上海交通大学“操作系统”精品课程的立体化建设

1 课程建设基本情况

由于操作系统在计算机领域有举足轻重的作用，能否学好“操作系统”对计算机专业学生的未来发展有着诸多影响。为此，我校操作系统课程组经过认真探索，从教学方法、上课形式、课程内容、考试方式等方面对操作系统教学进行改革和创新，提出并实施了一系列具体的措施，全力营造精品课程。

首先，我们以联系的方式把握“操作系统”的教学。“操作系统”是一门整体性很强的课程，涉及计算机的方方面面，且直接与计算机硬件打交道。因此，硬件的基础知识对操作系统学习的关联非常大。如果学生对计算机组成与系统结构不够清晰，学习“操作系统”时就会遇到很大的困难。因此，我校“操作系统”课程组的老师经常与“计算机组成”和“数据结构”等课程的老师沟通，确保这些课程之间的逻辑连贯性和知识紧凑性，甚至由同一教师教授这三门课程，以取得这些知识间的无缝连接，从而提高学生学习操作系统的效果。

其次，我们参考美国著名大学的“操作系统”教程，吸取他们在“操作系统”教学上的经验及独到之处。同时，在课程教学中引入团队人员在设计真正的商业操作系统中所积累的经验，如EMC的Engenity智能存储操作系统、IBM的AIX操作系统等，将跨国公司在研发操作系统上的心得体会与经验教训应用于课程的教学和实验室的课题设计中，让学生了解实际操作系统设计中的酸甜苦辣，从而提升学生学习理解操作系统的层次和深度。

更为重要的是，我们以立体化教学组合来创造精品环境。从联系生活的现身说法，到课程网站、FTP下载站、E－learning在线教育互动平台以及邀请业界精英进行讲座，各种方式均以其独特的功用被纳入到整个教学的计划和安排中。尤其是E－learning上的师生互动，让授课教师能够及时了解到学生的反馈，及时对教学计划进行调整，以更好地适应不同班级的学生需求。最后，我们鼓励学生在课堂内外进行思索，在设计大实验中勇于创新，探索把握操作系统的精髓。

2 精品课程的创新点

本课程的特色与创新点是以哲学为立教基础、以立体化手段构造精品环境、以前沿接轨开阔学生视角、以现身说法激起学生的学习兴趣。

1） 以哲学为立教基础

人类万事万物均与哲学有着千丝万缕的联系，操作系统也不例外。从哲学上看，操作系统乃至计算机整个领域为一人造科学，即它们的原理、方法和实践不具有绝对的正确与错误，而只是具有相对的好与坏而已。因此，在操作系统的设计上，最后的考虑因素通常是哲学上的考虑。如是否需要节省成本？是否需要简化开发过程？为效率的提高能够付出多大的代价？这些考虑最后体现在操作系统设计的各种具体选择上。而有些初看难以理喻的设计决策，在上升到哲学的思考层次之后，就完全清晰明了了。

2） 以立体化手段营造精品教学环境

多管齐下，将所有有助于教学的方式应用到教学过程中，最大限度营造精品教学环境。案例教学以史为鉴，让学生置身于模拟的真实环境中，学习如何进行具体的操作系统设计和问题解决。课题设计大实践培养学生运用知识、解决问题和团结协作的能力。全英语或双语教学迫使（鼓励）学生使用英语解答，提高英文交流能力。教学网站扩充课堂内容，提供大量“操作系统”课外补充资料、电子课件和在线自测。E-learning学习平台将54学时的课堂教学扩充成无时空限制的在线教学。

3） 以国际化教学的前瞻性开阔学生视角

结合国内外操作系统领域的最新发展，参考国际著名大学最新推出的操作系统课程大纲，借鉴大型跨国公司在设计操作系统中获得的经验和教训，注重专业知识的前瞻性和国际性，构建合理的教学内容。聘请优秀的第一线精英担任教师，参与教案制订，传授先进的理念和技术；邀请在操作系统设计上有见解的大师进行讲学，与国际前沿接轨，开阔学生视野。

4） 以现身说法的生动趣味性激起学习的兴趣

鉴于我们教学团队有着参加真实操作系统设计的经验，通过现身说法，讲解在设计过程中遇到的具体问题和采用的具体解决方法、将操作系统的原理在实践中进行分析，促使学生从现实的角度分析和解决问题。穿插于案例分析之中的原理介绍，使学生潜移默化地学会运用原理、把握精髓、深入浅出，使学生真正明了操作系统的奥妙，从而提高学生对操作系统的兴趣。

