操作系统课程“三点一线”教学模式的应用研究

陈洁，侯海良



操作系统课程“三点一线”教学模式的应用研究

陈洁，侯海良

（湖南人文科技学院 信息学院，湖南 娄底 417000）

操作系统是计算机类专业的传统必修课，由于课程的知识过于抽象和应用型本科学校学生的特点，使得长期以来操作系统的教学效果不太理想．针对目前操作系统教学中存在的问题，围绕学生职业应用能力培养这条主线开展教学活动．从教学目标的落实，学生学习兴趣的调动和师资队伍建设等方面对课程教学进行改革，逐步探索出了针对操作系统的“三点一线”教学模式．教学实践表明，“三点一线”的教学模式在操作系统课程教学中效果显著，提高了学生的学习积极性，扩展了学生的知识面和知识应用能力．

操作系统；教学模式；职业应用能力；兴奋点

操作系统是计算机中最重要的系统软件，也是最接近硬件的系统软件，是用户与计算机系统交互、设计与开发应用系统的计算机系统软件．它主要是实现计算机资源的有效管理，为高层应用软件的运行提供良好的运行环境[1]．作为计算机及相关专业的传统必修课，操作系统课程的重要性勿容置疑．由于操作系统课程的理论性和实践性都较强，概念多、概念抽象、涉及知识面广，其整体思想和所涉及的具体技术又往往难于理解，实践环节不容易操作[2]．学习这门课程的学生，特别是应用型本科院校的学生，他们的基础本来就不够扎实，自学能力不强，对理论性知识的学习不感兴趣．目前操作系统课程的任课教师，特别是年轻教师普遍是从“一个学校门进入另一个学校门”，缺乏工程实践能力，无法将操作系统的理论知识与实际应用结合起来．学生往往觉得该课程知识抽象难懂，缺乏应用价值，对课程学习缺乏兴趣．在传统教学模式中，教学手段比较单一，课堂只是知识的倾倒处，教师是倾倒的操作员，学生是倾倒的被动容器．特别是目前普遍存在的多媒体课件滥用现象，使“知识倾倒”变得更加快捷，极大地禁锢了教学双方的主动学习和思考意愿[3]．这些都导致操作系统的课程教学效果不太理想．

针对操作系统课程的重要性和教学效果的反差，探索出了操作系统课程的“三点一线”教学模式[4]，即在操作系统教学中确定教学目标的落脚点，抓住学生学习的兴奋点，占据整个课程教学的制高点，并围绕学生职业应用能力培养这条主线开展教学活动．积极引导学生实现从“苦学变乐学，从学会变会学”，激发学生的学习主动性，实现知识学习和能力培养与工作需求相匹配，提高学生的职业应用能力．

１　操作系统教学中存在的问题

1.1 缺乏提高学生参与度的手段，学生学习兴趣不高

操作系统课程知识点多，知识范畴既涉及到了计算机硬件方面的知识，如微机接口、计算机组成原理等，又涉及到计算机软件方面的知识，如高级语言程序设计、数据结构、数据库系统和软件工程等课程．这就要求学生具有雄厚的计算机硬件基础知识、深厚的程序设计语言功底和扎实的数据结构基础知识[5]．课程中的一些基本原理很抽象，它的设计方法和实现技术又是教师难以向学生直观展示的．课程自身的特点使学生不容易理解和掌握，学生容易产生厌学、畏学的情绪．目前大部分学校都把它当成一门纯理论性课程进行讲授，学生的参与度不大，无法将自己的学习感受与所讲授的理论知识产生共鸣．有些学校虽然开设有实验课程，也只是一些算法的仿真和验证，学生无法通过实验真正体验到运用所学知识的满足感和成就感，无助于学生对理论知识的进一步理解．因此，学生普遍感觉该课程学习压力太大，不知道如何下手将该课程学好，更谈不上主动探究学习.

