操作系统理论知识十篇

操作系统理论知识篇1

关键词:操作系统;课堂教学;教学实施

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

操作系统是计算机系统的核心和灵魂,是最为基础的软件系统,构造极为复杂。“操作系统”课程是计算机相关专业的专业核心课程,通过该课程的学习不但要求学生掌握操作系统的基本理论和知识,具有剖析、设计和实现操作系统的基本能力,而且应该培养学生的软件开发能力、技术创新能力、科学作风与综合素质等。因此,计算机科学与技术专业的学生必须要学好这门专业课程。

由于操作系统理论性与实践性结合紧密,涉及学科抽象、理论、设计3个形态,与理论模型、算法设计、软件系统、工程实现、程序设计、领域应用等密切相关,具有理论性强、概念抽象、难以理解掌握,设计技巧高、实现机制精妙、代码量庞大,技术发展迅速、知识更新快、内容广泛且与多个方向交叉等特征,因此“操作系统”教学有相当难度。

多年来,我们积极开展“操作系统”课程建设,跟踪计算机科学与技术的新趋势、新技术、新方法,不断更新教学大纲、理论教材、实验教材、电子教案、教学方法、实验环节,革新课堂教学和实验教学的内容和手段,改进考核评分办法、探索加强能力培养的途径,组建和培养教学师资梯队,开发数字化网络支撑平台,多方位、立体化推进“操作系统”课程教学质量的提高。

教材建设是课程建设和人才培养的核心,本文以作者编著出版的理论课教材《操作系统教程》(第4版)为背景,结合教材的总体规划与建设,围绕“操作系统”讲什么?怎么讲?介绍多年来在“操作系统”课堂教学上的心得体会,以期抛砖引玉。

2操作系统理论教材的规划与建设

2.1教材建设历史

南京大学是国内最先开展操作系统研究与教学的单位之一,我校自1973年为计算机专业本课生开设“操作系统”课程开始,到2009年为止,30多年间,共出版操作系统教材7本。1980年出版《操作系统原理》(人民邮电出版社),1987年出版《分布式操作系统》(国防工业出版社),1989年出版《操作系统教程》(高教出版社)获1992年部级优秀教材奖,1995年出版《操作系统教程(第2版)》获1997年江苏省二类优秀课程奖,2003年出版《操作系统教程(第3版)》获2004年江苏省优秀课程群奖,2008年出版《操作系统教程(第4版)》被评为2008年教育部精品教材。

2.2 《操作系统教程(第4版)》教材建设思路

操作系统是计算机领域最活跃的分支之一,尽管其基础理论与技术已基本成熟,进入二十世纪九十年代后,随着计算机技术突飞猛进,操作系统新概念、新技术、新方法层出不穷。“操作系统”课程一方面要适应这种发展的趋势,即时更新教学内容;另一方面,也必须抓住操作系统最基本的原理和技术,注重基础理论知识教学。

《操作系统教程(第4版)》(以下简称“第4版”)以“科学性、系统性、先进性、实用性”为教材编著指导思想,从理论、抽象、设计3个形态的高度来组织教学内容,将整个教材划分成十个知识单元:(1)概念与原理;(2)进程和线程;(3)同步、通信和死锁;(4)处理器管理和调度;(5)存储管理与虚拟存储器;(6)设备管理;(7)文件管理与虚拟文件系统;(8)安全与保护;(9)结构与设计、典型操作系统实例;(10)网络与分布式操作系统。教材安排布局和内容组织紧密围绕十个知识单元,有系统、有层次、有广度、有深度地展开全书内容。

第4版教材总体规划与建设过程中,着重考虑了以下几点:

(1) 既要涵盖传统操作系统的基本概念、技术和方法,又要融合现代操作系统的最新技术发展和应用。

(2) 注意理论联系实际,相关概念或原理内容,精选现代操作系统实例作剖析与对比,有益于学生深入理解基本概念和原理,牢固掌握设计与实现的技术和方法。

(3) 强调四讲:讲概念、讲原理,讲方法、讲编程。

以并发进程知识点为例,表1为进程通信知识点及层次安排,给出了自底向上构筑操作系统中“并发问题”解决方案的知识框架。从程序并发执行出现的与时间有关的错误问题出发,逐层深入、逐步展开与阐述,讲解并发程序设计从低级通信原语到高级通信原语,从面向指令的低级程序设计到面向语言的高级程序设计转化的过程,体现了操作系统并发性解决方案自底向上的构筑过程和不同层次。在每个层次上,不但讲概念和原理,也讲具体方法和用来求解经典同步问题的编程(伪代码)例子,使学生容易掌握这些重点与难点,既有利于学生正确理解概念和原理,又能培养学生的动手实践能力和分析解决问题的能力。

(4) 归纳综合、总结提高,从对概念和技术的散碎的感性认识,上升到系统的、理论的高度。资源管理是操作系统最重要的功能之一,目前所见国内外教科书都会讨论这些内容,但鲜有系统地论述的。第4版教材作了尝试与探索,归纳综合资源管理有关知识点,进行系统深化和总结提高。首先,给出资源管理的三种技术:复用技术、虚化技术和抽象技术,阐述每种技术的定义、用途和用法。其次,讨论操作系统中三种最基础抽象:进程抽象、虚存抽象和文件抽象,于是可面向进程而不是处理器、面向虚存而不是实存、面向文件而不是磁盘,也就是不直接面向硬部件进行处理,这样一来操作系统资源管理工作就会变得简单与有效。至此,就能从理论高度掌握资源管理技术,为教好学好操作系统打下良好基础。

(5) 注重基础知识,加强技能训练。确保基础理论和知识在课程中的地位,只有掌握理论和知识,才能为创新能力培养打好基础,这一点在第4版教材编写中予以关注。全书编写200多道应用题,作为实践和技能训练的内容之一。通过让学生多做各种类型应用题达到强化技能训练的目的,也是加强能力培养的一个重要方面。

(6) 注意与实验课教材的衔接。充分体现操作系统理工紧密结合,理论与实践紧密结合的特点。课堂教学以传授理论和知识为主,实验教学以操作和实验为主,理论可在实验中得到检验并指导实践,实验有利于对理论的理解并促进理论的发展。另外编写配套实验教材《Linux操作系统实验教程》,两本教材相辅相成完成“操作系统”教学任务。

3 “操作系统”课堂教学实施中的有关问题

操作系统理论知识篇2

关键词：计算机；操作系统；教学方法；教材内容

0　引言

操作系统是计算机系统硬件平台上的第一层系统软件，同时也是计算机及其相关专业十分重要的一门专业基础理论课，因此无论在教学、科研和项目开发中都处于非常重要的地位。其教学目标是培养学生理解和掌握计算机操作系统的基本工作原理、设计技术及设计方法，培养学生开发系统软件和大型应用软件的意识和能力，同时还要让学生了解现代操作系统的研究新动向。

1　计算机操作系统课程教学现状

1.1　教学方法单一

以课堂讲授为主的“灌输式”教学方法，着重于教师讲授，学生被动听取，学生独立思考和实践机会比较少；缺少启发式、案例式和讨论式等教学方法，缺乏课堂互动，没有充分调动学生的主观能动性，忽略了学生的主体地位。

1.2　理论与实践脱节，教学手段匮乏

有关教材的基本结构多为基本原理概述及五大组成部分加上对Unix System V的分析构成。重点偏向理论教学，教学内容与实际使用的Windows、Linux操作系统存在一定距离，让学生感觉学与用之间缺乏联系，所学内容与实际接触的操作系统有较大的距离，从而导致学生对该课程失去兴趣甚至会产生厌学情绪。

部分高校教师目前仍采用“黑板+粉笔”的传统教学手段讲授枯燥的理论知识，难以激发学生的学习兴趣；即使有些教师使用了电子教案，也只是单纯地播放理论知识课件，没能使学生积极参与思考，学生感觉枯燥乏味。

1.3　教学内容侧重理论，实践环节薄弱

该课程由于知识点多、涉及面广、理论性强，而且部分教师在教学过程中缺乏理论与实践的结合，枯燥而抽象地授课，使得学生在学习过程中难以理解。缺少学生自己动手分析或设计一个具体操作系统实例的过程，课程设计环节几乎没有，参与研究性学习的机会很少，不利于培养学生的学习主动性和创新能力。

在实践教学中，主要采用验证性实验，实验课程依附于理论教学，教学内容陈旧，手段单一，而且实验教学内容学时数偏少，学习内容较浅、知识面狭窄，不利培养学生的思维方式和探索精神。

1.4　教材内容陈旧，知识更新缓慢

近十年来计算机操作系统工程实践进展飞快，新的开发思想和基本概念不断涌现并应用到了当前流行的操作系统产品中。但目前教学过程中所使用的大部分教材仍只注重基础理论介绍，分析和设计操作系统的案例还较少，难以和当前飞速发展的计算机操作系统理论和前沿技术保持同步。从教学来看，教材是影响教学内容的一个非常重要的因素，教学内容脱离实际应用且不能及时更新必然影响学生的学习兴趣。

1.5　教学目标与社会需求脱节

高校的计算机专业教学，除了让学生掌握一些基本的计算机语言、应用软件，以及必要的基础知识之外，还必须使学生能够触类旁通地学习其它相关知识。提高实践能力。现在社会、企业包括学生本人更希望学到技术前沿的知识，不过，这里有一些短期利益和长远利益的矛盾。教学效果与社会需求脱节的现象在操作系统课程教学中表现较为突出。

2　计算机操作系统课程教学改革的措施

计算机操作系统课程包含了很多重要的计算思想、设计策略和实现方法，在教学过程中应着重强调从具体问题的提出到最终解决的过程和思路，启发学生自主思维，培养学生的创新精神和实践动手能力。本文针对课程教学现状及存在的问题，综合自身教学实践，教材选择、教学内容、教学方法、教学手段以及如何激发学生的学习兴趣等多方面进行改革，并提出了具体措施。

2.1　上好第一堂课，引起学生关注

好的开始是成功的一半，成功的第一堂课可以拉近师生距离，培养学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，使学生由被动学习转为主动学习，学习效率能得到大幅提高。第一堂课的主要内容应包括如下几个方面：

(1)做好自我介绍，简述学习目标、教学计划，相互熟悉以增进师生友谊，使得学生更好地接受和适应教师，让学生对教师有所了解，也让学生感觉可以从教师那里学到一些没学过的知识。

(2)结合一些具体的事例说明计算机操作系统在目前学习和今后工作中的重要性，帮助学生分析该课程与本专业其它课程之间的密切联系以及在本专业所有核心课程中所处地位，引起学生重视并激发其学习兴趣，使学生的学习变成有目的的学习。

(3)从不同的方面讲解操作系统的含义，引导学生从不同的角度去认识操作系统。使学生认识到，学习本课程不仅可以培养自身的逻辑思维能力，还有助于对其它理论课程的理解，可为以后学习新型操作系统及和开发应用软件打下坚实的基础。

(4)结合教师自身的经验和相关教学案例，介绍本课程的学习方法，将一些行之有效的方法和技巧传授给学生，让学生知道怎么学、怎么做。

2.2　合理选择教材和参考书，保证教学内容的时效性

教材的百花齐放、百家争鸣为学生提供了多重选择的机会。在教学中应根据学生的实际情况，选择一本合适的教材，这对于该课程的教学效果有非常重要的作用。

目前，根据教学目标不同可将教材分为两大类：①以汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛编著的《计算机操作系统》(第三版)以及由A Braham Silberschatz等编著的《Operating Systems Concepts》为代表的面向计算机科学研究方向的综合性大学教材。②以张尧学、史美林编著的《计算机操作系统教程》为代表的面向计算机应用方向的工科院校教材。

