張霄宏

【摘 要】《操作系統(tǒng)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，在專業(yè)課程體系中地位非常重要。本文從 《操作系統(tǒng)》課程的特點(diǎn)出發(fā)，分析了學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中存在的問題，提出了將抽象知識(shí)具體化、將枯燥理論生動(dòng)化的教學(xué)思路，并探討了利用主線將操作系統(tǒng)知識(shí)系統(tǒng)化的教學(xué)方法。

【關(guān)鍵詞】操作系統(tǒng)；理論教學(xué)；教學(xué)改革

0 引言

《操作系統(tǒng)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，在專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用。該課程主要講授計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，是理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作過程和使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)進(jìn)而解決實(shí)際問題的重要基礎(chǔ)。課程內(nèi)容涵蓋處理機(jī)管理、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和用戶接口等相關(guān)的理論、算法、技術(shù)、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用[1-2]。深入理解并熟練掌握《操作系統(tǒng)》的知識(shí)對(duì)學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程非常重要。

1 《操作系統(tǒng)》教學(xué)中存在的問題

通過對(duì)課程調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)《操作系統(tǒng)》的過程中會(huì)覺得內(nèi)容枯燥、知識(shí)點(diǎn)零碎且連系不緊密，理解難度大。這些因素會(huì)降低學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣，影響學(xué)習(xí)效果。通過分析發(fā)現(xiàn)這種情況是由以下三個(gè)原因造成的。

（1）知識(shí)點(diǎn)繁多且抽象

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)中的硬件資源。由于這些資源在工作原理、使用方式等方面存在差異，必須以不同的方式對(duì)它們進(jìn)行管理以保證其正確高效工作。這些因素導(dǎo)致操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，規(guī)模比較龐大大。要把操作系統(tǒng)的知識(shí)講清楚，相應(yīng)課程包含的內(nèi)容勢(shì)必比較廣泛，知識(shí)點(diǎn)和概念也會(huì)比較多，這是學(xué)生覺得本門課程知識(shí)零碎的一個(gè)原因。除了對(duì)硬件進(jìn)行管理，操作系統(tǒng)還用向用戶提供使用計(jì)算機(jī)的接口。為了便于用戶使用，操作系統(tǒng)會(huì)對(duì)硬件進(jìn)行抽象以屏蔽其復(fù)雜性。舉例來(lái)講，磁盤的存儲(chǔ)空間正是經(jīng)過了抽象才變成了文件系統(tǒng)直接面對(duì)物理塊。而學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)停留在硬件層面，這些抽象增加了知識(shí)點(diǎn)的理解難度。

（2）理論性強(qiáng)

《操作系統(tǒng)》側(cè)重講授計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法，常借助于流程圖或文字進(jìn)行闡述。由于很多原理比較復(fù)雜且是在抽象的基礎(chǔ)上形成的，需要用專業(yè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行描述，理論性較強(qiáng)，不易理解。文獻(xiàn)[3-5]也提到類似的問題。雖然在介紹這些原理和方法時(shí)可以使用流程圖等工具，但是由于原理的復(fù)雜性導(dǎo)致相應(yīng)的流程圖或文字描述比較枯燥，而教材中給出的例子專業(yè)性又太強(qiáng)，學(xué)生理解起來(lái)有較大難度，學(xué)習(xí)熱情受到影響。死鎖相關(guān)知識(shí)中的銀行家算法就是這樣的例子。

（3）局部性強(qiáng)

現(xiàn)有的教材在介紹計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的知識(shí)時(shí)都是分模塊展開，各個(gè)模塊自成一章進(jìn)行闡述，缺少將這些知識(shí)連成一個(gè)整體的紐帶。具體來(lái)講，操作系統(tǒng)的內(nèi)容一般分成處理機(jī)管理、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、文件系統(tǒng)和用戶接口五模塊，每個(gè)模塊都由獨(dú)立的章節(jié)進(jìn)行介紹。這種布局有利于對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行深入細(xì)致的闡述，但是卻不易將各模塊之間的聯(lián)系闡述清楚。因此，學(xué)生會(huì)覺得操作系統(tǒng)的知識(shí)比較分散，不夠系統(tǒng)。

以上這些因素會(huì)降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并使學(xué)習(xí)效果大打折扣。要客服這些問題必須對(duì)《操作系統(tǒng)》的教學(xué)思路、手段等進(jìn)行改進(jìn)和完善。

2 解決方法與手段

為克服《操作系統(tǒng)》課程中存在的知識(shí)點(diǎn)繁多、理論性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)間聯(lián)系不突出等問題，本文將從以下三個(gè)方面對(duì)理論教學(xué)的思路和手段進(jìn)行改進(jìn)。

