法,心理學(xué)基礎(chǔ),教育學(xué)基礎(chǔ),現(xiàn)代教育技術(shù)等,計算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)時間有限,必須減少課程,壓縮課時。因此“操作系統(tǒng)”課程改成54學(xué)時/學(xué)期,即每周3節(jié),增加了18個課時的上機(jī)試驗課時,但減掉了“操作系統(tǒng)課程設(shè)計”課程,這樣就把2門課程合在一起上了?？紤]到“操作系統(tǒng)”課程開始就講授理論基礎(chǔ),沒有涉及到實驗的內(nèi)容,于是上機(jī)試驗課時間定在第9周之后開始,每周2節(jié)。
2.3課程內(nèi)容的調(diào)整問題
我系原來使用的教材是陳向群主編的《操作系統(tǒng)原理(第二版)》一書,這是一本經(jīng)典的操作系統(tǒng)教材,主要特點是對操作系統(tǒng)的基本原理闡述清楚,并能發(fā)反映一些較新的成果和發(fā)展方向,同時非常注重操作系統(tǒng)的課程實踐,在每一章中都加入了對Linux系統(tǒng)和Windows Server2003系統(tǒng)的分析。其中對Linux系統(tǒng)的分析非常詳細(xì),如存儲管理一章分析Linux系統(tǒng)的內(nèi)存管理,分析了Linux系統(tǒng)的內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、頁表管理、頁面的分配回收、地址映射等內(nèi)容,配有相關(guān)的圖表和代碼,使學(xué)生很快從操作系統(tǒng)的理論進(jìn)入到實際,并產(chǎn)生了閱讀相關(guān)的Linux代碼、通過修改部分代碼編譯自己的操作系統(tǒng)的興趣,學(xué)習(xí)效果很好。由于師范生在每一屆的人數(shù)不到一百人,筆者認(rèn)為暫時沒有必要更換教材。但這本教材的內(nèi)容很多,由于課時的壓縮,必須對授課內(nèi)容有所刪減,具體修改如下:
(1) 減掉了第2章操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境。因為之前開設(shè)的計算機(jī)組成原理課程已經(jīng)講授了這些知識,不需要再作介紹。
(2) 減掉了第8章死鎖。死鎖是操作系統(tǒng)中一個很重要的概念,但一些基本概念可以放在進(jìn)程管理中的進(jìn)程的同步和互斥中介紹,這一章的內(nèi)容比較深,學(xué)生不容易理解。
(3) 減掉了第9章操作系統(tǒng)設(shè)計。由于課程針對師范生,他們主要從事教學(xué)和簡單的編程、應(yīng)用,一般不會從事操作系統(tǒng)的設(shè)計,故減掉了這一章。
(4) 減掉了第10章操作系統(tǒng)安全。這一章實際上內(nèi)容很多,在幾個課時內(nèi)講授沒有很好的效果,因此被刪除。
有些章節(jié)的內(nèi)容還有一些調(diào)整,如在第6章文件系統(tǒng)中去掉了文件系統(tǒng)的性能問題和文件系統(tǒng)的可靠性小節(jié),把文件系統(tǒng)的使用放在實驗課中等等。
3教學(xué)方法的改革
由于課時限制,必須在比原來更短的時間內(nèi)教授“操作系統(tǒng)”課程的內(nèi)容并使學(xué)生能很好地掌握,同時希望培養(yǎng)學(xué)生的興趣和創(chuàng)造性,為他們以后的教學(xué)工作做出表率,筆者研究改革了教學(xué)方法。
3.1對課堂教學(xué)的改革
課堂教學(xué)是教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié),傳統(tǒng)教學(xué)方發(fā)重演繹、推理、按部就班,教師花很長的時間講授,但學(xué)生不一定理解,束縛了學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)造能力。筆者注重培養(yǎng)學(xué)生正確的學(xué)習(xí)方法和良好的自學(xué)能力,采用了以下方法。
(1) 注重案例教學(xué)方法?！安僮飨到y(tǒng)”課程理論比較枯燥難懂,筆者摒棄了過去只注重書本內(nèi)容的教授方式,采用分析案例的方法,促使學(xué)生從實際出發(fā),運用理論知識分析問題。在授課中用Linux作為實例講解效果非常好,由于Linux的源代碼是公開的,并且用C語言和匯編語言實現(xiàn),講解時可以把一部分源代碼拿出來進(jìn)行分析。比如講進(jìn)程時,PCB的概念很重要,但又比較抽象,這時可以把PCB的源代碼拿出來作為案例講解。學(xué)生通過分析源代碼,能很快理解PCB的概念,否則教師可能花費很長時間講解學(xué)生還是似懂非懂。對處理機(jī)調(diào)度、內(nèi)存管理、系統(tǒng)調(diào)用、中斷處理等內(nèi)容的講解也都可以先找好的案例進(jìn)行分析,對學(xué)生幫助很大。
