物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《操作系統(tǒng)》教學(xué)改革研究

引 言

《操作系統(tǒng)》是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的一門重要課程，學(xué)習(xí)該課程不僅可以幫助物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生理解計算機如何運轉(zhuǎn)，且《操作系統(tǒng)》的功能和技巧還可以在其他領(lǐng)域應(yīng)用，作為運行在硬件之上的第一層系統(tǒng)軟件[1]，操作系統(tǒng)起著承上啟下的管家作用，不但管理計算機中所有的軟硬件資源，還要合理組織計算機的工作流程，在用戶和計算機之間起到接口作用。因此《操作系統(tǒng)》的知識面較廣，涉及組成原理、編譯、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、并稱程序設(shè)計等內(nèi)容，而這也導(dǎo)致了該課程知識點跨度和難度都較大，知識點多，理論性強，且過多的重點、難點導(dǎo)致需要記憶的東西很多，且比較抽象 [2]，加大了學(xué)習(xí)難度。為了降低課程的教學(xué)難度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升課程的考試成績，論文提出了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《操作系統(tǒng)》課程改革研究，該研究主要從教學(xué)方法、授課內(nèi)容、考核方式、教學(xué)質(zhì)量評估等方面進行改革，以提高本課程的教學(xué)質(zhì)量[3]。

1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《操作系統(tǒng)》的教學(xué)現(xiàn)狀

(1) 教學(xué)方法：目前，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《操作系統(tǒng)》的教學(xué)普遍采用教師集中講授的方式，學(xué)生被動接收，雖然目前大多教師都采用了多媒體技術(shù)，但多媒體上以文字居多，這種單調(diào)的理論和 滿堂灌 的方式很容易讓學(xué)生感到枯燥乏味，因此很難集中注意力聽課，從而產(chǎn)生一系列連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致學(xué)生無法跟上老師的授課進度，沒能構(gòu)建完整的知識體系，達不到很好的教學(xué)效果[4]。

(2) 授課內(nèi)容 ：目前，很多《操作系統(tǒng)》的教材都是純理論的，教學(xué)內(nèi)容也偏陳舊，例如現(xiàn)在的計算機都是多核的， 但是目前在授課過程中，很多學(xué)校仍然按照單核 CPU來講解， 教材內(nèi)容跟不上時代的發(fā)展[5]。不僅如此，目前大多數(shù)教材的內(nèi)容都圍繞著操作系統(tǒng)的功能展開，學(xué)完課程后，學(xué)生很難從系統(tǒng)的角度來理解操作系統(tǒng)。且在教學(xué)過程中，因授課內(nèi)容偏重理論，忽略了事件環(huán)節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生本課程的實踐能力較差。理論性過強，實踐性薄弱，內(nèi)容安排不合理，最終導(dǎo)致學(xué)生應(yīng)用技能訓(xùn)練不足，課程教學(xué)與實際相脫節(jié)的情況出現(xiàn) [6]。

(3) 考核方式：目前物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《操作系統(tǒng)》主要采用卷面筆試的考核方式，考試題型分為選擇題，判斷題，填空題， 簡答題，計算題等，考核的內(nèi)容大多都圍繞操作系統(tǒng)的理論知識展開。這種卷面考核方式只是片面測試了學(xué)生對理論知識的掌握程度，而忽視了對學(xué)生解決實際問題的能力測試[7]。

(4) 教學(xué)質(zhì)量評估：教學(xué)質(zhì)量是高校的生命線，教師課堂教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響學(xué)校的人才培養(yǎng)質(zhì)量，而教學(xué)信息的反饋是教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控管理的重要環(huán)節(jié)，因此，要想提高物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《操作系統(tǒng)》課程的教學(xué)水平，必須及時準確地收集與教學(xué)相關(guān)的各方反饋信息，以達到監(jiān)控教學(xué)的目的，同時教學(xué)信息反饋還可使授課教師及時發(fā)現(xiàn)自己在授課過程中的不足，幫助教師及時改正，從而進一步提高教師的教學(xué)水平[8]。

2 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《操作系統(tǒng)》的課程改革實施

2.1 改變教學(xué)方法

《操作系統(tǒng)》是一門人造科學(xué)，該學(xué)科的諸多原理都是通過對人類生活的各種現(xiàn)象仔細觀察并進行抽象得到的[9]，操作系統(tǒng)中的很多算法、原理都符合人類的直覺。因此教師授課時， 可以利用操作系統(tǒng)這一特性，將學(xué)生難以理解的、抽象復(fù)雜的原理、算法、概念生活化。如在講解進程切換時，可以日常生活中洗衣服和做飯兩件事的切換為例展開；在講解優(yōu)先級算法時，可以銀行 VIP 用戶為例進行講解，幫助學(xué)生更好的理解 [10]，使得枯燥的概念生動化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 [11]。再者，教師在授課過程中要善于提出問題，讓學(xué)生分析問題， 最后對問題進行總結(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和獨立解決問題的能力[12]。此外，在課件中，適當(dāng)增加動畫效果，把一些復(fù)雜難懂的原理、算法通過動畫展示出來，可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 授課內(nèi)容的改變

計算機和操作系統(tǒng)的發(fā)展日新月異，必須在講解課程時讓學(xué)生了解最新的技術(shù)，可以下載最新的論文下發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生自己查資料掌握，并對論文的內(nèi)容進行闡述。同時，加大實驗教學(xué)任務(wù)。實驗采用分級教學(xué)，首先是基礎(chǔ)性實驗，其次是設(shè)計性實驗，最后是綜合性實驗。

基礎(chǔ)性實驗主要采用的平臺是Linux，實驗內(nèi)容包括虛擬機下安裝Linux、控制實驗、文件與目錄操作、GCC 編譯器的使用；設(shè)計性實驗主要包括進程同步算法實驗（生產(chǎn)者消費者問題）、基于管道的進程通信設(shè)計實驗、銀行家算法實驗、進程調(diào)度算法實驗、頁面置換算法實驗、磁盤調(diào)度算法實驗；綜合性實驗包括調(diào)度器實驗和文件系統(tǒng)實驗。學(xué)生采用分組協(xié)作的方式，選擇完成其中一項或兩項實驗，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力、動手能力和創(chuàng)新能力。

在基礎(chǔ)性實驗中，以進程控制實驗為例，主要的實驗?zāi)康氖亲寣W(xué)生掌握Linux 操作系統(tǒng)中的一些與進程控制相關(guān)的命令，如 ps 命令，pstree 命令，kill 命令、top 命令等。實驗結(jié)果如圖 1 所示。

在設(shè)計性實驗中，以頁面置換算法為例，主要讓學(xué)生自己設(shè)計頁面置換算法演示程序，包括最佳置換算法、先進先出置換算法、最近最久未使用置換算法，讓學(xué)生理解在頁面置換算法的同時，充分掌握算法在虛擬存儲器管理中的作用， 學(xué)生設(shè)計的部分代碼如圖 2 所示。

2.3 考核方式的改變

將期末的試卷考試改為上機考試，考試內(nèi)容除了基本的理論測試外，還應(yīng)添加動手環(huán)節(jié)，讓學(xué)生自己動手在 Linux平臺下實現(xiàn)進程通信、同步、頁面置換等?？荚囅到y(tǒng)界面如圖 3 所示。

2.4 教學(xué)質(zhì)量評估系統(tǒng)的建立

為了更好地監(jiān)控教師的教學(xué)情況，建立自己院系的教學(xué)信息反饋系統(tǒng)，該評價系統(tǒng)可以實現(xiàn)學(xué)生評價、督導(dǎo)評價、同行教師評價。教學(xué)信息反饋系統(tǒng)界面圖如圖 4 所示。

3 結(jié)語

該課程改革主要從教學(xué)方法、授課內(nèi)容、考核方式、反饋系統(tǒng)四個方面展開，主要實施的對象是13 級和 14 級物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生，在教學(xué)改革后，通過抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生的積極性、考試成績都有明顯提高，教師的教學(xué)質(zhì)量也得到了明顯改進。