發(fā)布時間：2022-04-10 16:34:10
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的操作系統(tǒng)實驗報告樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
作為信息技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的一個新方向，嵌入式系統(tǒng)是單片機系統(tǒng)更高級的應(yīng)用，硬件資源非富，軟件開發(fā)基于嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，系統(tǒng)的功能和性能有了大大的提高。它可以應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的前端、車聯(lián)網(wǎng)的移動端、移動應(yīng)用等。嵌入式軟件開發(fā)課程是我校計算機科學(xué)與技術(shù)和軟件工程專業(yè)的一門專業(yè)課程，其實踐教學(xué)是整個教學(xué)課程的一個重要環(huán)節(jié)，是提高學(xué)生積極性、主動性和創(chuàng)造性的重要教學(xué)過程。通過實驗課程的學(xué)習(xí)和實踐，學(xué)生提高了工程設(shè)計能力、系統(tǒng)分析能力、基礎(chǔ)知識綜合性整合能力等。在實際的嵌入式軟件開發(fā)實踐教學(xué)中，通過近幾年的不斷改革和探索，實踐教學(xué)效果有了較大的提高。
一、嵌入式軟件開發(fā)課程的現(xiàn)狀
嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機器或用于工廠運作的設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)通常執(zhí)行的是帶有特定要求的預(yù)先定義的任務(wù)，通常，這一任務(wù)是通過執(zhí)行嵌入式軟件來實現(xiàn)的。廣義的嵌入式系統(tǒng)一般分為兩種，一種是嵌入到其他設(shè)備或者機器中的模塊，進行設(shè)備的控制，比如冰箱、空調(diào)等里面控制模塊;另一種是獨立的設(shè)備系統(tǒng)，比如：路由器、機頂盒、手機等。針對前一種嵌入式控制模塊，一般采用的嵌入式操作系統(tǒng)為：uC/OS、uCLinux、Window CE、Linux、VxWorks等。而后一種嵌入式系統(tǒng)采用的操作系統(tǒng)，主要針對手機而言，操作系統(tǒng)平臺：Microsoft公司的window phone、Google公司的Android、Apple公司的iOS以及嵌入式Linux等。進行嵌入式軟件開發(fā)時，針對不同的嵌入式開發(fā)平臺，需要的軟硬件環(huán)境是不同的。尤其是iOS開發(fā)環(huán)境，需要使用Apple公司的硬件平臺和MACOS操作系統(tǒng)環(huán)境。我們調(diào)研了周邊的一些高校，各高校設(shè)置的嵌入式軟件開發(fā)的課程教學(xué)內(nèi)容不盡相同，有的是基于uC/OS操作系統(tǒng)的軟件開發(fā)，有的是基于Linux操作系統(tǒng)的軟件開發(fā)。軟件平臺主要是指嵌入式操作系統(tǒng)，如VxWork、WinCE、uC/OS、嵌入式Linux等。我們學(xué)校選擇的該課程內(nèi)容是基于Linux操作系統(tǒng)平臺的嵌入軟件開發(fā)。
二、嵌入式軟件開發(fā)實踐教學(xué)情況
嵌入式軟件開發(fā)實踐課程對學(xué)生的基礎(chǔ)要求較高，學(xué)生的動手操作能力要強。一方面，嵌入式軟件開發(fā)實踐的基礎(chǔ)要求，不僅要懂得底層系統(tǒng)軟件和軟件性能優(yōu)化，而且必須懂得一部分硬件的工作原理。另一方面，是因為這一領(lǐng)域較新，技術(shù)發(fā)展較快，很多軟硬件技術(shù)較新或正在出現(xiàn)(如無線通信協(xié)議等)，掌握這些新技術(shù)需要有較強的學(xué)習(xí)能力。目前，高校的嵌入式實驗室一般都配有專門的嵌入實驗箱或者嵌入式開發(fā)模塊，學(xué)生按照實驗箱(或者開發(fā)板)進行Bootloader移植、操作系統(tǒng)移植、硬件模塊的驅(qū)動程序開發(fā)、應(yīng)用程序開發(fā)等。這些實驗項目，一般都隨著實驗設(shè)備隨機配備，有現(xiàn)成的實驗步驟和源碼。實驗課堂上，學(xué)生一般按照實驗指導(dǎo)書的操作進行。這樣，學(xué)生在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)實踐中，學(xué)習(xí)的內(nèi)容和形式對學(xué)生積極性的提高沒有多大作用，學(xué)生自主創(chuàng)新的機會較少。
三、嵌入式系統(tǒng)實踐教學(xué)的改進
針對在嵌入式軟件開發(fā)實踐教學(xué)中出現(xiàn)的一些問題，我們進行了一系列的實踐教學(xué)改革與探索。
1.軟硬件兼顧，加強基于硬件應(yīng)用的軟件開發(fā)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺是多種多樣的，還有豐富的外部設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)軟件是在這些特定的硬件基礎(chǔ)之上運行的，嵌入式軟件的運行依賴于特定的硬件。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，考慮到在特定的嵌入式硬件平臺之上，完成嵌入式軟件開發(fā)的實踐課。最初，我們在嵌入式軟件開發(fā)實踐教學(xué)的對硬件的實驗安排較少，甚至沒有，學(xué)生沒有掌握底層知識，對嵌入式軟件開發(fā)訪問硬件資源方面，就無從下手。加強用軟件控制硬件的實踐教學(xué)內(nèi)容。嵌入式軟件開發(fā)的軟件實驗，一方面通過軟件去控制硬件，完成特定的功能。利用硬件平臺的核心硬件電路和外設(shè)，通過豐富的傳感器獲取一系列的參數(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)，控制一些機械設(shè)備。比如，利用無線技術(shù)進行工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、機器人控制等。這樣便提高了學(xué)生的興趣性、積極性和創(chuàng)造性。
2.開放實踐教學(xué)模式，與社會培訓(xùn)公司聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生。充分利用社會培訓(xùn)機構(gòu)資源，聯(lián)合培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)學(xué)生。嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)技術(shù)特點，是技術(shù)新穎、發(fā)展快、應(yīng)用廣泛等，高校教師需要有學(xué)習(xí)過程和項目實踐過程。然而，許多培新公司有專門的技術(shù)教師專門從事這方面的教學(xué)培訓(xùn)工作。目前，有關(guān)嵌入式軟件開發(fā)培訓(xùn)的公司很多，他們的教學(xué)體系、實驗內(nèi)容、項目實踐等很有特色，他們一直關(guān)注著該方向的前沿技術(shù)，這些都是值得我們學(xué)習(xí)的。我校和北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司合作，利用他們優(yōu)質(zhì)的培訓(xùn)教師和實踐的開發(fā)經(jīng)驗，參與學(xué)校的實踐教學(xué)，是我們嵌入式軟件開發(fā)實踐教學(xué)改革的一個重要方向。
3.按照社會需求培養(yǎng)學(xué)生，與企業(yè)聯(lián)合創(chuàng)建實踐教學(xué)基地。讓學(xué)生參與到科研和技術(shù)公司中，讓他們接觸到最近的理念和開發(fā)技術(shù)。創(chuàng)建校企合作的實踐教學(xué)體系，就是以培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)和實際項目能力為重點，利用學(xué)校與企業(yè)兩種不同的教育環(huán)境和教育資源，采用學(xué)校教育與企業(yè)實訓(xùn)、實習(xí)的有機結(jié)合，共同完成高技術(shù)人才培養(yǎng)任務(wù)。在培養(yǎng)方案中體現(xiàn)校企合作實踐教學(xué)體系，與企業(yè)科研部門共同制定人才培養(yǎng)方案。這樣，學(xué)生能夠準確及時地根據(jù)市場變化和企業(yè)的需求，結(jié)合行業(yè)與社會經(jīng)濟的發(fā)展，遵循教育規(guī)律，共同制定人才培養(yǎng)方案。在培養(yǎng)方案中，實踐教學(xué)過程處于突出位置，具有很強的崗位針對性和主動適應(yīng)性，既能豐富學(xué)生的項目經(jīng)歷，又能夠大大縮短學(xué)生就業(yè)后項目研究的適應(yīng)期。
4.科研競賽項目帶動實踐教學(xué)。嵌入式軟件開發(fā)，作為軟件開發(fā)的一種，按照軟件工程的要求進行實踐教學(xué)安排，起到良好的教學(xué)效果。依據(jù)實驗教學(xué)課程與創(chuàng)新平臺的資金支持，深入企業(yè)進行項目調(diào)研，獲取企業(yè)在人才和技術(shù)上的各項需求。實驗室專業(yè)教師提出科研和實踐教學(xué)的需求方向和研究題目，嵌入式軟件開發(fā)的學(xué)生根據(jù)自身的興趣結(jié)合所學(xué)習(xí)的知識和技術(shù)，選擇項目驅(qū)動式實踐課程。項目來自老師的科研課題或企業(yè)技術(shù)研發(fā)。社會上，有關(guān)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的競賽也比較多，我們有選擇地讓學(xué)生參與嵌入式軟件開發(fā)的競賽。學(xué)生參與競賽，一方面給學(xué)生提供了學(xué)習(xí)新技術(shù)的機會，另一方面，學(xué)生積累項目了經(jīng)驗，提高了協(xié)同工作能力，這些活動的參與，屬于嵌入式軟件開發(fā)實踐課程的一部分。這樣，豐富了學(xué)生實踐課程的形式，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
5.實踐成績評價體系的改革。嵌入式軟件開發(fā)實踐課程是具有操作性很強的教學(xué)環(huán)節(jié)。如何給學(xué)生一個合理的評價方法，一直是我們的改革內(nèi)容，包括學(xué)習(xí)態(tài)度、實施和創(chuàng)作能力、文檔編制能力、組織協(xié)調(diào)能力以及團隊協(xié)作能力等。項目考核一般以項目答辯的形式進行，同時采用實踐考核和提交作品以及論文的形式，由指導(dǎo)老師評分。一方面，強調(diào)實踐過程的評價。嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的實驗功能和性能的實現(xiàn)非常重要，考慮到整個實驗過程的復(fù)雜性，我們更強調(diào)學(xué)生的實驗過程和實驗態(tài)度，實驗過程環(huán)節(jié)成績所占比重，由原來的30%提高到50%。另一方面，加強實驗報告的撰寫。撰寫實驗報告是大學(xué)生的一項重要的技能和素質(zhì)，在實驗完成后，必須在規(guī)定時間內(nèi)完成自己的實驗報告。嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的實驗報告內(nèi)容主要包括：實驗?zāi)康?、硬件平臺(具體外設(shè))、軟件平臺(運行平臺、開發(fā)平臺及開發(fā)環(huán)境等)、實驗過程、軟件流程圖及源碼、實驗過程遇到的主要問題及解決方案等。在學(xué)生成績評價過程中，實驗報告部分是評價體系的一個重要指標。