结合教学环境和学生的实际情况，我校计算机专业的操作系统教学采用汤小丹等编著的《计算机操作系统》(第三版)，同时将国内外操作系统研究的最新成果引入到教学过程中以拓宽学生视野。为了使学生加深对操作系统原理的理解，还推荐学生使用曾平、曾林编著的《操作系统――习题与解析》(第2版)一书作为学习辅助材料。该教辅材料收集了大量操作系统原理习题和解答，学生可自主选择其中的习题做练习，以巩固所学知识、总结学习成效。

2.3　合理组织教学内容，完善教学体系结构

操作系统在整个计算机系统中处于承上启下的地位，操作系统课程应与当前飞速发展的计算机操作系统理论和技术保持同步。目前微软公司的Windows系列操作系统由于友好的人机界面，占据了个人计算机操作系统的主要市场；高效率、高可靠性、优良可移植性及开放源代码的类Unix系列操作系统在科学研究、军事、航空等领域广泛使用。与此同时，伴随互联网技术的快速发展，网络通信协议及其他支撑技术开始被嵌入到操作系统的底层。所有这些都要求操作系统的教学内容应进

行适当的补充、调整和完善，整个教学体系结构也需进一步整合、改进。另外，在其他课程中已学过的内容也应适当删减。例如，“设备管理”中与磁盘以及输入／输出控制方式等有关的教学内容已在计算机组成原理等课程中学过，对于此类内容讲课时只需复习性地一带而过即可。

2.4　改革课堂教学方法

在课堂教学过程中，应采用启发式、案例式及讨论式等教学方法，实施课堂互动，鼓励学生大胆发言，发挥学生个性和特长，营造一个宽松、和谐的课堂氛围。

(1)更新教学理念，开展启发式教学

启发式教学，一般多引用身边的例子，例如：在讲授程序和进程的区别时，先给出概念，进程是程序的一次执行过程，程序是静态概念，而进程是动态概念，如果将程序看做菜谱的话，那么进程就是按照菜谱进行的一次烹调过程，这样学生就能很容易理解两者之间的联系和区别了。另外，还可结合学生在现实生活中碰到的具体问题，如“虚拟内存不够”、“机器运行慢”等问题，用操作系统的概念和原理给予解释，培养学生的思考习惯和解决问题的能力。

(2)案例式教学方法

操作系统课程的理论性较强、内容抽象，如果学生在学习过程中找不到具体的直观感受，将难以理解和掌握相关理论。在教学过程中教师可以采用案例式教学方法，根据课程内容和知识结构精心设计若干个案例将知识融入其中，注重引导学生发现问题、自主分析解决问题，充分发挥学生的主观能动性和创造性，变传统的被动接收知识点为主动查找所需知识点。一般需要借助一个功能齐全、短小精悍的开源操作系统。目前比较适合案例教学的操作系统有UCOS，总代码长度为5000行左右，也可以采用Linux的早期版本。

例如，在教学过程中利用Linux操作系统的某些功能模块进行实例剖析，让学生掌握操作系统某些模块的设计和实现，以提高学生对操作系统的理解和解决问题的综合能力。如在讲解进程中的PCB概念、处理机调度、内存管理等内容时，教师可以借助Source Insight源代码阅读工具对Linux源代码作一定分析。通过对源代码的分析，不仅可以使学生对算法的实现过程有一个更为直观的理解，而且可以提高学生的编程能力，使他们的思路更加开阔。

(3)采取讨论式的教学方法

对于教材中介绍的一些算法和程序，采用小组讨论的方式让学生进行讨论。在小组讨论之后，每组派代表上台讲述对于所讨论内容的理解，同时提出本组的疑问让全班学生一起帮助解决，最后可由教师进行点评。采用这种教学方法既可活跃课堂气氛，又能让学生在思考中迸发出创新的火花。

2.5　积极探索理论教学手段

信息时代以计算机使用的广泛普及为主要标志，教学领域中计算机技术也逐步大显身手，从电子教案到多媒体及远程教学，全方位展开了对传统教学模式与教学手段的革新。作为一门计算机专业的核心课程，操作系统课程的教学也应在这些方面有所作为。本课程既包含普通的陈述性理论知识，也包括一些复杂算法和计算过程。对于陈述性理论的讲解，采用电子教案来改进教学手段是可行和可取的。而对于复杂计算问题求解过程和复杂逻辑推导过程，如关于避免死锁的“银行家算法”及实例推演，采取电子教案讲解方式则并不妥当，应保留传统的“黑板+粉笔”教学手段。只有这样，才能贯彻落实教学目的和教学原则，更好地提高教学水平及教学质量。

2.6　理论联系实际，加强实践教学环节

操作系统是一门理论性比较强的课程。理论作为现实世界的抽象和升华具有普遍的指导意义，但如果只有单纯的理论讲解而没有具体实例的教学就很容易使学生感到枯燥乏味。操作系统实践是一个非常重要的教学环节，对理解操作系统的基本概念和原理、掌握操作系统的设计方法和具体实现技术、体验操作系统的抽象思维方式、培养规范的系统程序设计能力等都具有十分重要的意义。为此，例如可以引导学生去编码实现一个具备内存管理、进程调度、文件管理等功能，简单的小型操作系统；也可以引导学生去研究阅读Linux内核原代码，跟踪Linux社区关于操作系统内核发展的最新动态。

操作系统理论知识篇3

1 《计算机操作系统》课程的教学现状

1.1 学生学习现状

对于计算机专业的学生来说，虽然《计算机操作系统》这门课很重要，但学生的学习兴趣却不是很高，究其原因有以下两方面：

(1)从主观上来讲，很多学生认为学习操作系统没有用。因为这门课不像有的课程学后会有立竿见影的效果。

(2)从客观上来讲，《计算机操作系统》关联多门课程，有较强的理论性和综合性。要学好这门课，学生不但要有较强的抽象思维能力，而且要具有一定的程序设计能力、牢固的《数据结构》基础知识及相应的硬件基础知识。所以很多学生对这门课有一种畏惧心理。另外在讲授过程中若采用传统的教学方式，讲干巴巴的理论，也难以激起学生学习的兴趣。

1.2 教学方法和教学手段比较单一

目前该课程的教学方法大多数仍然采用传统的“灌输式”的教学方法，学生的思考比较少，课堂缺乏互动性，因此也难以激发学生学习的兴趣。当然，由于这门课自身的原因，使得部分现代化的教育手段难以应用到教学当中。

1.3 实践环节比较薄弱

首先，本课程教材大多数都是以操作系统的基本原理和它的5大功能模块为基本结构，最后再以某一具体的操作系统为例进行分析。而现实生活中学生很少接触该操作系统，这样使课堂所学和实际接触有较大的距离，也使学生对课程缺少感性的认识。

其次，很多http://专业开设了这门课程，而其中只有一部分专业开设了实验课，所以存在理论和实践相脱节的问题。WwW.133229.COm另外，因为课时所限且课程本身的原因，使得实验设计比较难，主要是一些验证性的实验，学生只能接触些皮毛知识，所以兴趣也不大。

综上所述，目前这种教学模式不能达到培养学生科研能力、创新能力和探索精神的目标。

2 课程教学改革探讨

对于这门课的改革，我们始终结合教学实际及以人为本的教学理念去研究和探索，现就一些问题的解决方法进行探讨。

2.1 破除“无用论”，激发学生学习兴趣

作为教师应正确对待学生的“无用论”思想，有针对性地正确引导学生克服轻视、畏惧的心理，培养学生的学习兴趣。为此笔者提出以下几点建议：

首先使学生了解学习《计算机操作系统》的意义和重要性，树立起学好这门课的信心。

(1)学习操作系统的必要性。应使学生明白《计算机操作系统》这门课是计算机专业的核心理论课之一，是其它专业课程的基础，在计算机专业的教学中处于非常重要的地位。作为计算机专业的学生来说，不仅要知其然，还要知其所以然。所以大家有必要知道操作系统到底如何管理计算机系统中所有的软硬件资源。

(2)学习操作系统好处。虽然以后真正从事操作系统研发的同学可能不多，但学好操作系统可以拓展思维，极大地锻炼大家的逻辑思维能力。计算机课程不是割裂的，而是一个统一的整体，是触类旁通的，因此学好操作系统可以更好地促进对其它理论课的理解，为以后其它专业知识的学习打下扎实的基础。比如抽象、缓存、并发和进程调度等，对后继课诸如“网络安全”、“数据库应用技术”等具有重要意义。学好了操作系统，可为以后的工作奠定基础。所以从学生自身的发展考虑，也应该学好操作系统。

2.2 重视基础课程的学习

学好操作系统要分3步走，即基础→理论→实验，而要掌握“理论”和“实验”都需要“基础”课程的强力支持。若没有基础课程，那理论课程就不可能学好，继而相应的实验课程也不能完成。这些基础课程主要有：《计算机组成原理》、《数据结构》和《程序设计语言》等。对于这些课程，最低的要求是了解它们的基本概念，尤其是硬件工作原理、程序设计方法及数据组织形式等。只有掌握了这些知识，才能系统地学习操作系统的理论知识，才能够融会贯通，并把所学的理论知识用到实验中去。所以在学习操作系统之前，就要下决心先学好这几门课程。

2.3 适当增删教学内客，突出教学重点和难点

目前国内的操作系统教材中，基础理论知识都占有很大的比例，而技能培养和训练的有关内容相对比较少。若完全按照教材内容教学，难以达到培养目标。鉴于此，在教学中要适当增加部分内容，同时向学生推荐相关的学习资料以扩展视野，弥补教材缺陷，从而提高学生的技能。另外，随着计算机技术的飞速发展，很多新的概念、技术和方法被不断应用的操作系统中，而这些前沿性的知识是我们在教材中所看不到的。比如多核cpu、新虚拟技术、新网络支持、资源管理器、线程和管程等。因此，作为教师应该加强新知识的学习，并及时介绍给学生。最后，针对学生的特点及讲课的需要，可将教材中的部分内容适当删减，比如繁杂的理论阐述，或者在其它课程中已学习过的，比如网络操作系统章节中的部分已学过的概念，这些内容可作为课外阅读去处理，或者一带而过，不必详细讲解。

教学内容的确定和教材的选用，必须围绕课程的教学大纲进行。对于大纲中所规定的重点和难点应加大讲解的力度和强度。大纲中的重点和难点内容主要体现在一些“基础性”和“实用性”的内容，这些内容可以拓宽学生的知识面，也是学生学习后继课程的保证，所以这部分内容必须详讲，并且要求学生务必掌握。除此之外，在讲课过程中还要突出实验大纲和考核大纲的重点和难点内容，并确保学生能够顺利完成实验的相关任务。

2.4 使用多元化课堂教学手段

教师应该精心备课，激情授课，以激昂的情绪感染学生，以免“满堂灌”。内容要深入浅出，理论结合实际，突出操作系统原理的应用。在授课过程中要设计合理的教学方式，采用多种教学手段，常用的教学方法和教学手段如下：

(1)多媒体与板书相结合。把操作系统中枯燥乏味的理论知识做成生动的多媒体课件，让学生有一个直观、感性的认识，将抽象的理论知识具体化、形象化、生动化。对于需要互动推导讲解的内容，则适宜用板书，这样学生有思考的空间，可提高学生的思维能力。

(2)启发式与交互式相结合。教师可以用设问的方法引起学生对某个问题的好奇和兴趣，启发学生积极主动地去思考，继而引导学生去窥探奥秘，而不是让学生机械被动地接收知识。实践表明，学生非常喜欢这种交互式教学方式。

(3)类比教学法。对于初学者来说，操作系统这门课中的许多原理和算法不是很直观，也不易理解，所以在课堂中引入现实生活中的例子，通过类比的方法用通俗的语言来讲解枯燥的原理和算法效果较好。比如在讲程序和进程的区别时，可用菜谱和烧菜的过程来类比；在讲“死锁原理”时，可用现实生活中的两个人踩着河中的石块相向行走而在河中间互不相让的情况类比；在讲“银行家算法”时，可用现实生活中的银行家为了保证每次放贷交易的安全而要进行严格的审核流程来类比；在讲“优先级调度算法”时，可用现实生活中的各种车辆（如119消防车、120救护车还有一般车辆等）相遇该让谁先通过类比；在讲“先来先服务算法”时，可用顾客在商场购物结账来类比，等等。这样学生会有很大的兴致，且易理解和记忆。

