操作系统论文篇1

关键词：操作系统；Linux

中图分类号：TP316-4文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)04-0000-02

众所周知，操作系统在计算机专业课程中的重要地位，在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。但是，在电子信息类专业的课程设置上，《操作系统》这门课的课时设置以及教学内容的安排与计算机专业的设置有较大的区别。比如课时设置，计算机专业大多都分配了48理论学时+16实践学时，而电子信息类专业的设置大多是36理论学时+12实践学时。如何在较少的授课课时中，让学生能理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统（如Linux）的使用和一般管理方法，了解它与硬件和其它系统软件的关系，了解它是如何组织和运作的，能使用和分析常见的操作系统，从而为学生以后的学习和工作打下基础？

现在很多学校的计算机专业和电子信息类专业都开设了基于Linux的《嵌入式系统》课程，但在课程安排上有较大的区别。在计算机专业的课程安排中，他们开设《嵌入式系统》课程之前，会先安排一门相对以理论为主的《操作系统》课程，然后再开设一门类似《Linux程序设计》之类的以实践为主的课程，经过两门课的学习后，学生既掌握了Linux操作系统的使用，也理解了现在操作系统的主要功能及基本原理，为后续的《嵌入式系统》打下了很好的基础。但是，很多电子信息类专业的课程安排中，他们在开设《嵌入式系统》的课程之前往往只开始一门《操作系统》的课程而已。那么，电子信息类的《操作系统》这门课中如何更好地把Linux的使用方法以及现在操作系统的相关原理结合起来，让学生既掌握了Linux使用及C的开发又理解Linux操作系统的基本原理？本文想通过分析常用的《操作系统》的教材[1-9]，结合电子信息类专业的教学目标，探索一条解决该类专业《操作系统》课程课时少，内容多这一矛盾的途径。

一、理论内容安排

大多《操作系统》教材的内容都是集中介绍操作系统中的四大资源的管理：内存分配、回收、页面的替换以及段页式的存储管理；进程的控制、调度、通信；中断处理及设备管理和文件系统结构。而且都以原理介绍为主，较少结合某个具体的操作系统（如Linux）的实现方法。在授课过程中，纯粹的原理接收容易使学生感到内容晦涩难懂，而且感觉枯燥，达不到感官认知。因此本文在《操作系统》的理论授课内容安排上，试探性地把合Linux操作系统与操作系统中的基本原理相结，将一些经典的资源管理算法与Linux的内核源码相结合，让学生既能理解相关的原理，又能掌握如何从基本的编程上去实现相应的功能。具体的内容安排如图1所示。整个理论内容分成3大块：基础篇、原理篇和应用篇。

在开始操作系统的原理介绍之前，安排了Linux的命令操作以及编程基础，为后续的原理学习与Linux的内核的结合提供一定的基础铺垫。根据36学时的理论课时，基本安排如下。基础篇的内容、课时安排为：“概述”2课时，介绍操作系统的基本概念及功能，操作系统的发展，最后简要概述Linux操作系统的相关情况；“Linux操作基础”4课时，Linux系统的图形界面已比较友好，因此这部分的授课内容主要是让学生掌握常用的操作命令，以及输入/输出重定向的概念；“软件开发工具”4课时，主要讲授C编译的基本过程、Make工具的应用以及程序调试方法。

在原理篇中，主要是要让学生理解和掌握操作系统的四大资源管理的基本原理以及Linux内核中的相关实现方法，使学生在学习原理的同时能更清楚的了解在具体的操作系统内核中是如何实现的。原理篇的内容、课时安排为：“进程管理”8课时，主要教授进程控制块的作用、进程的调度（结合Linux系统的进程调度算法）、进程同步与互斥（结合Linux的进程间通信）；“存储管理”6课时，结合Linux的存储管理机制让学生掌握虚拟地址与物理地址的转换、内存的分配/回收，以及内存的扩充技术；“设备管理”安排4课时，结合Linux设备管理介绍I/O控制方式、设备分配策略等；“文件管理”安排4课时，结合Linux文件系统的结构以及特点，介绍VFS的主要作用。最后在应用篇中，利用较少的4课时分别介绍Shell程序设计以及内核的升级/裁剪、文件系统的构造等。通过这样的理论讲授之后，希望让学生既能掌握Linux操作系统的应用，也能理论并掌握操作系统的主要作用及工作原理。

二、实践内容安排

因为课内安排的实践课时相对偏少，如何让学生有足够的实践机会呢？在讲授某个操作系统的基本原理后，在课堂上可以先结合Linux内核中的具体实现代码，让学生先理解并掌握其中的关键算法，然后要求学生利用课外时间去另行设计某个相对简单的算法，以达到真正理解并掌握的程度。图2列出了课内、课外的实践内容安排。

三、小结

我们从电子信息类专业对《操作系统》课程的教学要求出发，结合目前常用的一些《操作系统》教材，对该课程的体系构建、以及理论和实验教学的设置提出一些建议和意见。《操作系统》课程教学还有其他许多值得深入探讨和研究的内容，本文的建议仅是一家之言，希望对同行能有一定的参考价值，也欢迎同行批评指正。

参考文献：

[1](荷)ANDREWS.TANENBAUM.现代操作系统[M].陈向群,马洪兵,译.北京:机械工业出版社,2009

[2]肖竞华,陈建勋.计算机操作系统原理-LINUX实例分析[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008

[3]汤小丹,梁红兵,哲凤屏,汤子瀛.计算机操作系统[M].西安电子科技大学出版社,2011

[4]PabitraPalChoudhury.操作系统:原理与设计.北京:清华大学出版社,2012

[5]AbrahamSilberschatz，PeterBGalvin,GregGagne.操作系统概念（英文影印版）.北京:清华大学出版社,2010

[6]张玲编著.Linux操作系统原理与应用.西安:西安电子科技大学出版社,2009

[7]邱铁,于玉龙,徐子川编著.Linux应用与开发典型实例精讲.北京:清华大学出版,2010

[8]陈莉君,康华编著.Linux操作系统原理与应用.北京:清华大学出版,2011

[9]庞丽华,郑然编著.操作系统原理与Linux系统实验.北京:机械工业出版社,2011

操作系统论文篇2

关键词:计算机操作系统;精品课程;实践教学;教学改革

中图分类号:G642文献标识码:B

1基本情况

“操作系统原理”是计算机学科最重要的专业基础课程之一。该课程介绍操作系统的基本原理和实现技术,是理解计算机系统工作、用户与计算机系统交互和设计开发应用系统等基本知识结构的重要途径。通过本课程的学习,要求学生理解操作系统在计算机系统中的地位、作用和特征,能够熟练掌握和运用操作系统原理中的软硬件资源管理中的概念、思想、策略和算法等,能结合实际操作系统开展应用系统开发,了解操作系统的发展方向和趋势。

