在操作系统实验教学中培养学生综合分析能力

张艳玲，高 鹰

（广州大学 计算机学院，广东 广州 510006）

在操作系统实验教学中培养学生综合分析能力

张艳玲，高 鹰

（广州大学 计算机学院，广东 广州 510006）

针对当前操作系统实验教学的现状和问题，该文提出了在操作系统实验教学中培养学生综合分析能力的观点和实践方案。首先利用实验分析法使学生更好地理解操作系统概念和原理，体验并掌握操作系统各个功能模块的实现机制和策略，然后将理论运用到实际科研项目中来分析问题和解决问题，从而培养学生综合分析能力。实践表明，上述方法可以使学生深入理解操作系统的原理精髓，并使学生学会综合分析所学理论，融会贯通后再应用到实际的项目中去，提高了学生综合分析的能力。

操作系统实验教学；综合分析能力；实践方案；实验分析法

操作系统是整个计算机系统的基础和核心。它为用户程序和其他软件、工具提供运行环境和服务，对硬件进行操作，控制各种计算机资源的分配与使用，扩充硬件的功能。它是计算机的系统软件和用户的操作平台［1］。因此，操作系统课程是大学计算机专业的核心主干课程。该课程的教学分为理论和实验两部分。实验部分要求学生在各种典型实例中深入理解操作系统原理精髓，掌握操作系统各个功能模块的实现方法，并能够将这些方法运用到实际应用中［2］。

1 操作系统实验教学的要求和作用

操作系统实验是计算机专业学生的必修实验课，该实验课程要求学生了解操作系统的基本组成部分，理解操作系统的进程管理、进程通信、内存管理、文件管理、设备管理等功能模块的实现机制和实现方法，然后编写实验程序来验证这些实现方法，同时体会和分析实验中所验证的理论的效果、作用和缺点，培养学生的批判性分析能力和解决问题的能力［3］。在实验中通过大量的实验环境和场景分析以及实例验证，不但可以培养学生过硬的编程实践能力以及“大胆假设、小心求证”的基本科研素质，还可以培养学生自己设计实验和分析实验的能力。同样，实验本身又可以反过来促进理论课的学习，学生更有兴趣深入理解理论课的原理和方法。同时，实验教学对卓越工程师的培养也具有重要意义。卓越工程师必须具备良好的工程实践能力和创新能力，具有极强的技术素质和实践探索精神。这就要求在大学阶段，强化实验教学，注重实践分析能力的培养。

2 当前操作系统实验教学现状

2.1 重理论，轻实验

目前的操作系统教学太重视理论课程的学习，轻视实践能力的培养。虽然操作系统实验是一门独立设课的实践课程，但现在的操作系统实验课却只有0.5个学分，16个课时，这样短的实验时间根本无法承载操作系统各个功能模块的实现方法验证过程。而且很多老师仍然认为实验课是为理论课服务的，并没有真正重视实验课程，因此在实验教学中，对培养目标、教学方法、教学内容、实验项目、实验要求、实验报告等方面的要求和内容并不深入，因为实验学时比较短，老师对实验内容的设计也不具体详尽。这样的实验教学就与实验课本身的培养方向和培养目标有偏差。并没有真正完成实验教学要求。实验教学是理论与实践相结合的重要手段，与理论教学是相辅相成的，它们互为基础，是高校教学中不可分割的两个有机组成部分［4］。因此，增加实验课时，重视实验教学，改进实验教学方法和手段，精心设计实验项目，提高实验报告要求是当前要解决的一个重要问题。

2.2 重操作结果，轻实验分析

现在很多学生做实验，特别是计算机专业的学生，只要编写的程序有不错的实验结果，就认为大功告成，甚至还认为自己完美地完成了实验内容，不去关注自己的程序代码是否规范易读，实验方法是否最优，程序本身是否具有容错性和健壮性，实验结果与实验环境是否相关等内容。结果即使做完了实验，都不清楚实验结果反映的内容和问题，更不理解实验中为什么会出现某种隐含错误但仍然会产生看似正确的结果［5］。总之，大多数学生只关注自己是否做出实验结果，并不关心实验结果和代码调试时的中间结果的分析，即重操作结果，轻实验分析。这样的实验过程很难培养出分析能力，同时也很难培养出解决实际问题的能力。

2.3 实验项目重教师提供，轻学生参与

目前大多数的操作系统实验项目都是由教师设计，提供给学生完成。老师在实验课上对每个实验项目需要掌握的知识点的概念原理、实验目的、实验方法、实验中用到的系统调用函数定义和使用方法等进行讲解，然后学生就开始做实验、编写代码、调试程序、输出实验结果。学生按照这样的实验步骤一步步进行下去，在实验过程中学生很少思考实验项目中为什么会涉及这些知识点，对这些知识点为什么采用这样的实验验证方法，有没有其他更有效或更优化的方法。因为所有的实验步骤老师都设计好了，学生没有参与其中，因此学生没有机会来具体分析、思考和探索实验项目本身的意义，每个实验步骤的条件，实验结果的含义和展示的问题。学生对实验项目缺乏主观的参与意识，只是在应付实验内容［6］。在这样的实验教学中，学生只是在按部就班地完成实验项目，并没有实现实验教学运用知识来分析和解决问题的真正目标，很难使学生对实验课产生乐趣和成就感，同时也不能激发学生潜在的能力和智慧。

3 重视学生综合分析能力的实验教学改革

3.1 重视实验教学，将实验教学与理论教学同等对待

实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要手段，具有理论课无可替代的重要作用。是理工科大学生必须掌握的实践技能，是提高动手能力和工程实践能力的重要教学内容［7］，也是培养卓越工程师必不可少的重要环节。因此，重视实验教学，将实验教学与理论教学同等对待是必然趋势，也是衡量一个学校教学质量高低的重要方面。但要真正重视实验教学，就要把实验课和理论课提升到同一高度，适当增加课时，提高实验报告要求，改革实验考核标准和手段。使教师和学生能真正把实验课和理论课同等看待，达到实验教学目的。

3.2 在实验报告中着重实验结果分析

目前大多数学生在撰写实验报告时，对实验过程中的实验代码和实验结果比较重视，对实验调试过程基本没有记录，也没有分析，把实验结果分析写成实验体会和实验心得，完全是主观感想，并不是科学报告的客观分析，这严重偏离了实验报告的客观性和科学性。在操作系统实验中，有些实验代码与当时的计算机环境息息相关，不同的计算机，甚至同一台计算机，在不同的时间运行同一程序都有可能产生不同的实验结果，因为操作系统是计算机系统软件，负责管理计算机的各种资源，因此，当系统资源状况发生改变时，模拟管理资源的软件就会体现出不同的资源状况，也就会产生不同的运行结果［8］。如果不对实验结果进行客观分析，就不会发现实验程序与实验环境的关系。同时也就不能理解操作系统各个模块的理论精髓。因此在实验报告中，加强实验结果的客观分析很有必要，并将实验报告中的实验结果分析部分完全纳入实验考核范围，并适当提高实验分析部分的占分比例，有助于督促学生认真对待实验结果的客观分析。

3.3 在实验题目中给学生留有发挥空间

良好的实验项目设计可以体现课程的核心内容和课程的本质要求。但太严格的实验步骤又会限制学生能力的发挥，二者需要互相渗透，相得益彰。操作系统实验课就是一门既有很强的逻辑原理，又有极大灵活性的实验课程［9］。因此在设计实验项目时，就要认真分析实验课的培养目标，将主要的和基本的理论验证实验做通、做透，规范实验要求，明确实验步骤和实验验证方法，让学生在实验课初期能够很快理解实验内容和实验目标，掌握操作系统各个模块的基本实现机制和策略。在此基础上。老师就可以提出一些可以发挥学生创造性的实验。例如，教师列出本学期学过的主要原理，要求学生自主设计实验题目、实验方法和实验步骤，要求设计的题目中必须用到其中的几个原理，或者是老师只给出实验要求和实验目标，由学生自己来写出实验方法和实验步骤，并分析实验结果，具体实验中涉及哪些知识点，哪些系统文件，哪些系统调用函数等，全部由学生自己去思考分析。这样学生就会从已经掌握的知识中来探索分析和解决问题。这对学生运用知识的能力、综合分析问题和解决问题的能力是一个严峻的考验，也是一个非常有益的尝试。同时也挖掘和开发出了学生的工程实践能力、创新能力和学生自身并未察觉的潜在能力，突破学生的自身认识，也使学生发现了自身的知识漏洞，经验偏差，思维方法的局限［10－11］。对学生将来能够在一生的奋斗中具有更大的主动性提供了思考。

4 实验教学中培养的综合分析能力在实际科研项目中的运用

操作系统是一套设计非常严谨的系统软件，其设计要求极高。因此操作系统软件中涉及的软件设计和实现方案都是非常优秀的方法。如果能够通过实验课程的实践编程实现和综合分析探讨，对掌握良好的编程技术和编写优秀的软件具有极大的帮助。学生在参加老师的科研项目“三维基坑预警系统”时，就非常有效地将操作系统中的进程并发控制思想运用到基坑预警软件设计中，实现了多路传感器对动态实时数据库的更新控制［12］。

5 结束语

操作系统实验是计算机专业学生的必修实验课，也是培养学生综合分析能力、解决问题能力、创新能力的重要实践机会。通过重视和改进实验教学，增加实验学时，提高实验报告要求，加强实验结果分析，灵活设计实验项目，并利用老师的科研项目对学生的综合分析能力进行提升等手段，可以改进现有的实验教学，强化实验教学目标，真正能在实验课上培养学生综合分析能力和创新能力。

［1］孟庆昌.操作系统原理［M］.北京：机械工业出版社，2010.

［2］陈渝，向勇.操作系统实验指导［M］.北京：清华大学出版社，2013.

［3］任爱华，罗晓峰.操作系统实用教程实验指导［M］.3版.北京：清华大学出版社，2009.

［4］齐龙.高校实验技术队伍建设的现状、问题与对策［J］.江西农业学报，2010，22（5）：201－203.

［5］赵传信，季一木.操作系统实践课程内容设置与教学方法［J］.智能计算机与应用，2010（2）：40－41.

［6］祝诗平，黄华，张建军，等.构建分层次按需求的实验实践教学与人才培养模式的探索［J］.西南师范大学学报（自然科学版），2012，37（6）：249－253.

［7］曾荣华，罗一帆，周合兵，等.探索综合与创新实验室的建设开放与管理［J］.实验技术与管理，2010，27（9）：24－27.

［8］潘景昌，刘杰.操作系统实验教程－Linux版［M］.北京：清华大学出版社，2010.

［9］黄廷辉，王宇英，崔更中.“操作系统”课程实践教学的研究与实践［J］.计算机教育，2007（22）：18－20.

［10］王志林，刘苏明，邵进，等.高层次本科人才培养中的研究性实验教学［J］.中国大学教学，2006（2）：45－47.

［11］庞巍，吕鹏，张昀青.加强试验教学激发大学生实验兴趣［J］.科技创新导报，2008（6）：222.

［12］张艳玲，张亚芳，邓鹏勇，等.基坑实时监测预警系统：2013SR006494［P］.2013－10－12.

Training Student s Comprehensive Analysis Capabilities in the Operating System Experimental Teaching

ZHANG Yanling，GAO Ying
（Computer college，Guangzhou University，Guangzhou 510006，China）

Aiming at the current situation and problems of currentoperating system experiment，this paper puts forward the view point and practice of cultivating the students comprehensive analysis ability in the experimental teaching of the operating system.The experimental analysismethod is used to help students better understand the concepts and principles of operating systems，experience and master the implementation mechanism and strategy of the operating systems functionmodules，and then applied them in the actual research projects.Analyze and solve problems，cultivate students comprehensive analysis ability.Practice has proved that the above methods can enable students understand the essence of the principle of operating system，and enable students learn how to comprehen sive analysis the theory，then apply them to the actual projects.

operating system experimental teaching；comprehensive analysis abilities；practice scheme；experimental analysismethod

G42

A

10.3969／j．issn．1672－4550.2017.03.014

2015－10－28；修改日期：2017－04－17

广东省高等教育学会实验室管理专业委员会基金项目（GDJ2014066）。

张艳玲（1970－），女，博士，副教授，主要从事图像处理与模式识别，三维重建技术，计算机教学改革与实验教学改革方面的工作。