1.2 理论知识与应用脱节，教学目标难落实

操作系统是一组控制计算机硬件及软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合．通过操作系统的学习，要求学生理解和掌握操作系统的基本理论、设计原理和实现技术，理解计算机系统工作、用户与计算机系统交互与设计开发的基本知识结构，培养学生分析问题和解决问题的能力，以适应职业的需要[6]．传统的操作系统教学中多是以抽象的理论讲述为主，往往与实际应用融通不够，导致大部分学生对操作系统的理解局限于一个模糊的框架，甚至框架都不甚清楚，仍然是“知其然而不知其所以然”．学生往往知道了概念，无法把所学的知识与目前常用操作系统联系起来，更无从谈实现操作系统的功能了．

1.3 有工程实践经验的师资不足

教学制高点是指教师在整个教学过程中应始终起着主导作用，保证以应用能力培养为中心的教学模式不会偏离教学目标．因此，教师不但要有扎实的操作系统理论根底，熟练掌握课本知识，更需具备一定的工程实践能力，善于对课本中知识进行扩展，能够将操作系统技术领域的最新科技动态引入课程教学活动，将知识与真实职业中的应用结合起来讲解．而大多数操作系统任课教师特别是青年教师往往是从一个学校门进入另一个门，缺乏工程实践的锻炼，再加上教材的知识更新不及时，教师对前沿技术缺乏探究，致使培养的学生与社会需求脱节严重．

2 “三点一线”教学模式的应用研究

在学校培养应用性人才的办学方针指导和应用型本科院校转型发展的大背景下，如何使课程教学技能化、实践化和职业化，从而提升学生的实践应用能力和就业竞争力，已成为摆在地方高校教师面前的一个关键问题．在操作系统的教学探索中，为了充分发挥教师的主导作用和调动学生的学习积极性，按照“三点一线”教学模式组织教学，取得了很好的效果．操作系统课程“三点一线”教学改革的具体内容和采用的措施见图1.

图1 操作系统课程“三点一线”教学改革的具体内容和措施

2.1 根据岗位要求制定教学目标

教学目标的制定是关键，为了制定科学合理的课程教学目标，首先要了解市场对人才的能力要求，将社会对人才职业技能的需求反馈到操作系统的教学目标中．通过深入企业调查和征求行业专家的意见，将职业需求反馈到课程教学目标中．通过反复调研并组织校内外专家进行认证，制定操作系统教学目标是让学生理解和掌握操作系统的基本理论、设计原理和实现技术，掌握操作系统的运行机制和设计思想，并能在具体的操作系统下进行编程和应用，培养学生分析问题和解决问题的能力，以适应职业的需要．

2.2 优化教学内容，落实教学目标

教学的对象是应用型本科计算机类专业及相关专业的学生．应用型本科教育是本科层次教育，但它更强调的是实践性、应用性和技术性[7]．如果不针对应用型本科院校学生的特点，有侧重性的讲授内容，搭建合理的实验教学体系，应用型人才的培养目标就难以达到．所以在讲授“操作系统”这门课时，坚持做到“少而精，切忌泛而广”的教学理念．课程教学“以学生掌握了多少用得上的知识”为目标，解决长期以来在理论教学中过分强调讲授了多少知识、实验教学为理论服务的教学模式．

2.2.1 教学内容的优化 为了解决操作系统课程教学内容重、课时少的问题，实现教学内容难点突出，详略得当，深入浅出地安排教学内容．坚持以应用为主线构建课程的教学内容，在实际中遵循以下原则.

（1）基本功能比效率优化更重要．操作系统有五大基本功能，即处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理与用户接口．操作系统的发展都是围绕着这五大功能展开的，虽然在操作系统中出现了许多新技术，从本质上讲还是围绕这些基本原理展开．所以从内容上看，基本原理部分的内容比注重提高系统效率和优化管理的内容更为重要．

（2）动态工作过程更重要．操作系统的各章都是以过程作为重点内容，其他一切内容，如概念、技术、算法等都应围绕过程而展开．例如：处理机管理从程序到进程再到线程；存储器管理的连续分配到离散分页式再到虚拟存储，整个存储管理过程都是围绕这个线索展开的；对于像设备管理和文件管理的内容同样有过程这一主线的存在．因此，操作系统的教学内容中各个功能实现的过程是重点学习的内容．

（3）成熟技术更重要．在操作系统中的技术更新快，但并不意味着新技术就比旧技术重要，或者新技术的出现就会导致旧技术的淘汰．现实是操作系统中存在许多出现很早，但一直延用至今的技术，经过多年的使用证明这些技术都是相对成熟、完善的技术，是必须让学生掌握的．而对于那些虽然出现很晚，但并没有获得广泛使用的所谓新技术，或者曾经发挥过重要作用目前使用较少的技术，将其列为扩展视野的材料，引导学生课外阅读．例如：对于存储管理中段式和段页式管理、文件管理的文件分配表 FAT（早在 DOS 操作系统中采用的技术）、进程中的加锁实现等，这样的知识只需要简单介绍后让学生课外阅读．

2.2.2 实践教学改革 现有的操作系统课程教学侧重理论讲授，虽然也设置操作系统实验，但是多为算法的简单模拟．为了提高学生的系统能力，需要按照社会需要组织实践教学，建设多层实践教学体系，开展“系统”级别的实践训练，从观察系统到仿制系统，再到定制系统，最终进入创造系统，培养学生的系统能力．目前我校已经购买了操作系统综合实验平台，已经初步形成了3个层次的实践教学体系.