我校计算机系于1985年开始开设“操作系统原理”课程,是湖北地区较早开设本课程的高校之一。在计算机软件专业的第一个教学计划中,即将操作系统原理列为专业必修课,采用了当时西北电讯工程学院的汤子瀛教授编著的教材,由于当时操作系统资料相对较少,实验资料主要是翻译学校引进设备时随机所带的系列资料,如根据MV6000机操作系统资料翻译的相关的操作系统使用手册,对操作系统及其他课程的教学起到了积极的促进作用。1987年开始,我系采用以UNIX操作系统为主的新版《操作系统基础教程》。1992-2006年期间,本课题组在操作系统教学中,根据当时教学需要,相继采用过华中理工大学庞丽萍教授编著的《操作系统原理》(1版-3版)、清华大学张尧学教授编著的《操作系统教程》、北京大学陈向群教授编著的《操作系统原理》,以及陈向群教授等人翻译的《现代操作系统》等国内外著名教材。

从80年代末,在“操作系统原理”教学中引入了操作系统使用和算法实验。从1996年开始设置了“操作系统原理”实验,1998年开始设置“操作系统课程设计”课程,为此我们编写了内部用的操作系统原理实验教材,包括教师指导书和学生实验指导书。这些实践环节的加入,大大加强了学生的实践动手能力。同年本课题组开始采用多媒体设备进行“操作系统原理”教学研究,为此制作了操作系统课堂教学软件,后该软件获得了湖北省组织的CAI课件比赛三等奖。从2000年起,本课题组初步开发并建设了操作系统题库和考试系统。

1999年本课程组所申请的“操作系统原理”课程列为校级主干课建设行列,在课程组全体老师的共同努力下,经过不断的努力和建设,于2004年通过学校验收,并被评为校级优秀主干课,2005年本课程进入校级精品课程建设。

该课程经过20多年的建设,逐步形成了一个知识结构和年龄结构合理的教学团队,从1986年起,先后有5位教授、7位副教授和多名年轻教师先后担任过“操作系统”课程的主讲教师或实验课程教师。通过科研与教学相结合,形成了一支学术造诣高、知识与年龄结构合理、勇于探索且具有团结协作精神的教学团队。

2“操作系统原理”课程中的若干问题及其解决方案

操作系统是计算机系统中最底层的系统软件,其重点是并发性、调度与分派、内存管理、设备管理、安全与保护和文件系统等内容。“操作系统”课程主要讲授对计算机资源控制与管理的实现原理及方法、系统的设计思想、系统设计优劣的效率分析。

从资源管理的观点出发,该课程的核心知识单元包括:

(1)操作系统的基本概念(3学时):操作系统定义与组成,操作系统的发展历程,操作系统的功能和特征,操作系统的类型及特点,操作系统性能,常用操作系统介绍,操作系统的硬件基础;

(2)进程管理(21学时):进程的概念、进程的表示和调度状态、进程的控制、进程调度、进程同步、信号量、进程通信、死锁;

(3)内存管理(12学时):存储管理的基本概念、内存映射机制、早期的存储管理、分页存储管理、虚拟存储管理、请求分页存储管理、分段存储管理、段页式存储管理;

(4)文件管理系统(12学时):文件管理系统、文件结构和存取法、文件的目录结构、文件存储空间的管理、文件的存取控制、文件系统与用户的接口;

(5)设备管理(6学时):设备管理、输入输出系统结构、设备驱动与驱动调度、设备分配程序、I/O设备处理程序。

我们认为,该课程的重点包括:

(1)操作系统中的基本概念、原理、算法与策略;

(2)系统调用接口及其使用;

(3)计算机系统中的处理机管理、存储管理、设备管理和文件管理方法;

(4)计算机死锁的检测与预防;

(5)操作系统实例研究,如UNIX/Linux系统。

该课程的难点包括:

(1)并发程序设计、进程创建、进程撤销、进程间的同步与互斥;

(2)存储管理策略与实现方法;

(3)文件系统及其实现方法;

(4)设备驱动程序设计。

对于以上各类重点难点、本课程在组织理论课程教学中,主要采取以下几种解决办法:

(1)备课等各类教学活动,对重点、难点进行研讨,根据学生实际,提出解决方案;

(2)采用案例教学,提倡启发式、交互式的教学方法,教师的讲解要点、方法、思路、原理与策略,层层剖析。从抽象到具体,在从具体到抽象,引导学生积极思考,提出问题,激发学生的求知欲和学习主动性;

(3)将传统教学手段和多媒体技术结合起来,采用多媒体课件和网络课件等辅助教学手段,结合板书进行教学,增强教学效果;

(4)倡导学生的自学精神,使学生从“听懂”到“学会”,最后达到“融会贯通”与提高学生的动手能力。

与此同时,我们将“操作系统原理”实践教学设计为四个层次,即预备层、概念层、原理层和应用层。预备层为流行操作系统的主要命令使用及其上的程序设计;以及以Linux的基本Shell程序设计方法;概念层主要涉及操作系统原理中的相关概念实现,如PCB和信号灯等;原理层为“操作系统原理”中的主要算法、策略和原理的验证性实验和部分综合性实验,包括进程的创建和撤销、内存空闲块管理策略、作业与进程调度策略、分区分配管理、内存淘汰策略等基本算法的设计与实现;应用层是以上述算法为基础的课程设计,以体现学习操作系统原理后的应用价值,例如实现火车票网上订购系统等。前两个层次的内容,要求全体学生均要参加,第三、四个层次的内容供部分学生在课程设计和毕业设计时选择。