(2) 在課堂中穿插提問。提問是教師與學(xué)生交流的重要手段,但在大學(xué)授課中常常因為班上學(xué)生很多、課時緊、學(xué)生反應(yīng)不積極等原因,教師很少提問。其實提問是學(xué)生對授課內(nèi)容的反饋,也是學(xué)生參與教學(xué)的一種方式,能很好的提高教學(xué)效果。筆者把提問成績作為學(xué)生的平時成績,迫使學(xué)生認(rèn)真思考所提問題,跟上課程進(jìn)度,同時也鼓勵學(xué)生廣泛閱讀相關(guān)資料,深入思考,提出問題。對能提出有深度的問題的學(xué)生實行加分鼓勵,學(xué)生通過課程網(wǎng)站、電子郵件等提出和回答的問題也一樣計為平時成績,盡量使所有學(xué)生都至少有一次回答問題的成績,作為期末成績的重要參考。課堂提問雖然會占用時間,但好的問題能引起學(xué)生深入思考,又能使老師了解教學(xué)效果,及時調(diào)整進(jìn)度,改進(jìn)教學(xué)方法。
(3) 要求學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。由于課時有限,課程進(jìn)度較快,這需要學(xué)生課前預(yù)習(xí),從而能更好的理解課堂內(nèi)容。筆者在每次課前會提出一兩個小問題,答案都在課本中,以檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況,在每次課后會展望下次課的內(nèi)容,方便學(xué)生預(yù)習(xí)。在每一章上完還會提供一些參考資料,包括一些相關(guān)網(wǎng)站、原來學(xué)生的報告、相關(guān)論文等,需要學(xué)生課后復(fù)習(xí),在后一次上課時隨機(jī)抽查學(xué)生介紹自己看過并感興趣的內(nèi)容,上講臺做一個小報告,這種方式培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力,調(diào)動了他們的積極性,活躍了課堂氣氛。
3.2對實驗教學(xué)的改革
實驗是“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)中非常重要的環(huán)節(jié),通過實踐學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)是最佳的學(xué)習(xí)途徑,但由于課時原因不得不對原來的實驗內(nèi)容有所壓縮。筆者開設(shè)的操作系統(tǒng)實驗內(nèi)容和原因如下。
(1)Linux操作系統(tǒng)的使用。由于師范生工作后一般會做學(xué)校的校園網(wǎng)、實驗室等設(shè)備的維護(hù)工作,可能用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和一些設(shè)備中的Linux系統(tǒng)是學(xué)生應(yīng)該掌握的。實驗要求學(xué)生熟練使用Linux系統(tǒng)的圖形界面和命令語句,了解系統(tǒng)的文件結(jié)構(gòu)、用戶接口等。
(2) 分析Linux操作系統(tǒng)的源代碼。閱讀并理解操作系統(tǒng)的源代碼是學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)設(shè)計的一種重要方法,學(xué)生可通過分析某個具體的系統(tǒng)較快地掌握操作系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計思想。筆者選擇的教材的最大特點就是每一章中都在最后一節(jié)分析了Linux和Windows系統(tǒng)的相應(yīng)管理方法,這部分內(nèi)容很多,沒有時間全部在課堂上講授,因此安排在實驗中,要求學(xué)生分析其中的Linux代碼,總結(jié)出對應(yīng)的模塊功能。
(3) 模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)的某些功能。學(xué)生通過為對操作系統(tǒng)中的一些典型算法的模擬實現(xiàn),能更好地掌握操作系統(tǒng)的實現(xiàn)原理,使學(xué)到的理論知識形象化、具體化。筆者要求學(xué)生完成進(jìn)程調(diào)度、作業(yè)調(diào)度、存儲器管理中的命中率問題和文件管理的算法的模擬演示。學(xué)生需要選擇其中的一個算法編程實現(xiàn)并提供良好的界面演示算法的運行過程,這使學(xué)生能更好的認(rèn)識操作系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)機(jī)理。模擬所需的算法、主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序流程圖都由教師提供,涉及的軟硬件資源和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是自建的,這樣簡化了實驗,使學(xué)生能夠在較短的實驗時間內(nèi)在教師的指導(dǎo)下完成編程實驗,而不是因為太難無從下手而放棄,能夠達(dá)到實驗效果。
3.3對考核方式的改革