（1）验证性实验．验证性实验融入理论教学中，在相关理论讲解过程中编制简单的程序，观察程序的运行结果，从而体会操作系统的相关概念和了解算法的特点.

（2）应用性实验．这一层次与理论教学同步进行．在进行算法的讲解过程中要求学生分析和阅读算法源代码，通过对源代码的分析，使学生对算法的整个编译过程和实现过程有一个更加直观上的理解，提高学生的编程能力．

（3）创新性实验．创新性实验通过开设专门的实验项目进行．一部分实验涉及算法的改进，在分析源码的基础上，针对某些算法的不足进行改进或者提出新的算法；还有一部分实验以分模块方式进行，2~3名学生分成一组，几个组或者每个组通过几次实验完成一个简单的操作系统．

2.3 优化教学手段，注重学生学习能力的培养

应用型本科学生基础差底子薄，抽象思维能力差，缺乏学习的主动性，但他们的情商高，善于和教师交流，参与意识强．在实际教学中要充分利用学生的这些特点，提高学生的学习兴趣．其主要途径就是让学生全面参与到教学活动中，用实际的任务驱动，用抛出的现实生活中他们关心的问题引导其去思考，抓住学生的兴奋点，肯定他们的成果和进步，增强他们的信心，激发学生的新鲜感和学习积极性．

2.3.1 案例式教学 操作系统作为一门理论性较强的课程，直接的理论讲解枯燥乏味，而且知识不容易讲透，就算讲透了学生也不容易理解其具体应用．可以将进程管理、内存管理、文件系统以及设备管理系统部分的知识融入到对Linux 内核模块、Linux 文件系统、Linux 内存管理、Linux 进程管理和Linux 设备管理等几个案例中，通过案例剖析使比较枯燥的理论知识变得生动有趣，激发学生的学习兴趣．

2.3.2 探讨式教学 对于部分先期课程学过的知识、最新知识等，为了节省课堂教学时间，可以引入“设疑-自学-提问-释疑-总结-练习”的探讨式教学模式．例如：设备管理中的很多内容曾在计算机组成原理课程涉及到，输入/输出控制方式的工作过程己经在计算机原理课有过介绍．教师可以提前提出关于该内容的一些主要问题，然后请学生们课后自学并回答提出的问题．上新课时，教师也可先讲解，然后由学生向教师提问，教师回答，然后教师再向他们提问补充遗忘部分．接着教师就教学内容作总结，介绍知识的重点、难点和需要掌握的知识点及相关的应用，最后提出思考题和作业题给其练习．

2.3.3 学生互出试卷 对于重要的知识，请学生课后就相关内容互出试卷，要求每人1份，题型标准、选题合理、密度均匀、份量适当．然后交换给学生测试，最后再交出题人判分．通过这种方式能有效地提高学生课后学习的主动性和增强对知识点的理解，也能激发学生查阅资料扩展视野．

2.3.4 10分钟教师 对于操作系统中前沿的技术，书本上一般很少涉及，教师在讲授相关理论后布置学生课后查阅相关资料，并准备10分钟左右的报告内容，课堂随机抽查学生上讲台讲授．如讲授内存管理时可以要求学生查阅自动回收内存技术和云存储技术等．通过该环节培养学生查询、收集和利用资料的能力，培养学生自学能力和表达能力．

2.4 加强师资队伍建设

操作系统课程涉及的知识面很宽，为顺利开展“三点一线”教学模式，教师应达到4点要求：一是掌握课程的知识体系，有能力把握要点和重点，将知识点进行归纳．二是熟悉知识点的应用情况，能对重要知识点的理论知识和应用进行扩展，使学生能掌握知识和运用知识．三是要能运用合理方式引导学生主动学习和思考，让学生真正理解透彻并能提出自己的观点．四是及时向学生介绍操作系统最新科研动态，使热衷于该领域研究的学生具备基本的科研创新能力．