在课程设计时,我们强调学生在实际操作系统环境下,进行系统核心算法的设计与调试,学生在完成这些内容时,必然涉及系统程序设计的诸多问题,在解决这些问题的过程中,培养了学生的系统程序设计能力,使学生真正学到了操作系统的实现技术和系统程序设计方法。学生们通过操作系统多个教学环节,不仅真正学懂了操作系统的原理和理论,还掌握了剖析实际操作系统、实现并扩充操作系统功能模块的基本技能。学生学到了多方面的知识,培养了综合能力,有很大的收获。

3“操作系统原理”精品课程建设中的若干问题及其解决策略

在“操作系统原理”精品课程建设过程中,我们遇到了一系列有待解决的具体问题,主要涉及如何分层次进行理论和实践教学;教学研究项目的申报和研究;课堂多媒体教学研究与实践;课程及其资源建设;在夯实基础教学的同时,如何培养学生的综合能力;师资队伍建设和青年教师培养,等等。下面就解决这些问题进行一些探讨。

针对上述教学改革和研究中出现的相关问题,我们主要采用了如下解决策略或方案。

(1)构建分层次的理论教学内容。建立了层次化的“操作系统原理”课程体系,改革了传统的“操作系统原理”课程体系,在原有课程的基础之上,根据培养层次,增加了先导课程“基于Linux程序设计”,提出了“操作系统”课程群思想,该课程群主要包括“C语言程序设计”、“数据结构”、“汇编语言程序设计”、“基于Linux的程序设计”、“计算机组成原理”、“操作系统原理”和“操作系统课程设计”等课程,并在研究生层次上开设了“分布式操作系统”等课程。课程内容体系建设已初见成效,使得该课程不再是一个点,而是一个以点带面,以面促体的活体。这个点就是“操作系统”理论课程,这个面就是操作系统算法实验,这个体就是以操作系统算法实验为基础的课程设计和毕业设计。

(2)构建分层次的实践教学内容。课程组长期坚持教学改革,其宗旨在于在传统单一传授专业知识的基础上,注重培养学生正确的学习方法和良好的自学能力,培养学生的科学精神和健全人格,使学生具备适应快速变化的社会环境的综合素质和能力。课程组改革了“操作系统”实验课程体系,重点研究了课程实践教学环节,在原有“操作系统原理”实验的基础上,增加了“操作系统课程设计”,并将相关实验按难易程度划分为初、中、和课程设计四个层次,形成了课程实验、应用实验和综合实验层次。在实施过程中,充分发挥师生互动的作用,完成相应实践过程,达到能力训练和启发创新的目的。试行结果表明,学生开放实验室对促进学生个性发展、培养学生的创新能力起到了积极的作用。学生创新能力明显增强,学风有了较大好转,使得学生每年参加的ACM等各类比赛中,均获得了好成绩。

(3)重视教学研究项目的申报和研究。课程组一贯重视参与、申报、建设各级教学改革项目,先后主持或参与湖北省以及华中师范大学校级等各级各类教改项目数项,有的已顺利完成,通过了验收。阶段性成果已多次获奖。具不完全统计,近三年中,课程组教师获得“湖北省高等教育教学成果奖”各2项、“多媒体教学课件奖”1项、“湖北省科技进步奖”1项(三等奖)、“武汉市科技进步奖”2项(二等奖和三等奖各一项)。

(4)对“操作系统”的教学大纲和实验大纲进行了重组和整体优化。完善了教学大纲和实验大纲,编写了实验指导书和实验报告书,建立了以“操作系统原理”为核心,以“操作系统算法实验”、“操作系统课程设计”为突破口,以带动毕业设计选题和考研为目标的层次课程体系;在该课程的培养效果上,由单一化发展为多样化;由单纯的课堂教育走向包括课程设计、毕业设计在内的多种形式教学;从近三年我系毕业生考研中的“操作系统原理”考试效果分析看,平均及格率达到70%,其中平均优良(85分以上)率达35%,这充分说明了该课程教学的效果。

(5)建立了以多媒体、网络为核心的教学平台,将现代教育技术和手段应用到教学过程中。开发了以“操作系统原理”为核心的多媒体教学软件、多媒体课件、多媒体远程课件、网上答疑系统、网上在线考试系统和试卷(题)库系统在内的一系列软件,形成了本课程体系的特色项目,这样不仅提供了网络课堂,而且实现了对包括作业布置、批阅、成绩记载等教学环节在内的整个教学过程的有效管理。

(6)教学研究和课程资料建设。具不完全统计,近年来,课程组教师共编写编译出版4部教材。这些教材均由国内有影响的出版社正式出版发行,并被许多高校选为教学用书或教学参考书。在本课题建设过程中,我们共发表教学科研论文50篇以上,其中教学研究方面的论文17篇以上;教材教法、课堂教学、实验教学和双语教学等论文2篇以上,教学实践方面的论文2篇以上;教学管理及其相关研究方面的论文近2篇以上。

(7)在加强基础的前提下,就如何培养学生的资料收集能力、归纳总结能力、发散思维能力和创新能力进行了探索,并取得了可喜的成绩。这从我系大学生在ACM比赛(2006-2008年中,在ACM亚洲区中国赛区的系列比赛中,共获得6块铜牌,其中的很多比赛算法都利用到操作系统原理中的相关算法思想)、挑战杯、数学建模大赛和大学生科研获奖人数上可以得到佐证。

(8)采取有力措施,持续加强师资队伍建设。这一点将从我们采用的青年教师培养措施和执行情况上进行说明。

①培养措施

本课程组一向重视教师队伍建设和对青年教师的培养和提高,通过采用积极鼓励措施提高其业务知识和科研能力,如青年教师教学导师制度、教师上岗前的试讲制度、每年一次的青年教师授课比赛制度等,同时我们分期分批安排主讲老师利用暑期时间参加短期师资培训(参加暑假计算机骨干教师课程培训,以及参加Sun公司的Solaris操作系统实验培训等)和参加全国操作系统学术会议(如从2005年以来,我们先后安排多位教师参加了第八届全国操作系统教学和第九届全国操作系统教学会议),积极鼓励教师攻读博士学位,近3年来,课程组先后有5人在职攻读博士学位,其中有2为教师获得了工学博士学位。坚持青年教师深入教学第一线,让青年教师独立承担一门课程,使他们尽快成长;积极开展教学研究和研讨活动,尽快提升青年教师的教学水平;鼓励青年教师参加教材讲义编写,提高教学总结和写作能力;努力创造环境,加速提高青年教师的科研能力。