考核方式是對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價方式,是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要參照物。在“操作系統(tǒng)”課程中,面對單調(diào)抽象的理論知識,上機(jī)試驗以提高學(xué)生的能力尤為重要。所以筆者改變了傳統(tǒng)的卷面考核辦法,將總評成績改為卷面成績占50%,實驗成績占50%。同時,實驗課的考核要詳細(xì)化、規(guī)范化。由于試驗是分組進(jìn)行的,每組交一份實驗報告,給一個成績,應(yīng)該對小組各個成員有所區(qū)分,實驗評分時要求小組提交實驗報告時按各人的貢獻(xiàn)排名,組長排在第1位有5%的加分,組員的成績按權(quán)值遞減,分別是100%,98%,95%。這樣避免了原來只是由個別能力強(qiáng)的組員完成整個實驗,有些組員沒有參與的問題,使評分更加合理。對于實驗的考核包括上機(jī)演示、上機(jī)時提問和實驗報告3部分,各占試驗成績的40%、30%和30%。每組都有10分鐘的提問時間,提出的問題包括整體的設(shè)計思想、對開發(fā)工具的了解、用到的一些函數(shù)或變量的意義、現(xiàn)場對某個功能的修改等等,這樣能檢查出學(xué)生是否是從別人或網(wǎng)上得到的試驗程序,得出充分客觀的評分。
3.4充分利用網(wǎng)絡(luò)資源
筆者所在課程組開發(fā)了操作系統(tǒng)精品課程網(wǎng)站,網(wǎng)站上有所有的教學(xué)課件、實驗指導(dǎo)書、教學(xué)視頻錄像等課程內(nèi)容;提供其它好的操作系統(tǒng)課件、操作系統(tǒng)實驗的例子、Linux分析資料等很多有用的資源下載;還包括網(wǎng)上答疑、在線考試和提交作業(yè)等特色功能。學(xué)生可以在網(wǎng)站論壇上提問,教師能實時做出解答。在線考試系統(tǒng)能自動抽取教師定義的試題庫中的試題,組成一份試卷,并在學(xué)生答完后評分并給出正確的答案(目前試題庫中只有客觀題)。教師能夠在線布置作業(yè)、批改作業(yè)并統(tǒng)計成績。這種方式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率,加強(qiáng)了師生之間、學(xué)生之間的交流與合作,并能及時向教師反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,為課程教學(xué)提供了有力保障。
4結(jié)束語
計算機(jī)專業(yè)的師范生還是個新事物,這些學(xué)生該如何培養(yǎng)值得我們探討。我們培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該能滿足現(xiàn)在各地中小學(xué)對信息技術(shù)教師的要求,又要有一定的前瞻性,能滿足學(xué)生以后考研的需要。對學(xué)生的培養(yǎng)大綱和各門課程的教學(xué)計劃都要認(rèn)真研究,使我們的學(xué)生有好的理論知識和應(yīng)用技術(shù),能盡量滿足社會各方面的需要。筆者根據(jù)自己的理解和實踐,談了自己對計算機(jī)專業(yè)師范生的“操作系統(tǒng)”課程的內(nèi)容調(diào)整和對課程的授課、實驗、考核方式的調(diào)整。這門課程已經(jīng)上過一輪,學(xué)生反應(yīng)很好,在學(xué)時壓縮的情況下學(xué)生對理論知識的掌握情況和原來一致,達(dá)到了課程要求。并且學(xué)生能積極地提出自己的想法,關(guān)注相關(guān)的新技術(shù)新發(fā)展,這說明課程促進(jìn)了學(xué)生的個性發(fā)展,培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)和創(chuàng)新能力。
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關(guān)鍵詞：創(chuàng)新驅(qū)動；操作系統(tǒng)；實驗教學(xué)；改革
中圖分類號：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671-0568（2012）11-0116-03
一、引言
操作系統(tǒng)是計算機(jī)專業(yè)重要的核心課程，是一門理論性和綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，該課程的理論學(xué)習(xí)是理解計算機(jī)系統(tǒng)工作、用戶與計算機(jī)系統(tǒng)交互和設(shè)計開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)等基本知識結(jié)構(gòu)的重要途徑，而其實驗教學(xué)則是學(xué)生得以深入理解和驗證課堂教學(xué)內(nèi)容的直接和有效手段。