四、嵌入式軟件開發(fā)實踐教學(xué)改革的初見成效
通過嵌入式軟件開發(fā)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生進一步地鞏固和加深了在課堂上學(xué)得的知識，鍛煉了實踐操作技能，增強了實際動手能力。通過近期的實踐教學(xué)改革，通過我們對學(xué)生的調(diào)研，學(xué)生對實踐教學(xué)評價越來越高，學(xué)生對該課程的興趣也更大了，學(xué)生的積極性和主動性有了較大的提高，學(xué)生的實際動手操作能力有了較大的提高，選課的學(xué)生也越來越多。通過對近幾年畢業(yè)學(xué)生的就業(yè)情況進行調(diào)研，從事嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的學(xué)生就業(yè)情況非常好，學(xué)生發(fā)展的機會也比較多。
五、結(jié)語
由于嵌入式設(shè)備的硬件和軟件的快速發(fā)展，嵌入式軟件操作系統(tǒng)的發(fā)展也比較快，這對這門課程的實踐教學(xué)改革也在不斷的推進，其教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容也必須與時俱進。在實踐教學(xué)中，更好地完成教學(xué)任務(wù)和如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)的主動性、積極性與創(chuàng)造性，是我們實踐教學(xué)改革的核心與主題。
關(guān)鍵詞：核心；課程改革；設(shè)計
一、問題的提出
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛運用，企業(yè)對高職軟件專業(yè)人才的需求發(fā)生著巨大的改變，目前市場上android開發(fā)人員需求量大，供不應(yīng)求，而傳統(tǒng)的高職軟件專業(yè)培養(yǎng)的Java程序員又無法直接勝任此類工作，高職院校歷來以培養(yǎng)符合企業(yè)要求的人才是己任，因此，作為計算機軟件技術(shù)專業(yè)，與時俱進，關(guān)注技術(shù)發(fā)展新趨勢，解決市場新問題迫在眉睫。解決此問題的關(guān)鍵在于根據(jù)市場需求，對專業(yè)課程實施課程改革或調(diào)整課程設(shè)置，將教學(xué)重點轉(zhuǎn)到移動應(yīng)用開發(fā)上來。在此大環(huán)境下，《操作系統(tǒng)原理及應(yīng)用》課程也需要進行相應(yīng)的改革，教學(xué)重點不再是理解操作系統(tǒng)如何工作，而應(yīng)落在移動操作系統(tǒng)――Linux的操作使用上來，即學(xué)會使用Linux操作系統(tǒng)，并在此平臺下進行應(yīng)用程序開發(fā)。
二、《操作系統(tǒng)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)現(xiàn)狀
《操作系統(tǒng)原理及應(yīng)用》課程是軟件技術(shù)專業(yè)必修課， 是培養(yǎng)學(xué)生行業(yè)通用能力的核心課程之一。本課程的培養(yǎng)目標是通過學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)原理、設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)，操作系統(tǒng)的演化過程、發(fā)展研究動向、新技術(shù)以及新思想，介紹各種有代表性的、典型的操作系統(tǒng)實例，培養(yǎng)理解操作系統(tǒng)軟件本身，具有分析、解決操作系統(tǒng)實際問題基本能力的技能型人才。重理論、輕實踐，理論講解抽象、枯燥，學(xué)生普遍感覺難懂，在實際工作中用不上；實踐課時少，實訓(xùn)條件有限，開設(shè)的實訓(xùn)內(nèi)容多為檢驗性實驗，學(xué)生重復(fù)課堂上教師的實踐步驟來完成操作，若對實訓(xùn)內(nèi)容稍加變化，需要學(xué)生自己獨立思考加以變通才能解決問題時，則感覺困難重重，缺乏創(chuàng)造性。并且在實訓(xùn)課中，一般是三四十名同學(xué)一起實訓(xùn)，老師無法各個同學(xué)都照顧到，最終形成的局面：會做的同學(xué)在認真實驗，而不會做的同學(xué)則茫然不知所措。對實訓(xùn)效果的監(jiān)督仍停留在遞交實驗報告，檢查實訓(xùn)結(jié)果的層面上，許多同學(xué)為了扣除平時成績，常?？截惼渌说膶嵱?xùn)結(jié)果，遞交的作業(yè)很難反映真實的學(xué)習(xí)狀況，老師也難以客觀、公正的去評價學(xué)生。因此，從課程目標、課程內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面進行教學(xué)改革顯得意義重要。
三、《操作系統(tǒng)原理及應(yīng)用》教學(xué)改革實踐
1、課程目標
本課程是專業(yè)必修課， 是培養(yǎng)學(xué)生行業(yè)通用能力的核心課程之一。在課程定位上，兼顧操作系統(tǒng)的原理、操作系統(tǒng)的組成及功能模塊；另一方面注重操作系統(tǒng)在移動方面的運用。專業(yè)方向為移動應(yīng)用開發(fā)，學(xué)生就業(yè)崗位定位為安卓程序員，因此立足于Linux操作系統(tǒng)來進行分析講解。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生較為全面地了解Linux操作系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生運用Linux操作系統(tǒng)的基本技能，奠定在Linux系統(tǒng)上進行移動項目開發(fā)的基礎(chǔ)，對學(xué)生從事嵌入式開發(fā)、移動項目開發(fā)、移動產(chǎn)品技術(shù)支持等工作崗位的職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)起主要支撐作用。前導(dǎo)課程為《計算機應(yīng)用基礎(chǔ)》、《程序設(shè)計基礎(chǔ)》， 其后續(xù)課程為《Android開發(fā)技術(shù)》、《移動應(yīng)用軟件項目制作》等課程。
2、課程設(shè)計思路
該課程為計算機類專業(yè)的核心課程，而對高職學(xué)生來講，其應(yīng)用操作系統(tǒng)的實際技能是所有學(xué)生學(xué)習(xí)的重點。整個課程以實踐為主，以Linux操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)應(yīng)用和維護為項目任務(wù)的要點，不斷進行強化訓(xùn)練，最終達到能夠熟練控制和使用操作系統(tǒng)的目標，為后續(xù)其它課程使用操作系統(tǒng)，進行移動項目開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。在上述理念的指導(dǎo)下，以學(xué)生的職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)形成為已任，以教學(xué)做一體化的模式為要求，開發(fā)和設(shè)計工作過程系統(tǒng)化的項目化的教學(xué)標準和資源，實現(xiàn)基于工作過程系統(tǒng)化的課堂教學(xué)。
3、課程內(nèi)容選取
課程內(nèi)容選取的依據(jù)，一是典型工作崗位的工作任務(wù)、工作過程及其所需的知識、技能、素質(zhì)；二是人才培養(yǎng)目標；三是學(xué)生本身的學(xué)情。整門課程的教學(xué)內(nèi)容選擇Linux的操作運用為載體，將Android操作系統(tǒng)的使用作為知識的拓展，以計算機操作系統(tǒng)的核心算法思想的理解和基本工作原理作鋪墊，從工作過程系統(tǒng)化的角度，以項目為指導(dǎo)，以若干具體細節(jié)任務(wù)為支撐，做到教、學(xué)、做一體化。
4、教學(xué)情境設(shè)計
在對幾家知名的軟件企業(yè)進行調(diào)查、分析形成的典型工作任務(wù)的基礎(chǔ)上，選取Linux的各種實際操作作為課程的載體，在操作過程中，講解操作系統(tǒng)的基本原理，力求引導(dǎo)學(xué)生在軟件開發(fā)方面對操作系統(tǒng)的使用，加強命令接口的高級操作應(yīng)用和程序接口的編程應(yīng)用。同時按照認知規(guī)律和職業(yè)能力培養(yǎng)規(guī)律來整合、序化教學(xué)內(nèi)容，一共設(shè)定：認識Linux、Linux的基本應(yīng)用、典型應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、綜合應(yīng)用5個學(xué)習(xí)情境，在每個情境下根據(jù)包含的模塊內(nèi)容又進一步劃分為11個子情境，每個子情境對應(yīng)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，如認識Linux學(xué)習(xí)情境對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容為Linux操作系統(tǒng)的安裝、登錄、使用環(huán)境的設(shè)置（圖形化界面和字符界面）；Linux的基本應(yīng)用情境從操作系統(tǒng)功能模塊的角度入手，包括用戶管理、文件管理、進程（作業(yè)）管理；典型應(yīng)用情境則包含的內(nèi)容是在Linux下安裝和使用各種辦公軟件的方式和方法；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情境包括準確的配置網(wǎng)卡實現(xiàn)上網(wǎng)、各種服務(wù)器的配置（FTP服務(wù)器、SAMBA服務(wù)器、DNS服務(wù)器、DHCP服務(wù)器、WEB服務(wù)器等）；綜合運用情境包括Linux下的Shell編程、Linux下的Android編程、C編程等。每個教學(xué)情境對應(yīng)一個綜合項目，每個子情境對應(yīng)一個小的工作任務(wù)，每個學(xué)生在完成子的工作任務(wù)后，組合起來即完成一個大項目，一方面讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中不畏難，另一方面在完成任務(wù)的過程中會有成就感，從而激勵自己繼續(xù)前行。
5、教學(xué)方法
在引入每個學(xué)習(xí)情境時，都是采用的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，即為展示每個工作任務(wù)完成時的情境，讓學(xué)生看到工作完成后的“成果”，繼而以此為目標，逐步分解任務(wù)，劃分若干個子任務(wù)，分析完成子任務(wù)需要具備的理論知識，進而進行詳細講解，基本的做法是需要用到什么就講什么，知識的延伸放到課外，讓有余力的同學(xué)自主完成，遇到困難再求助老師。
在教學(xué)過程中，將整個班級劃分成若干個學(xué)習(xí)小組，強弱搭配，并確定好每個同學(xué)的角色，工作任務(wù)以小組為單位完成，由組長統(tǒng)籌規(guī)劃每位的工作任務(wù)，一起分擔學(xué)習(xí)中的困惑，定期交換角色，實現(xiàn)角色輪換。課程考核時以小組為單位，進行匯報、講解，老師在進行課程考核時，既考慮每個同學(xué)在小組中單個的表現(xiàn)，也考慮小組的綜合表現(xiàn)。