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(4)实例剖析教学法。在讲解操作系统原理时，结合当前主流操作系统，比如windows、linux和unix，让学生有更多的感性认识。在教学过程中可以拿公开的linux功能模块的源代码进行实例剖析，让学生掌握操作系统中模块的设计和实现，从而加深学生对操作系统的理解以及提高解决问题的能力。

(5)比较教学法。在教学中可将多个对象，从多个方面、多个角度对它们的本质属性进行鉴别，并总结出它们的共同点和不同点，以加深学生的理解和记忆。比如进程和程序，可从概念、结构、动静态、生命周期和并发性等多方面进行比较；比如实时系统与分时系统，可从多路性、独立性、及时性、交互性和可靠性等方面比较，等等。采用这种教学方法时，不要将比较的结果直接公布出来，而应该设立不同的情景，逐步暗示出线索信息，并结合其它教学方法，启迪学生思考、分析，进而总结出答案。

(6)前后贯通、联想记忆教学法。操作系统课程中的知识点比较多，若将各知识点分散孤立地记忆既费时又费力，效果还不好，所以教师在授课时要注意相关概念之间的联系。比如在讲程序的链接时，首先是“静态链接”，因为这种方式对模块的修改或更新不方便，且无法实现对模块的共享。由此产生了“装入时动态链接”，它解决了对模块的修改、更新以及共享的问题，但可能把一些自始至终都不会运行的模块也链接并装入内存，浪费了内存空间。由此又产生了“运行时动态链接”，把链接推迟到运行时进行，保证了链接时装入内存的都是要运行的模块，从而提高了内存的利用率。在操作系统中这种逐步推演的内容比较多，像信号量机制的发展、i/o控制方式的发展和存储管理方式的发展等等。在讲这些内容时，每引入一个新的知识点，都要讲清它的前因后果、来龙去脉，并分析其与相关概念的共同点和不同点。由简单到复杂，逐步推演，逐步加深难度，这样学生既容易接受新知识，又方便记忆。既让学生学会了一分为二地看待事物，又让学生明白了科学研究的方法。

在教学中，除了以上几种常用的教学方法之外，还有案例法、任务驱动式教学法等，在此不一一列举。在实际教学中，为了达到教学目的，往往是以上多种教学方法的结合。

3 抓好实践环节

目前在笔者学校开设的操作系统专业中，只有部分专业有实验课，且都是一些验证性的实验，比如进程的创建和控制、进程的通信、消息的创建、发送与接受、存储管理等。这些实验主要是让学生掌握一些基本的知识和技能，实验内容单调，学生兴趣不高。为了培养学生的动手操作能力、综合分析能力以及引导学生对未知领域的探索，我们还应该增加一部分综合性实验和设计性实验，比如文件系统的设计、虚拟存储区和内存工作区的设计，并演示几种置换算法的执行过程、编程实现各种磁盘调度算法、模拟进程调度算法及银行家算法等。

课本上的实例是unix操作系统，其实验环境的实现比较困难，所以实际中我们选择的实验平台是linux操作系统。linux系统有以下好处：它是一个免费的、源代码开放的、先进的、多用户多线程类的操作系统，具有unix的全部特征。学生可以通过阅读linux核心模块的源代码，实现对它们的剖析，从而加深理解操作系统的基本思想。在实践课中，可以让学生几人一组分别设计实现一些算法或各个功能模块，最后组合得到一个小的、真正的操作系统，然后老师对实验的结果进行合理的点评和考核。

在实验的过程当中，可使学生更加深刻地理解进程以及并发等重要概念，不但学生的程序设计能力和编程能力有所提高，而且学生从实验当中也真正体会到了操作系统的实现技术和学习操作系统的乐趣。

操作系统理论知识篇4

关键词：计算机；操作系统教学改进

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)05-00ppp-0c

操作系统是计算机学科领域的重要课程，该课程是一门综合性课程，内容庞杂，涉及面广。其理论中的许多概念、过程相当抽象，不易理解。操作系统课程的教学，一直在计算机学科的教学计划中占据重要位置，因其技术与市场原因，该课程比其他专业课更加难教，学生也更加难学。因此，本人认为应针对《计算机操作系统》课程教学的困难情况，对学生的学习态度和特点进行仔细分析和研究，有针对性的进行一些教学改进，才能提高学生的学习兴趣与实践能力。

1 操作系统课程教学的现状

1.1 课堂教学手段单一，跟不上现代化的教育发展步伐

目前《计算机操作系统》教科书的基本结构多为计算机操作系统的基本原理及五大组成部分，加上对UNIX SYSTEMV的分析构成，与实际操作系统的结合存在一定的距离。学生学与用之间缺乏联系，使学生掌握这门课程感到很吃力，并且所学的内容与他们实际接触的系统有较大的距离。由于课程自身的原因，也使得许多现代教育手段很难应用到教学过程中，大多数教师目前仍采用传统的教学手段，以黑板板书为主，老师站在讲台上讲着干巴巴的理论，这当然很难激发学生的学习兴趣。即使已经使用了电子教案，也是单纯地播放理论知识课件，让学生感觉枯燥乏味，没有参与思考的积极性。

1.2 理论与实际相联系较欠缺

目前，各学校在《计算机操作系统》课程教学中，或多或少的都存在偏重专业知识的传授的现象，对应用技能的培养训练不足，课程的教学与实际相脱节。目前操作系统课程的教学内容与计算机的发展水平、计算机在各个领域应用以及学校培养专业技术人才的目标有许多不相适应之处。一些教师在教学中缺少理论与实践相结合的具体内容。造成课堂上教学内容枯燥、实验室里实践内容不明确。

1.3 实践教学形式缺乏多样性

目前学校使用的教材多是以UNIX 作为实例来介绍分析多用户多进程并发处理的计算机操作系统的特征，但大部分教师不熟悉UNIX系统，导致授课过程中教师对UNIX部分一带而过，无法深入讲解。其次是UNIX作为商业软件，他的源代码不公开，给实验环境的构建带来一定的难度。甚至有些学校根本就不开实验课；大部分学校操作系统课程的实验部分的实现过程并不能真正地达到课程的实验大纲要求。

1.4 对学生的课后训练重视不够

学生学习操作系统主要依赖课堂上教师的讲授，但课堂教学的时间有限，教师只能讲授基本的理论，而新的操作系统实现技术的不断出现及运用，都要求学生能通过自己课后时间去阅读大量相关资料，来拓宽操作系统方面的知识。应多为学生提供实践应用的机会，多给予独立思考和自学的时间，不时地组织学生对计算机及其应用进行广度和深度的思考和探讨，这样才能培养学生的创造性、开拓性。

2 学生对操作系统课程的态度分析

虽然操作系统很重要，但学生的学习兴趣并不高，存在主观和客观两方面的原因。

2.1 主观原因，学习操作系统的“无用论”在学生中普遍存在。因为操作系统不像其他应用软件，学习后会有立竿见影的效果，比如学习了FLASH会设计一个简单的动画，而学习了操作系统后要求学生设计一个操作系统是难以实现的。因此，许多同学都不重视操作系统，认为学不学没有太大的关系。

2.2 客观原因，操作系统是一门理论性和综合性都比较强的学科，要求学生不仅要有很强的抽象思维能力，同时还必须具有深厚的程序设计语言功底、扎实的《数据结构》基础和一定的硬件基础知识，所以大部分学生对操作系统本身就存在一种畏难情绪。

2.3 教与学中存在的具体问题

2.3.1 教学方法单一。教学方法主要是把学生集中起来，以课堂讲授为主，形成了一种“灌输式”的教学方法，对启发式、讨论式和研究式的教学方法采用的比较少。

2.3.2 教学内容理论性过强，实践性环节薄弱。学生缺少自己动手分析具体操作系统实例的过程，课程设计环节几乎没有，学生参与研究性学习的机会少，不能激发学生学习的兴趣。

2.3.3 教材内容陈旧，不能反映操作系统发展过程中最新的思想和实现技术，导致教材中的基本理论落后于目前操作系统中使用的前沿技术。

3 操作系统课程教学的改进建议

针对上述存在的问题，必须对操作系统课程的教学进行改进，从以下几个方面入手，引导学生如何学习操作系统，切实解决学生们为何学，怎样学和要求达到什么样的目的等难题，克服学生的畏难情绪和打破“无用论”， 培养学生的实操作能力。

3.1 明确课程学习目的

计算机操作系统是计算机系统不可缺少的重要组成部分之一，是计算机硬件功能的首次扩充，任何计算机的使用都离不开操作系统。在计算机专业软、硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。操作系统已是现代计算机不可缺少的部分；只能通过操作系统来使用计算机，商业软件也只能在操作系统下运行；操作系统的性能在很大程度上决定了计算机系统的性能。对它的掌握程度，影响着计算机学习者的专业水平及发展方向。

3.2 充实课程教学内容

3.2.1 合理选择教材。操作系统的教材种类繁多，如何选择教材对于该课程的教学效果具有非常重要的作用。一般应采用既能让学生用于理论学习，又有实例程序给学生做课程设计的教材。

3.2.2 完善教学内容与教学体系结构。操作系统在整个计算机系统中处于承上启下的地位，这便决定了操作系统课程与其他专业课程之间的紧密联系及彼此间教学内容的重叠性。要求学生在学习操作系统课程之前应具备程序设计语言和数据结构的基础知识，并要求学生应预先修完计算机原理等硬件课程。

3.3 学习操作系统课程要求达到的层次

从理论上讲，操作系统的学习，可以达到3个不同的级别。

3.3.1 概念级：掌握操作系统的基本概念，可以应付考试，但没有太多的实际用途；

3.3.2 命令级：掌握操作系统的命令，可以达到实用目的，做到最基本的理论与实际相结合，但这是表层的使用，也不够专业；

3.3.3 系统级：掌握操作系统的结构和概念的具体实现，学会使用系统命令和调用，用程序来使用和控制计算机的资源，可以达到理论与实际的完美结合，这才是专业级的学习目的。

3.4 怎样学好操作系统

学习操作系统可分为三方面：理论、试验、基础。

理论：系统学习操作系统的理论。连贯与系统的教学理论学习不能抱着侥幸心理，不能简单地背一背，或跳跃式的学习，而应该认识到每一个章节都有其密切的联系，都需要融会贯通。

实验：所学的理论都要用实验去验证；强调试验的重要性。操作系统对于绝大部分人来说，都是一门实践课，几乎没有可能在理论上进行论述和证明操作系统应该如何如何，最多只能在某个（或几个）具体的操作系统上加予论证和验证部分理论。所以，在操作系统的教学中，应当特别强调试验的重要性。

基础：掌握这些理论和完成这些试验都必须具备牢固的计算机基础知识。如果没有这些基础，也就不可能学好操作系统理论课，更谈不上完成实验。

其次，对操作系统课程教学进行改进：

3.4.1 充分有效使用多元化教学手段进行课堂教学

操作系统课程在教学过程中应采取多样化的教学手段，且在多样化教学手段实施过程中应注意分析和划定电子教案教学与黑板教学内容的分界线。同时，还应注意采取切实措施来提高电子教案的设计与制作质量，使其既符合课程教学大纲，又突出重点和难点；既能充分地利用各种图表、图形等形象的形式，又能通过知识的信息编码过程浓缩知识要点。而作为课堂教学的必要补充，还应积极研制和开发操作系统电子多媒体教学软件，建立功能强大的考试系统和试题库，从而全面推进本课程多样化教学手段的实施。在课堂教授过程中，教师可以用一些课时采用课堂讨论方式教学，适当的提问学生，启发学生积极主动的思考，而不是机械被动的接受知识。