操作系統(tǒng)實驗教學(xué)能強(qiáng)化學(xué)生加深理解操作系統(tǒng)的概念、原理、組成等基本知識，能拓寬學(xué)生編程思路，培養(yǎng)動手操作能力與分析綜合能力，所以實驗教學(xué)的質(zhì)量將直接影響學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力、合作能力等。[1]在創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略的指引下進(jìn)行操作系統(tǒng)實驗教學(xué)的改革，面向市場不斷創(chuàng)新實驗教學(xué)的各項機(jī)制，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，使實驗教學(xué)、人才培養(yǎng)和服務(wù)社會有機(jī)融合、協(xié)同發(fā)展，培養(yǎng)更符合就業(yè)市場對計算機(jī)類技術(shù)應(yīng)用型需求的人才。
二、操作系統(tǒng)實驗教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題
1.實驗教學(xué)的重視度不夠
在教育教學(xué)中，大多數(shù)的實驗教學(xué)往往附屬于理論教學(xué)，對學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新精神的培養(yǎng)不夠重視。而學(xué)生在實驗環(huán)節(jié)中過于隨意，學(xué)習(xí)紀(jì)律渙散，遲到、早退、曠課、請假等情況屢見不鮮。由于實驗教學(xué)落不到實處，導(dǎo)致學(xué)生動手實踐能力薄弱，創(chuàng)新能力差，缺乏適應(yīng)企業(yè)需求的專業(yè)知識和實踐能力，造成了學(xué)生就業(yè)困難的局面。
2.實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置問題[2]
操作系統(tǒng)課程的實驗教學(xué)內(nèi)容主要是圍繞教材中的主要算法進(jìn)行驗證性的實驗，但是僅僅靠這幾個算法很難讓學(xué)生直觀地理解眾多抽象的概念，且學(xué)生在這些實驗中學(xué)習(xí)的方法和技能并不能應(yīng)用到實際項目開發(fā)中去，實驗成為一種形式，理論與實踐脫離嚴(yán)重。
3.實驗教學(xué)平臺的選擇問題[1,2]
操作系統(tǒng)課程的實驗教學(xué)環(huán)境選擇較難，大部分的教材都是以Unix系統(tǒng)為例，但是Unix安裝成本較貴，不太適宜用于學(xué)生實驗。Windows系統(tǒng)是學(xué)生較為熟悉的操作系統(tǒng)，但是其大部分源代碼不對外公開，學(xué)生實驗時無法深入到操作系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行學(xué)習(xí)和探究，不利于學(xué)生對操作系統(tǒng)的工作原理的理解。選用Linux作為實驗操作系統(tǒng)，又因為學(xué)生對Windows系統(tǒng)較為熟悉，大部分沒有接觸過Linux系統(tǒng)，思維定勢難免會給學(xué)習(xí)和認(rèn)知帶來難度，因而也限制了學(xué)生對操作系統(tǒng)工作原理的理解和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
4.實驗教學(xué)類型和手段的單一[3]
目前的實驗教學(xué)大多是驗證型和仿真型的，注重的是理論知識的檢驗和證明。這種實驗以教師為中心，學(xué)生完全按照教師的意圖進(jìn)行實踐操作，缺乏自己的思考和創(chuàng)新過程。實驗教學(xué)沒有發(fā)揮其應(yīng)有的作用，還直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，也因此使學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)和提高受到了限制。
5.缺乏高水平的、雙師型的實驗教學(xué)師資隊伍
高校教師大多是從學(xué)校到學(xué)校，缺乏校企溝通的理念和環(huán)境，缺乏企業(yè)工程化的實踐工作經(jīng)驗，因而無法保證對學(xué)生的操作技能進(jìn)行有效的指導(dǎo)，直接影響實踐教學(xué)的效果和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
針對上述操作系統(tǒng)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，筆者結(jié)合學(xué)?！暗谒呐氛n程立項項目”――計算機(jī)操作系統(tǒng)課程建設(shè)中的實驗教學(xué)的改革實踐，提出了創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略下實驗教學(xué)體系改革的思路以及一些具體的措施。
三、創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略下實驗教學(xué)改革思路