（1）借助例子將抽象的知識(shí)具體化

將抽象的、難理解的知識(shí)具體化可以加大其可理解性。要在教學(xué)中做到這一點(diǎn)可以分兩步、由淺入深來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一步借助生活中的具體例子詮釋知識(shí)點(diǎn)。在學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)有了初步認(rèn)識(shí)之后，再利用專業(yè)的例子加深學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解。下面將以操作系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程和線程的資源分配為例說明具體化的過程。

第一步尋找生活中與進(jìn)程和線程關(guān)系比較接近的例子。家庭關(guān)系中的父子關(guān)系與進(jìn)程和線程之間的關(guān)系比較接近。在家庭關(guān)系中，父親擁有對(duì)家庭全部財(cái)產(chǎn)，兒子出生時(shí)沒有任何財(cái)產(chǎn)，但在成長(zhǎng)過程中兒子可以使用父親擁有的財(cái)產(chǎn)。與此類似，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)只給父進(jìn)程分配資源，線程不擁有資源，需要時(shí)線程可以共享父進(jìn)程的資源。

第二步用專業(yè)相關(guān)的例子加深學(xué)生對(duì)這一知識(shí)的理解。可以用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言寫一段代碼，展現(xiàn)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)給父進(jìn)程與線程分配資源的具體情況。

（2）采用圖、文、動(dòng)畫等多種手段使理論生動(dòng)易理解

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中很多重要的理論雖然通過文字和算法描述能夠介紹清楚其原理，但是學(xué)生會(huì)覺得理論枯燥、晦澀難懂，進(jìn)而失去了學(xué)習(xí)興趣。如果在介紹理論的過程中能恰當(dāng)?shù)厥褂脠D、動(dòng)畫等手段就可以使枯燥的學(xué)習(xí)變得有趣，從而激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善理論學(xué)習(xí)的效果。然而，過多的使用圖形和動(dòng)畫會(huì)使課件過于花哨，反而容易分散學(xué)生的注意力，在教學(xué)過程中要特別注意這一點(diǎn)。

（3）利用主線突出課程的系統(tǒng)性和整體性

學(xué)生在學(xué)習(xí)《操作系統(tǒng)》課程時(shí)經(jīng)常只見局部不見整體。對(duì)操作系統(tǒng)各個(gè)模塊的運(yùn)行原理能夠較好理解，但是對(duì)類似于“操作系統(tǒng)采取了哪些措施保障程序順利執(zhí)行結(jié)束”這樣的問題并不能清晰準(zhǔn)確地回答，而對(duì)這個(gè)問題的回答正是學(xué)生是否透徹理解操作系統(tǒng)原理的重要體現(xiàn)。要幫助學(xué)生全面透徹理解操作系統(tǒng)，在授課過程中必須突出整體性和系統(tǒng)性。文獻(xiàn)[6]也強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中要突出整體，注重知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系。

為做到這一點(diǎn)，可以將程序的執(zhí)行過程作為主線將操作系統(tǒng)各個(gè)模塊的內(nèi)容連系起來(lái)。在講解程序如何執(zhí)行的過程中，適時(shí)地將操作系統(tǒng)各個(gè)模塊的內(nèi)容以及模塊之間相互協(xié)作的內(nèi)容引申出來(lái)。這種方式即可在縱向上對(duì)某個(gè)模塊進(jìn)行深入闡述，也可在橫向上對(duì)模塊間的協(xié)作關(guān)系進(jìn)行清晰解釋，使學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)有一個(gè)系統(tǒng)、整體的認(rèn)識(shí)。

3 結(jié)論

《操作系統(tǒng)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，在作業(yè)課程體系中扮演非常重要的角色，具有知識(shí)點(diǎn)多、理論性強(qiáng)等特征，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易出現(xiàn)只見局部、不見整體的情況。為提高操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)效果，本文提出了將抽象知識(shí)具體化、將枯燥理論生動(dòng)化的教學(xué)思路，并探討了利用主線將操作系統(tǒng)知識(shí)系統(tǒng)化的教學(xué)方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]湯小丹，梁紅兵，等.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（第四版）[M].陜西：清華大學(xué)出版社，2014.

[2]張堯?qū)W，宋虹，等.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程（第四版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[3]楊曉敏，吳煒，等.《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》課程教學(xué)改革之探索與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇.2015，7：110-111.

[4]劉楊濤，白光遠(yuǎn).《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》課程教改研究[J].軟件導(dǎo)刊.2012，11（4）：184-186.

[5]葉俊民，李源，等.“操作系統(tǒng)原理”理論與實(shí)踐課教學(xué)研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理.2010，27（9）：171-177.

[6]劉乃琦，蒲曉蓉，等.電子科技大學(xué)“計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)“精品課程建設(shè)[J].計(jì)算機(jī)教育.2006，17-20.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]