3.4.2 理论与实际相联系

操作系统课程作为计算机及其相关专业重要的专业基础理论课程，课堂理论教学环节相对成熟。目前，全国大部分学校的计算机学科对于这门课程的实践教学环节的发展普遍滞后。实践教学环节应构成操作系统课程教学过程的一个重要方面，操作系统实践教学应立足于课程教学及专业发展的实际需求，通过不断充实和完善学生关于计算机操作系统核心功能的实践课题、实践内容及实践要求，进而增强教学效果，提高教学质量，全面贯彻课程教学大纲的基本要求。

3.4.3 加强操作系统的实验环节

对于教材中要求的实验环境的实现困难，采用LINUX操作系统代替UNIX系统来构造学生实验上机环境的尝试值得借鉴，LINUX是一套遵循POSIX标准免费的32位多用户多线程类UNIX操作系统，具有UNIX全部特征。而且系统的源代码完全公开。也能让学生容易获取核心模块源程序并实现对它们的剖析。学生可通过自己在各自的学生机上安装LINUX来熟悉安装过程，并能在熟悉基本的LINUX命令基础上解决一些基本的问题，而对于深一步对LUNIX的核心模块的剖析实验，让学生几人一组分别设计实现各个项目，最后得到一个小的，真正的操作系统，这样能让学生在实践中真正体验操作系统的实现技术在实际操作系统中的应用。

3.4.4 注重学生的课后训练

教师可以通过布置作业来巩固课堂讲授的知识，也可提供一些系统内核源程序和指导性框图来帮助学生自己分析实例操作系统中相应功能模块，教师还可以提供一些阅读材料分配讨论课题，让学生在上课之后，继续阅读和思考讨论题；作为课堂教学的补充，教师可以充分利用互联网，课程的电子教案讲稿上网，提供给学生上网阅览或下载，通过电子邮件解答学生疑问，开辟专门的研讨论坛，让学生积极参与讨论交流。

操作系统课程教学的改进应该适应课程教学改革和专业发展的实际需要，切实贯彻该课程的教学大纲和基本要求，不断地完善教学活动的各个环节，在传授学生操作系统理论原理的同时，真正培养学生在系统软件开发方面的综合能力。

操作系统课程的教学工作是一项复杂的系统工程，教学中要始终牢记学生是主体而教师是主导的原则。通过使用合理多样的教学方法，充分调动学生学习的兴趣、学习的积极性和主动性，通过加强实验教学提高学生的动手能力以及分析问题和解决问题的能力。只要我们真正抓好教学中的各个环节，就能使学生真正学好掌握好这门课程。

参考文献：

[1]顾剑.如何引导学生学习操作系统的一些体会[J].海南大学学报(自然科学版),2003,21(3).

[2]周松华,等.浅谈《计算机操作系统》课程的教学改进[J].井冈山师范学院学报(自然科学版),2004,25(5).

[3]胡兰兰.案例教学法在计算机操作系统教学中的应用[J].淮北职业技术学院学报,2005,(3).

[4]陈琳.《计算机操作系统》教学改革探讨[J].中国教育研究与创新,2007,(4).

操作系统理论知识篇5

关键词：非计算机专业；操作系统；教学内容；教学方法

操作系统是现代计算机系统中不可或缺的基本系统软件，了解和掌握操作系统的基本原理、机制和技术将有助于学生更好地在各种操作系统平台上进行各自专业领域内应用系统的开发和研究，因而，一些与计算机应用紧密相关的非计算机专业已逐渐将其作为一门重要的专业基础课进行教学[1]。然而，非计算机专业学生在计算机体系结构等方面的专业知识相对薄弱，其知识背景与计算机专业的学生存在一定差别[2]，这就需要在操作系统课程的教学过程中有针对性地设计相关教学内容，合理应用各种教学方法，本文将基于实际教学经验对此进行一定探讨。

1非计算机专业操作系统课程教学现状分析

尽管操作系统课程的教学对一些与计算机应用紧密相关的非计算机专业非常重要，但是相对而言操作系统并非这些专业的核心课程，部分学生在接触该课程之前可能并不了解其重要性，甚至可能片面地认为该课程仅仅教授如何使用一些常见操作系统，加之操作系统课程本身理论性较强，原理性知识相对比较繁杂，更容易让学生觉得该课程枯燥乏味，缺乏学习兴趣。这就需要授课老师能清楚说明操作系统的重要性，根据课程中各知识点的内在联系合理组织教学内容，时时注意对学生学习兴趣的培养。

除了理论教学的开展，操作系统课程教学一般还需要设置必要的实践环节。非计算机专业学生学习操作系统课程的目的往往是在理解操作系统基本原理的基础上更好地应用而非开发操作系统，他们的计算

机相关背景知识也相对薄弱，这就使得他们并不是很需要，也很难去完成原来面向计算机专业学生所设计的一些难度较大、比较深入的实验内容[3]。因此，在设置教学实践环节时，应该相应地对实验内容和要求进行适当调整以适应非计算机专业学生的实际需求和客观情况。

通常，操作系统课程的教学是在高级语言程序设计、数据结构、计算机组成原理等先修课程的基础上进行的。然而，对于非计算机专业的学生而言，他们对这些背景知识的掌握存在一定不足，部分学生甚至对操作系统教学中需要掌握的一些最基本的计算机硬件知识都不甚了解，在一定程度上影响了课程教学的顺利开展。因而，在面向非计算机专业的操作系统课程教学中，应该适时地对相关的基础背景知识进行一些必要的补充和说明。

2教学内容的合理安排

根据上述分析，在面向非计算机专业学生进行操作系统课程教学的过程中需要针对性地合理安排理论和实验教学内容，下面笔者将基于实际教学经验从三方面进行探讨。

2.1有机组织操作系统理论教学内容

由于非计算机专业学生一般计算机基础知识较为薄弱，缺乏对操作系统的准确定位，因此有机组织操作系统课程各章节的理论知识，让学生从全局到局部、逐步深入地掌握课程中众多繁杂的知识点就显得尤为重要。

在操作系统课程开课之初，应首先阐明操作系统在整个计算机系统中的地位和作用，强调掌握操作系统相关原理对于应用计算机进行专业领域软件开发的重要意义，使学生深刻理解操作系统的资源管理者角色，从整体上把握处理器管理、存储管理、设备管理以及文件管理这几个基本功能的内涵及其相互关联，并将这些功能与课程中各主要章节建立映射关系，使学生建立学习操作系统就是要学习对各种软硬件资源进行管理的原理、方法和技术这样一个全局的意识。

在每个章节的讲授中，不仅要细化讲解该章节所关联的管理功能是什么？如何实现？还需要根据情况说明该功能在整个操作系统中与其他管理功能之间的联系，从而让学生既能全局了解操作系统授课内容框架又能局部深入掌握课程各个知识点的具体细节，形成较为完整的、系统的课程知识体系。

此外，在结合课程全局框架和章节局部细节讲授操作系统中一些普遍适用的基本原理和技术时，还可根据实际情况联系当下流行操作系统的应用及特有实现机制适当进行进一步的展开说明，将较为抽象空洞的理论知识与实际应用相关联，以期提高学生的学习兴趣。

2.2合理设计操作系统实验教学内容

由于非计算机专业学生学习操作系统的目的一般更偏向于更好地理解和应用系统，同时考虑到他们在计算机编程等能力上客观存在的不足，我们在设计操作系统课程的实验教学内容时，需要在难度上有针对性地进行一定调整。

一般操作系统课程的实验内容均与操作系统的几个核心功能相关，比如进程创建、进程间通信等实验与处理器管理相关，页面调度算法实现与存储管理相关，文件系统实现与软件资源管理相关，等等。对于非计算机专业的学生而言，实验环节设置的目的往往在于加深对操作系统各基本功能实现原理的理解，并能在Linux等流行操作系统平台上实现应用程序的编辑、编译和运行，为其以后应用各种操作系统完成专业领域的软件开发奠定基础。因此，可以考虑通过简单模拟的方式降低实验要求以切合学生实际情况，比如在实现页面调度算法的实验中仅要求学生能根据给定页面序列应用不同算法给出页框使用情况即可。在讲解实验涉及的各个关键系统调用时，应考虑将重点放在对其使用方法的说明而非对其代码细节的分析上，比如讲解文件系统实现相关系统调用时，只需简单给出可填写的参数内容让学生能使用该系统调用完成相关功能即可。此外，对于难度仍然较大，学生难以基于个人能力完全独立完成的实验还可考虑给出一些相关程序范例，便于其在模仿中理解学习，使其能真正通过实验学有所得。

2.3适当补充先修课程的相关理论知识

由于部分先修课程的缺失和知识背景的差异，部分非计算机专业学生往往缺乏对计算机系统一些基本知识的必要了解，从而影响其理解和掌握操作系统的某些章节，因此在操作系统教学过程中需要适当补充操作系统基本原理之外的一些相关知识。

比如，非计算机专业往往没有开设计算机组成原理这类与计算机硬件紧密相关的专业课程，导致部分学生缺乏一些基本硬件知识，甚至连计算机的基本组成部分及其作用都不甚了解，这就影响了他们对操作系统为何以及如何管理各个硬件资源的理解。因此，面向非计算机专业学生的操作系统课程教学过程中，需要先对计算机系统的基本常识进行简要介绍，让学生了解用于计算、存储、输入输出等相关资源的基本范畴，这才能真正理解作为资源管理者角色的操作系统的内涵。此外，在讲授某些特定知识点时也需要适当补充相关硬件知识，比如介绍存储管理原理时最好对地址总线和数据总线的概念进行简短说明，以加深学生对CPU从给出指令逻辑地址到最终获得指令内容并予以运行这一过程的完整理解。

又如，非计算机专业的学生一般没有汇编语言基础，这就需要在介绍存储管理中的地址重定位概念时，向其补充说明一些基本的汇编语言概念和语法，以加深其对指令中逻辑地址向物理地址转换行为的理解。

3教学方法的灵活应用

在合理安排教学内容的基础上，多种教学方式和方法的灵活选择与应用也是取得良好教学效果的重要保证。在教学方式上，可以采用课堂提问和讨论、课后网络交流、推荐参考资料等方式，如在讲解管理功能细节之前进行引导性提问，让学生思考为什么要有这个管理功能，该功能应包括哪些具体的任务以及如何实现这些任务等几个基本问题，再在授课过程中一一解答这些问题。在教学方法上，可以根据不同的授课内容灵活选用合适的方法进行教学，下面笔者就三种较为常见的教学方法谈一谈自己的想法。

3.1实例教学方法

对于较为抽象的操作系统理论知识而言，实例教学方法能较好地帮助学生更形象地理解相关知识点。如在授课之初解释操作系统资源管理者角色时，可以通过一个具体应用程序完整运行过程的说明让学生大致形成对各类软硬件资源管理的具象意识。更具体的说，可以以某多媒体文件的播放为例，说明从用户的角度而言，仅通过双击指定文件即可观看该多媒体文件；而从操作系统的角度而言，为了完成用户的这一任务处理需求，需要通过文件系统管理功能实现从硬盘上按名读取文件内容，需要通过处理器管理功能为相关程序建立进程并将其投入运行，同时需要控制其运行过程中对CPU等资源的调度使用，需要通过存储管理功能将程序和待处理数据存入内存适当位置并实现地址转换，需要通过设备管理功能将解码后的音频和视频输出到扬声器和显示屏以供用户观看。这样，学生就能通过实例对操作系统各章节所涉及的主要资源管理功能及其联系有一个较完整的感官认识，有助于进一步深入学习各管理功能的实现细节。