1.推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，構(gòu)建實驗教學(xué)改革的條件
建立產(chǎn)學(xué)研技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，為實驗教學(xué)體系結(jié)構(gòu)的改革提供有力的支持。具體包括兩個方面的創(chuàng)新工作：
（1）創(chuàng)新制度建設(shè)，搭建高校和企業(yè)合作的外部環(huán)境。建立高校教師到企業(yè)掛職制度，改善教師的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)，通過結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新的實踐，提高專業(yè)技能、積累經(jīng)驗，從創(chuàng)新過程中加深教師對產(chǎn)業(yè)的認(rèn)知。同時建立流動編制，從企業(yè)聘請集工程理論與技術(shù)專長為一體的工程師進(jìn)行實驗指導(dǎo)，并在制度上促進(jìn)這一機(jī)制的形成。這種制度建設(shè)的改革，培養(yǎng)了高素質(zhì)的、“雙師型”實驗師資隊伍，使實驗教學(xué)教師的知識結(jié)構(gòu)與時俱進(jìn)，從而保證了實驗教學(xué)的質(zhì)量。
（2）創(chuàng)新科研思路，將實驗教學(xué)與科研進(jìn)行有機(jī)融合，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制的可持續(xù)發(fā)展。以科技或市場為驅(qū)動，加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系，主動找準(zhǔn)企業(yè)的關(guān)鍵點和興趣點，建立以企業(yè)需求為導(dǎo)向的科研項目。同時將科研與實驗教學(xué)相結(jié)合，以綜合性的工程實踐項目為主線，圍繞綜合實踐項目內(nèi)容將項目模塊化，按照操作系統(tǒng)功能的五大模塊：進(jìn)程管理模塊、存儲管理模塊、文件管理模塊、設(shè)備管理模塊、網(wǎng)絡(luò)管理模塊分配到實驗教學(xué)內(nèi)容各環(huán)節(jié)中，從而將實驗教學(xué)與科研實現(xiàn)有機(jī)的融合。在提高教師的科研水平和業(yè)務(wù)水平的同時，實驗教學(xué)的效果和質(zhì)量得到了顯著提高，實驗教學(xué)內(nèi)容也更加貼近了產(chǎn)業(yè)技術(shù)對人才的需求。
2.創(chuàng)新實驗教學(xué)過程，分層次教學(xué)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
單一的驗證型實驗教學(xué)并不適合培養(yǎng)學(xué)生的獨立設(shè)計能力和綜合運用知識的能力，所以要創(chuàng)新實驗課程內(nèi)容，精簡基礎(chǔ)和驗證性實驗，增加模擬設(shè)計性、規(guī)劃研究性和開放性的實驗，使實驗教學(xué)內(nèi)容的層次分明。
在不同階段實施不同的實驗內(nèi)容和形式，讓實驗教學(xué)循序漸進(jìn)完成，以達(dá)到最佳實驗效果。具體實驗教學(xué)過程為：
（1）認(rèn)知學(xué)習(xí)實驗階段。這種實驗主要是驗證型實驗，包括基本的應(yīng)用級和系統(tǒng)管理級的實驗。如，操作系統(tǒng)的安裝、文件操作等，實驗中以教師輔導(dǎo)為主，教會學(xué)生如何安裝虛擬機(jī)、如何加載虛擬機(jī)鏡像、熟悉操作系統(tǒng)各項功能、掌握文件操作命令等。
（2）設(shè)計性實驗階段。以學(xué)生自學(xué)為主，學(xué)生自己編程模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)的某些功能模塊。主要的實驗有：動態(tài)優(yōu)先權(quán)進(jìn)程調(diào)度算法、時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法、頁面置換算法等。當(dāng)學(xué)生遇到問題時，并不直接替他們排除故障，而是提出產(chǎn)生故障的幾種可能性，鼓勵學(xué)生提出問題和不同的見解并自行加以解決。例如，在動態(tài)優(yōu)先權(quán)進(jìn)程調(diào)度算法設(shè)計實驗中，學(xué)生的設(shè)計思路不明確時，可從幾個方面來幫助他們理清思路：是否考慮了進(jìn)程的阻塞時間、在運行進(jìn)程已占用CPU時間以達(dá)到所需運行時間時是否進(jìn)程還未到達(dá)，等等，提出多種可能的情況，讓學(xué)生自行思考、設(shè)計并解決問題。