②执行情况

本课题组根据系里的规定,坚持青年教师教学导师制度,对每位新上岗的青年教师指派一位有经验的教师作为教学导师,导师将在为人、工作态度、教学规范和教学经验多方面给予指导。在教师相互听课制度的基础上,我们还利用教研室活动时间,组织有经验的老师对青年教师的教学进行点评,以及开展青年教师之间相互评课的活动,有效地提高了青年教师的教学质量。我系还坚持新教师上岗前的试讲制度等一系列措施保证教师课堂教学的质量。

本课题组根据我系每年组织一次青年教师授课比赛的传统,积极推荐青年教师参加比赛,将比赛获胜者推荐到学校参加校级青年教师教学大赛,对在青年教师大赛中的获奖者给与相应的奖励,并规定只有获得学校青年教师大赛的获奖者才能取得资格担任主干课的教学工作,这样有力地确保了本课题组的教学质量。根据学科发展形势,本课程组专门设置了实验课程教师,由具有副教授职称的教师具体负责和实施,吸收了具有博士学位的青年教师参加本课题组建设,使得课程理论与实验教学后继有人。

4结束语

从教学效果上看,从1997年起,本科生参加“操作系统原理”课程的算法实验和课程设计综合实验,有多届学生选择了与操作系统选题相关的毕业设计和毕业论文题目。这些实验、课程设计、毕业设计和论文,极大提高学生的程序设计能力、动手能力。很多同学在毕业后从事的开发工作中,感到了“操作系统”等课程对其动手能力提高所带来的潜移默化的作用;部分学生攻读研究生期间,深感本科阶段的“操作系统”系列课程,对其研究能力的提高所带来的影响和帮助。

参考文献:

操作系统论文篇3

关键词：操作系统；课程群；工程教育

中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）20-0016-02

“操作系统”课是我校计算机科学与技术、软件工程和网络工程等专业的专业基础课，教学面向各专业本科生和计算机科学与技术专业专升本学生开展，自2005年被评为吉林省省级精品课以来，在长期的教学研究与实践中形成了自己的教学规划和教学策略。然而目前我校推进卓越工程师的“3+1”培养模式，加大了工程实践的力度，凸显出理论教学与实践教学学时分配的问题，如何在培养中贯彻工程教育的理念，合理规划教学计划，明确课程的互联关系与交叉渗透关系，且单一课程的研究无法满足要求，为此开展了操作系统课程群建设的研究与实践，并取得了良好的效果。

一、课程群建设指导思想

课程群建设是课程建设的延展，是专业建设的重要组成部分。课程群是以一门课程为核心，将既相互独立又关系紧密的多门课程构成的课程集合，是从专业培养目标层次的层面规划课程内容的分配和实施。课程群强化课程内容之间的融合、交叉和关联，围绕课程群的培养目标强调每门课程的教学内容的取舍，按大课程框架进行课程建设，进而获得具有整体优势的专业学科体系的有机整体，以提高教学效率和教学质量。

二、操作系统课程群建设研究

1.操作系统相关课程设置。以“操作系统”为核心课程，依据课程群的构建指导思想，采用层次化的分析方法，对比分析了计算机科学与工程学院和国际教育交流学院的计算机科学与技术专业、软件工程专业和网络工程专业的培养计划以及专业人才培养标准实现矩阵，研究了“卓越工程师教育培养计划”试点专业人才培养方案的原则意见。培养计划包括人文社科课程平台、公共基础课程平台、学科基础课程平台、专业课程平台、素质教育课程平台、实践教学平台和创新创业教育平台。依据操作系统课程内容，明确了课程前导课程及内容关联课程。操作系统相关课程设置如表1所示，这些课程分别属于学科基础课程平台、专业课程平台和实践教学平台。

2.层次化操作系统课程群构建。表1操作系统相关的课程集合中，可以分为操作系统前导课程集（Leadingcourseset）、核心课程集（Corecurriculum）和延展课程集（Extendedcurriculum），不同学院、不同专业课程的安排进度略有不同。为此，我们构建了多层次的操作系统课程群，依次包括操作系统前导层、操作系统核心层和操作系统延展层。其定义如下。

前导层：：={程序设计基础，计算系统程序设计基础，程序设计与问题求解（国教），数据结构，计算机组成原理}

核心层：：={操作系统，操作系统课程设计，操作系统导论（国教），操作系统导论课程设计（国教）}

延展层：：={Linux技术与程序设计，网络操作系统，Linux程序设计，linux操作系统，ios应用开发，嵌入式系统及应用}

课程群建设采用层间松散管理与层内紧密管理结合的策略，教学团队面向层内组织，可以交叉和重叠。团队成员依据建设要求参与建设工作。课程群宏观建设：通过把握前导层―核心层接口和核心层―延展层接口设计，明确课程间知识的交叉、互联，突破课程壁垒，确定课程内容的取舍，形成合理的教学规划，避免知识重复讲解和知识漏讲。课程群微观建设：以课程群分层结构为基础，开展层内课程建设。如核心层，以操作系统和操作系统课程设计为中心，教学团队开展教学策略研究和资源建设，形成规范，适度向延展层辐射，形成课程群的整体优势。

三、操作系统课程群核心层建设实践

1.课程体系优化和课程内容调整。针对操作系统课程群，以操作系统核心层目标，分析前导层―核心层的依赖关系，明确知识的供给，分析核心层―延展层知识交叉、渗透，明确后续课程的知识需求，建立了合理的课程体系，设计了“基础性、系统性与前沿性”相结合的操作系统课程理论体系，修正了课程教学大纲，使教学内容的设计达到课程间的良性衔接，避免了知识盲点和重复讲解的问题，解决了课程容量与学时的矛盾。依据课程体系的调整，优化课程内容，保持与现代操作系统发展同步，操作系统教学内容调整如下：①操作系统核心部分单处理器为主，适度拓展多处理器方法。②关于中断处理、高速缓存、虚拟存储结构、磁盘阵列等知识与计算机组成原理相关部分，作为学生自修模块，教学中侧重软件算法思想。③鉴于各专业设置了Linux类延展课程，在操作系统案例教学中，将linux案例改为Unix案例，避免出现知识重叠的问题，节省学时。④跟踪最新操作系统发展，基于现代操作系统的多用户、多任务、并行运行特征，并通过专题等方式补充多核技术、多线程技术、大型主机操作系统内容。