3 精品课程建设的具体实施办法

多年来，为营造“操作系统”精品课程，我们在教学内容、方法、手段等方面进行了一系列的研究和改革，构造精品环境，建立了一套具体的实施办法。

1）建立“案例-原理-实践”的教学模式

根据操作系统的特点，摒弃了过去只注重书本内容的教授，引进了实际工作的案例。通过案例分析，促使学生从实际出发，从现实的角度看待问题、分析问题，不再局限于书本上的条条框框。而穿插于案例分析之中的原理介绍，使学生潜移默化地学会运用原理。对操作系统设计的亲身实践，使得学生把所学转化为所用，并在所用中不断加深与把握对操作系统的理解，避免高分低能的现象。

2）建立“与生活联系起来”的深入浅出讲解模式

在多年的操作系统教学与设计中，我们发现操作系统的许多原理本来就来源于生活。如进程同步与生活中约会的类似性；缓冲区与超市的类似性；层次结构与人类上层建筑的类似性等。通过把这些人类生活中常见的机制引入到教学中进行类比分析，使枯燥的操作系统原理变得生动有趣，从而提高学生的学习兴趣。

3）建立立体化的精品教学环境

除了课堂教学，我们建立了课程网站和E-learning在线学习平台。在课程网站上放置了大量操作系统资料，包括各种线程库、小型操作系统、扩充性资料、标准规范、多媒体课件和录像，以及网上自测问答。在E-learning在线学习平台上，提供了选课、在线课件学习、交流、提问、提交和批改作业、通告、学生教学评估和反馈等功能。此外，采用双语教学，并选拔优秀学生进行全英文教学。

4） 建立理论联系实际的课程设计环节

在实践性教学环节上，我们和企业合作，使用最新的软件工具，搭建项目实践的先进实验平台。目前，建立了两个300平方米的独立实验室为学生长期开放。让学生以团队方式完成一个彰示根本原理的小型操作系统的开发，鼓励学生在实践环节上进行创新，提出自己的见解和设计，并在实验室加以验证，从根本上和底层次上深化对操作系统的理解。

5） 建立与当前技术的紧密联系

在介绍基础原理之外，对当前与操作系统相关的现代技术作出讲解。尤其是在操作系统设计的实际考量、操作系统威胁和操作系统的灾难应对上，我们讲解了先进的理论、方法和实践。例如，我们讲解了Phishing对操作系统安全的挑战，Multicore和流媒体技术对操作系统设计的影响、数据备份与灾难恢复对操作系统的新要求等。同时，我们邀请企业的资深工程师和操作系统的真正设计者开设讲座，传授最新技术和业界最佳实践，开阔学生视野。

4 精品课程相关教材介绍

在教学内容的组织上，我们遵循基础与前沿兼顾、理论与实际齐进、技术与管理并重的原则，覆盖了操作系统知识体系的所有方面，并努力为后续的信息安全理论、高可靠软件工程、分布式操作系统、信息灾难及灾难应对、实时计算等计算机领域专业课打下扎实的基础。

为此，我们选择了荷兰籍学者Andrew Tanebaum编写的原版国际优秀教材《Modern Operating System》作为中心教材。该书在操作系统界享有很高的威望，并被美国的多所著名大学选择作为教材或参考书，在Amazon的在线评论里也获得了五个星级的评价。该书对操作系统的论述全面、充分，错误较少，与操作系统的当前研究同步，文笔流畅，可读性强，趣味性高，是少有的优秀教材。学生使用后反映良好。

主讲教师个人简历

主讲教师邹恒明教授系美国密歇根大学（University of Michigan-Ann Arbor）计算机科学与工程博士、中国科学院计算技术研究所计算机科学硕士、华中理工大学计算机科学与工程学士。曾先后在美国IBM、美国国家数据公司、美国朗讯和美国EMC公司任职8年多，参与了EMC公司的Engenity存储操作系统和IBM的AIX操作系统的设计与开发，并为多家跨国公司设计过（信息）灾难恢复解决方案。2003年10月加入上海交通大学，为高可靠软件实验室负责人。目前开设的课程有操作系统、数据结构、计算机组成与系统设计、数据库系统和信息灾难及灾难应对。邹恒明教授在国际主要期刊和会议上发表论文几十篇，在软件可靠性预测与选择（高可靠软件工程）、信息灾难及灾难应对（HERMES信息盾）、安全存储与访问（高可用信息系统）、系统应用虚拟化（Translucent Computing）等方面取得了独特的研究成果。

邹恒明教授主讲的各门课程均获得了学生的广泛认同。以“操作系统”为例，其在上海交通大学软件学院教授的“操作系统”获学生评价分28.95（满分30），在计算机系教授的ACM班“操作系统”获学生评价分96.636（满分100）。

课程网址

http://se.sjtu.edu.cn/elearning/

账号：cs307

密码：cs307

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