操作系统教学法论文

摘要：针对“嵌入式操作系统”课程内容自身特点，提出实验平台选择、课程教学内容设置建议，探索在教学中采用案例教学法，建立一个多层次教学案例库，探讨案例选择、学时安排和课程考核中应注意的问题，通过强调综合和创新实训案例教学和创新实验环境建设，增强学生应用开发能力和技术技能的实用性，教学效果明显提高。今天小编为大家精心挑选了关于《操作系统教学法论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

操作系统教学法论文 篇1：

“操作系统”课程教学法探析

摘要：操作系统是计算机系统中必不可少的系统软件，“操作系统”课程是讲述操作系统工作原理的课程，为了提高学生的学习兴趣和培养学生的创新能力，对该课程的教学法进行研究，提出了类比启发式教学法，并借助于计算机辅助教学平台，设计和利用编程实现的多媒体动态课件等方法开展教学，经实践教学证明，效果良好。

关键词：操作系统；教学法；课堂教学；教学实施

计算机系统由硬件和软件组成，操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，其他系统软件或应用软件都依赖于操作系统的支持，取得它的服务，因此操作系统是计算机必不可少的系统软件，它承担了当计算机工作时各硬件的协调和管理工作。[1-3]“操作系统”课程是一门讲述计算机操作系统工作原理的课程，它是计算机专业学生的必修课，学习该课程的重要性如下：第一，操作系统是计算机硬件之上的第一层软件系统，没有它，用户无法顺利地操纵、指挥和组织计算机硬件工作。第二，对于计算机专业的学生而言，必须了解其内核原理，理解各类问题的解决方案。便于今后编写和维护操作系统软件。第三，鉴于操作系统在计算机系统中所处的位置，目前报考计算机专业研究生时，“操作系统”为必考专业课程。

虽然该课程的重要性不言而喻，但在实际教学中却遇到以下问题：一是无用论。因为该课程有别于其他编程课程和应用软件，无法直接看到运行结果，因此感觉无趣。其次学生不知了解和掌握操作系统的工作原理有何作用。二是难学论。内容繁杂，知识点多，概念抽象，难以理解掌握，教学难度高。综上所述，“操作系统”课程教学法的研究十分重要且必要。

一、“操作系统”课程的教学法研究

1.“操作系统”课程的内容特点分析

从用户角度看操作系统是用户与硬件系统之间的接口，是服务的提供者。从系统的角度来观察，操作系统是计算机系统资源的管理者，是程序执行的控制者。[4]

（1）操作系统是用户与硬件系统之间的接口。操作系统处于用户和计算机硬件之间，用户通过操作系统来使用计算机系统。用户通过操作界面可使用操作系统提供的各种功能，而无需了解软硬件本身的细节，所以，操作系统是一个友善的用户与硬件系统之间的接口。

（2）操作系统是计算机系统资源的管理者。计算机系统中有各种各样的软件和硬件资源。操作系统的主要功能正是针对这些软硬件资源进行管理：处理机管理、存储器管理、I/O设备管理、文件管理。因此操作系统除了要为用户提供简单、有效的资源使用手段外，还要最大限度地实现各类资源的共享，提高资源利用率，从而提高计算机系统的效率。

（3）操作系统是程序执行的控制者。程序运行时进入内存后变为进程。为了提高系统效率，操作系统必须支持多进程的并发工作。因此，操作系统的主要工作就是合理调度和分配各种资源给多个进程，充分发挥计算机各部件的性能，使它们最大限度地保持忙碌，也因此引申出了诸如互斥、同步、死锁等问题。

本文所研究的“操作系统”课程是面向计算机专业学生开设的。对于这些学生，上一年级时所学的计算机应用基础讲述了Windows操作系统的使用，在二年级时又开设了“linux 操作系统”，这两门课剖析了操作系统的第一个特点，主要介绍具体的操作系统软件的操作。所以本文所研究的“操作系统”课程的教学内容重点是从系统的角度观察操作系统作为计算机系统资源的管理者和程序执行的控制者的主要实现原理。

2.“操作系统”课程的教学目标

综上所述，本文研究的“操作系统”有以下几个教学目标：使学生全面地了解和掌握操作系统的目标、作用和模型，从资源管理的角度领会操作系统的功能和实现过程；使学生掌握现代计算机操作系统的基本原理、基本设计方法及实现技术；具有分析现行操作系统和设计、开发实际操作系统的基本能力，为今后从事各种软硬件开发打下扎实的基础；使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练，提高运用理论知识解决实际问题的能力。

3.“操作系统”课程的类比启发式教学法

针对“操作系统”课程的教学目标和在实际教学中遇到的问题所研究的教学方法需要达到以下的效果：形象化地讲解，帮助学生理解操作系统工作原理；训练和提高学生分析问题和解决问题的能力。

为了实现以上效果，笔者将日常生活中的管理经验引入教学，找出生活中的类比问题，从其解决方法进行操作系统相关问题解决方案的类比，启发学生自己提出解决方案，既方便学生理解原理，又调动了学生的积极性，训练了学生分析问题和解决问题的能力。具体类比启发式教学案例如表1、表2、表3、表4所述。

表1 操作系统引论

课程内容 类比案例 启发问题

操作系统的四大管理 到电脑商店买组装电脑。选购的重要部件恰好是操作系统需要管理的计算机部件 哪些重要部件是组装电脑的重要专注点

单道批处理系统与脱机I/O 医生在门诊看病。医生自己到候诊室叫下一个病人，相当于脱机I/O。护士负责叫号或电脑大屏幕叫号相当于单道批处理系统 医生看病叫号有何不同方式