2.实践体系设计。操作系统作为核心课程，其理论抽象、理解困难，以实践教学作为支撑，根据学时安排，设计计划内实践项目和考核标准，但学生的个人能力和爱好不同，实践教学中不可避免的出现了以实力派学生的实践结为样本的多重副本现象，部分学生的实践教学流于形式，而另一部分学生却“吃不饱”，为此，在工程教育和创新能力培养的前提下，根据专业的课程体系和操作系统课程的理论体系，基于CDIO和建构主义理论，构建了“平台自选”、“题目自定”、“评价自主”和开放式操作系统创新实践教学体系。提供Windows、Linux和UcosII三个实践平台供学生自选；设计了课内实验、课程设计、第二课堂教学、创新实验项目开发、科研小组等工程化教学环节，学生自主确定实践取向和评价方式；打破时间、地点的限制，实施开放式实践。

3.有效实施双语教学实践。广泛使用的操作系统大部分源自欧美设计，比较先进的资料采用英文描述，为了完成对操作系统资料的阅读分析，必须更好的理解专业术语的表述，但限于生源英语水平参差不齐，为克服双语教学中师生的畏难情绪，基于国际视野的教学理念，设计目标导向的操作系统双语教学教学模式；确定了“听、说、读、写”四位一体的教学方法；建立了融入创新学分的激励机制，设计了理论教学和实践教学并举的双语教学指导性策略。[1，2]在操作系统、Linux操作系统及网络操作系统课程中开展了双语教学活动，适当运用了多种教学方法及教学手段，营造了一个良好的教学氛围。结合我校的实际情况，采用中英文混合课件，试卷采用英文、中文混合方式，学生可以根据实际情况选择答题方式，为配合双语教学的开展，完善了双语教学系统，提供了英文阅读资料、课件、习题及解答、教学视频的辅助资料，给学生提供了自主学习的空间，操作系统被评为长春工业大学双语教学示范课。

4.课程群教学资源建设。操作系统教学团队在教学研究过程中系统地开展了教学资源建设研究[3]，搭建了操作系统教学团队网站，部署了操作系统精品课网站、操作系统双语教学网站、windows内部运行机制展示系统、高效架设Linux系统、操作系统实践教学平台及操作系统作业管理系统等多种资源，有效地支持了操作系统课程群的教学实践。

四、结语

在深入研究课程群基本理论的基础上，分析了计算机科学与技术专业、软件工程专业和网络工程专业培养计划，以操作系统课程为中心，分析了相关课程的设计，构建了层次化操作系统课程群，并进行了操作系统课程群的建设研讨。成果应用于各专业的教学实践，取得了预期的效果。

参考文献：

[1]焦素云，侯秀萍，郑虹.操作系统双语教学视频资源库建设刍议[J].吉林省教育学院学报（中旬），2012，（02）.

操作系统论文篇4

关键词：操作系统；问题；方法

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044（2012）30-7314-02

操作系统是管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统是控制其他程序运行，管理系统资源并为用户提供操作界面的系统软件的集合。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统是现代计算机的必备系统软件，其应用范围之广，决定了操作系统课程学习的重要性，同时也对操作系统的教法提出了更高的要求。我们需要从实际出发，针对目前操作系统课程存在的问题，对教学活动的各个环节不断进行改进，以达到共同的目标，那就是努力提高教学质量，培养更多学生具备设计、构造和开发系统软件的综合能力。

1现状

操作系统课程涉及计算机硬件、软件设计、程序设计语言、数据结构和计算方法等领域。具有涉及面广、概念抽象、理论性和实践性强等特点。理论性强，内容多而抽象，学生感到学习该课程较为困难，甚至没有兴趣。其内容涉及理论、算法、实践和应用，学生对其理解有一定难度，在学习的过程中往往只是片面认识，没有完全理解该课程中涉及到的理论、算法等。所以，针对该课程目前存在的问题，结合学生的特点进行分析，给出一些建议和方法。目的在于激发学生的兴趣和创造力。下面从几个方面来进行分析。

2解决方法

2.1理论生活化

在讲解操作系统的发展过程时，许多学生对单道批处理系统和多道批处理系统不易区分，讲解时可将这两个抽象的理论概念形象化、生活化，可以将单道批处理系统比喻为一次仅能洗一件衣服的全自动洗衣机，洗衣机的洗涤桶相当于计算机的内存，只能存放一件衣物，相当于一个任务，然后一次性完成；多道批处理系统比喻为一次能洗多件衣服的全自动洗衣机。全自动就可以理解为批处理，能够对一批作业自动进行处理。这样学生理解时就非常的形象化、生活化。

2.2理论实践化

操作系统课程的内容抽象，学生学习该课程时觉得没有实际意义，缺乏学习动力。在讲解处理机调度时涉及许多算法，学生容易混淆，不易理解，讲解时可将这些抽象的算法运用到现实中，想像一个食堂打饭的场景，由一名学生充当食堂打饭人员，相当于CPU，再找几名学生模拟食堂中的打饭场景，这几名学生相当于进程。先来先服务算法，即最先进入就绪队列的进程投入执行。在课堂上就可以组织学生来模拟这个算法，谁先到食堂窗口，就先给谁打饭，简单易懂。对于短作业优先算法，可以想像一个宿舍学生打电话的场景，宿舍里只有一个公用的电话，宿舍里的学生都要使用电话，有的只是短时间的使用电话，有的同学需要打电话聊天，时间较长，这样可以先让短时间使用电话的同学先打，即短作业优先。让学生自己动脑设想一个场景，比如在医院看病就是一个比较好的场景，可以运用多种调度算法，然后组织同学一起参与进行演练各种进程调度算法，提高学生的学习兴趣，活跃的课题气氛，使每位学生参与思考和实践，帮助学生理解晦涩的各种算法。

2.3复杂简单化

操作系统课程中死锁这一知识点可以说是该课程的重点和难点，内容比较晦涩，学生理解困难，不明白其中的真正含义，因此在讲解时要引导学生，让学生积极思维，不要因为一些晦涩难懂的术语就放弃学习，教师可以让复杂的知识简单化，让学生易于理解。对于死锁，首先要解释死锁产生的原因，就是因为资源不足，如果资源充足，就不会有竞争，不会引起死锁。