在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，我們借鑒“微課”、“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，事先將實訓(xùn)任務(wù)到世界大學(xué)城空間、QQ群、百度云空間中，并將操作過程錄制成視頻、動畫及配套的教學(xué)資源，也隨著實訓(xùn)任務(wù)一起在打包到網(wǎng)上，并要求學(xué)生在實訓(xùn)課前進行自主學(xué)習(xí)。在實訓(xùn)課堂上進行任務(wù)分解，學(xué)生設(shè)計實驗方案，自行完成實驗，在實驗的過程中遇到問題可與其他同學(xué)交流、討論，實在解決不了，可求助于老師，并完成實驗報告的書寫，并在小組內(nèi)推選組員進行實驗的回報；教師在實驗室中來回巡查檢查學(xué)生實驗的情況，聽取每個小組的匯報，對于共同存在的問題，進行集體講解，引導(dǎo)學(xué)生進行討論。學(xué)生一方面展示實驗成果，另一方面在參與討論、聽取老師的講解后，進一步完善、優(yōu)化實驗及實驗報告。
在課程考核方式上，不再是傳統(tǒng)的試卷，而是以“過程考核+技能考核+期末考試”來綜合評價學(xué)生對于該課程的學(xué)習(xí)情況。過程考核包括平時上課遲到、早退、曠課情況，課堂討論的參與度、小組匯報的表現(xiàn)等；技能考核以項目考核為主，即以項目為單位，提前設(shè)置幾個項目，小組隨機抽取試題，以項目答辯的形式來進行考核；期末考核則注重考核學(xué)生對理論知識的掌握程度，全面、綜合地考核學(xué)生。
四、結(jié)束語
《操作系統(tǒng)原理及應(yīng)用》是一門操作性很強的課程，通過分析目前的市場需求，重新定位課程目標，選取課程內(nèi)容，設(shè)定教學(xué)情境，采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，在實踐課程環(huán)節(jié)，引入“微課”、“翻轉(zhuǎn)課程”教學(xué)法，通過一學(xué)期的教學(xué)實踐檢驗，學(xué)生在學(xué)習(xí)態(tài)度、協(xié)作精神上有明顯的改善，學(xué)習(xí)積極性方面也有明顯的提高，當然在實踐中還存在一些不如人意的地方，希望今后改進，進一步提高教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng);實驗教學(xué);課程設(shè)計
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
1存在的問題
“操作系統(tǒng)”是計算機專業(yè)的核心理論課程之一,無論在教學(xué)、科研中還是在軟件產(chǎn)業(yè)及國家信息安全中都處于非常重要的地位。但是,一直以來,“操作系統(tǒng)”的教學(xué)和實驗都存在比較嚴重的問題。
(1) 操作系統(tǒng)在所有軟件中是最復(fù)雜的,而且目前的幾大主流操作系統(tǒng)的地位已經(jīng)相當堅固, 所以師生參與編制實際操作系統(tǒng)的機會少之又少, 這樣在教學(xué)過程中原理的抽象性和實際系統(tǒng)的開發(fā)必然嚴重脫節(jié),直接導(dǎo)致了該課程教學(xué)效果的不理想。
(2)“操作系統(tǒng)”課程的理論性和綜合性都很強,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不容易理解和掌握,也無從應(yīng)用,因此,從主觀上講,學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的無用論在學(xué)生中也普遍存在。這直接影響了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣,使學(xué)生普遍反映該課程難學(xué)。
(3) 操作系統(tǒng)的復(fù)雜和功能強大,使得操作系統(tǒng)的實驗難以設(shè)計和實施,再加上實驗設(shè)備和實驗環(huán)境的問題,更難開展具有針對性的實驗。據(jù)調(diào)查,有些高校根本不開設(shè)操作系統(tǒng)的實驗。因此,該課程的教學(xué)目的和教學(xué)要求根本無法達到。
2教學(xué)探索與實踐
教育學(xué)中革新傳統(tǒng)教學(xué)的“建構(gòu)主義”理論主張應(yīng)以學(xué)生為中心,認為學(xué)生的知識主要是學(xué)生自己建構(gòu)起來的,教師的作用是提供一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境以幫助和推動學(xué)生去建構(gòu)自己的知識?；谶@種建構(gòu)性教學(xué)的核心思路,我們應(yīng)以學(xué)生為主體,設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)模式以及相應(yīng)的施教方法,推動學(xué)生建構(gòu)自己的知識,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)、自我發(fā)展和團結(jié)協(xié)作的能力。
為了解決“操作系統(tǒng)”課程中的問題,除了授課時要突出重點,講清難點以外,還要注重講課的方式,采取有效的教學(xué)方法,改革以往的考核方法,加重對實驗課的考核,通過實驗在實踐中讓學(xué)生加深對較為抽象的理論知識的理解記憶,幫助學(xué)生學(xué)習(xí),讓學(xué)生掌握有效的學(xué)習(xí)方法。
2.1采用啟發(fā)式教學(xué),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
教學(xué)離不開講授,“操作系統(tǒng)”這門理論課有更多“講”的內(nèi)容,但要講究方法,要注意激發(fā)學(xué)生的思維,調(diào)動學(xué)生主動積極思考。在授課過程中,不能單純地介紹抽象的基本原理和概念,而是要滲入到學(xué)生的現(xiàn)實感受中。教師要充分地啟發(fā)學(xué)生的聯(lián)想,讓他們的現(xiàn)實感受和所教授的抽象原理產(chǎn)生共鳴,以此來引起學(xué)生的興趣,從而使學(xué)生在學(xué)習(xí)中能夠充分發(fā)揮其主觀能動性。
其實,操作系統(tǒng)本身的特點決定了其教學(xué)的過程是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生邏輯推理能力的有效途徑,這就需要教師去思考、去設(shè)計,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的過程中培養(yǎng)學(xué)的能力。為了培養(yǎng)這一能力,在具體授課時,針對一個問題,教師應(yīng)向?qū)W生介紹多種參考資料。通過查閱參考資料中對同一問題的不同闡述,培養(yǎng)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的能力;另外,教師還要注意引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源的能力,并注意綜合知識的應(yīng)用,鍛煉學(xué)生的獨立學(xué)習(xí)能力,使學(xué)生的目光從課內(nèi)延伸到課外。
2.2精心設(shè)計教學(xué)過程,突出學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的主體地位,注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力
實施以學(xué)生為主體的教育,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì),精心設(shè)計教學(xué)過程是非常有效的方法。經(jīng)過多年的努力,我們總結(jié)出了一套行之有效的方法,就是在教學(xué)設(shè)計的過程中,要注意充分發(fā)揮教師的提示、引導(dǎo)、分析和歸納的作用,設(shè)計相應(yīng)的環(huán)節(jié)和一定量的問題,以培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)新能力。復(fù)習(xí)鞏固性的問題,可以督促學(xué)生養(yǎng)成復(fù)習(xí)鞏固知識的學(xué)習(xí)習(xí)慣;引導(dǎo)性的問題,可以督促學(xué)生養(yǎng)成預(yù)習(xí)新知識的學(xué)習(xí)習(xí)慣;點評式的問題,有益培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的綜合能力。引導(dǎo)學(xué)生分析問題時,注意要引導(dǎo)學(xué)生用多種方法加以思考。不同的方法,會產(chǎn)生差異很大的結(jié)果,這可以讓學(xué)生更加注意方式方法的選擇。
為了突出重點內(nèi)容,把更多的時間留給學(xué)生,我們通過多年的實踐,把“操作系統(tǒng)”的內(nèi)容分成了三大類:需要了解的內(nèi)容(能記住所學(xué)的知識內(nèi)容,并能直接運用這些知識)、應(yīng)該理解的內(nèi)容(理解所學(xué)概念,并能用它解決簡單問題)和必須掌握的內(nèi)容(要求熟悉知識內(nèi)容,能把標準所列知識綜合應(yīng)用)。這樣,教師在教學(xué)過程設(shè)計中就可以根據(jù)所劃分好的內(nèi)容進行有針對性地設(shè)計,在教學(xué)時根據(jù)內(nèi)容的類別就可以采用不同的方法,真正做到了有的放矢。
2.3加強實驗實踐環(huán)節(jié),發(fā)揮學(xué)生在實驗中的主導(dǎo)作用,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和團結(jié)協(xié)作能力
這個環(huán)節(jié),我們改革的力度最大。在這幾年中,經(jīng)歷了一個不斷發(fā)展和完善的過程。開始的時候,我們只是開設(shè)了一些模擬實驗,如進程管理的模擬、文件系統(tǒng)的模擬等,讓學(xué)生從中加深對相應(yīng)原理和理論知識的理解。后來,隨著課程改革的深入,我們逐步引入了Linux源碼分析和關(guān)于Linux平臺的一些實驗。現(xiàn)在,我們的這個環(huán)節(jié)可以分為兩個層次:與理論課程安排在一塊的模擬實驗和獨立的關(guān)于Linux平臺的課程設(shè)計環(huán)節(jié)。在第一個層次中,我們安排了進程調(diào)度模擬實驗、作業(yè)調(diào)度模擬實驗、進程同步模擬實驗、分頁存儲管理模擬實驗和文件管理系統(tǒng)模擬實驗等,要求學(xué)生隨著理論課程的學(xué)習(xí),在安排的實驗學(xué)時內(nèi)獨立完成,主要目的是鞏固所學(xué)的理論知識,做到學(xué)以致用。關(guān)于第二個層次,我們安排了兩周的課程設(shè)計,要求學(xué)生分組完成在Linux平臺上的實驗。在這個層次中,我們始終堅持以學(xué)生為中心、以教師為主導(dǎo)的指導(dǎo)思想。教師的作用是為學(xué)生提供和營造一個能充分發(fā)揮學(xué)生個性、施展學(xué)生才能的學(xué)習(xí)環(huán)境,設(shè)計可供選擇的方案,鼓勵學(xué)生創(chuàng)新,并及時、恰當?shù)亟o予正確的評價和指導(dǎo),使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會發(fā)現(xiàn)、學(xué)會創(chuàng)造,少走彎路,樂于接受新知識,提高學(xué)習(xí)效率,不斷完善自我。堅持以學(xué)生為中心就是要轉(zhuǎn)變教學(xué)模式,實施雙向交流的知識傳授、能力訓(xùn)練、素質(zhì)養(yǎng)成的教育模式,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維方法,按照學(xué)生的特點來設(shè)計實驗方案、安排實驗內(nèi)容、組織實驗活動。具體如下:
(1) 教師按照上面的指導(dǎo)思想,設(shè)計了實驗項目方案,并標明了每個方案的難度系數(shù),供學(xué)生自由選擇。在每個方案中,除了必須完成的任務(wù)以外,還允許學(xué)生進行創(chuàng)新。
(2) 開展以自我管理為主,組成實驗小組。為了培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)協(xié)作意識,在分組時,我們打亂了班級和性別,進行隨機分組,以5～6人為一組。然后,每個組根據(jù)自己的實際情況,選出組長,負責整個組的管理和協(xié)調(diào)。