3.2类比教学方法

类比也是操作系统课程中的一种常见教学方法，多用于某个新知识点的教学当中，主要通过将新知识与一些学生所熟知的事物建立类比联系的方式以有效地促进学生对新知识的准确理解。这里的类比对象可以是学生已经掌握的知识点，也可以是现实世界中的生活情境。比如，在讲解信号量及PV操作的内涵时，可以将其与停车场车位管理相联系[4]，说明可以用信号量代表车位资源，值为正数即有车位，值为负数即车位已满且有相应数值的车辆在停车场外排队等候，而车辆进出停车场的行为则分别与P、V操作对应，即在需要驶入时根据信号量的值是否为正判断是直接进入停车场占用车位还是在外等候，在需要驶出时根据信号量的值是否为负判断该车驶出停车场后是否放行一辆等候车辆。这样，学生就能通过类似的生活情境相对容易地理解课本上原本抽象的概念和描述。

3.3比较教学方法

比较教学方法与类比不同，它往往在学生已经学习了某些知识点之后使用，主要用于对相关知识点的回顾性总结，更倾向于用一种对比的方式让学生通过多维比较其异同点以加深对各知识点的掌握。比如，在学习多种处理器调度算法后可以引导学生从算法复杂性、效率性能、适用场景等方面进行比较，在学习分区、页式、段式等基本存储管理方式后可以引导学生从重定位方法、内存分配方式、信息保护手段等方面进行比较，在学习多种I/O控制方式之后引导学生从硬件要求、设备并行程度等方面进行比较，等等。就笔者个人体会，在应用比较教学方法之后，往往能使学生对所学知识点的印象更为深刻，能从多个维度更深入地把握知识点，形成较为立体的知识体系。

4结语

非计算机专业学生在计算机体系结构等方面的专业知识相对薄弱，需要针对性地安排教学内容和应用各种教学方法，笔者基于实际教学经验对此进行了一定探讨，提出应根据非计算机专业学生的特点有机组织理论教学内容，合理设计实验教学内容，适当补充先修课程知识，同时还结合操作系统的具体授课内容讨论了实例、类比、比较等教学方法的灵活应用。

参考文献：

[1] 李翠霞,谭营军. 应用型软件专业操作系统课程的教学探索[J]. 计算机教育,2010(20):69-71.

[2] 刘征海. 非计算机专业操作系统课程的改革与研究[J]. 长沙大学学报,2006,20(2):105-107.

[3] 孟伟,韩学东. 浅谈非计算机专业操作系统课程教学方法[J]. 计算机教育,2008(18):107-108.

[4] 黄刚,徐小龙,段卫华. 操作系统教程[M]. 北京:人民邮电出版社,2009:77.

On Teaching Operating System Course Oriented to Non-computer Majors

LIU Xiping

(Department of Computer Science and Technology, College of Computer, Nanjing University of Posts and

Telecommunications, Nanjing 210003, China)

操作系统理论知识篇6

【关键词】操作系统；系统软件；计算机技术

Reflections on “operating system” Teaching

WANG Yu

（Xi’an Aegotechnical College， Xi’an Shaanxi 710077， China）

【Abstract】With the development of computer technology， the “operating system”teaching should continue to develop， the operating system is the most important system software in a computer system， is the core course of computer professional. Starting from the design principles of the operating system and the latest development， combined with the main operating system platform， to explain the core content for students， so that studentsmaster the knowledge of computer operating system.

【Key words】Operating system； System software； Computer technology

1 《操作系统》开设的必要性

计算机已遍及各行各业，掌握全面计算机操作系统知识是计算机专业的学生应具备的基本技能。操作系统是计算机的核心控制软件，是计算机系统的指挥和管理中心和灵魂。对于高等院校计算机及相关专业来说，是必须掌握的专业基础知识。

2 《操作系统》课程的教学任务

在学习《操作系统》这门课程之前，先修课程主要包括：计算机基础、高级语言程序设计、数据结构以及计算机原理。

操作系统本身的主要任务是对计算机系统的处理机、存储、设备和文件等各种资源的管理方法和技术的讲解。核心是其工作的原理和设计方法，而如何让学生掌握好操作系统的工作原理和设计方法与技术，对认识整个计算机系统的工作原理是十分重要的，也是在讲授过程中必须注重的。

在整个授课过程中，需要了解计算机系统的组成部分，掌握操作系统的基本原理、基本概念和工作过程；了解操作系统的功能、结构、模型；掌握以多道程序设计技术为基础的各个子系统的工作原理、设计方法，并用典型的操作系统为例，对理论知识进行强化。

《操作系统》面向我校计算机相关专业开设的课程，由于教学模式为纯理论教学，如何提高学生在学习过程中的兴趣，这对于我们的教学方法提出了很高的要求。

3 教学模式

3.1 教材的选取

在选取教材方面，我们首先要以教学大纲为主，在其基础之上尽量扩充知识面，根据现实情况，在授课过程中适当增加典型的实例，便于学生更好的理解枯燥的理论内容。而同时，可以参选操作系统实例较多的教材，把几种不同界面的操作系统相互进行对比，因为操作系统在设计的本质上都是相通的。

3.2 利用网络和多媒体等现代化手段

在《操作系统》教学中，我们可以将网络和多媒体手段相互结合起来。第一，利用多媒体投影仪，让学生一目了然课程内容，尤其是重点和难点；第二，利用多媒体可以更加促进教师和学生的互动，及时解决授课过程中遇到的问题；第三，利用网络平台，在网络上下载一些书本上没有的相关知识，或者在课堂上直接登录互联网，让学生更直观的了解课程相关内容。

3.3 教师主体地位的体现

课程的讲解，主要靠教师在讲台上的每一句话去传授，这样的课堂教学对教师的要求更高。《操作系统》多是枯燥的理论知识，就需要教师具备深厚的理论知识和强硬的教学素质，在授课过程中要出彩。而且根据学生不同的接受程度，控制好教学内容的深浅和进度。

首先，利用网络，教师在课前应告诉学生下一次要讲授的内容，或者在本次授课结束后的几分钟时间里，提前告知下一次学习的内容，可以让学生预习，甚至自学，发现问题，便于及时解决；第二，让学生带着问题来上课，通过讲解，自然很容易在课堂上解决学生碰到的问题，教学效果会更好。

3.4 利用实验机房

实践课的目的就是为了将课本上的理论知识转化成实际应用的技能，从最基础的入手，逐渐让学生掌握书本上的理论知识。对于上机的作业，也应该难易适中，尽量覆盖课堂上的重点理论知识。让学生自己动手，便能把学生的能力尽可能大的挖掘出来。并且在学生出现问题的时候，可一一讲解，典型的问题，可以通过控制软件，展示到每一个人的电脑上，让大家一起观摩处理过程。甚至可以把好的作业带进课堂，让学生自己上台讲解，使学习过程开放。

3.5 重点、难点如何对待

任何课程都有自身的重点和难点，对重要的理论知识，可以采用举例的方法，使之具体化、形象化，让学生容易理解。

3.6 以学生为本

这主要包括：（1）预习。学生在课堂之外，根据自身能力，结合图书馆、网络等教学资源，对课程进行预习；（2）充分抓住课堂时间。课堂时间有限，要让学生意识到，如何抓住课堂时间，对课程学习的重要性；（3）自我创新。《操作系统》作为一门重要的计算机专业课程，它的内容可为学生今后的学习中提供很大的帮助；（4）以问题带动学习，化被动为主动。在学习过程中，学生难免遇到很多问题，尽量让学生自己解决，这样对他们的能力是一个不小的提升。

4 提高学生的信息素质

在网络或者校园服务器上建立相关课程的教学资源库，教师事先上传所有的教学资料，也可根据需要，陆续上传，让学生在课后也能及时掌握教学动态。也可为学生推荐相关的学习网站，及时快捷的吸取最新知识，逐步培养学生获取、鉴别、加工和处理信息的能力，为学生的自我学习方法的锻炼奠定基础。

5 总结

教师应该教学中多思考，多探索对学生有所帮助的教学方法，将网络资源和多媒体教学相互结合。教师和学生在教学过程中分别扮演着不同的角色，也应想办法促使各自的作用发挥到最大最优。

在《操作系统》课程教学中，从现在出发，应该不断探索新的教学模式、方法，多听优秀教师的授课，吸取好的、相关的教学经验，不断扩充自己的教学知识面，提高自身的教学能力，完善自己的教学过程。

【参考文献】

[1]何炎祥，李飞.计算机操作系统[M].北京：清华大学出版社，2006.

操作系统理论知识篇7

随着计算机技术、设备的迅速发展和应用需求的拓展，三十年来，课程内容不断充实更新，计算机操作系统今非昔比。现代操作系统的内容蕴涵了什么？知识结构的重点是什么？操作系统在课程体系中的关系如何？需要本科学生理解和掌握什么？如何加深理解和运用？课程的发展如何与时俱进？这都是课程建设必须考虑的问题。

课程历史与课程建设

电子科技大学“计算机操作系统”课程起源于20世纪70年代初期。当时，随着计算机巨头IBM公司的S/360大型机系统软件的推出，对“计算机操作系统”这个系统软件的讨论遍及全球。以周锡令教授为代表的一批专家学者敏锐地感觉到“操作系统”将成为计算机技术和学科发展的重要领域，他们不失时机地开展了计算机操作系统的研究和分析。在收集汇总国际上相关“操作系统”学术论文的基础上，出版了中文“操作系统”论文集（上、下册）和英文论文集，组建了“操作系统”软件研究小组，展开了对计算机体系结构和操作系统的研究。先后多次举办了全国高校和研究单位参加的“操作系统”学习班、研讨班和培训班，并派教师到国外学习相关操作系统知识。1977级本科学生就开始采用新的教学体系，设置了“操作系统原理”课程。在“操作系统”论文集的基础上，计算机专业汤子瀛和杨成忠老师编写了《操作系统原理》讲义， 1981年，《操作系统原理》教材正式出版。1984年，改名为《计算机操作系统》，由重庆大学著名教授童\主审，作为全国统编教材由西北电讯工程学院出版社出版，在全国计算机界产生了很大的影响，并在1987年获得国家电子部优秀教材二等奖。

“操作系统”课程组承上启下、与时俱进，自2001年起，进一步完善课程内容体系，采用国际优秀教材和双语教学，进行精品课程建设。以操作系统原理为核心和基础，并拓展到“操作系统结构”、“嵌入式操作系统”和“大型机操作系统”等相关课程，推动多层次、多类型、多应用教学。并以培养学生创新能力为目标，以系统设计和软件构架为教学理念，突出概念、原理等理论内容的实践应用环节，优化课程内容，教学资源网络化，使学生受益面不断拓宽。教学项目“计算机主干课程建设与教学改革”曾获2001年度国家教学成果二等奖。课程组先后出版操作系统教材四部、讲义四部，发表相关操作系统和教学改革的论文20余篇，教学实验和教材等项目先后获得电子科技大学多项校级奖励。目前，“计算机操作系统”课程获得“教育部-微软精品课程”建设项目支持，教材被列入高教出版社“十一五”规划教材建设。在操作系统应用研究领域，课程组和项目团队在常规操作系统、分布式操作系统、实时操作系统、嵌入式操作系统、大型机操作系统等领域也具有较大的优势和独到的特色。

知识结构与课程教学

一门课程的教学目的是通过该门课程的教学（讲授、讨论和实践）让学生学习（了解、理解、掌握、运用等）到课程内容所提供的知识和技能，构建合理的知识结构，为进一步的学习和应用打下基础，这是对本科生的基本要求。因此，建立计算机操作系统的知识结构，设计和规划本科阶段的教学内容，就是课程建设的重要工作，如图1所示。