在对死锁概念的理解时，可以给学生设想一个场景，两个小朋友，一个在玩小火车，另一个在玩小汽车，如果各玩各的就不会发生矛盾，但其中一个玩小火车的小朋友想玩小汽车，但又不放弃自己的小火车，另一个想玩小火车，但又不放弃自己的小汽车，两人打架，即死锁中的请求与保持，最后导致死锁。这样讲解生动，形象，将复杂的概念用简单的小故事将其转化。

3结束语

该文从操作系统课程讲解的问题出发，针对目前操作系统课程存在的问题，提出一些好的解决办法，联系一些现实生活中的具体场景，使操作系统课程的讲解生活化、形象化、简单化，提高学生学习的主动性，使学生积极参与思考和实践。

参考文献：

[1]汤子瀛.计算机操作系统[M].西安电子科技大学出版社，1996.

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[3]张尧学，史美林，张高，等.计算机操作系统教程[M].3版.北京：清华大学出版社，2006.

操作系统论文篇5

关键词:操作系统;类比法;多媒体动画;讨论与互动

中图分类号:G642文献标识码:B

1引言

计算机“操作系统”课的教学一直在计算机学科的教学计划中占据重要地位。在美国IEEE-CS和ACM联合专题组发表的CC2001报告中,提出了14个知识领域,操作系统便是其中之一。中国计算机学会教育委员会、全国高等院校计算机教育研究所所提出的“计算机专业教学计划1993”也把“操作系统”列为一门主要的课程。因而,“操作系统”教学一直受到各个学校的重视,在国内有很多人从事这方面的研究,探讨了教学过程中的教材、实验、考核等环节。

“操作系统”课程是计算机专业的主干课程之一,其内容是由各种计算机操作系统的组织结构、设计思想、实现方法和相关理论综合而形成的。它是一门承上启下、理论性和实践性兼备的专业基础课。它涉及的基本概念多、密度大、抽象、易混淆;专业术语涉及的知识面广,某些技术的实现思想难以理解。

随着计算机技术的高速发展,计算机系统的发展变化日新月异,作为计算机系统核心组成部分的操作系统功能越来越强大。操作系统设计中的新思想和新方法不断出现,使操作系统的内涵和外延发生了巨大的改变。在“操作系统”的教学活动中,如何尽可能清楚和全面地为学生展现当代操作系统的本质、特点和发展方向,用通俗易懂的教学方法,传授课程的知识点,对任课教师来说是一项具有挑战性的任务。

本文结合作者在“操作系统”课程教学中的实践经验,总结了以类比法教学、动画支持的多媒体教学和讨论互动教学等为代表的新颖教学方法。这些教学方法重视教学中教师与学生之间的相互作用,能充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神,达到了预期的授课效果。

2“操作系统”课程特点

“操作系统”是计算机相关专业的一门主干课程,该课程的主要目的是使学生了解并掌握计算机操作系统的原理、结构以及基本实现方法,使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练,为以后进行深层的软件研制与开发打下坚实的基础。在作者的教学实践过程中,发现该课程存在以下三个特点。

2.1操作系统本身发展迅速

类似于其他计算机软、硬件技术的发展,操作系统也经历了系统结构与实现技术的变更与发展。早期的操作系统由于受硬件、程序设计语言及软件设计技术的限制,一些设计原理与实现技术相比于现代操作系统来讲已经是过时或不合理了。操作系统设计技术的发展,对课程授课内容提出了新的要求。这就需要授课老师能紧跟当前国内外操作系统技术发展的前沿,适时地对教材的内容进行修订,从发展中找出规律和创新思路,以指导学生进行更深入地创新活动。

2.2课程理论知识性强

“操作系统”课程理论性较强,部分知识点抽象难理解,学生难以掌握其核心内容,所以在学习过程中易出现逃避和害怕心理。如何将课程中抽象内容和现实生活中客观实例结合起来,是提高授课质量的关键点。

2.3实践操作内容要求高

学习操作系统,不只为了掌握其基本原理,关键在于运用掌握的原理进行操作系统相关实验,甚至设计。从基本程序、子系统到多道程序系统、进程、进间通信与同步,再到文件系统、存储系统设计,直至构造一个真正的、简单的、有一定功能的操作系统。这对学生的课程学习提出了最高要求,然而这需要老师在其中切实充当好领路人,通过互动讨论等方法将学生“扶上马,送一程”。

3类比法教学

“操作系统”课程内容庞杂,涉及面广,是由其在计算机系统中承担的任务决定的。要使学生在有限的时间内掌握它有一定困难。为提高教学质量和水平,作者尝试在教学过程中采用类比教学法,将抽象理论和概念转化为学生容易理解的具体现象,用通俗易懂的方法完成课程教学。

3.1类比教学法概念

根据作者的教学实践,总结出欲将一系列复杂问题,通过简单明了的方式表达出来,进而达到授课目的,类比教学法是其中一个行之有效的方法。

所谓类比教学法,就是根据类比法的特点而组织起来的教学,包括用类比法设计教案、课件、教学等,在教学过程中向学生渗透类比思想。类比教学法是创设真实生动情景的有效工具之一,教师运用类比法创设的问题情景,能有效地促使学生发现新知识、新方法,让学生沉浸在问题情景中,将要探索的问题与已有经验联系起来,找到类比的对象,进而运用对此类比对象的研究所取得的成功经验、方法和结果等进行分析比较,建构类比以寻求规律,大胆猜想并找出证明思路,为建构知识意义打下良好的基础。

3.2类比法的应用

类比是根据两个对象有一部分属性相类似,从而推出这两个对象其他属性亦相类似的一种推理方法。人们认识事物和理解一个新问题很容易从一个客观可见的实体出发,然后通过自己感官认识并理解它。在授课过程中,可将操作系统相关概念和生活中的事例结合起来分析。下面以实例来说明类比法的好处。