(3) 選擇實驗項目方案。每個組經(jīng)過討論,選擇適合自己小組的方案。由于這個環(huán)節(jié)的成績是根據(jù)每個方案的完成情況(包括整個小組的完成情況和每個小組成員的完成情況)、難度系數(shù)和創(chuàng)新情況來綜合評定的,因此,選擇一個合適的方案是相當不容易的。
(4) 制定計劃、分工和進度表。每個組經(jīng)過討論,制定相應(yīng)的軟件開發(fā)計劃,并在組長的主持和協(xié)調(diào)下,進行任務(wù)和功能的劃分,最后制定本小組的進度表。
(5) 每個小組按照自己的進度表進行實驗項目開發(fā)。在開發(fā)過程中,既鼓勵競爭又要加強合作,要求每個學(xué)生必須就這個環(huán)節(jié)完成一份有自己見解的報告,同時,每個小組也必須完成一份有價值的報告。這樣,在整個環(huán)節(jié)的過程中,充分體現(xiàn)了競爭與合作的統(tǒng)一。
2.4改革考核方式,調(diào)動學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的熱情,促進學(xué)生的主動學(xué)習(xí)
成績的考核,改變了單純強調(diào)卷面成績的考核辦法, 將總評成績改為卷面成績占50%,上機實驗成績占20%,課程設(shè)計成績占30%。同時,關(guān)于實驗和課程設(shè)計的考核要詳細化、規(guī)范化。不是以實驗的表現(xiàn)或?qū)嶒瀳蟾鎭碓u定實驗成績,而是看實驗準備、實驗動手能力、調(diào)研活動、實驗報告、思考問題和解決問題的方法以及與小組其他成員的合作情況等綜合地、動態(tài)地評定實驗成績和課程設(shè)計的成績。鼓勵學(xué)生思考,鼓勵學(xué)生提問,鼓勵學(xué)生開展創(chuàng)造性的活動等。
3結(jié)束語
通過“操作系統(tǒng)”課程的改革,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。尤其是我們開展的“操作系統(tǒng)”課程設(shè)計環(huán)節(jié),更是培養(yǎng)了學(xué)生的組織協(xié)調(diào)和團結(jié)協(xié)作能力。由于每一個小組由5～6人組成,選舉一名組長負責小組內(nèi)關(guān)系的協(xié)調(diào)處理,大家配合共同完成實習(xí)任務(wù),這有力地培養(yǎng)了學(xué)生的集體主義精神和組織協(xié)調(diào)能力。
當然,這種教學(xué)改革也增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的壓力。由于成績是綜合評定的,因而學(xué)生會有一定的壓力。但是,只要教師注意引導(dǎo),是可以將這種壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的動力的,我們近幾年的實踐也證明了這一點。
總之,在“操作系統(tǒng)”的授課過程中,通過以上的改革,我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生的積極性、動手能力有了明顯地提高,單調(diào)抽象的理論知識也在實驗中生動并簡單起來,學(xué)生的理解能力加強了,團隊協(xié)作精神也慢慢培養(yǎng)起來了,較大地提高了教學(xué)質(zhì)量,并且也使期末的考核更具有公平性和促進性。
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關(guān)鍵詞：項目任務(wù)驅(qū)動；教學(xué)模式；教學(xué)效果
作者簡介：趙邶（1978-），男，吉林雙遼人，東南大學(xué)成賢學(xué)院計算機工程系，講師；劉雪娟（1980-），女，山東嘉祥人，東南大學(xué)成賢學(xué)院計算機工程系，講師，南京航空航天大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士研究生。（江蘇 南京 210088）
基金項目：本文系東南大學(xué)成賢學(xué)院教改項目（項目編號：1101300069）的研究成果。
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）02-0137-02
“Linux操作系統(tǒng)與應(yīng)用”課程是計算機專業(yè)的核心專業(yè)課程，同時，本課程也是從事Linux嵌入式開發(fā)、Linux服務(wù)器管理等職業(yè)崗位的人員必須學(xué)習(xí)的一門基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)能較全面了解Linux操作系統(tǒng)，掌握Linux操作系統(tǒng)的基本技能和強大的應(yīng)用功能。在多年的“Linux 操作系統(tǒng)與應(yīng)用”課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，這門課程難度不大，但是對動手能力要求較高。如果按照普通的教學(xué)模式，在理論課堂上學(xué)生只是被動的接受知識，幾天后上機實踐時，學(xué)生能記下的東西可能所剩無幾。實驗課堂上需要占用大量的時間重新回顧一遍，這樣既浪費了時間，完成不了教學(xué)內(nèi)容，又達不到預(yù)期的教學(xué)效果。學(xué)生也表現(xiàn)出對該課程的抵觸，不知道學(xué)完這門課后能做什么，而且命令很多，很不容易記住也就失去了學(xué)習(xí)的興趣。由此可見，以知識為中心的教學(xué)模式，以教師的單向灌輸為手段的單一傳遞活動，已經(jīng)完全不能達到該課程的教學(xué)效果了。
鑒于此，該如何選擇合理的教學(xué)模式才能有效地提升“Linux 操作系統(tǒng)與應(yīng)用”的教學(xué)效果呢？根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗以及認真的思考，筆者認為應(yīng)該以項目和任務(wù)為導(dǎo)向，以具體的應(yīng)用項目為教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生明白學(xué)完這門課程后能做什么、這門課程的意義，才會用心去學(xué)習(xí)，這樣才有可能提升本課程的教學(xué)效果。
一、Linux課程教學(xué)現(xiàn)狀分析
“Linux 操作系統(tǒng)與應(yīng)用”是計算機專業(yè)一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程包含Linux系統(tǒng)理論知識的介紹，還包含一些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的內(nèi)容。由于本課程很多知識都需要在機器上執(zhí)行，單靠黑板的板書和幻燈片的內(nèi)容羅列，完全不能讓學(xué)生理解和真正的掌握。再加上對于初學(xué)者而言，許多的命令都是陌生而且難以記憶的，如果不是反復(fù)地實踐記憶，根本記不住。
針對這種情況，應(yīng)該對固有的教學(xué)模式做一定的修正，通過對教學(xué)任務(wù)、教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容和考核方式進行改革，讓學(xué)生在每堂課上都能反復(fù)練習(xí)、調(diào)試，通過理論教學(xué)和實驗同步交叉進行，使得教學(xué)內(nèi)容更為豐富，教學(xué)效果更為顯著，教學(xué)方法更為合適。不斷的與時俱進，增加一些與教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)，與實際應(yīng)用結(jié)合密切的實驗內(nèi)容，讓學(xué)生真正體會到學(xué)以致用。同時，以項目作為載體，以任務(wù)作為驅(qū)動力，不斷挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)該課程的濃厚興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的主觀能動性。 [1]
二、改革Linux教學(xué)模式
Linux操作系統(tǒng)涵蓋許多強大的功能，而且許多操作都十分靈活，可以說是一個非常安全而且穩(wěn)定性好的操作系統(tǒng)。單從理論知識而言，在講授本課程時，主要包含5大部分的內(nèi)容：Linux操作系統(tǒng)基本操作的總體介紹；講解系統(tǒng)的安裝及配置、系統(tǒng)常用命令的使用；全面講授系統(tǒng)的圖形界面及圖形界面下的應(yīng)用程序的功能及使用方法，包含基本的應(yīng)用方法和典型的一些實例；重點介紹Linux強大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能；介紹Linux系統(tǒng)管理和Linux系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用。該課程是一門實踐性極強的課程，除了理論課程的講授，實際的動手操作尤為重要。只有帶著明確的目標和任務(wù)，完成相關(guān)的綜合實驗，通過實驗加強學(xué)生的動手能力，鞏固課堂上的基本知識點，才能真正掌握該課程。所以，對于“Linux 操作系統(tǒng)與應(yīng)用”這門課程的教學(xué)模式的改革勢在必行。
1.改革教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)內(nèi)容是一門課程的根本，對教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新在很大的程度能影響教學(xué)效果。為此，要打破高校教學(xué)的固有模式，在課程增添與實踐密切相關(guān)的新的教學(xué)內(nèi)容，新的教學(xué)內(nèi)容的選取，要以典型工作崗位的工作任務(wù)、工作過程及其所需的知識點的全面分析為依據(jù)。如引入一些公司或企業(yè)的實際業(yè)務(wù)需求的項目作為實踐內(nèi)容，這樣的教學(xué)內(nèi)容作為新的項目和任務(wù)，可以成為學(xué)生掌握知識的驅(qū)動力，通過設(shè)計實驗完成這些項目或任務(wù)，加強學(xué)生的實踐動手能力，增強學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果。
改變課程教學(xué)內(nèi)容，以項目為目標，以企業(yè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的實現(xiàn)為任務(wù)，不再是紙上談兵，而是將知識點體現(xiàn)在實際操作中。針對本課程，將從日常教學(xué)中的理論部分和上機實踐來進行改革。理論部分：每次授課分為兩小節(jié)，第一小節(jié)課學(xué)習(xí)教材相關(guān)知識點，第二小節(jié)針對本項目用到的知識點進行具體的說明，也就是說前面是公共知識的學(xué)習(xí)，后面是知識點應(yīng)用到項目的實踐。實踐部分：每次做實驗必須先寫實驗報告，內(nèi)容包括：實驗名稱、實驗任務(wù)、實驗預(yù)期效果、實驗步驟、心得體會等，不寫實驗報告者不能進機房做實驗。只有這樣，學(xué)生上機才不會懵懵懂懂，才會有目標地做實驗。在上機實踐中每人一臺計算機，需要在自己的機器上完成具體的任務(wù)目標。下課時將實驗效果截圖到WORD文檔中作為作業(yè)提交。
本課程理論教學(xué)32學(xué)時，實踐教學(xué)16學(xué)時，總共8次上機，在這短短的8次上機中要完成既定項目目標，任務(wù)非常艱巨，要求學(xué)生在課余時間需要自己動手熟悉操作步驟，這樣才能達到要求。這8次上機內(nèi)容的具體安排是：第一次：使用虛擬機安裝RHEL5.2，熟悉Linux系統(tǒng)，熟悉常用Shell命令；第二次：繼續(xù)熟悉Shell命令，安裝YUM軟件倉庫；第三次：飛揚廣告公司網(wǎng)絡(luò)拓撲的設(shè)計與搭建；第四次：DHCP服務(wù)器的配置管理；第五次：DNS服務(wù)器的配置管理；第六次：FTP服務(wù)器的配置管理；第七次：WWW服務(wù)器配置管理；第八次：Mail服務(wù)器的配置管理。