掌握计算机操作系统的基本原理是计算机专业学生深入学习该方向其他课程和进行研究的必备基础，有着极其重要的学科地位。课程组以操作系统中成熟、经典的思想和设计算法为核心，紧密结合当代操作系统的发展趋势，建立以操作系统所管理的资源对象为分类标准、以操作系统的性能为设计目标、以操作系统的各类算法和数据结构为实现手段的教学内容体系和风格；注重该课程与其他课程的交叉关联，以计算机组成原理课程为基础，以嵌入式系统设计为实例，在传统知识结构基础上，以现代Unix、Linux和Windows操作系统的新特征为案例；强调研究型教学，教师积极进行教学研究，探索新的教学方法和手段，自主提出了“融入式”、“定位式”等教学新理念，并率先采用双语教学，引入国内外最新的发展成果和教学理念；结合理论与实践，针对学生的理论理解能力、技术性实践能力、综合性实践能力和探索性实践能力的培养需要，配套课堂实验及低、中、高四个层次的实验内容，使课程理论与实践相互促进，形成积极的、充满生机活力的互动教学机制，提高人才培养质量。

“计算机操作系统”是一门理论性、实践性并重的基础核心课程，内容抽象、课程教学难度大。为提高课程教学质量，针对教学难点，研究教学方法，融入教学过程，探索教学改革，课程组采用了如下教学方法和教学手段。

1．合理选用教材和参考书，保持教学内容的时代性和先进性

教材是影响教学内容的一个非常重要的因素。现代操作系统工程实践和技术发展迅速，传统开发技术被淘汰或被改进，新的开发思想和基本概念不断出现，并应用到当前流行的操作系统产品中。要求“操作系统原理”的教学内容必须及时更新，适应发展，与时俱进。否则，难以使学生学以致用，势必影响学生学习兴趣，从而影响教学质量。通过采用原版教材，加大参考与辅导学习，自编教材，灵活采用双语教学的方式，促进教学质量的提高。

2．强调教师素质，通过教学研究和科研工作提高教师业务水平

作为教学主体之一，教师必须及时更新自己的知识，不断学习，提高业务水平。多年来，课程组始终坚持收集和阅读与操作系统有关的各种资料和文献，并结合科研项目对操作系统开展了大量的研究工作，参加了若干有影响的操作系统软件的开发。在课堂教学中，介绍研究方向和学科前沿，吸引本科学生参与教师的科研工作，拓展自己的视野。

3．精心备课，突出教学内容的系统性和完整性

如何组织课程内容，使其成为一个有机整体，是课程组必须解决的问题。通过较长时间的探索，我们认为必须首先帮助学生建立操作系统总体结构轮廓，然后再介绍各部件内容。同时，我们还总结出“突出总体结构、深入讲解部件”的教学原则。而且，整个教案的内容组织注重引导学生探讨各种知识的内在联系和技术的引入背景，注重知识的理解，而非简单记忆。基于这样一条明确主线，学生的学习更具方向性和目的性，学习效果明显提高。

4．科学授课，充分调动学生的积极性和创造性

课堂教学是整个教学活动的另一重要环节，课堂组织是否科学合理会直接影响学生学习的质量和效果。课程组总结出了一些有效的措施。

* 明确学习目的，激发学习兴趣，采用启发式教学。兴趣是促进学习的巨大动力，教师有义务激发学生的学习兴趣，尤其是理论性较强的课程。所以，在课程之初就必须清楚地告诉学生学习该课程的目的，讲清不同学习对象（如一般计算机用户、程序员、系统分析员、系统管理员）的学习目的，根据学生已经遇到的问题结合教学内容激发学生思考，探索问题的答案。

* 根据教学内容，合理安排教学进度，注重节奏教学。“操作系统”课程内容的概念多而抽象，而从抽象到设计又是理论到工程的转换，本科学生缺乏系统和工程的概念，因此，是一个难点。我们在课程进度方面采用“先慢后快”的节奏。“先慢”是为了让学生有充足的时间消化新概念，也让学生适应教师的授课风格；“后快”是当学生基本掌握了该课程的主要概念以后，可以适当加快教学进度，以便按时完成教学计划。

* 精心准备，激情授课，强调交互式教学。教学方法需要强调讲课的高度激情，以教师高昂的情绪感染学生，避免“满堂灌”。课程组要求教师在课前要根据内容需要设计准备适当的问题，在课堂教学适当的时候提出，留给学生适当的思考时间。同时，鼓励学生提问，根据学生反馈信息和问题，与学生探讨问题的解决，而非给出答案。这种交互式方式，学生非常乐于接受。

* 深入浅出，理论联系实际，突出原理的应用。如何将高深的理论用浅显的语言表述是教学方法的技巧。操作系统中的“并行与并发”、“进程与线程”的概念是理解的难点，我们结合当前主流操作系统产品（如Windows和Unix系统中的多任务执行，多层调用等）的具体示例进行讲解，从应用角度和生活常识形象生动地解释理论，开拓了学生的思维。

* 以人为本，诚心与学生交朋友，推崇亲情教学。“操作系统”课程对象通常是大学三年级学生，此时，很多学生正处于人生规划决策的关键时期，作为老师与长者，帮助他们健康成长是义不容辞的职责。以讲授课程知识为基础，辅以讲授人生发展与规划，帮助他们解除成长过程中的烦恼，把他们当作朋友，对于推动教学工作是非常有益的，这种“亲情式”教学手段往往能收到良好的教学效果。

5. 注重实践环节，强调能力培养，合理进行学生考核

遵循学生创新能力培养的整体规划，基于系统设计和软件模块设计的思路，课程组利用较好的实验室条件，开设“实验室课堂”，构建“操作系统案例库”，结合课程实验、应用实验和综合实验加强学生系统编程与内核模块设计的能力。这些案例既作为教学，也供学生自行设计或复现，优秀作品又进入案例库循环，使学生能即学即用，及时发现和解决问题，对抽象概念通过实践环节理解，拓展深层次思考，对学生的能力训练收到很好的效果。案例如图2和图3所示。

6. 灵活运用现代化教学平台，提高教学质量

在精品课程建设过程中，教学网站是一项充分发挥现代信息技术，拓宽教学资源使用和学生受益范围的举措，也是让学生更大程度获得需要的信息和知识，了解整个课程教学过程，让学生参与到我们的教学中来，形成师生共建、共促质量的模式。教学网站的建立，基于CERNET西南中心结点和校园网，利用教师社区课件，利用留言板与学生交流答疑，通过电子邮件向学生提供课外辅导渠道等，既对本专业学生提供了共享与交流环境，也为其他专业和远程教学提供了网络教学资源。

7. 操作系统发展的系列学术交流

学术交流是提高课程教学质量的另一种途径。操作系统技术发展日新月异，为使学生了解现代操作系统发展的新趋势，课程组组织了有关操作系统技术领域的系列讲座。根据“操作系统”课程内容及相关课程在今后学科中的应用，讲述应用需求对操作系统的要求。此外，还邀请国内外专家进行学术交流（如Intel、IBM、Mircrosoft、Nokia等公司技术专家），了解操作系统发展动向等。通过这些课程讲座，使学生充分领略该课程在科学研究和应用开发中的重要作用，使学生学习目的更加明确。

课程的主要特色

“计算机操作系统”课程的建设和教学过程体现了电子科技大学本科教学中的理论、技术与工程结合的特点。其特色体现在：

1）坚持基础核心，带动多层次、多类型教学，构建先进课程内容体系

以本科“操作系统原理”为基础核心，形成多层次、多类型教学，层次分明、思路清晰，内容彼此呼应，系列课程与实验相互配套，保证了理论教学、实践教学和资源辅助教学的有机结合。

2）强调能力培养与创新，实施“循环案例”和“师生共建”的教学模式

灵活实施双语教学，开设“实验室课堂”，构建“案例库”，通过教案电子化、教学资源网络化、参考资料广域化、师生交流多样化，强化课程内容的理解和运用。鼓励本科学生参与教师的科研工作，通过分析和模块设计，不断完善“案例库”，师生共同参与课程建设，保证课程质量。

3）强调与时俱进，优化课程内容，保持与现代操作系统发展同步

以现代计算机系统软件构架为教学理念，以并行处理技术和智能管理技术为重点，以技术和设备发展为驱动，以应用系统实施为特点进行课程内容讲授。同时，课程组积极开展教学研究和科研应用项目，在常规操作系统（Windows, Unix/Linux）、嵌入式操作系统（WinCE, Em-Linux, VxWorks）、移动终端操作系统（Symbian等）和大型主机操作系统（z/OS）等方面开展研究工作，以科研促进教学，收到明显的效果。

总结

电子科技大学“计算机操作系统”课程具有深厚的历史积淀和教学经验，在国内同类课程教学上有较明显的特色和优势，体现了电子科技大学本科教学中强调理论、技术与工程结合的特点。课程建设与时俱进并持续发展，在采用国际优秀原版教材，灵活实施双语教学的基础上，使自编教材达到较高的水平，教材先后被列为全国统编教材（1984）、全国推荐教材（1997）、全国“十五”规划教材（2003）和全国“十一五”规划教材（2006）。课程建设提出“操作系统”系列课程和系列实验，开出分层次的配套实验课程，强化理论的理解和运用。

通过课程建设，我们也认识到：

1）操作系统的实践环节需要进一步完善，在时间和验证评价指标上需要进一步探索，类型需要进一步更新。

2）双语教学问题需要认真思考并灵活掌握，在教材、理解、语言和学生接受程度等方面需要进一步实践。

3）国内外教学和学术交流需要进一步拓宽。

操作系统理论知识篇8

操作系统原理课程是计算机专业的主干课程之一。操作系统管理系统中所有的软、硬件资源，为用户和计算机之专业提供论文写作、写作论文的服务，欢迎光临dylw.net间提供了一个接口。操作系统经过多年的发展，形成了多种不同的操作系统，其组成结构、设计思想和实现各有特色，也使得操作系统课程内容庞杂、涉及面广和概念抽象，教师不好教，学生不好学。目前，操作系统课程教学主要存在以下几个方面的问题。

1）教学互动匮乏。

教师在进行操作系统课程教学时，主要采用“灌输式”教学法，导致学生主体地位不够突出，学生思考的空间狭小，课堂缺乏互动，教学信息沟通不畅，在一定程度上加剧了“信息不对称”。

2）教学内容与其他课程脱节。

操作系统与计算机组成原理等课程、操作系统课程设计与数据结构程序设计等脱节，学生不清楚操作系统在计算机科学与技术学科中的地位与作用。

3）实践环节薄弱。

操作系统课程是理论性和实践性都很强的课程，学生对其基本概念和基本理论往往要通过实践加以理解和深化，目前开设的实验课程不足以满足理论教学的需要。

2 知识树

知识树就是用树的形式体现整个课程或章节的知识结构和知识点的内在联系，其要领就是用树干、树枝、树叶、果实等元素，将识记材料依据其从属形成一棵知识“树”。人们形象地把知识树称为学生学习的“地图”，有了它，学生思维才不会跑偏，学生掌握的知识越多，“地图”就越显得重要。操作系统课程知识树如图1所专业提供论文写作、写作论文的服务，欢迎光临dylw.net示。

从图1可以看出，操作系统有5大管理功能，正好是知识树上的5个树枝，树枝上的树叶或果实就是每个管理功能要掌握的主要内容。在教学时，教师用板书或幻灯片的形式描绘出图1，可使学生更加直观地了解操作系统的知识体系；然后再运用启发式教学法，多联系实际，运用类比教学、任务驱动教学、探究式教学、案例引导教学等，使学生寻找到摘取操作系统“果实”的途径。将知识树用于操作系统课程教学有以下两个方面的好处。

1）有利于教学目标的设计。

对教师来说，知识树可以更好地帮助教师备课，对课程体系进行系统全面的建构：知识树的梳理，使教师对教材内容的研究更加深入；画好知识树后，教师在备课和讲课时就有了目的性和针对性。对学生来说，教师引导学生画出知识树时，教材知识的脉络就一目了然地展现在学生面前，学生明确了要掌握的知识，学习更加有效。