首先以操作系统概念为例。操作系统是计算机系统中的核心系统软件,它负责控制和管理整个系统的资源并组织用户协调使用这些资源,使计算机高效地工作。为更好理解这一概念,在阐述操作系统定义时,可以把它理解为计算机系统资源的大管家,类似于一个大的集团公司的“主管人员”。为确保一个集团公司的目标要得以有效实现,必须通过层层分解,将任务落实到各个部门,直至组织的每个成员身上。而操作系统有五大功能,分别是:处理机管理,存储器管理,设备管理,文件管理和用户接口管理;类似于主管人员的五个部门主管,如销售、研发、人力资源等。通过此类比,学生立刻就明白了操作系统的概念,并可延伸其至管理方法。

类比法教学不仅有助于学生理解操作系统相关概念,还有助于指导他们在课程学习中创新。如讲述“资源管理”这一知识点时,可将CPU资源比喻成餐馆,而将欲占用CPU资源的进程比喻成顾客。顾客为了就餐,必须按照到餐馆的时间顺序进行排队,这是操作系统中处理多个进程的基本方法。那么有的学生提出,可以扩大餐馆的规模,于是引出进程并行的方法。另一个问题是,往往由于某个进程等待某一资源,而拼命地“空转”,不断地查询当前CPU的状态,造成资源的浪费。而类似的,餐馆中服务员叫号的方法,等待期间顾客可以忙自己的事情,而不必进行查询,叫号后由服务员唤醒当前正在等待的顾客,于是又引出操作系统中中断的机制。其实,很多操作系统中采取的策略,均来自生活,因而用类比方法授课,可达到很好的效果。

上述是作者在教学过程中运用类比教学法的个别案例。在操作系统中还有很多问题可用生活中的事例去类比讲解。如“优先级调度算法”,本义是指从进程就绪队列中挑选优先级别高的进程,并且把CPU分配给它使用,可把它比喻成火车站售票窗口军人优先的例子;还有“死锁”的概念可比喻成生活中交通堵塞的问题;临界区资源可比喻成在电话亭排队打电话等。这些恰当的比喻都能帮助学生理解和掌握抽象的概念和原理。想在教学中用好类比教学法,首先要求教师能深刻透彻理解问题的本质;其次要求教师有丰富的生活阅历,具有敏锐的观察力;最后还要教师能够用精炼风趣的语言把二者巧妙结合在一起,分析二者本质上的相似点,以此让学生掌握问题的本质,否则效果会适得其反。

4动画支持的多媒体教学

随着科技的发展,计算机技术发展本身也促进了现代教学方法的进步,传统的粉笔加黑板的教学模式已经难以适应信息化时代的需求。计算机辅助设计技术的发展,使多媒体技术在课程教学中得到了越来越多的应用,也取得了越来越好的效果。

笔者还在国防科技大学就读时,在“计算机系统结构”的课堂上,曾被张晨曦教授用“网动王”所设计的课件震撼。张教授以动画形式展示了流水线各个阶段的全过程,非常通俗、清晰地说明了所有问题,使原本难以理解的流水线问题变得简单。这就是动画技术的特点。于是当笔者成为一名老师时,便开始了在“操作系统”课程授课中探索多媒体、动画教学的历程。

在教学中,笔者常将操作系统中理论性强、极其抽象的内容制作成Flas。例如在讲述死锁这一内容时,对多个进程死锁的产生和进程竞争等,用Flas来演示,以便在课上形象讲解各个进程需要占用的资源,竞争的产生,死锁产生的原因及依赖关系等。课程讲述过程中,可采用PowerPoint和动画结合的课件模式,能用动画的绝不用静态表示方法,能用图片表示的绝不用文字等,切实给学生以直观印象,加深他们对课程内容的理解。尤其是对一些较难的算法必须编写教学软件进行动态演示。用动画技术展示算法的全过程,加深学生理解。

实践证明,采用现代化的教学手段,用生动活泼的表现形式展现教学内容,可以化抽象为直观,激发学生学习兴趣,强化教学效果。

5讨论互动式教学

现代教育呼唤人的主体精神,高等教育的教学实践活动也必须实现从以教师为中心向以学生为中心的转变,使学生和教师同时成为课堂的真正主人,更好地巩固教学效果。而“讨论互动式”教学方法正好符合这一要求。

5.1讨论互动式教学的必要性

“讨论互动式”教学以培养学生自主学习能力为宗旨,以实现课程教学目标为目的,通过开展课堂讨论、课堂辩论、网上讨论、小组讨论等教学活动,使学生对专题问题有进一步的理解,能够引发对不同角度与方法的探讨,增强学生的主体意识,增进学生的协作意识,培养学生的创新意识。在“操作系统”课程中开展“讨论互动式”教学,具有一定的必要性,主要表现在几个方面。

首先,“操作系统”课程的特点适合开展“讨论互动式”教学方法。“操作系统”是一门理论性和综合性较强的课程,涉及的概念较抽象,有一定深度和难度,学生容易产生厌学情绪,进而缺乏接受课程的自信心,对参与各种教学活动有畏惧心理。通过讨论和适当互动,能对学生正确引导,消除他们的畏惧心理,使其投入到学习中去。

其次,大部分学生缺少参与意识。高等教育的教学实践必须实现从以教师为中心向以学生为中心的转变,学生应成为课堂的真正主人。而目前仍然有部分学生头脑中存在着传统教学观念,习惯在课堂上充当被动接受的角色。

再次,部分学生缺乏学习自信。没有自信心,也就丧失了学习的兴趣和乐趣,越是自卑越不想学,进而导致恶性循环。经常采用课堂讨论、课堂辩论、网上讨论、小组讨论等形式进行教学,促进师生及同学问的双向交流,在培养学生信心的同时,也增强了学生的主体性。

5.2讨论互动式教学的实施

正所谓“温故而知新”,对所学的知识进行及时的温习,可达到事半功倍的效果。在作者的教学实践过程中主要采取以下两种互动形式进行教学。

(1)课堂随机提问。上课时,若学生知道老师要发问,听讲会更认真。提问内容一部分是对授课内容的简单回顾,以考察学生的掌握情况;一部分则是对课程内容的适当延伸,激发大家的创新意识,使所学知识融会贯通。

(2)在每个知识点讲授完毕后,随机抽学生上讲台做“十分钟老师”。这种做法以学生为主体,能充分调动其学习的积极性,学生在讲课过程中也能对老师的授课方式产生许多有益启发。实践证明,此方法效果显著。