以本課程新增的實驗教學(xué)內(nèi)容“飛揚廣告公司網(wǎng)絡(luò)拓撲的設(shè)計與搭建”為例，該實踐內(nèi)容是完成一虛擬中小企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求為目標，以項目開發(fā)流程為主線，最終滿足企業(yè)實際應(yīng)用。這個虛擬企業(yè)是feiyang，它是一家廣告設(shè)計公司，主要從事平面媒體設(shè)計、等相關(guān)業(yè)務(wù)。總公司位于江蘇省南京市，人數(shù)50人左右。該公司需要通過Linux平臺實現(xiàn)以下網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能：DNS服務(wù)：實現(xiàn)名稱解析、動態(tài)更新等功能；文件服務(wù)：為企業(yè)內(nèi)部員工提供一個可靠、安全的存儲空間；FTP服務(wù)：為企業(yè)合作伙伴提供相關(guān)文件的下載；DHCP服務(wù)：實現(xiàn)IP地址等相關(guān)信息的動態(tài)分配；WEB服務(wù)：為企業(yè)內(nèi)部員工及商業(yè)合作伙伴提供一個展示和交流的平臺；郵件服務(wù)：為企業(yè)內(nèi)部員工提供郵件服務(wù)。[2]
為此，課程內(nèi)容增加新的課程任務(wù)：
（1）設(shè)計實驗環(huán)境。為了便于計算機公共機房的管理，本課程上機實驗均在VMware 虛擬機環(huán)境下進行。VMware Workstation 是一款功能強大的桌面虛擬計算機軟件，為用戶提供可在單一環(huán)境同時運行不同操作系統(tǒng)并進行開發(fā)、測試、部署應(yīng)用程序的最佳解決方案。VMware Workstation可在一臺物理機器上模擬完整的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，其更好的靈活性與先進的技術(shù)勝過市面上其他的虛擬計算機軟件。[3]
（2）設(shè)計教學(xué)內(nèi)容。在本課程中引入完整項目的實例：虛擬企業(yè)Feiyang廣告設(shè)計公司的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的設(shè)計與實現(xiàn)，其物理拓撲如圖1所示：
本項目的驗收目標是：假設(shè)公司某部門的員工上班，開機后可以自動分配公司內(nèi)部的私有IP地址，員工進入公司內(nèi)部局域網(wǎng)，通過DNS和WWW進行網(wǎng)頁瀏覽、通過FTP進行有權(quán)限的文件上傳下載、通過Mail收發(fā)電子郵件。如果能實現(xiàn)這些功能，那么本課程主要內(nèi)容的教學(xué)目標也就達到了。
本項目實現(xiàn)的關(guān)鍵是搭建虛擬公司的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。利用VMWare虛擬化，將一臺虛擬機（圖1 物理拓撲圖中的Router_DHCPRelay Server）設(shè)置為路由器，將各個部門不同網(wǎng)段的虛擬機通過這臺虛擬機路由器聯(lián)系在一起，實現(xiàn)公司內(nèi)部分處不同網(wǎng)段的部門均能正常地使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。[4]
通過這個實際項目的學(xué)習(xí)，將平常零散的知識整合起來，運用到實際工程中，加深學(xué)生對知識的理解，同時也鍛煉了學(xué)生的實踐能力、團隊協(xié)作、溝通交流等多方面能力，為以后的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。如果多個類似這樣的實驗內(nèi)容融入到教學(xué)中，讓學(xué)生通過反復(fù)訓(xùn)練鞏固和掌握Linux的知識及應(yīng)用，對于該課程的講授和學(xué)習(xí)都能起到事半功倍的效果。
2.改革教學(xué)方式
因為學(xué)生畢竟是第一次接觸Linux，剛開始有些同學(xué)在Linux下都找不到指定的文件夾，在此情況下讓學(xué)生敲命令、修改服務(wù)配置文件可謂困難重重。為了能讓教學(xué)內(nèi)容順利開展，筆者改變了以往的教學(xué)方法，在本課程中提供7次實驗的項目指導(dǎo)書，安排每次實驗任務(wù)目標和項目指導(dǎo)書內(nèi)容有所側(cè)重，將項目實施的每一步驟圖文并茂的呈現(xiàn)，對于學(xué)生成功完成實驗起到指導(dǎo)作用。
在教學(xué)中，即使有項目指導(dǎo)書的輔助，還是存在問題，有些學(xué)生反饋：按照指導(dǎo)書的操作步驟，還是不能完成實驗任務(wù)，嘗試多次也無法成功。針對這些偶然性出現(xiàn)的問題，筆者進一步完善了教學(xué)方式，在教學(xué)中融入大量的具體操作的視頻。在確認項目指導(dǎo)書正確性的前提下，以視頻錄像形式，讓學(xué)生更直觀更清晰地了解每一步的界面，對服務(wù)器的配置管理按照視頻來一步一步操作，能夠完成既定的實驗。
除了以教學(xué)項目指導(dǎo)書和操作錄像視頻作為輔助之外，在本課程中還增加了很多互動的教學(xué)課時。例如，在課程結(jié)束前，要求學(xué)生從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實施和教學(xué)效果三個方面對于新的教學(xué)模式談?wù)劯惺?，大多?shù)學(xué)生表示新的教學(xué)模式比較新穎，實驗內(nèi)容豐富，能學(xué)到很多東西。同樣也存在其他意見，比如實驗課時偏少，實驗內(nèi)容偏多等。針對學(xué)生反饋的意見，進一步調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，以期達到更好的教學(xué)效果，這也是本課程改革最根本的目標。在這里筆者以近3年實施改革前后的考試成績?yōu)閷嵗?，?008級至2010級計算機科學(xué)與應(yīng)用專業(yè)3個年級本課程期末考試成績的結(jié)果分析圖呈現(xiàn)出來。數(shù)據(jù)表明對課程的改革有一定的成效，當然，教學(xué)效果的改善不能完全由考試成績來佐證，但至少可以作為量化的一個指標。
3.改革考核方式
鑒于本課程教學(xué)改革的新方向，考核方式為：平時成績、一次大作業(yè)和期末考試。平時成績占20%，期末考試占60%，大作業(yè)占20%。期末考試分為筆試和機試，筆試占40%，機試占20%。這一次大作業(yè)要求是本項目的所有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的完整實現(xiàn)，每個人都要撰寫項目實驗報告。
三、結(jié)論
本次教學(xué)新模式的探索希望能開辟一條新的道路，能夠讓學(xué)生在初次接觸Linux系統(tǒng)時就能較為容易地掌握，并且為之后學(xué)習(xí)其他課程打下堅實的基礎(chǔ)，特別是“Linux環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)編程”、“嵌入式及Linux程序開發(fā)”等課程的學(xué)習(xí)。
普通高校“Linux 操作系統(tǒng)與應(yīng)用”課程的教學(xué)普遍存在偏理論性，知識點繁雜，沒有統(tǒng)一性，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。通過本教學(xué)新模式的探索，將項目的開發(fā)引進到教學(xué)中，以具體任務(wù)為目標，將完成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能作為考核的結(jié)果。學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和興趣能夠調(diào)動起來，并安排詳盡的實驗計劃，完善的考核方式，對于本課程的教學(xué)效果會有提升。
參考文獻：
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【關(guān)鍵詞】操作系統(tǒng) 教學(xué)方法 實驗教學(xué)
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006－9682（2011）05－0076－02
【Abstract】Starting from the problems that exists in the current experimental teaching of computer operating system, some useful studies and improvements were made in this article, according to the author’s experience of teaching practice.
【Key words】Operating system A teaching method Teaching of experimentation
操作系統(tǒng)是一門綜合能力要求較高的課程，教學(xué)過程需要理論教學(xué)和實踐教學(xué)并重，而且課程大部分內(nèi)容較為抽象，難以理解，知識點較為松散，學(xué)生不易形成知識體系；在學(xué)習(xí)過程中，需要學(xué)生不僅理解課程本身的思想和概念，同時也要求學(xué)生有較強的軟件編程能力，能夠理解和掌握其中的思想；本文在分析現(xiàn)有操作系統(tǒng)實驗教學(xué)問題的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的解決方法，并講述一種配合理論和實踐教學(xué)的實訓(xùn)方法，從而使得學(xué)生整合知識體系。
一、操作系統(tǒng)實驗的目標
通過實驗教學(xué)，使學(xué)生熟悉操作系統(tǒng)接口的使用，加深對操作系統(tǒng)工作原理的認識，加強對操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法的理解，同時也使學(xué)生在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面得到基本訓(xùn)練。
二、操作系統(tǒng)實驗內(nèi)容
針對兩大主流操作系統(tǒng)Windows和Linux所提供的編程接口，設(shè)計了以下操作系統(tǒng)實驗。
Windows系統(tǒng)實驗安排四個方面的實驗課程：①進程管理方面，提供了線程的建立與撤銷、線程的同步、線程的互斥，使用命名管道實現(xiàn)進程通信幾個實驗。②內(nèi)存管理方面，提供了動態(tài)鏈接庫的建立與調(diào)用和系統(tǒng)內(nèi)存使用統(tǒng)計的兩個實驗。③文件管理方面，提供了采用無緩存方式實現(xiàn)文件讀/寫，采用高速緩存實現(xiàn)文件讀/寫，采用異步方式實現(xiàn)文件讀/寫。④設(shè)備管理方面，提供了獲取磁盤基本信息、讀/寫磁盤指定位置信息兩個實驗。
Linux系統(tǒng)實驗設(shè)計為：①進程管理方面，設(shè)計了編制實現(xiàn)軟中斷通信的程序和進程管道通信程序。②內(nèi)存管理方面，設(shè)計了內(nèi)存的監(jiān)控、檢查和回收，模擬FIFO，LRU和OPT頁面換算算法兩個實驗。③文件管理方面，設(shè)計并實現(xiàn)了一個文件執(zhí)行程序和一個一級文件系統(tǒng)程序。④設(shè)備管理方面，設(shè)計了字符類型設(shè)備的驅(qū)動程序和塊類型設(shè)備的驅(qū)動程序兩個實驗。
根據(jù)Linux的特點，設(shè)計了一個綜合性實驗：設(shè)計Linux系統(tǒng)內(nèi)核的編譯實驗。
