結合考研的操作系統實驗教學改革與實踐

張倩倩++徐天賀

摘 要 操作系統課程是計算機專業考研統考課程之一，其知識點抽象、理論知識晦澀難懂。通過研究考研真題，重點研究該門課程與考研相關的實驗教學的改革，提出分階段實驗教學的設計方法以及基于決策評價的實驗考核方式，加強學生對理論知識的理解力，增強教學效果。

關鍵詞 操作系統；考研；實驗教學

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）02-0143-02

Experimental Teaching Reform and Practice of Operating System

Combining Postgraduate Exam//ZHANG Qianqian， XU Tianhe

Abstract The course of operating system is one of the postgraduate exams course. The theory of knowledge is abstract and difficult to understand. Through the study of postgraduate exam， the research focus on experimental teaching reform combined with postgraduate exam. It puts forward a design method of experimental teaching in stages and decision-making evaluation assessment methods based on experiment. It strength the comprehension of the theory of knowledge and improve the teaching effect.

Key words operating system； postgraduate exam； experimental teaching

操作系統是用戶和計算機之間的接口，其研發能力體現了計算機軟件發展的水平。在本科院校計算機專業的課程設置里，操作系統是一門重要的專業核心基礎原理課。作為專業必修課，其具有自身的特點：首先對學生來說，其內容繁多且原理性強，學生對抽象知識點的學習、理解和綜合運用存在一定的障礙[1]；其次對教師來說，如果只照本宣科地講解相關概念、原理，那么教學就會停留在知識的“灌輸”層面，不利于知識的接收、掌握和靈活運用。如何在教學中將抽象知識轉化為學生自己理解的內容，這就對教師的教學提出更高的要求。

課程實驗是教學活動的重要環節，它可以彌補課堂教學的不足，加深對理論過程的理解，啟發學生深入思考，達到良好的理論聯系實際的教學效果[2]。對于操作系統課程，實驗課程的設置和教學就顯得愈發的重要。尤其是對考研的學生做了相關調查后發現，其對考題的理解非常片面，多數處于一知半解的狀態，嚴重影響了該門課程的成績。在此，結合考研，有必要對操作系統課程的實驗教學進行有針對性的改革。

1 教材的選擇

操作系統課程主要講解操作系統基本原理和實現算法，目的是讓學生深入理解計算機操作系統的層次結構，建立起計算機操作系統的整體框架；培養學生的邏輯思維和動手能力，使學生能夠通過學習操作系統基本原理、設計思路及方法，提高分析問題、解決問題的能力[1]。

西安電子科技大學出版社2014年出版的由湯子瀛等編著的《計算機操作系統》（第四版）較之前三版做了很大改動。

首先，在章節的編排上對以前章節進行了拆分，重點突出、層次更加分明，同時結合當今發展的狀況和前沿，增加了多處理機、多媒體、系統安全等方面的內容；

其次，在內容方面擯棄了老版本的PASCAL語言，采用C語言的偽代碼，與時俱進的同時增強了學生的理解力，這項革新大大助推了操作系統的實驗教學。

因此，該教材對考研學生，無論是在理論學習還是實驗操作方面都無疑是很好的選擇。然而無論是哪個版本的操作系統教材，都具有原理性太強、與實際操作結合有一定難度以及學生在學與用之間難以建立聯系等特點，因此對于該門課程的學習，尤其是作為考研主干課程，需要在操作系統實驗設計時結合考研內容做適當的彌補。

實驗教學是輔助學生驗證和鞏固所學知識、理論聯系實際的重要手段，讓學生在實驗中獲得發現知識的樂趣，真正掌握操作系統知識，同時培養學生技能和動手能力。

2 結合考研的操作系統實驗教學的改革及實踐

實驗內容的設置 操作系統課程的實驗大致可以分成兩類：一類是系統程序設計，主要針對操作系統不同的模塊通過系統調用接口來完成典型的功能；另一類是通過修改或者增加操作系統核心的代碼，來觀察操作系統的實現機制，但這種實際的操作由于過于龐雜而難以把握，而且調試困難，學生很難學習到建立一個操作系統、操作硬件的知識[3]。對于考研的學生來說，重點是系統程序設計，從外部來觀察操作系統執行過程，加強對考研知識點的理解；如果學生有更高的需求，可針對不同層次的學生設置內核實驗項目。

在操作系統實驗教學方面需要解決兩個問題：實驗內容的選擇和實驗難度的設置。一方面在高校操作系統教學過程中，由于課時的限制，操作系統實驗課不可能將所有理論知識都用實驗的方式來驗證，因此教師要對實驗內容進行篩選。另一方面，對于操作系統實驗的難度設置是一個比較棘手的問題，難度過低，學生做實驗沒有成就感，喪失學習興趣；難度過高，學生又會產生畏難情緒，影響學習情緒[4]。為了滿足學生在考研方面的需求，建議在教學過程中對實驗內容以及實驗難度方面，重點結合考研大綱進行設置。endprint