6结束语

本文结合作者实际教学经验,分析了“操作系统”课程教学中的一般性问题,结合课程的特点和教育心理学的方法,探索性提出了类比法教学、动画支持的多媒体技术教学、互动讨论式教学等在本课程中的应用,讨论了如何用通俗易懂的方法讲述“操作系统”课程,以培养学生学习兴趣,提高学生学习信心,改善本课程教学效果。我们要努力积极行动、认真实践,锲而不舍,不断向前。本研究得到信息工程大学测绘学院院教学改革立项的支持,在这里感谢。

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操作系统论文篇6

关键词：高职院校；Linux操作系统；实验；设计

一、前言

Linux操作系统本文具备有又较大的优越性，因此和其他领域存在紧密的结合。而且随着时间的推移，Linux操作系统的功能也越来越完善，被用户的认可度也越来越高，正在以飞快的增长速度与我们日常生活中所接触到的信息技术相关联，所以我们将Linux操作系统应用在课堂教学中目的是提升学习的操作能力。

二、Linux操作系统实验项目设计

1.安全、稳定的内核分析设计

“Linux操作系统实验室”以单体内核为基础，并引入模块化机制，将文件系统、驱动程序、网络协议等用模块方式予以支持，从而分析操作系统达到了怎样的性能，具有怎样的灵活性。

2.程及进程间的通信

进程是操作系统中一个非常重要的概念，进程是动态的，而程序是静态的。在Linux操作系统中，进程的创建是由fork函数完成的，在系统中，除了ID号为0的进程外，所有其它进程都是通过系统调用fork函数得到的。新的进程创建后，系统先给新的进程分配空间或数据等资源。每执行一次fork系统调用，都有相应的返回值，它的返回值可能有3种：①返回值pid>0，父进程返回新创建的子进程的ID；②返回值pid=0，表示创建子进程成功；③返回值pid

3.支持多文件系统格式，异构系统间文件兼容与交换分析设计

“Linux操作系统实验室”支持的文件系统应是操作系统中最多的（包括NTFS）。当前Linux操作系统支持的日志文件系统有ext3、ReiserFS、JFS（IBM开发）、XFS（SGI开发）、VXFS（Veritas开发），其中JFS/XFS/VXFS由成熟文件系统移植而来，具备高稳定性、高性能和高可靠的特点，独立开发的加密文件系统模块，与具体文件系统无关，在各种文件系统上都可以实现细粒度、高强度的加密，并且具备很高的灵活性和易用性。

4.处理器的调度

在很多教学书中，都大篇幅地介绍了处理器调度的调度算法，有抢占式的调度算法，也有非抢占式的调度算法，调度算法的采用，需要考虑到以下几个参数：CPU的利用率、进程等待时间、周转时间、响应时间以及吞吐量，所以操作系统采用处理器调度算法的好坏，会影响整个操作系统的性能。在Linux中，采用的调度策略是抢占式和优先级的调度，不同的应用对于调度算法也会有不同的需求，所以在Linux内核中，提供了几种调度算法：先到先服务算法（FIFO）、时间片轮转算法以及分时调试算法（NORMAL），在Linux内核2.6版本后，对内核调度进行了改进，设计了CFS调度器。为了让学生对调度算法有一个深刻的认识，可以通过编程来模拟调度算法的整个过程，掌握操作系统的基本原理。

为了更接近Linux内核调度策略，拟用动态优先数调度算法来设计实验。

实验内容：在Linux环境下，用C语言编写程序，按动态优先级调度算法调度多个进程，进程的优先级随着等待时间的增加而增加，随着运行时间的增加而减少。

三、基于Linux的操作系统实验教学改革与研究

1.调整课堂教学内容，与时俱进

由于信息技术的发展相对于其他的技术而言，发展与更新换代的周期短，包容性与时效性比较强，所以老师在实际授课过程中要时常添加入新的系统编写方法、新的问题处理思想以及新的技术概念等。由于一些新的东西涌现出来之后，如果学生不能在学习阶段去接触认识这些新鲜的东西并且培养自己接受新思维的能力，那么在以后的实际工作中就不能独立的完成技术变更之后的程序编写工作，经常容易发生技术更新的部分主要包括操作系统的嵌入方式、多核技术以及多线程技术等，需要我们在实际学习过程中不断地加以关注与探索。

2.改进课堂的教学方式，主动思考

学生的学习过程更主要的部分主要体现在学生的自主环节，老师在学生的整个学习环节中只能起着引导的作用，在高校Linux的操作系统实验教学环节中也不例外。老师可以在实际的课堂环节中减少理论的讲述时间，在课堂中加入学生主动思考与讨论的时间，给予学生自己对课程的理解与经验分享的机会。在这些课堂小活动之外，老师可以以Linux操作系统的实质和基本原理出发，让学生们自己去主动地思考与讨论更深入的问题，也可以进行小组讨论，增强学生的学习共享能力与团队合作的能力等。通过这些方式，我们有理由相信，课堂的教学方式一定会更加的丰富多彩。

3.合理的安排实践教学内容，理论联系实践

由于Linux操作系统的学习最终是以实践编程的方式来实现的，而且Linux操作系统其逻辑性比较强，系统的原理比较复杂，所以在教学过程中科学合理的安排实践教学内容是十分有必要的。学生如果仅仅学习理论知识，那么不足以从实质上掌握Linux操作系统的设计步骤与设计能力，需要在不断的实际操作过程中发现自己的不足，然后一个个去克服、弥补这些不足或者知识漏洞，最后才能转化为自己的实际操作经验，真正的提高自己的Linux操作系统的程序编写水平。同时可以对实践教学方式进行改革，将学生分组，给予每个小组明确的系统实现目标，让小组成员一起讨论、确定系统的设计方向与具体实现方式，在培养学生合作学习能力的同时，也提高学生操作系统的编写能力与创新能力。

四、结束语

综上所述，本文针对高职院校Linux操作系统的实验设计项目设计的有关问题进行了针对性的分析，针对实验的有关内容以及教学改革中的具体步骤进行了介绍，目的是提高Linux教学质量。

参考文献：

[1]徐晶，方明，李岩芳，等.Linux操作系统实验课程实验案例设计探索[J].重庆与世界：学术版，2014，31（1）：66-68.

[2]罗龙.基于Linux的嵌入式实训平台及实验的设计与实现[D].大连理工大学，2013.