三、實驗教學(xué)方式改革
實驗教學(xué)的形式應(yīng)多元化，而不僅僅是傳統(tǒng)的上機操作。為了更好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，我們采取了以下幾種教學(xué)策略。
1．案例教學(xué)
案例教學(xué)是通過對一個具體案例的思考，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能。首先由教師通過案例給學(xué)生演示實驗過程，然后學(xué)生自己重復(fù)調(diào)試或者在此基礎(chǔ)上進行一些改進性或創(chuàng)造性的工作。
2．鼓勵學(xué)生參與教師的科研項目
結(jié)合教師的課題，積極引導(dǎo)學(xué)生參與。實驗教學(xué)與科研實現(xiàn)了有機的融合，有力地推動了學(xué)生創(chuàng)新活動的開展，收到了明顯的成效。通過這種形式，學(xué)生可提早參與到項目開發(fā)中來，為以后走上社會就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。
3．培養(yǎng)興趣小組，鼓勵創(chuàng)新。
實驗過程中，學(xué)生往往注重實驗結(jié)果，不在乎實驗過程，這樣無法深刻理解實驗原理，也不利于培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)程序的設(shè)計能力；達不到實驗教學(xué)的真正目的。作者在實際的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)成立興趣小組，要求小組成員獨立或協(xié)作給出實驗方案，并帶動大多數(shù)同學(xué)一起完成實驗，并針對不同方案，教師和同學(xué)一起討論，給出改進措施，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)團隊意識。
4．設(shè)計多組實驗，鼓勵多種實現(xiàn)方式。
很多同學(xué)為了完成實驗，往往采用實驗前或者過程中，抄襲他人，甚至直接網(wǎng)上查詢結(jié)果，填寫實驗報告，達不到實驗效果，設(shè)計多組實驗，根據(jù)代碼給分，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，開拓了思維方式，并增強了學(xué)生解決實際問題的能力。
四、動手實現(xiàn)操作系統(tǒng)的實訓(xùn)設(shè)計
一般操作系統(tǒng)課程安排在大三下學(xué)期進行講授，對于該階段的學(xué)生，在學(xué)校里的主要課程均已學(xué)習(xí)完畢，知識積累到了一定程度，但是對于編程能力和對系統(tǒng)的認知程度還較為淺薄，此時安排學(xué)生自己動手編寫操作系統(tǒng)的實訓(xùn)，不僅能夠使得學(xué)生對操作系統(tǒng)形成全局的認識，而不是一個個的離散的知識點，同時學(xué)生能夠?qū)⒅八鶎W(xué)知識串聯(lián)起來，形成體系，以便學(xué)生學(xué)會分析和設(shè)計大型系統(tǒng)軟件的方法和技巧。
建議如下安排實訓(xùn)內(nèi)容：
實訓(xùn)主要是圍繞著Linux系統(tǒng)實現(xiàn)進行，分為4個階段，每個階段一個星期：①OS啟動、中斷與設(shè)備管理，代碼量200～1500行；②內(nèi)存管理，代碼量2000～2500行；③進程管理，代碼量3000～4000行；④同步、互斥與死鎖，代碼量4500～5000行。
在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生對如此大量的代碼量感到吃力，所以根據(jù)需要，教師提供部分框架代碼，讓學(xué)生填充其他的內(nèi)容，從而提高了學(xué)生的興趣和實訓(xùn)的效果。
五、結(jié)束語
針對操作系統(tǒng)實驗教學(xué)存在的問題，我們提出了相應(yīng)的解決方法，同時為了提高學(xué)生的綜合能力，設(shè)計了一次為期一個月的操作系統(tǒng)教學(xué)實訓(xùn)，使得學(xué)生能在實踐的基礎(chǔ)上加深對操作系統(tǒng)的認識，并幫助學(xué)生形成完整的知識體系，解決實驗中難以看到實際效果的問題，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思維模式，提高編程水平，通過實踐，該方式起到了良好的教學(xué)效果。操作系統(tǒng)作為計算機專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，實驗教學(xué)是計算機教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，抓好這個教學(xué)環(huán)節(jié)，對于提高計算機的教學(xué)質(zhì)量、全面提高學(xué)生的素質(zhì)有著重要的意義。
參考文獻
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一、實驗報告電子存檔，師生互評，促進建立完善的實驗教學(xué)評價系統(tǒng)
通用實驗教學(xué)管理系統(tǒng)，不僅能夠提供教學(xué)內(nèi)容上的指導(dǎo)與資源的補充，同時學(xué)生的實驗結(jié)果、報告還可以電子文檔形式提交。教師可在線評價學(xué)生的實驗效果，學(xué)生也可對實驗項目的教學(xué)效果做出評價。根據(jù)評價形成一定量化指標，從而以通用實驗教學(xué)管理系統(tǒng)為平臺，促進實驗教學(xué)知識結(jié)構(gòu)評價、學(xué)習(xí)資源建設(shè)評價，學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果評價和師生互動效果評價等實驗教學(xué)評價體系的完善。由于采用了數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)，能夠?qū)嶒炇屹Y源做到合理管理。包括實驗設(shè)備的出入庫、維護保養(yǎng)、實驗耗材購買與使用等都能按照用戶需求設(shè)計項目信息，分類保存，有效提高實驗設(shè)備的使用率，實驗室管理人員的工作量也大為減少。通過以上幾點的介紹可知，設(shè)計并構(gòu)建合理的通用實驗教學(xué)管理系統(tǒng)對提高實驗教學(xué)效果，促進實驗教學(xué)水平發(fā)揮具有重要的作用，因此積極建設(shè)一個通用實驗教學(xué)系統(tǒng)是非常必要的。
二、通用實驗教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計
本實驗教學(xué)管理系統(tǒng)在設(shè)計時充分進行需求分析，使其具有權(quán)限控制、實驗預(yù)約、在線教學(xué)指導(dǎo)與學(xué)習(xí)、提交實驗報告、實驗效果評價、實驗室資產(chǎn)管理、布告發(fā)表等功能。該教學(xué)管理系統(tǒng)基于B/S（Browser/Server）構(gòu)架，服務(wù)器端操作系統(tǒng)選擇Windows2000Server版，在其上搭建Apache服務(wù)器；Web頁面端語言采用PHP語言，數(shù)據(jù)庫采用與之搭配非常成熟的MySql數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)采用瀏覽器作為信息訪問工具，因此客戶端不需要安裝專用的軟件，使教學(xué)管理系統(tǒng)的易用性更強，整個系統(tǒng)的維護工作量也大為減少，保證了系統(tǒng)能夠平穩(wěn)高效運行。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。根據(jù)前述功能，通用實驗教學(xué)管理系統(tǒng)主要分為實驗教學(xué)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、實驗設(shè)備管理子系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖如圖2所示。實驗教學(xué)管理子系統(tǒng)實現(xiàn)對課程實驗與開放實驗的教學(xué)與管理；數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)實現(xiàn)用戶管理、數(shù)據(jù)庫維護及系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置功能；實驗設(shè)備管理子系統(tǒng)對實驗室資源進行管理，包括設(shè)備使用制度、出入庫、維護保養(yǎng)管理及實驗室耗材管理、布告管理。實驗教學(xué)管理子系統(tǒng)是這個系統(tǒng)中的核心部分，其功能按照學(xué)生、實驗指導(dǎo)教師、課程教師又進一步細分。實驗教學(xué)管理子系統(tǒng)的層次圖如圖3所示。在學(xué)生模塊中，學(xué)生可以三種用戶身份登錄。個人用戶身份具有預(yù)約、退訂開放性實驗項目、在線學(xué)習(xí)交流、提交報告、查詢成績的權(quán)限；班級用戶身份由課程教師指定，通常是課代表，用于課程實驗選擇、預(yù)約、查詢；訪客用戶是提供給一般人員（非本課程學(xué)員）用于學(xué)習(xí)的權(quán)限，該權(quán)限可以進行課程選擇，瀏覽教學(xué)資源，但不能進行在線交流、預(yù)約實驗、信息查詢等操作。教師模塊分為實驗教師與任課教師兩部分。實驗教師負責實驗項目的教學(xué)指導(dǎo)與管理，包括根據(jù)任課教師實驗安排制定實驗課表、進行實驗效果評價、成績管理及實驗信息管理、在線教學(xué)指導(dǎo)、實驗教學(xué)資源管理等工作。任課教師主要負責課程實驗進度控制、課程教學(xué)資源管理、在線教學(xué)指導(dǎo)，并負責上傳、下載、編輯課程教學(xué)資源，以拓展課程教學(xué)內(nèi)容，完善學(xué)生實驗?zāi)芰?。同時可以利用論壇、留言板與學(xué)生進行互動交流，進行實驗前學(xué)習(xí)指導(dǎo)。
三、結(jié)束語
關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；Linux；實驗教學(xué)改革
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)13-3114-02
Experiment Teaching Reform on Operating System Course
LI Shuang-qun，MENG Hui-li
(College of Computer and Information Technology, Henan Normal University, Xinxiang 453007, China)
Abstract: On the basis of our teaching experience, the problems of experimental teaching on operating system course are analyzed, and this paper proposes the experimental teaching reform based on the cultivation of students’practical ability and innovative ability. The experimental teaching reform makes some exploration and reform on experimental platform, experimental contents and assessment programs. The exploration on experimental teaching broadens operating system theory, strengthens the students’practical ability and innovative ability.