為了在操作系統課程實驗教學中很好地結合考研，首先需要對近幾年操作系統考研真題進行統計和分析[5]。根據考研的需要，將學生在理論學習過程中的重、難點以及難以理解的內容進行分層，有重點地提取出相關的實驗內容，根據不同的實驗內容制訂相應的實驗計劃以及實驗目標。這就需要教師在充分掌握考研動態的基礎上，結合考研需求設計難度適宜或者由易到難的實驗內容。

通過分析近幾年的考研真題，在實驗教學中將實驗內容分為兩種類型：一是驗證性實驗，包括熟悉Linux下C語言編程、進程管理、進程控制、存儲管理；二是設計性實驗，是在學生理解和掌握驗證性實驗基礎上，對學生提出的更高要求。因為在近幾年考研的綜合應用類型題中有PV操作、調度算法、頁式存儲器的頁面置換算法、虛擬存儲器等，所以讓學生有選擇地做一些設計性實驗，包括生產者/消費者問題、進程調度實驗、頁面置換算法、文件管理系統設計等。

由于目前在考研背景下操作系統課程的教學還是以理論學習為主，教授該門課程的教師在有限的學時內很難讓學生理論和實驗齊頭并進，因此建議在開設操作系統理論課的同一個學期，讓學生同步選修Linux下C語言編程這門課程，并聘請工程設計經驗豐富的教師擔任，這將有助于提高學生實驗能力，尤其是操作系統理論的實踐能力。

分階段實驗教學設計 為了達到良好的實驗效果，在此采用分階段的實驗教學方法，該方法將實驗教學過程分為三部分：上機輔導前、上機過程中以及上機成果驗收。

在第一階段，即上機輔導前，教師根據實驗目的及實驗內容確定該實驗是驗證性實驗還是設計性實驗，以便有針對性地采用不同的教學手段。如果是驗證性實驗，由于其實驗難度低，因而設置的課時應相對較少，目的是讓學生在理論學習基礎上，結合實驗內容通過編制程序或者修改程序來觀察實驗結果，反過來強化理論知識的學習。這類實驗通常是熟悉Linux系統以及學習一些典型的系統調用。如果是設計性實驗，就需要學生在實驗之前明確實驗內容，如果在沒有網絡環境的實驗室進行實驗，需給學生時間提前去查閱一些資料，以便在實驗室進行實驗設計過程中取得較好的學習效果。

第二階段是在上機過程中，如果是驗證性實驗，實驗過程主要是以學生自我學習為主，教師講解為輔，注重提高學生獨立學習能力；如果是設計性實驗，由于該類實驗相對復雜，需要教師和學生、學生和學生相互合作完成。設計該類實驗的最終目的除了增強操作系統理論學習外，還在于培養學生相互協作的能力。

最后在實驗結束以后，對于驗證性實驗，教師要當堂進行實驗驗收，要求學生能夠理解典型的系統調用，正確調試運行程序并就輸入輸出數據進行解釋和分析；對于設計性實驗，要求學生提交實驗報告，該實驗報告采用分組提交方式，教師對學生的實驗內容進行總結和評價。

基于決策評價的實驗考核方式 鑒于操作系統課程筆試成績和實驗課程效果，將學生分為三類：理論知識豐富、實驗效果良好；理論知識豐富、實驗欠缺；理論和實驗均有不足。對于第一類學生，其無論是在考研的理論方面還是實驗方面，都很好地掌握了操作系統這門課程；對第二類學生，其在筆試尤其是在考研筆試方面會取得不錯的成績，如果需要，可進一步進行實驗的學習；對第三類學生，其在操作系統課程學習方面還需要繼續努力，否則對考研成績有很大的影響。學生可以根據自己的實際考核成績，決定自己的努力方向和重點學習內容。

3 結束語

操作系統課程作為計算機專業考研統考課程之一，其具有知識點抽象、理論知識晦澀難懂等特點。文中重點結合考研有針對性地研究了該門課程的實驗教學的改革，提出分階段實驗教學的設計方法以及基于決策評價的實驗考核方式。該方法已應用于操作系統的實驗教學過程中，并取得很好的效果。當然這些還不夠完善，還需要不斷發現新問題，提出新方法，解決新問題，增強教學效果。

參考文獻

[1]張鴻，羅宇翰.操作系統課程中抽象知識的可視化教學研究[J].計算機教育，2014（14）：50-53.

[2]張曉孿.計算機專業操作系統課程的實驗設計[J].高校實驗室工作研究，2013（2）：26-27，116.

[3]馮紅偉，王鵬.操作系統教學與試驗設計研究[J].實驗室研究與探索，2007，26（12）：251-253.

[4]李軍，吳超云.基于大數據技術的操作系統教學思考[J].安慶師范學院學報，2014，20（2）：121-123.

[5]梁文娟，杜瑩.結合考研的操作系統課程教學探討[J].計算機時代，2004（1）：44-46.endprint