（3）研究創(chuàng)新性實驗階段。在進(jìn)行設(shè)計性實驗后，學(xué)生已經(jīng)從書本逐步走向?qū)嵺`，消除了對編寫軟件系統(tǒng)的心理障礙，提高了編程水平。此階段是以提高素質(zhì)為主，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，強(qiáng)調(diào)的是主動研究式的實驗學(xué)習(xí)過程。可選的實驗內(nèi)容較多，如進(jìn)程創(chuàng)建、內(nèi)存分配、文件的讀/寫等，教師給出其中較為有意思部分的源代碼，要求學(xué)生閱讀，然后讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上自行提出課題和基本思路，并利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等查找相關(guān)資料后獨立完成。學(xué)生在這種研究性學(xué)習(xí)過程中主動獲取知識，開動腦筋進(jìn)行課題的思考和設(shè)計，因而有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。
（4）開放性實驗階段。[4]最后，安排學(xué)生進(jìn)行開放性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的主體作用和主動學(xué)習(xí)能力。可讓學(xué)生自成小組，在虛擬機(jī)平臺上，從裸機(jī)開始，通過實例利用匯編與C語言編寫一個小型的操作系統(tǒng)的框架，包括處理機(jī)管理、存儲器管理、文件管理和簡單的設(shè)備管理。團(tuán)隊協(xié)作分析和設(shè)計仿真操作系統(tǒng)的架構(gòu)和各項功能、制定實驗計劃、編寫代碼并注釋說明、分析實驗結(jié)果、撰寫說明書和實驗報告，最后由團(tuán)隊統(tǒng)一提交。這樣的實驗有助于學(xué)生把握操作系統(tǒng)的精髓，真實地消化書本知識，同時培養(yǎng)和提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、獨立思考的探索精神和團(tuán)隊協(xié)作的能力。
3.創(chuàng)新實驗教學(xué)方法和手段，激發(fā)學(xué)生的興趣
在實驗中創(chuàng)新實驗教學(xué)方法和手段，使用多樣的教學(xué)方法和手段并靈活應(yīng)用來提高學(xué)習(xí)的積極性、激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。
（1）借助合適的實驗平臺。在實驗教學(xué)平臺選擇上，采用的是在Windows操作系統(tǒng)上運行虛擬機(jī)方式，利用一些虛擬機(jī)軟件，如VisualPC，再運行Linux系統(tǒng)。通過學(xué)生較為熟悉的Windows操作系統(tǒng)的相關(guān)功能來對比學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)，這樣的實驗平臺更容易讓學(xué)生更易掌握和理解操作系統(tǒng)的工作原理。
（2）多媒體輔助實驗教學(xué)。利用多媒體技術(shù)為實驗教學(xué)提供交互式教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生清楚實驗的內(nèi)容、重點、目的等，促進(jìn)學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)興趣和熱情。例如在銀行家算法實驗中，可以設(shè)計動態(tài)的場景，借助多媒體的應(yīng)用，讓學(xué)生充分了解在該實驗中什么情況下會發(fā)生死鎖現(xiàn)象，又如何設(shè)計實現(xiàn)安全狀態(tài)來避免該現(xiàn)象的發(fā)生等。
（3）啟發(fā)式實驗教學(xué)。實驗教學(xué)中可采用啟發(fā)式的教學(xué)方法，加強(qiáng)學(xué)生對抽象知識的理解和掌握。例如在操作系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容中有多處調(diào)度算法，如進(jìn)程調(diào)度算法、虛擬內(nèi)存的頁面調(diào)度算法、磁盤調(diào)度算法等，在實驗教學(xué)中可采用對比分析的啟發(fā)式教學(xué)方法，讓學(xué)生對不同內(nèi)容的調(diào)度算法進(jìn)行比較，從而對實現(xiàn)操作系統(tǒng)課程教學(xué)的目的起到很好的促進(jìn)作用。
（4）案例驅(qū)動式實驗教學(xué)。實驗中通過具體案例來挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，要有意識地從應(yīng)用及工程實踐的角度，用案例、項目的方式對實驗內(nèi)容以多角度描述，然后讓學(xué)生在案例基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)造。如，將開源操作系統(tǒng)Linux作為實例教學(xué)，引導(dǎo)和幫助學(xué)生進(jìn)行深入分析，通過案例分析和“做中學(xué)”，使學(xué)生深刻理解操作系統(tǒng)中的原理和算法和實現(xiàn)技術(shù)，讓學(xué)生在內(nèi)核中添加或修改功能。培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時也培養(yǎng)了學(xué)生對系統(tǒng)軟件進(jìn)行分析、設(shè)計和開發(fā)的能力。