2）有利于学生逻辑思维能力的培养。

建构主义理论认为学习的意义已从记忆和复述知识转向发现和使用知识，从而实现知识体系有意义的建构。应用知识树进行操作系统课程的教学，可较好地契合建构主义理论的要求，帮助学生把握操作系统知识体系的构成元素，解读各构成元素之间的关系，培养自主学习能力，实现课本知识到学生领悟知识的迁移。

值得注意的是，知识树的构建需要学生本人在模仿的基础上，根据自己的理解与认识独立完成，这样学生才能不断地从中吸取知识，培养兴趣，收获快乐。学生要注意千万不能直接照抄或复制其他同学的知识树，否则很难建构个性化的知识结构，收不到良好效果。

3 迁移教学法

叶圣陶先生指出，“教任何功课，最终目的都在于达到不需要教。假如学生进入这样一种境界：能够自己去探索，自己去辨析，自己去历练，从而获得正确的知识和熟练的能力，岂不是就不需要教了吗？而学生所以要学要练，就为要进入这样的境界。给指点，给解说，却随时准备少指点，少讲说，最后做到不指点，不讲说。这好比牵着手走，却随时准备放手。在这上头，教者可以下好多功夫。”这番话道出了迁移教学的根本问题。教师传道、授业、解惑，最高境界是使学生达到举一反三、触类旁通的学习效果。老子说“授专业提供论文写作、写作论文的服务，欢迎光临dylw.net人以鱼，不如授人以渔”，说的是传授给人既有知识，不如传授给人学习知识的方法，如果想永远有鱼吃，那就要学会钓鱼的方法，“授人以渔”的教学方法同近代教育学提出的迁移教学有着异曲同工之妙。迁移教学基本思路如图2所示。

由图2不难看出，迁移教学与传统教学的不同之处在于迁移教学强调把传统的以教师为中心的“灌输式”教学法，转变为以学生为主体、以教师为主导的教学模式。在教学活动中，教师应是博学多才的引导者，是引领学生步入知识王国的“导游”，学生则是充满好奇心、满怀强烈求知欲望的“游客”，在兴趣与探究精神的感召下，主动获得畅游知识王国的独特体验。在迁移教学中，学习材料的组织、学生的认知结构、教师的指导方法，都是影响学习迁移的重要因素，尤其是教师有意识的指导有助于学习的积极迁移或者实现正迁移。教师在教学时有意识地运用启发式、引导式、授人以渔的教学方法，引导学生比较学习材料的异同，启发学生概括总结学习内容，促进学生学习的积极迁移。

4 基于知识树的迁移教学过程示例

基于知识树的迁移教学法可分为绘制知识树、分析探索和总结评价等3个阶段。

1）绘制知识树。

绘制知识树的目的在于启发学生主动学习，实现顺向迁移。例如，在复习请求式分页存储管理知识时，基于学生已学习过实存分页存储管理，教师可以要求学生在复习时理出主要知识点，包括分页管理的基本思想、分页地址变换、性能评价、页表等，进而总结出实存分页存储管理的局限性，然后自然引出请求式分页管理的必要性，指导学生画出知识树。分页管理知识树如图3所示。

需要说明的是知识树绘制的主体应该是学生，教师不能代替学生包办。知识树的构建主要取决于学生对知识中概念关系的理解，因此具有很强的主观性，不一定要求一致，教师可提供一些知识树范例让学生模仿，图3所示的分页管理知识树只是一个范例，并不是唯一的分页管理知识树。教学实践表明，让学生参与知识树绘制有很多益处，不仅令学生很好地复习了所学知 识，而且对加深学生理解有着不可替代的作用。在实际应用中，我们可举办学生知识树演讲比赛，进一步激发学生的积极性，变被动学习为主动学习。

2）分析探索。

分析探索的目的是引导学生分析、探索问题，实现知识点的积极迁移。一种学习对另一种学习起促进作用的迁移，叫正迁移，也叫积极迁移。学生通过构建和学习图3所示的分页管理知识树，发现它有一些要改进的专业提供论文写作、写作论文的服务，欢迎光临dylw.net问题，如当一个用户程序的页数大于当前总空闲内存块数时，系统就不能将该程序装入运行，即用户程序将受到物理内存大小的限制。为了解决这个问题，人们提出虚存分页管理。教师要启发学生探讨虚存分页管理的基本思想，引导学生明确这是一种以时间换空间的技术。对于虚存分页管理，教师不要急于讲解，应该先让学生利用自己绘制的知识树进行讨论、分析、自主探索，在这一过程中，教师尽量不要直接告诉学生如何解决面临的问题，可以进行适当的启发，给出合理建议，提供学生所需的资料，也可以参与其中讨论。

3）总结评价。

教师要组织学生针对前两个阶段的工作制订评价方案和完成教学评价，进而了解学生的认知水平，如学生对知识树中虚存分页管理问题的描述与解决方案不尽完整。教师此时需对虚存分页管理中要解决的3个问题进行概括总结，同时讲解为此引入的数据结构：修改后的页表以及必要的请调策略和淘汰策略，还要对该虚存管理的性能进行评价。在淘汰策略的讲解中引出下节课要学习的内容——页面置换算法，启发学生进一步认识知识之间的层次递进关系。最后，教师要布置一些精选的练习题让学生分析思考，同时要求学生细化和完善分页管理知识树。这一教学环节的要点是教师需根据学生学习的实际情况有重点、有针对性地精讲，对学生已掌握的内容不必一一重复，要充分运用讨论式、交互式教学方法与学生互动，利用生动形象的语言（包括肢体语言）活跃课堂气氛，通过创设积极的学习氛围启发学生思考问题，乐于学习，主动学习。

5 结语

综上所述，知识树与迁移教学法较好地契合了建构主义学习理论。教师在实施操作系统相关知识的教学时，应遵循以学生为主体、以教师为主导的教学理念，引导学生总结教学单元各知识点的内在关系，促使学生自主地画出教学单元的知识树，在头脑中建立起完整的知识体系，提高教学质量。

参考文献：

操作系统理论知识篇9

一、传统教学模式在建筑工程管理课程教学中面临的困境

传统的工程项目管理教学模式仍然是一种以讲授为主的静态教学模式[1]。在传统教学模式下，基本还是通过教师“讲”，学生“学”完成课程知识的传授。这种教学模式对于一些着重理论化、逻辑关系强的课程，如数学、力学等不可否认仍具有较强的适用性。但对于建筑工程项目管理课程来说，由于课程内容的特殊性和抽象性，传统教学模式在该课程的运用面临诸多困境。

（一）传统教学模式不能适应课程自身性质

建筑工程项目管理课程系统性和综合性强，既包括进度计划编制、施工技术等实践性较强的内容，同时又包括质量管理、安全管理等管理类内容，是介于工程技术学和管理学之间的交叉学科。这一课程性质不但要求学生熟练掌握理论知识，更要切实具备实际项目管理能力。传统教学模式虽能基本满足理论知识讲授要求，但对于提高学生相关实操技能却作用有限。

（二）常规教学手段不能满足教学需求

建筑工程项目管理课程特殊之处在于它对实践性的要求不体现在具体工程技术问题或是某个固定场景上，而是要求学生能从工程项目的投标阶段开始到最后竣工清场，全过程掌握项目实施和处理其中发生的各种经济、技术、法律和管理问题。因此受制于这一因素，常规教学手段中的课堂讲授、实验、现场实习等措施都无法完全满足建筑工程项目管理的教学需求，工程项目管理理论知识很难通过实验或现场实习得以重现。

（三）课程对象要求教学模式的创新

建筑工程项目管理与学生习惯的前后内容联系紧密，数学公式推导环环相扣，知识点具体形象的一般工科课程大不相同。该课程融入了大量的管理学和经济学等知识，理论推导较少，但理念、流程、规范、法律要求等较多。对于学生来说，将这些抽象知识具体化、实际化，进而与工程实际相联系，是他们的迫切需求。为使学生深入掌握这些理论知识，必须认真探索课程教学模式的改革创新。

二、PMST系统在建筑工程管理课程教学模式改革中的作用和意义

如前文所述，受课程性质和内容等客观因素制约，传统教学模式和常规教学手段在建筑工程管理课程中的作用受到较大限制。为保证课程教学质量，培养合格现代工程管理人才，必须开拓思路，运用新型技术和方法，改革课程教学模式。

PMST系统，即工程项目管理沙盘模拟系统（Project Management Simulation Triaining）[2]，借鉴现代沙盘教学形式，贯穿融合工程技术、管理理论等知识，模拟一个工程项目从中标开始到竣工结束的全过程管理。其核心思想在于强调建筑工程项目管理课程知识的具体化和实践化，通过硬件仿真模拟操作和软件智能方案评分，使学生将理论知识在仿真环境下最大限度地用于工程管理实践。充分结合PMST系统探索建筑工程项目管理课程教学模式改革，具有十分重要的现实和理论意义。

1.完善建筑工程项目管理课程实践教学手段

“管理是科学也是艺术。”[3]建筑工程管理课程实践性很强，但同时也要求学生领悟工程管理的艺术。受限于工程现场实际情况和教学手段等因素，以往的工程项目管理课程实践环节基本与施工技术、施工组织等课程无异，学生只能看到具体施工部位和施工技术的做法，而很难把课程中的管理知识运用到实际工作中。如何让课程与工程实际相结合，一直是工程管理类课程的薄弱环节。PMST系统为解决课程教学与工程实际脱节问题提供了一种切实可行的途径和方法。

2.促进形成逻辑完整严密的课程知识结构体系

建筑工程项目管理作为工程管理类专业核心课程，内容比较繁杂，一般包括进度控制、质量控制、成本控制和安全管理、合同管理、信息管理等内容，知识结构学科跨度大。在以往教学实践中，学生往往反映课程学习内容繁多，相互间找不到有机联系，掌握起来难度很大。引入PMST系统后，课程理论知识如融资计划、施工管理方案、现场紧急事件应对等在全过程模拟中都得以重现，各种理论知识按照实际工程开展顺序逐一得到应用，课程与实际紧密结合，形成前后呼应、逻辑严密的知识体系，使学生对课程内容产生十分直观、深刻的理解。

3.锻炼学生独立思考能力

PMST系统能逼真模拟工程实际，允许系统参与者自主确定项目盈亏决策、进度计划编排、资金筹措、资源使用计划等活动，并依据系统软件自动判定项目参与者自主制定方案的合理性与可行性。因此在教学过程中充分结合PMST系统，促使学生不止满足于基本原理的掌握，激发学生求知欲望，锻炼独立思考能力，将理论知识灵活运用到工程实践中，寻求项目管理的最优化方案。

4.提高学生团队合作与沟通能力

现代工程管理中很重要的一点在于和各方的沟通协调，因此作为培养项目管理人才的本课程来说，提高学生的团队合作与沟通能力是教学任务之一。在PMST系统操作过程中，每5～6人一组，完全按照工程实际管理岗位设置项目经理、财务经理、生产经理、经营经理等不同角色，由学生各自担任，在项目执行过程中遇到的各种问题由学生自由讨论，PMST系统要求每一位参与学生在真实气氛中体验项目管理决策，强调和组内其他成员的交流与合作，为学生在实际工作岗位中的团队合作与沟通能力打下良好基础。

三、基于PMST系统的建筑工程项目管理课程教学方案设计与实施

（一）切实做好课程理论知识准备工作

建筑工程项目管理课程强调实践，但并不否定理论知识的重要性。相反，只有深入熟练掌握理论知识，才能进一步将其运用到工作实际中。运用PMST系统进行教学，要根据工程项目全寿命周期内各项工作开展的先后顺序和各个岗位的技能要求，对课程理论知识进行分析和重组，加强技术、经济、管理、法律等各学科知识的有机结合，使之模块化、系统化，可大大改善教学效果，为PMST系统的实际操作打下坚实理论基础。

