边学边干_操作系统课程教学改革的探索与实践.pdf

边学 干：操作系统课程教学改革的探索与实践 宋广华 李善平 郑扣根 浙江大学计算机学院 杭州 310027 【摘要】以培养创新型人才为目标，探讨了新形势下操作系统课程改革的思路；提出了“边 学边干”的教学理念；阐述了在课程设置与教材建设、多元化教学手段、师资队伍建设等方 面的探索与实践。 【关键词】 操作系统，linux ，教学手段，边学边干 随着计算机应用向纵深方向的进一步拓展，计算机操作系统课程的重要性日益突出。早 期计算机专业的学生学习操作系统，往往局限于基本理论知识的掌握和一些典型算法的实 践，那时候，学生很少有机会去了解、实践操作系统的内部结构和实现技术。当前，开放源 代码软件日益深入人心，以linux 为代表的开放源代码操作系统软件，已成为大学生尤其 研究型大学学生学习、研究计算机基础支撑软件的首选。这为大学操作系统课程教学提供了 更好的实验平台，但也提出了更高的要求。 本文讨论了浙江大学计算机学院操作系统课程教学改革的探索与实践。 一、课程的培养目标 围绕着浙江大学以 “知识、能力、素质”（KAQ 模式）为目标的办学理念，浙江大学计 算机学院操作系统课程在专业培养目标中的定位与课程目标是： 1．以培养学生实际动手能力为宗旨，走 “边学边干”的教学路线； 2．针对本学院学生理论基础扎实、英文功底强的优势，采用国外优秀的原版教材，旨在培 养学生掌握最先进的操作系统原理、算法及技术； 3．培养学生的 “主动学习”兴趣与能力，在要求学生完成基本实验的基础上，鼓励、吸引 学生参与与操作系统相 的科研项目，激发他们的研究创新能力。 二、课程内容与教材建设 1．课程内容 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 过时或不合理了。因此，在确定操作系统原理授 课内容时，我们积极跟踪国外最新的操作系统原理教材，摒弃了传统操作系统原理中那些过 时的知识，取而代之的 现代操作系统中普遍采用的设计原理与实现技术。譬如，我们摒弃 了传统操作系统中的作业及作业管理的概念，强化了进程及线程的概念。这样一方面可以充 分利用有限的授课课时，向学生介绍最新的操作系统原理与技术，另一方面可以提高学生学 习操作系统原理的积极性和主动性，从而达到良好的教学效果。 为了充分贯彻“边学边干”的教学理念，我们围绕现代操作系统原理中的重要概念与方 法，设计了基于linux 的7 个主题实验，这些主题涵盖了linux 的内核重建与shell、系统 调用、进程同步、进程调度、虚拟存储、设备驱动及文件系统，其中2 个 必做题，其余5 个主题要求学生选择其中至少3 个主题进行实验，或至少选择其中的2 个主题，然后再自行 确定1 个自己认为有意义的主题。实验时，学生可以分小组进行，每个小组人数一般不超过 3 人，实验后要求学生安组提交实验报告及相应的代码，如果时间允许，还可以有选择性地 安排部分小组在课堂上进行实践经验交流。 这些实验由浅入深，既有linux 使用环境与使用技能方面的培养，又重点围绕着深入了 解linux 内核实现机制展开。通过这些实验，激发了学生学习linux 的兴趣和主动性，又训 练了学生分析问题、解决问题的综合能力，起到了非常好的效果。 在确定课程内容的基础上，为了强化实践，我们在国内率先开展了linux操作系统源代 码分析实验并开设了专门的实验课程。目前，本科生操作系统原理与实验已单独开课，课程 名称分别为 “操作系统原理”和 “操作系统分析与实验”，均为专业必修课，分别为3 学分 和2 学分。为了让学生真正能 “边学边干”，在课程安排上，我们将 “操作系统原理”安排 在秋、冬两学期 （浙江大学已对全校本科生、研究生全面实行四学期制），将 “操作系统分 析与实验”安排在冬学期。这样，学生在秋学期有充裕的时间系统性地学习现代操作系统的 基本原理，而在冬学期，就可以“边学边干”了，很好地贯彻了“理论知道实践，实践强化 理论”的教学思想。 2．教材建设 我们在积极跟踪国内外优秀操作系统教材的基础上，确定了采用国外的影印板教材，目 th 前本科生采用的 《Operating System Concepts, 6 edit