4.創(chuàng)新實驗教學(xué)考核評價模式
探索、創(chuàng)新更加合理的實驗教學(xué)考核評價模式，不再單純地以上交的實驗報告為最終成績的評定。具體的方法有：提高實驗成績在總成績中的比例，使得學(xué)生更加重視實驗教學(xué)；對不同階段的實驗題目設(shè)置一定的權(quán)重，學(xué)生根據(jù)能力選擇題目；深入學(xué)生實驗項目中，隨時提問，考察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、設(shè)計思路等；程序驗收時，抽選部分學(xué)生進(jìn)行答辯，考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；結(jié)合學(xué)生平時的各項表現(xiàn)，批改實驗報告，給出實驗教學(xué)最終成績。
四、結(jié)語
操作系統(tǒng)實驗教學(xué)活動可以幫助學(xué)生加深對操作系統(tǒng)原理和算法的理解和掌握，讓學(xué)生通過實驗過程體會到計算機(jī)軟硬件體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的關(guān)系，以及計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)對操作系統(tǒng)發(fā)展的影響等。我們在學(xué)校立項的精品課程建設(shè)項目中，立足本校，更新實驗教學(xué)理念，深化實驗教學(xué)體系結(jié)構(gòu)的改革，培養(yǎng)學(xué)生對技術(shù)發(fā)展的跟蹤意識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力，鍛煉他們的團(tuán)隊協(xié)作精神，以達(dá)到與企業(yè)的無縫鏈接，為社會培養(yǎng)能適應(yīng)市場需求的創(chuàng)新型與技能性的計算機(jī)專業(yè)技術(shù)人才。
參考文獻(xiàn)：
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[2]張其亮,韓斌.操作系統(tǒng)課程實驗教學(xué)改革探析[J].計算機(jī)教育,2010,(7).
一．實驗?zāi)康?/p>
1.加深對進(jìn)程概念的理解，明確進(jìn)程和程序的區(qū)別。
2.深入了解系統(tǒng)如何組織進(jìn)程，創(chuàng)建進(jìn)程。
3.掌握進(jìn)程相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
二．實驗要求
1.編寫程序完成實驗內(nèi)容
2.對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析
3.撰寫實驗報告
三．實驗內(nèi)容
1.進(jìn)程的創(chuàng)建
2.對代碼進(jìn)行測試
3.進(jìn)程控制
四．實驗原理
1.進(jìn)程
（1）進(jìn)程是程序是一次執(zhí)行
（2）進(jìn)程是一個程序及其數(shù)據(jù)在處理機(jī)上順序執(zhí)行時所發(fā)生的活動
（3）進(jìn)程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上運行的過程，它是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位
2.進(jìn)程控制塊
為了描述和控制進(jìn)程的運行，系統(tǒng)為每個進(jìn)程定義了一個進(jìn)程控制塊（PCB），它是進(jìn)程實體的一部分，是操作系統(tǒng)管理進(jìn)程最重要
的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其主要包含四類信息：進(jìn)程標(biāo)識符，處理機(jī)狀態(tài)，進(jìn)程調(diào)度信息，進(jìn)程控制信息。
3.進(jìn)程創(chuàng)建流程
（1）申請空白PCB
（2）為新進(jìn)程分配資源
（3）初始化進(jìn)程控制塊
（4）將新進(jìn)程插入就緒隊列
4.進(jìn)程樹
P12 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P2 P3 P1 P4 P5
五．實驗步驟
1.在C++環(huán)境下輸入實驗提供的代碼，并對程序運行
2.輸入 createpc 命令創(chuàng)建進(jìn)程，輸入 showdetail 顯示每個進(jìn)程及其子進(jìn)程的信息
3.對代碼進(jìn)行測試
六．實驗總結(jié)
1.運行結(jié)果