Key words: operating system; linux; experimental teaching reform
操作系統(tǒng)是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。操作系統(tǒng)課程內(nèi)容豐富而且概念比較抽象，學(xué)生理解起來比較困難，因此，操作系統(tǒng)實驗教學(xué)是課程學(xué)習(xí)過程中非常重要的環(huán)節(jié)。目前的操作系統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容單一、形式呆板，主要以驗證、模擬為主，實驗教學(xué)沒有發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
現(xiàn)在，很多用人單位需要大量既懂得理論知識，又具有很強動手能力的綜合性型人才[1]。如果學(xué)生在學(xué)校期間只學(xué)會了基礎(chǔ)理論知識，而不具備任何實際經(jīng)驗，那么這些學(xué)生就不符合用人單位對畢業(yè)生的要求，因此，學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程應(yīng)當重視實驗教學(xué)[2]。為了在實驗教學(xué)中充分鍛煉學(xué)生的動手能力、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和增強學(xué)生的創(chuàng)新意識，該文在操作系統(tǒng)實驗平臺、實驗內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方案等方面進行了探索，取得了較好的實踐效果。
1操作系統(tǒng)實驗教學(xué)現(xiàn)狀
1.1操作系統(tǒng)實驗教學(xué)重要性認識問題
計算機操作系統(tǒng)課程內(nèi)容分兩部分：一是操作系統(tǒng)理論知識學(xué)習(xí)；二是操作系統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容。操作系統(tǒng)實驗教學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，加深對操作系統(tǒng)理論知識的理解。但是在實際的教學(xué)過程中，往往過多重視理論知識的學(xué)習(xí)，把實驗教學(xué)當成次要課程，殊不知實驗教學(xué)和理論教學(xué)同等重要[3]，通過實驗教學(xué)可以實現(xiàn)對理論知識的有效復(fù)習(xí)和加深理解。
1.2實驗內(nèi)容設(shè)置問題
操作系統(tǒng)從功能上可以分為四大模塊：處理機管理模塊、存儲管理模塊、設(shè)備管理模塊、文件管理模塊。實驗教學(xué)應(yīng)該緊緊圍繞這些模塊展開，但是由于受到實驗平臺的制約，有些實驗難以開展，實驗內(nèi)容設(shè)置主要是一些模擬性、驗證性實驗，且主要圍繞教材中的主要算法。
操作系統(tǒng)課程概念比較抽象，僅僅通過幾個模擬性、驗證性實驗很難把這些抽象的概念直觀地表現(xiàn)出來；另一方面，這種實驗教學(xué)方案很難培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力和獨立設(shè)計的能力，不易調(diào)動學(xué)生的積極性和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
1.3實驗平臺選擇問題
操作系統(tǒng)實驗大多選擇Windows操作系統(tǒng)作為實驗平臺，主要考慮到Windows操作系統(tǒng)是學(xué)生經(jīng)常使用的操作系統(tǒng)，操作方便[4]。但是Windows操作系統(tǒng)源代碼是保密的，學(xué)生也無法了解它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)原理，只能通過操作系統(tǒng)給用戶提供的接口對其進行操作。學(xué)生只能通過模擬和驗證來理解操作系統(tǒng)中的概念和算法，這將限制學(xué)生對操作系統(tǒng)工作原理的理解和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
1.4實驗教學(xué)方式問題
實驗教學(xué)中，實驗內(nèi)容和實驗方案均由教師制定，學(xué)生僅僅是按照實驗步驟在規(guī)定的時間內(nèi)進行演示或驗證。實驗內(nèi)容和實驗方案沒有考慮到社會的需要，不利于學(xué)生將來所從事的工作。實驗室主要在學(xué)院規(guī)定的實驗時間內(nèi)開放，這種局限性限制了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2實驗教學(xué)改革
2.1合理選擇實驗教材
現(xiàn)代操作系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速，很多新的開發(fā)思想和理念不斷出現(xiàn)，選擇合適的實驗教材對于實驗教學(xué)非常關(guān)鍵。目前的操作系統(tǒng)教材大致分為兩種類型[5]：第一類為國內(nèi)自編實驗教材，這類教材偏重于操作系統(tǒng)理論知識的講解，實踐性不強；第二類教材為國外具有權(quán)威性的英文原版實驗教材，該類教材知識較新、實踐性很強，但是由于普通院校學(xué)生的專業(yè)英語水平有限，難以得到全面實施。因此，我們采取一種靈活的方式來進行實驗教學(xué)，針對本校學(xué)生的水平與特點，在充分利用教材的基礎(chǔ)上，增加趣味性、可操作性和調(diào)整實驗難度，保證學(xué)生的實驗可完成性，并通過一些案例來提高學(xué)生的興趣，使其在實驗過程中獲得成就感。
2.2科研和實驗教學(xué)相結(jié)合
作為操作系統(tǒng)實驗教學(xué)教師，必須及時更新自己的知識，不斷學(xué)習(xí)，提高業(yè)務(wù)水平。多年來，課程梯隊成員始終堅持收集、閱讀與操作系統(tǒng)有關(guān)的各種資料和文獻，安排課程梯隊教師參加全國操作系統(tǒng)教學(xué)會議、Solaris操作系統(tǒng)教學(xué)研討會等，并將學(xué)習(xí)到的新技術(shù)用于實驗教學(xué)中，使學(xué)生受益匪淺。
要挖掘每一位學(xué)生的自身特點，因材施教。針對學(xué)生的不同需求，教師可以在實驗教學(xué)中補充難度不同的新技術(shù)，讓學(xué)生都能找到自己的興趣點。在授課過程中，有針對性地設(shè)置實驗知識點，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地加深對操作系統(tǒng)原理知識的理解。
教師實踐證明，將科研與實驗教學(xué)相結(jié)合的方式，可以提高實驗教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。只有這樣，我們才能培養(yǎng)出對社會有用的人才。
2.3實驗課程設(shè)計
操作系統(tǒng)實驗教學(xué)不僅能夠加深學(xué)生對操作系統(tǒng)原理的理解，而且也能夠培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力。操作系統(tǒng)實驗教學(xué)主要是根據(jù)學(xué)生所學(xué)課程中的原理，設(shè)計某些算法實驗并進行驗證，以及熟悉操作系統(tǒng)平臺的使用，能夠?qū)⒉僮飨到y(tǒng)中的某些系統(tǒng)功能應(yīng)用于實踐中。
2.3.1實驗平臺選擇
良好的實驗平臺是學(xué)生做好實驗的前提，我們根據(jù)課程需要，選用Linux操作系統(tǒng)作為實驗教學(xué)平臺，以提高學(xué)生編程能力以及使用、管理系統(tǒng)功能的能力[6]。之所以選擇Linux操作系統(tǒng)作為實驗平臺，主要考慮以下兩點：
1) Linux是開放源代碼的操作系統(tǒng)。學(xué)生可以閱讀、修改Linux的源代碼，能夠了解Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)部實現(xiàn)機制[7]。
2)有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。在Linux環(huán)境下進行實驗可以對操作系統(tǒng)內(nèi)核進行操作，學(xué)生可以在內(nèi)核中添加新的功能，或者修改原來的功能，通過重新編譯內(nèi)核定制自己的操作系統(tǒng)。
2.3.2實驗內(nèi)容安排
實驗教學(xué)作為操作系統(tǒng)教學(xué)的一個重要部分，實驗內(nèi)容設(shè)置的是否合理將直接影響學(xué)生對操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)興趣。我們的實驗內(nèi)容設(shè)置如下：
1)掌握操作系統(tǒng)中常用系統(tǒng)調(diào)用的使用方法和功能。通過編寫C語言來使用這些系統(tǒng)調(diào)用，并驗證它們的功能，因此要求學(xué)生具備一定的C語言編程能力。
2)學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)的開發(fā)基礎(chǔ)知識和運行機理。學(xué)生在學(xué)習(xí)了操作系統(tǒng)的相關(guān)概念和原理后，再進行實驗環(huán)節(jié)，對于一些復(fù)雜的實驗項目，我們采用分組方式來完成實驗，這樣既完成了實驗項目，又培養(yǎng)了學(xué)生的團隊合作意識。
3)我們安排了9個操作系統(tǒng)實驗項目，如表1所示。我們還鼓勵學(xué)生將自己的想法引入到實驗項目中，進而拓展實驗教學(xué)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2.3.3多維度量化考核方案
多維度包括知識、技能、過程、方法、情感態(tài)度等方面。該考核方案基于多維度思想，將實驗項目與學(xué)生的綜合實踐技能進行量化，通過實踐與完善，我們?yōu)檎n程確立了多維度量化考核方案，內(nèi)容如下：總評成績=原理及設(shè)計思路講解(20%)+實驗結(jié)果展示與解釋(20%)+拓展內(nèi)容(5%)+實驗報告(10%)+期末考試(45%)-考勤扣分。可以看出，多維度量化考核方案強化了設(shè)計和應(yīng)用，打破了以期末考試成績?yōu)橹鞯某煽冊u定方法，這將更加有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。
3結(jié)束語
操作系統(tǒng)課程的實驗教學(xué)改革，加強了實驗環(huán)節(jié)中的設(shè)計與應(yīng)用，促進了學(xué)生對操作系統(tǒng)知識的理解與掌握，提高了學(xué)生解決問題及實踐動手能力。操作系統(tǒng)課程的實驗教學(xué)改革是一項系統(tǒng)工程，我們根據(jù)本校學(xué)生的特點，從實驗教學(xué)理念、實驗教學(xué)內(nèi)容以及考核方案等方面進行改革，充分發(fā)揮實驗教學(xué)應(yīng)有的作用，為社會提供更多符合市場需要的適用型人才。
表1實驗項目設(shè)置
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關(guān)鍵詞： 材料成型及控制工程 實驗教學(xué) 存在問題 對策
1.引言
實驗教學(xué)是整個高等學(xué)校（簡稱高校）教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，與學(xué)科結(jié)構(gòu)、課程體系和教學(xué)改革密切相關(guān)。它不僅是對理論教學(xué)的驗證、補充和拓展，更是培養(yǎng)學(xué)生獨立解決實際工程問題能力、提高學(xué)生自主創(chuàng)新能力、實踐動手能力和綜合素質(zhì)的重要途徑[1]-[2]。由于材料成型及控制工程專業(yè)（簡稱成型專業(yè)）屬于實踐性比較強的學(xué)科，在做好專業(yè)理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，加強對實驗教學(xué)培養(yǎng)模式、理念和管理機制的改革與創(chuàng)新，最大限度地發(fā)揮實驗教學(xué)的作用，對于提高學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力具有重要意義。
2.成型專業(yè)實驗教學(xué)不足
2.1實驗教學(xué)嚴重依附理論教學(xué)
