《操作系统原理》课程思政教学案例设计与实践

詹 炜 雷 鸣 王同喜 罗爱军 包小军 孙庆生

（长江大学计算机科学学院 湖北·荆州 434023）

习近平总书记强调“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人。”习近平总书记还强调：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，其它各门课要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”

高校开展专业课“课程思想”教育是贯彻落实习近平总书记思想政治工作会议精神的表现，更是实现中华民族伟大复兴的重要举措。有数据显示：高校教师80%是专业教师，80%的课程是专业课程，学生学习时间的80%是专业学习，80%的大学生认为，对自己成长影响最深远的是专业课和专业课教师。这四个“80%”是提出课程思政建设这一重大命题的现实依据。

1 《操作系统原理》课程开展课程思政教育的必要性及优势

如图1所示：“操作系统”在计算机系统中扮演着核心地位，《操作系统原理》是计算机大类专业核心课程，旨在全面系统地讲授操作系统软件的体系结构、设计原理及其实现技术。课程旨在帮助掌握操作系统的定义、功能，理解现代操作系统的实现原理、涉及的数据结构及其实现算法，帮助学生建立系统概念，并将操作系统实现原理用于软件工程的设计与开发中。因此，《操作系统原理》的课程性质决定开展“课程思政”教育的必要性和优势：

图1：操作系统在计算机系统中的地位

2 《操作系统原理》课程思政教学方法总体设计

在专业课程中开展课程思政教育不能生搬硬套，强行加入，力争做到思政教学“润物细无声”，潜移默化的结合。既不能忘记专业理论及实践教育应该是课程的最核心的任务，以免将专业课程教学变为思想政治课程课堂；也不能为了思政而思政，将思政教学内容生硬地加入专业课教学过程中。

为帮助学生在掌握专业知识的前提下接收思政元素，达到专业课思政教育目的，本文拟设计采用案例教学法和思考讨论法相结合的方式开展课程思政教学。其中，案例教学法通过专业知识点引出相关思政案例，帮助学生生动地理解专业知识；思考讨论环节，发挥学生主观能动性，逐步引导学生思考案例所折射出的思政元素。

3 《操作系统原理》课程思政教学案例详细设计

《操作系统原理》课程思政必须是坚持在学科专业课性质不变基础上，挖掘课程蕴含的内在哲理、价值和世界观。本文精心设计，主要从以下四个方面挖掘思政元素：（1）需求驱动创新发展，增强家国情怀、民族自豪感和自信心；（2）引导学生用联系的观点看问题，全面考虑问题；（3）事物对立统一，发现、分析、解决问题的方法论；（4）通过操作系统实践环节培养学生的职业道德、团队协作和敬业精神。上述思政元素潜移默化地融入到《操作系统原理》课程的专业教学中，从而达到课程思政目的。

3.1 “操作系统发展历程”课程思政——理解需求驱动创新发展，增强家国情怀、民族自豪感和自信心

操作系统在人工操作阶段，用户独占全机资源；为提升计算机资源利用率，引入了脱机输入/输出技术；为解决单道批处理阶段缺点，引入多道批处理系统，改善CPU利用率；为提升系统人机交互能力，引入分时系统；为及时响应外部请求，设计实时系统；现代操作系统一直朝着便捷性、网络化、融合性方向不断发展。

从手工操作性到现代操作系统，其发展历程是人类遇到问题并解决问题的过程，任何事物有其自身的发展规律，“用户的需求”驱动新一代操作系统的发展，对此教学学生应该坚持用发展的观点看问题；同时，每种操作系统功能的侧重发展蕴含着两点论和重点论的统一，引导学生学习工作中遇到问题，要先分清主要矛盾和次要矛盾，先解决主要矛盾，同时兼顾次要矛盾；第三，操作系统的发展是应用户需求不断发展的，对学生进行敬业精神引导，从事软件开发，实现用户需求是终点。

理清国产操作系统发展过程，重点介绍：天河千万亿次巨型计算机发展，华为鸿蒙操作系统开发历程。讲述华为公司在西方国家的无礼打压下仍然屹立不倒，激发学生的爱国主义精神、民族自豪感和自信心。

3.2 “进程控制和调度”课程思政——引导学生用联系的观点看问题，全面考虑问题

为描述进程间的关系，操作系统原理课程中引入进程前趋图描述进程间的并发执行；程序顺序执行的具有顺序性、封闭性和可再现性特点，但是，程序的并发执行表现出间断性、失去封闭性和不可再现性特点；对于用户，既希望操作系统的进程既能并发执行，又期望并发进程运行结果具有可再现性，引入临界资源、临界区、进程互斥、同步概念以及用信号量机制实现进程同步。矛盾是事物发展的源泉和动力，进程的执行蕴含互斥问题和同步问题，就是典型的矛盾统一体：同步和互斥，相互排斥又互相依存。引导学生理解事物是普遍联系的，学会用联系和动态的观点看问题。

通过各种进程调度算法：先来先服务FCFS、短作业优先SJF、最高响应比优、时间片轮转、多级反馈调度队列等调度算法，进程调度算法实际上是各种“利益”的权衡和折中，引导学生全面考虑问题，继而引申到大学生在学习、学习和生活中遇到问题时，综合考虑普遍与特殊情况，既要注重一般情形，又要兼顾特殊情况，全面地、综合地考虑和处理问题。

3.3 “存储管理”课程思政——事物对立统一，发现、分析、解决问题的方法论

存储器是计算机系统的“脑空间”，是多道进程的运行空间，早起存储器管理采用连续存储管理方式，为配合实现多道进程并发执行，共享系统各种资源，最大限度的发挥内存资源作用，现代操作系统引入离散存储管理方式，主要实现分为分页和分段两种基本方式；为实现“小内存运行大作业”，最直接的方法是增加物理内存物理容量，但此途径不仅会受到计算机硬件体系结构限制，更会增加硬件成本。因此，引导启发学生思考：如果进程创建时仅装入作业的一部分程序或数据进入内存并创建进程，其余部分暂时留在辅存上，需要时再请求调入数据至内存，基于这种思想，人类发明了虚拟存储管理技术，虚存从逻辑上增加内存容量，在此基础之上，通过页面置换的必要引出页面置换算法，调动学生积极性，培养学生发现、分析和解决问题的综合能力，激发学生的创新思维能力。

虚拟存储器实际上是用空间换时间，即在性能与复杂度间寻求平衡，时间换空间与空间换时间的折中；通过分析解决虚存问题，引导学生理解任何事物包含对立、统一两方面，理解折中和平衡的哲学思想，引导学生综合客观地看待生活学习中的问题，解决问题时，注重把握分寸，形成完善的人格。

3.4 “操作系统实践环节”课程思政——培养学生的职业道德、团队协作和敬业精神

在操作系统原理课程实践环节，将要求学生分组设计一套简易的操作系统，实现操作系统的基本功能，此过程要求学生掌握操作系统原理的全部理论内容并能用程序语言实现，通过课程实践环节，注重职业道德、团队协作和敬业精神培养。在课程实践环节评价环节中，引入企业理念，围绕学生“价值取向、人格品质、奉献精神、团队协作”多维度评价学生成绩。

4 本案例优势

上述课程思政教学案例的优势如下：

（1）《操作系统原理》课程专业受众面广，该课程是计算机科学与技术专业、软件工程、大数据、网络工程、物联网工程及其它计算机相关理工类专业的核心必修课；操作系统设计体现了人类软件设计的精华，处处闪耀着人类智慧和思想的光芒，该课程内容中蕴含的哲学思想通常具有普遍性，其中蕴含的思政元素具有现实教育意义。

（2）该案例的教学目的旨在帮助学生从计算机系统角度认知掌握计算机系统软件的工作原理及实现方法，为学生在将来的工作中进行系统软件和应用软件的需求分析和设计时，能够综合考虑软件工程在实际应用中的社会、安全、法律、文化以及环境等因素，提出合理的设计方案。

5 结语

创新研究专业课“课程思政”教学模式能够充分发挥专业课程的德育教育作用。专业课程思政并不是要将所有的课程都变为思想政治课堂，而是要通过有意识地分析专业课程知识点，提炼、总结其中蕴含的思想政治内容和文化元素，并将其潜移默化的融入到实际教学行为中。

大学课堂，就是要发挥专业课教师的“主力军”、专业课教学的“主战场”和专业课课堂的“主渠道”作用，深入推动专业课教学与思政教育紧密融合。专业课教师要主动挖掘专业课知识点蕴含的思想政治教学元素并运用到教学中，把社会主义核心价值观、辩证法以及创新创业意识贯穿授课全过程，培养学生的社会责任感，家国情怀、民族自豪感，树立学生为国家和人民服务的坚定信心。帮助学生在汲取专业知识的同时收到思想政治教育的熏陶，产生思想认同感和共鸣，达到“立德树人”的崇高教育目的。