为了达到要求，需要提高教师的工程素养和知识水平以增强教师对知识的掌控能力．几年来，教学团队充分利用学校和学院师资队伍培训政策，每年组织２名教师到对口企业进行４~６个月的顶岗培训；同时开展任课教师集体备课，精选案例，设计课堂教学环节，定期讨论，交流授课心得；激励教师在科学研究，教学研究，教材建设及实验室建设等方面展开研究，构造了“课堂教学——课后研究——反哺课堂”相结合的良性循环系统．

3 结束语

操作系统课程自身难度无法克服，好的教材能起到推波助澜的作用，更需要学生积极主动地学习和授课教师有效地引导．因此，采用合理教学模式尤为重要．只有以人为本，充分发挥教师的作用和调动学生的学习积极性，才能够事半功倍．由于客观原因，所有的学生都接触到名师的可能性不大，而一套合理高效的教学模式是每个普通教师都能掌握的，好的教学模式关注的是教学质量的提高．本文分析了操作系统课程教学中存在的问题，针对应用型本科学生的特点，结合团队多年教学实践活动和对课程教学改革的探索，总结出操作系统的“三点一线”教学模式，并从具体实施方面进行了详细阐述．通过几年的实践证明，在操作系统中实施“三点一线”教学模式能显著提高课程的教学效果．首先，提高了教学目标和职业岗位能力的契合度，优化了教学内容，学生的学习目的更加明确．其次，提高了学生的参与度，学生能积极参与到教学活动中来，有效地提高学生的学习兴趣和主动思维能力．再次，调动了学生的学习主动性，学生课外学习和参与项目研究的积极性高涨，有效地扩展学生的知识面、知识应用和创新能力．最后，师资队伍逐步趋于合理，教师的实践能力得到提高．然而，课程教学改革是一个不断完善的探索过程，在操作系统的课程教学中还有很多问题值得深入研究．在今后的教学中，力争进一步提高课程教学质量，培养出适应社会需求的高素质专业技术人才．

[1] 张鸿，罗宇翰．操作系统课程中抽象知识的可视化教学研究[J]．计算机教育，2014（14）：50-53

[2] 唐文静，孙中红．从应用型本科人才能力培养谈《操作系统》实践教学[J]．大学教育，2013（8）：117-118

[3] 李景峰，刘伟，郝耀辉，等．操作系统的启发式教学研究与探讨[J]．计算机教育，2010（8）：87-90

[4] 丘秀英．“三点一线”：高职公共英语教学方法之改进[J]．职业教育研究，2009（7）：101-103

[5] 魏士伟，邓维，柯捷．应用型本科“操作系统”课程教学改革研究[J]．教育教学研究，2016（18）：103-105

[6] 赵鹏，刘慧婷，姚晟，等．基于系统能力培养的操作系统课程改革与建设[J]．计算机教育，2016（1）：56-58

[7] 潘懋元，车如山．略论应用型本科院校的定位[J]．高等教育研究，2009，30（5）：35-38

The application of the teaching mode of three key points and one mainline on operating system course

CHEN Jie，HOU Hai-liang

（School of Information，Hunan University of Humanities，Science and Technology，Loudi 417000，China）

Operating system course is a traditional compulsory course of computer science major and the related majors．Due to the abstract knowledge of this course and the college students′ characteristic of the application oriented universities，the teaching effectiveness of the operating system is not quite satisfied for a long time. Based on analyzing the problems in the teaching of operating system，the teaching activities is performed around the mainline of the cultivation of career application ability，a teaching mode of three key points and one mainline for operating system is worked out through teaching reform on curriculum goal realization，arousing the students' interest and teaching staff construction．Practice shows that the teaching mode of three key points and one mainline improves the teaching effect of the operating system course is remarkable，enhances students′ learning initiative，extends their knowledge scope and cultivates their abilities of knowledge application.

operating system；teaching mode；career application ability；excitement

1007-9831（2016）09-0076-05

TP316∶G642

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.09.022

2016-07-03

陈洁（1981-），女，湖南衡阳人，讲师，硕士，从事信号处理、数字图像处理研究．E-mail：cj1732@126.com

侯海良（1980-），男，湖南岳阳人，讲师，博士，从事复杂系统建模与控制，多电机系统协调控制研究．E-mail：hhlcj1732@126.com