受傳統(tǒng)觀念影響，高校一直以理論教學(xué)為主，實踐教學(xué)為輔。理論教學(xué)體現(xiàn)了學(xué)術(shù)性，實踐教學(xué)是理論教學(xué)的一個環(huán)節(jié)、一個補充[3]。在成型專業(yè)實驗教學(xué)過程中，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)也得不到足夠重視。主要表現(xiàn)為學(xué)時較少；實驗內(nèi)容嚴重依附于理論教學(xué)；各個實驗之間彼此獨立，缺少聯(lián)系和配合；各門實驗課程規(guī)模小且分散，實驗課安排伸縮性、隨意性強；教學(xué)內(nèi)容相互脫節(jié)，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)容遺漏和重復(fù)設(shè)置的現(xiàn)象。在教師和學(xué)生的潛意識中，實驗教學(xué)只是理論教學(xué)的輔助手段，造成對課堂紀律、出勤率、課堂教學(xué)質(zhì)量、課后實驗報告等環(huán)節(jié)的重視程度明顯不足。學(xué)校常以理論教學(xué)為主要的考評依據(jù)評價教學(xué)質(zhì)量，或者進行教學(xué)檢查時實驗教學(xué)僅占很小的部分。另外，部分實驗教師本身沒有正確認識實驗教學(xué)與理論教學(xué)的區(qū)別，忽視了理論知識重在實踐應(yīng)用，未能形成以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實踐能力為主線的實驗教學(xué)體系，長此以往根本不能適應(yīng)材料類專業(yè)的定位目標[3]?？梢哉f，實驗教學(xué)處于理論教學(xué)的從屬地位，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力中發(fā)揮的作用遠遠不夠，嚴重影響教學(xué)質(zhì)量。
2.2實驗教學(xué)缺乏科學(xué)的管理與指導(dǎo)
實驗教學(xué)過程中，由于學(xué)生人數(shù)多，相對散亂，給管理帶來了很多不便。第一，讓一些逃課的同學(xué)有機可乘。請同學(xué)“代到”、“幫忙簽名”，甚至在老師點名后便不見蹤影等現(xiàn)象屢見不鮮；第二，學(xué)生實驗操作能力存在差異，難免有損壞設(shè)備、浪費材料的現(xiàn)象，給教師的指導(dǎo)工作帶來不便；第三，有的實驗具有一定的危險性，盡管教師反復(fù)強調(diào)注意安全，仍然有學(xué)生在好奇心、粗心的驅(qū)使下做出違反實驗規(guī)章的事情，帶來極大的安全隱患；第四，為了保證學(xué)生的絕對安全和實驗室設(shè)備的完好，如合金熔煉及澆注，教師只能親自示范，學(xué)生只需記錄操作步驟和實驗結(jié)果，任務(wù)單一且缺乏實踐性?？傊?，上述原因都大大增加了實驗教學(xué)的工作量，對實驗室的管理和維護等提出了極高的要求。
2.3實驗教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式滯后
受實驗條件的限制，有的高校存在實驗課程開設(shè)少、實驗內(nèi)容陳舊、驗證性實驗所占比例偏高等問題。對于培養(yǎng)學(xué)生綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性能力的實驗偏少，體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和專業(yè)特色的實驗就更少，根本做不到與時俱進式地教學(xué)。在實驗教學(xué)方法上，仍采用“填鴨式、依葫蘆畫瓢”的方式，網(wǎng)絡(luò)科技、虛擬仿真等先進實驗技術(shù)尚未在教學(xué)中推廣應(yīng)用。對于學(xué)生而言，過于依賴實驗指導(dǎo)書，每次實驗按部就班操作，急于完成實驗，根本不設(shè)計、分析和思考其中的原因及原理。學(xué)生作為實驗主體，在實驗教學(xué)中不能充分發(fā)揮主觀能動性，依然處于機械式照搬實驗書和被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，在一定程度上對學(xué)生的開放創(chuàng)新思維起到抑制作用，不利于他們獨立思考、創(chuàng)新能力和分析解決問題能力的培養(yǎng)。
2.4實驗設(shè)備和實驗經(jīng)費不足
成型專業(yè)實驗涉及購買實驗原材料、制備試樣、試樣組織與性能觀測分析等，需要大型實驗設(shè)備，且實驗周期長、原材料價格貴、分析測試費用高。近年來，高校不斷擴招，一方面實驗儀器數(shù)量不夠，另一方面也許投入更多的經(jīng)費。為了保證實驗教學(xué)質(zhì)量，勢必需要增加實驗崗教師，購買更多的儀器設(shè)備、增添實驗場地等，這就需要學(xué)校加大對實驗教學(xué)的經(jīng)費投入。倘若經(jīng)費不足，不但影響實驗教學(xué)作用的正常發(fā)揮，更在一定程度上使實驗崗教師工作積極性乃至學(xué)生學(xué)習(xí)熱情下降。
2.5考核機制不完善
科學(xué)地評定學(xué)生的實驗成績對引導(dǎo)學(xué)生重視實踐教學(xué)，正確處理知識、能力和素質(zhì)的關(guān)系具有導(dǎo)向作用[4]。目前實驗教學(xué)中，教師要么根據(jù)學(xué)生實驗報告給出成績，要么將實驗成績依附于理論考試成績給出課程總成績，不能充分反映學(xué)生的實驗設(shè)計、實踐能力、數(shù)據(jù)處理及分析問題等綜合實驗?zāi)芰?。這樣的考核機制無形中削弱了學(xué)生實驗的積極性，降低了學(xué)生對實驗課程的重視程度，甚至出現(xiàn)了抄襲、篡改、編造實驗結(jié)果和實驗報告的現(xiàn)象，這兩種考核機制均不完善[5]-[6]。
3.成型專業(yè)實驗教學(xué)改革
3.1設(shè)計型綜合實驗教學(xué)
我校成型專業(yè)實驗教學(xué)在課程體系總體規(guī)劃上，廣泛收集工科專業(yè)工程實踐的教學(xué)資料，單獨設(shè)立了能夠突出不同專業(yè)方向能力的設(shè)計型綜合實驗，涵蓋了鑄鍛焊三個方向的多個工藝方案。實驗內(nèi)容分為：選材（成分設(shè)計）、材料成形工藝設(shè)計、材料性能測試與分析、材料微觀組織檢測與分析、計算機輔助模擬設(shè)計和工藝方案優(yōu)化設(shè)計6個實驗?zāi)K。教學(xué)過程側(cè)重材料成型原理及材料成型控制技術(shù)、成型過程組織變化規(guī)律及相關(guān)的現(xiàn)代測試技術(shù)方法的訓(xùn)練，以進一步學(xué)生對材料加工工藝、性能和組織間相互關(guān)系的深入理解。學(xué)生從選題、查閱文獻，到設(shè)計實驗方案、工藝流程，到選擇實驗設(shè)備、儀器，直至完成實驗記錄、實驗報告和參加答辯，整個實驗過程全部由自己獨立完成。這種教學(xué)方式模擬了實際工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的基本過程，向企業(yè)工藝設(shè)計工程師工作看齊，目的是讓學(xué)生在掌握相關(guān)專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標，對學(xué)生專業(yè)知識交叉滲透、相互融合的能力進行培養(yǎng)和訓(xùn)練，提高了學(xué)生查閱資料能力、實驗動手能力、綜合分析能力[7]-[8]，使其掌握正確的實驗設(shè)計方法和科學(xué)研究方法，強化實驗技術(shù)和技能，突出對學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力及工程素質(zhì)的綜合培養(yǎng)。通過上述實踐訓(xùn)練給學(xué)生創(chuàng)造了運用理論教學(xué)知識解決實際問題的環(huán)境，讓學(xué)生學(xué)以致用，實現(xiàn)從理論向?qū)嵺`能力的轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析、解決問題的能力。
3.2開放性實驗教學(xué)
我校成型專業(yè)實驗教學(xué)在開設(shè)設(shè)計型綜合實驗的同時還引進了開放式實驗教學(xué)。該系統(tǒng)的核心是教師與學(xué)生角色的轉(zhuǎn)變，教師主要發(fā)揮啟發(fā)和引導(dǎo)作用，學(xué)生由“填鴨式”的被動學(xué)習(xí)變?yōu)椤昂＞d式”的主動學(xué)習(xí)。在保證正常教學(xué)的前提下，實驗室實行全天開放，學(xué)生可根據(jù)自身實際情況選擇時間進行不同的實驗。在實驗教師的指導(dǎo)下，學(xué)生以小組或個人為單位獨立完成實驗，通過查閱文獻資料、制訂實驗方案及工藝路線，充分發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性，自主選擇實驗設(shè)備儀器、工藝方法、實驗流程。開放式實驗教學(xué)系統(tǒng)，不僅有利于學(xué)生獨立工作、分析解決實際問題能力的提高，更能促進學(xué)生個性化的發(fā)展和創(chuàng)新思維的發(fā)揮，在整個實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中真正確立了學(xué)生的主體地位。這極大地推動了教學(xué)改革向更深層次發(fā)展，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力營造了理想的教學(xué)環(huán)境[9]-[10]。
3.3完善實驗教學(xué)考核制度
實驗考核考核實行目標控制，依據(jù)實驗教學(xué)目標進行考核，設(shè)計型綜合實驗成績評定與理論課一樣嚴格?？己藘?nèi)容包括：上課出勤率（10%）、動手實踐能力（20%）、相互協(xié)作能力（10%）、實驗記錄（150%）、實驗報告（15%）、綜合答辯（30%）。其中，出勤率通過點名、簽到形式完成；動手能力需在實驗操作現(xiàn)場考核，著重考查學(xué)生制訂實驗方案的合理性，實驗操作的規(guī)范程度；相互協(xié)作能力主要是通過將個人成績與小組總成績捆綁實現(xiàn)，目的是鼓勵學(xué)生發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的團隊精神；實驗記錄和實驗報告是學(xué)生完成整套實驗流程的記錄和總結(jié)；綜合答辯環(huán)節(jié)中，一方面根據(jù)學(xué)生利用計算機輔助工藝設(shè)計時，計算機評定的工藝方案結(jié)果，另一方面根據(jù)學(xué)生實驗項目的完成情況提出問題，學(xué)生根據(jù)自己所掌握的知識進行回答。教師參照學(xué)生以上表現(xiàn)，給出設(shè)計型綜合實驗的最終成績。
3.4虛擬仿真實驗教學(xué)
我校成型專業(yè)實驗教學(xué)積極探索理論教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的新方式，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，刪去落后的實驗，減少驗證性實驗。將先進的網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)引入實驗教學(xué)系統(tǒng)，開展直觀教學(xué)，改革實驗教學(xué)的模式。目前，我校成型專業(yè)實驗教學(xué)正在積極構(gòu)建實驗虛擬仿真系統(tǒng)、多媒體實驗操作系統(tǒng)。實驗虛擬仿真系統(tǒng)主要是針對精密大型設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造原理，實驗過程復(fù)雜、實驗成本較高的實驗內(nèi)容而設(shè)計的一個實驗教學(xué)子系統(tǒng)。實驗操作系統(tǒng)是一套能夠播放實驗錄像視頻資料的實驗教學(xué)子系統(tǒng)，如老師根據(jù)實驗教學(xué)的需求播放能夠?qū)τ嘘P(guān)工藝方案――顯微組織進行動態(tài)演示和分析的實驗錄像資料。這種虛擬仿真教學(xué)模式信息量大、內(nèi)容豐富、直觀易懂，使得學(xué)生積極投入教學(xué)活動，實現(xiàn)以學(xué)生為主體的啟發(fā)式教育，對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、思考和解決問題的能力起到十分積極的作用。
4.余論
競爭在教育，取勝在人才。當今社會，材料專業(yè)正向復(fù)合型、先進型、功能型方向發(fā)展，單一的材料專業(yè)基礎(chǔ)人才將不能滿足社會需求，為了適應(yīng)社會發(fā)展，我們應(yīng)在高等教育中繼續(xù)推行發(fā)展創(chuàng)新綜合實驗的人才培養(yǎng)模式，充分發(fā)揮高校實驗教學(xué)不可替代的主體作用，將實驗教學(xué)做到實處，積極培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，分析、思考和解決實際問題的能力，努力提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、促進學(xué)生個性化發(fā)展、開發(fā)學(xué)生思維潛能，為社會培養(yǎng)與時俱進、可持續(xù)發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型人才作貢獻。
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