（二）认真领会PMST系统操作规则

这一阶段的主要任务是根据PMST系统操作规则，完成仿真工程项目启动。以广联达公司出品的工程项目管理沙盘模拟（PMST）系统为例，首先将学生每5人一组模拟组建一个真实的项目经理部，让学生自主决定项目经理、经营经理、生产经理、采购经理、财务经理的人选，确定各岗位在系统仿真操作过程中的职责和任务。然后教师向学生详细讲解PMST系统软、硬件使用方法，尤其是解释清楚关于系统的基本假定、系统操作规则、施工费用支出、施工紧急事件补救以及施工报表填写方法等方面内容，为学生后续的项目执行做好准备。

（三）充分发挥学生主观能动性

实际工程项目面临的情况千变万化，PMST系统同样可以仿真模拟出工程实际中可能出现的各种情况，让学生从自主讨论和决策中深入领会相关知识的运用技巧。从资金筹措计划到各项施工费用的支出决策，从各构件施工顺序到施工材料，从施工现场临时设施容量确定到劳务班组的进出场安排，实际施工中所可能面临的一切问题，在PMST系统仿真模拟操作过程中都会遇到。每一事项的决策，都会影响到项目最终盈利数字，从而真实反映出学生对于工程仿真项目的管理水平。在这一过程中，教师要改变传统的“评判者”角色，不能也无法直观给出“标准答案”，而应充分激励学生运用所学相关知识自主思考和讨论，并最终统一意见实施决策。

（四）借助PMST系统软件完成操作评价

在PMST系统操作过程中，由于各个项目部（学生小组）资金筹措计划、施工方案、劳务进出场安排和现场临时设施数量等各不相同，因此各学生小组最终操作成果无法用人力简单判定，必须借助系统自带的软件系统完成评价工作。这就要求学生必须按照现实中工程项目施工过程资料管理要求准确填写PMST系统中的施工单据，并输入系统评价软件，从而判定仿真操作过程中是否存在错误环节和项目管理最终盈利水平。

四、运用PMST系统的几点建议

在使用PMST系统进行建筑工程项目管理课程教学过程中，笔者认为有以下几个问题需要注意。

首先，运用PMST系统不能只重操作，忽视策划。PMST系统在课程教学应用中可以归纳为项目策划和项目执行两个阶段，在教学过程中笔者发现学生普遍存在只重项目执行操作，严重忽视动手之前的工程前期研究和策划的问题。这一现象必须避免，因为从PMST系统设置初衷来说，追求的并不是让学生精确而近乎机械地完成仿真项目执行，而是借助系统提供的仿真工程项目，提高学生运用所学理论知识做出项目管理最优决策和解决实际问题的能力。从这一角度来说，“看不见”的项目决策重要性远远超过“看得见”的项目执行。

其次，教师要多应用PMST系统自建项目功能，加大系统应用深度。PMST系统初始状态下只有较简单的几个仿真项目供学生练习，在使用一段时间后难免出现仿真项目紧缺、深度不够的问题。这时教师应充分研究PMST系统，依托其强大的项目自建功能，根据可视化语言自由创建仿真项目供学生练习，并由PMST系统软件自动完成其操作成果评价。这样不但充分发挥教学设备效益，更能加深学生对课程知识的掌握。

最后，建议继续深入研究完善PMST系统。目前PMST系统的一些基本假定和操作规则距离工程实际仍有相当距离，例如，将所有构件简化成绑钢筋、支模板、浇筑三个工序，假定施工现场所有机械不需要人工值守等。这些假定和规则明显过于简单和理想化，建议相关专业教师和科研人员继续深入完善PMST系统，使其更加符合工程实际。

操作系统理论知识篇10

论文摘要: 操作系统课程理论性强且内容繁杂,本文设计了基于资源管理功能和技术实现纵横两条线设计的课程知识体系,呈现给学生比较清晰的知识结构,为培养学生从离散到系统性的学习和思维习惯创造了条件。 

 

操作系统是计算机系统的核心组成部分,是计算机系统硬件平台中的第一层系统软件,也是计算机及其相关专业的一门重要专业基础理论课,这既使这门课程的教学学习存在非常大的困难和困惑,又使其无论在教学、科学研究和项目开发中都处于非常重要的地位。 

 

一、课程教学难点 

 

1.理论性强 

该课程教学内容理论性强、概念抽象、涉及知识面广,学生时其整体实现思想和技术往往难以理解,学习时有较大难度,大部分学生有一种畏难情绪。因此学生很容易陷入疲于记忆的状态,忽略了对课程各部分间关系和课程教学目标的把握。因而该课程是计算机专业中教师“最难教”,学生“最难学”的课程之一。 

 

2.学习效果见效不快 

很多学生对学后有立竿见影效果的课程兴趣较大,如程序设计语言,学生学会了便很快可以就某个问题编写程序上机运行,颇有成就感;而对诸如操作系统这样原理性强,实验要求高,设计一个操作系统又不现实的课程,一些学生因感觉学习后效应不会立即显现而对课程重视度较低。 

 

二、教学目标 

 

操作系统是目前最复杂、技术含量最高的软件,在计算机专业软、硬件课程的设置上起着承上启下的作用,其中的许多设计思想、技术和算法都可以推广和应用到大型的、复杂的系统设计,以及其他领域。因此,其教学目标应重在培养学生理解和掌握计算机操作系统的基本工作原理、设计技术及设计方法,培养学生开发系统软件和大型应用软件的意识和能力,同时还要让学生了解现代操作系统的新思想、新技术和发展研究动向。 

 

三、课程知识体系设计 

 

鉴于以上课程教学难点,教师若能从繁杂抽象的理论中理出一个脉络清晰的课程知识体系呈现给学生,将为有效达到教学目标要求起到事半功倍的作用。该课程教学内容有纵、横两条主线,纵线主要指操作系统各功能的设计思想、处理机制,横线主要指功能实现的具体技术方法、不同环境下的实现差异。因此,整个课程知识体系可按纵、横两条线展开,遵循知识、能力、素质协调发展的原则,从知识模块、知识单元和知识点3个层次来设计。其中知识模块代表特定学科子领域,可包括若干知识单元;知识单元代表知识模块中的不同方向,可包括若干知识点;知识点代表知识模块中单独的主题,是教学活动中传递教学信息的基本单元。 

 

1.纵向功能线 

本文的纵向功能线是从资源管理功能出发来设计,通过基于操作资源管理功能的知识建构,学生能明确所学内容在知识体系中的层次、位置、关系。此处为使结构更清晰,按操作系统资源管理功能出发的纵向功能线细化为进程管理、处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户接口六个知识模块,由此设计的纵向功能线知识结构如下: 

(1)进程管理知识模块包括进程概念、进程调度、进程互斥、进程同步、进程通信、进程死锁各知识单元。进程概念包含进程特征、进程状态与转换、进程控制各知识点;进程调度包含调度时机、调度算法、调度过程各知识点;进程互斥包含与时间有关的错误、临界资源与临界区、临界区使用原则、临界区互斥访问的解决途径、临界区互斥访问的解决途径各知识点;进程同步包含信号量同步机制、生产者与消费者问题、读者与写者问题、哲学家进餐问题各知识点;进程通信包含忙等待策略、睡眠和唤醒策略、消息传递策略各知识点;进程死锁包含产生原因、必要条件、解决途径各知识点。 

(2)处理机管理知识模块包括分级调度、调度算法、算法评价各知识单元。分级调度包含作业调度、交换调度、进程调度各知识点;调度算法包含作业调度算法、进程调度算法各知识点;算法评价包含作业调度算法评价、进程调度算法评价各知识点。

(3)存储器管理知识模块包括存储管理功能、存储管理方案各知识单元。存储管理功能包含内存分配与回收、地址映射、内存共享、内存保护、内存扩充各知识点;存储管理方案包含分区存储管理、页式存储管理、段式存储管理、段页式存储管理各知识点。 

(4)设备管理知识模块包括数据传送控制方式、并行技术各知识单元。数据传送控制方式包含程序直接控制方式、中断方式、dma方式、通道控制方式各知识点;并行技术包含通道技术、中断技术、缓冲技术、分配技术、虚拟技术各知识点。 

(5)文件管理知识模块包括文件结构、文件存储空间管理、文件目录管理、文件存取控制各知识单元。文件结构包含文件逻辑结构与文件存取、文件物理结构与存储设备各知识点;文件存储空间管理包含空闲文件目录、空闲块链、位示图各知识点;文件目录管理包含文件目录形式、文件共享与保护、目录检索各知识点;文件存取控制包含文件存取控制方法。 

(6)用户管理知识模块包括命令接口和系统调用知识单元。命令接口包含脱机控制命令、联机控制命令知识点;系统调用包含设备管理类命令、文件管理类命令、进程管理类命令、存储管理类命令、线程管理类命令各知识点。 

 

2.横向技术线 

操作系统知识点看似繁杂,但究其原理,在对不同系统资源功能进行管理时,所采取的策略和方法有很多是相同的。因此通过对重要方法和机制进行贯穿式的横向技术线,可使被条块分割的教学内容有效关联起来;通过横纵交错的连接,可使看似离散的知识有稳固而紧密衔接的结构。从操作系统四种重要实现技术出发的横向技术线包括中断技术、共享技术、虚拟技术和缓冲技术。当然,有些技术在其它相关课程中已有介绍,也可看出其在整个计算机系统中的重要程度,由此设计横向技术线知识结构如下: 

(1)中断技术知识模块是实现程序并发执行与设备并行操作的基础,它包括中断类型、中断优先级、中断事件各知识单元。中断类型知识单元包括外中断、内中断知识点;中断优先级知识点在不同的系统中有不同的规定;中断事件知识单元包括进程创建与撤消、进程阻塞与唤醒、分时时间片、缺页中断与缺段中断、i/o操作、文件操作各知识点。 

(2)共享技术知识模块是提高资源利用率的必然途径,它包括处理机共享、存储共享、设备共享、文件共享各知识单元。处理机共享包含进程的并发执行;存储共享包含外存储器共享、内存储器共享知识点;设备共享包含spooling系统;文件共享包含便于共享的文件目录。 

(3)虚拟技术知识模块是把一个物理实体变为若干面向用户的逻辑单元,使资源的用户使用与系统管理相分离,从而提高资源利用率和安全性方,它包括虚拟处理机、虚拟存储器、虚拟存储器方法、虚拟设备、虚拟文件各知识单元。虚拟处理机包含多进程管理;虚拟存储器包含地址转换、中断处理过程、置换知识点;虚拟存储器方法包含页式管理、段式管理、段页式管理各知识点;虚拟设备包含设备共享;虚拟文件包含文件共享。 

(4)缓冲技术知识模块是异步技术的实现前提,可大大提高相关资源的并行操作程度,它包括存储管理缓冲技术、设备管理缓冲技术、文件管理缓冲技术各知识单元。存储管理缓冲技术包含快表;设备管理缓冲技术包含硬缓冲、软缓冲、spooling系统中的输入/输出井知识点;文件管理缓冲技术包含记录成组技术、文件表的打开。 

 

四、课程知识体系操作 

 

知识体系的设计显然要有必要的操作作为支持才能使其与学习者间进行互动,形成交流并达到知识的内化。依据上述的知识体系设计,该课程教学可采用以下两个步骤进行操作,一是以“核心拓展”的方式进行纵向功能学习,二是以“小组学习和共同学习相结合”方式进行横向技术综合学习。 

“核心拓展”方式中核心指六大知识模块,它们也是该课程的核心内容,教师应结合具体系统的具体实例以讲授方式进行,讲授过程中对于一些关键算法一定要以具体实例加以讲解,不能照本宣科。“小组学习和共同学习相结合”方式可采用将多次出现的具体技术单独提出来,讨论哪些功能应用了该技术。分小组,一个小组负责总结一项技术,然后以小组宣讲共同讨论的方式来加深技术对功能的应用。 

通过这两个步骤的操作,整个课程的知识体系便可以横、纵两条线的形式清晰地呈现在学生面前,为培养学生从离散到系统性的学习和思维习惯创造条件。 

 

参考文献: