物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)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(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要課程，學(xué)習(xí)該課程不僅可以幫助物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生理解計(jì)算機(jī)如何運(yùn)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(yùn)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(jì)算機(jī)中所有的軟硬件資源，還要合理組織計(jì)算機(jī)的工作流程，在用戶(hù)和計(jì)算機(jī)之間起到接口作用。因此《操作系統(tǒng)》的知識(shí)面較廣，涉及組成原理、編譯、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、并稱(chēng)程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容，而這也導(dǎo)致了該課程知識(shí)點(diǎn)跨度和難度都較大，知識(shí)點(diǎn)多，理論性強(qiáng)，且過(guò)多的重點(diǎn)、難點(diǎn)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(jī)，論文提出了物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)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(píng)估等方面進(jìn)行改革，以提高本課程的教學(xué)質(zhì)量[3]。

1 物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)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(zhuān)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(dòng)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(mǎn)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(tīng)課，從而產(chǎn)生一系列連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法跟上老師的授課進(jìn)度，沒(méi)能構(gòu)建完整的知識(shí)體系，達(dá)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(jì)算機(jī)都是多核的， 但是目前在授課過(guò)程中，很多學(xué)校仍然按照單核 CPU來(lái)講解， 教材內(nèi)容跟不上時(shí)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(kāi)，學(xué)完課程后，學(xué)生很難從系統(tǒng)的角度來(lái)理解操作系統(tǒng)。且在教學(xué)過(guò)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(shí)踐能力較差。理論性過(guò)強(qiáng)，實(shí)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(shí)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(zhuān)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(jiǎn)答題，計(jì)算題等，考核的內(nèi)容大多都圍繞操作系統(tǒng)的理論知識(shí)展開(kāi)。這種卷面考核方式只是片面測(cè)試了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，而忽視了對(duì)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力測(cè)試[7]。

(4) 教學(xué)質(zhì)量評(píng)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(zhuān)業(yè)《操作系統(tǒng)》課程的教學(xué)水平，必須及時(shí)準(zhǔn)確地收集與教學(xué)相關(guān)的各方反饋信息，以達(dá)到監(jiān)控教學(xué)的目的，同時(shí)教學(xué)信息反饋還可使授課教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己在授課過(guò)程中的不足，幫助教師及時(shí)改正，從而進(jìn)一步提高教師的教學(xué)水平[8]。

2 物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)《操作系統(tǒng)》的課程改革實(shí)施

2.1 改變教學(xué)方法

《操作系統(tǒng)》是一門(mén)人造科學(xué)，該學(xué)科的諸多原理都是通過(guò)對(duì)人類(lèi)生活的各種現(xiàn)象仔細(xì)觀察并進(jìn)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(lèi)的直覺(jué)。因此教師授課時(shí)， 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(jìn)程切換時(shí)，可以日常生活中洗衣服和做飯兩件事的切換為例展開(kāi)；在講解優(yōu)先級(jí)算法時(shí)，可以銀行 VIP 用戶(hù)為例進(jìn)行講解，幫助學(xué)生更好的理解 [10]，使得枯燥的概念生動(dòng)化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 [11]。再者，教師在授課過(guò)程中要善于提出問(wèn)題，讓學(xué)生分析問(wèn)題， 最后對(duì)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力[12]。此外，在課件中，適當(dāng)增加動(dòng)畫(huà)效果，把一些復(fù)雜難懂的原理、算法通過(guò)動(dòng)畫(huà)展示出來(lái)，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(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)的發(fā)展日新月異，必須在講解課程時(shí)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(duì)論文的內(nèi)容進(jìn)行闡述。同時(shí)，加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)采用分級(jí)教學(xué)，首先是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，其次是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，最后是綜合性實(shí)驗(yàn)。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要采用的平臺(tái)是Linux，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括虛擬機(jī)下安裝Linux、控制實(shí)驗(yàn)、文件與目錄操作、GCC 編譯器的使用；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要包括進(jìn)程同步算法實(shí)驗(yàn)（生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題）、基于管道的進(jìn)程通信設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、銀行家算法實(shí)驗(yàn)、進(jìn)程調(diào)度算法實(shí)驗(yàn)、頁(yè)面置換算法實(shí)驗(yàn)、磁盤(pán)調(diào)度算法實(shí)驗(yàn)；綜合性實(shí)驗(yàn)包括調(diào)度器實(shí)驗(yàn)和文件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生采用分組協(xié)作的方式，選擇完成其中一項(xiàng)或兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

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

在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，以頁(yè)面置換算法為例，主要讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)頁(yè)面置換算法演示程序，包括最佳置換算法、先進(jìn)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(yè)面置換算法的同時(shí)，充分掌握算法在虛擬存儲(chǔ)器管理中的作用， 學(xué)生設(shè)計(jì)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(jī)考試，考試內(nèi)容除了基本的理論測(cè)試外，還應(yīng)添加動(dòng)手環(huán)節(jié)，讓學(xué)生自己動(dòng)手在 Linux平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信、同步、頁(yè)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(píng)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(píng)價(jià)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生評(píng)價(jià)、督導(dǎo)評(píng)價(jià)、同行教師評(píng)價(jià)。教學(xué)信息反饋系統(tǒng)界面圖如圖 4 所示。

3 結(jié)語(yǔ)

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(gè)方面展開(kāi)，主要實(shí)施的對(duì)象是13 級(jí)和 14 級(jí)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，在教學(xué)改革后，通過(guò)抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生的積極性、考試成績(jī)都有明顯提高，教師的教學(xué)質(zhì)量也得到了明顯改進(jìn)。