表2 处理机管理

课程内容 类比案例 启发问题

进程与线程的差别 研究所为一个正研究某个课题的科研团队分配实验室、设备、人员等资源，其工作可看成进程。为了提高效率，将部分研究内容由几个小组并行推进，这些小组成员本身是该团队人员，所以系统不用另外分配实验室、设备等资源，相当于线程 通过类比案例可以看出进程与线程的最大区别是什么

PCB是进程的重要组成部分 一个学生进入大学，在校四年将从事各种学习活动，为了对每个同学的关键信息进行管理，一入校每人被建学生信息档案。一个学生可看成一个进程，PCB则相当于信息档案 每个学生进校则被建立信息档案，进程是否也需要档案呢

表3 存储器管理和文件管理

课程内容 类比案例 启发问题

首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法 宾馆管理员分客房，从小房号开始依次寻找空房间分配类似首次适应算法；从上次分配的最后一个房号开始分配类似循环首次适应算法；当团体来订房且要求连号时，总选适合要求且连号间数最少的位置分配，相当于最佳适应算法 你作为宾馆管理员，如何分配房间便于自己的管理

连续分配方式到基本分页存储方式的演化 类比书简到装订书的演化。书简的长度由其内容长度决定，与连续分配方式类似。装订书按照每页固定大小印刷，查找时只需指出是第几页第几个字，正好对应于基本分页存储的地址结构 书的历史演化过程是什么？各阶段有何特点

表4 设备管理

课程内容 类比案例 启发问题

设置设备控制器的原因 物业公司调度负责接听电话，居民向其反映遇到的问题，他根据经验判断原因，然后派相应工种的工人去解决。该物业公司调度就相当于设备控制器 从这个类比的例子可以推断出设备控制器的作用是什么

I/O通道的适用场合 小公司经理凡事需亲力亲为，当小公司成长为中等公司后，就需要为经理配秘书了，此时秘书就相当于I/O通道 由例子推断何时需使用I/O通道

通过类比，对于重要概念能通过生活中大家熟悉的事物来理解，同时通过启发式问题训练学生的分析问题的能力，也教会学生对于科学问题的求解可以通过将生活中的其他领域解决问题的方法移植过来。

二、其他多元化教学手段

1.计算机辅助教学平台

由于学生对知识的接受理解能力和速度不同，教师在有限的课堂时间内的讲授，不可能让每个学生都能透彻掌握知识。为了弥补传统教学的不足，推进学生个性化自主学习，利用教学网站来辅助教学，可以打破传统教学时空的限制，让学生体验到自由获取知识的乐趣。

笔者利用学校提供的课程中心网的教学平台，设计和配置了如图1所示的几大模块，实现了协同的教学环境。模块有：课程简介、课程内容、电子教案、课程资源、作业与习题、实验、网络论坛、课程互动。

2.有效运用多媒体动态课件

通过编程的方法制作完成较直观的动态课件，让难弄懂难理解的概念或算法形象化、具体化，更好地表达讲课内容，使学生容易接受，便于理解，达到事半功倍的效果。比如：银行家算法动态演示构件。如图2所示。

演示内容并不是事先预备好的算法执行过程，参数由用户自己任意填入。点击“增加进程”按钮后会生成相应的起始资源分配表，如图3所示。用户可编辑所有进程的相关参数。

编辑好的资源分配表如图4所示：

点击“开始演示”按钮，系统会自动调用算法对参数表中的数据进行提取和处理。资源分配过程如图5所示，演示执行完毕后如图6所示。

由以上例子可以看出，动态演示构件可以由用户自己设定参数，演示过程完全由编程时设定好的算法带入用户设定的参数来展示，演示构件具有一定的智能。学生既可利用该演示构件学习算法，也可检验自己的作业结果，是更高级的演示教学方法，效果很好，只是这种演示构件需要编程实现，有一定难度。

3.加强课堂师生互动

虽然教学网站师生可以通过论坛互动，但是充分利用课堂，根据教学内容精心设计安排提问，引导学生思考，这种面对面的互动方式更能调动学生的积极性。此外，还可以通过提问和对话让学生更积极地思考问题和提出自己的观点及思路。

三、结束语

笔者采用上述的类比启发式教学、多媒体动态课件、计算机辅助教学平台以及加强课堂互动等方法进行“操作系统”教学，效果良好。教学质量的提高是每个教育工作者永恒的追求。在“操作系统”课程的教学过程中，教师要始终围绕提高学生的学习兴趣和培养学生的创新能力这个主题，注重教学方法的改进，不断归纳出行之有效的教学方法，在教学上推陈出新，才能更好地实现计算机专业人才培养目标。

参考文献：

[1]孙钟秀，费翔林，骆斌.操作系统教程[M].第4版.北京：高等教育出版社，2008.

[2]汤小丹，梁红兵，哲凤屏.计算机操作系统[M].第三版.西安：西安电子科技大学出版社，2007.

[3]张尧学，史美林，张高.计算机操作系统教程[M].第三版.北京：清华大学出版社，2006.

[4]骆斌，费翔林，叶保留，等.“操作系统”课程教材建设与教学实施探讨[J].计算机教育，2009，（14）：47-50.

（责任编辑：王意琴）

作者：袁健?张幸?魏赟

操作系统教学法论文 篇2：

嵌入式操作系统课程的案例教学法

摘要：针对“嵌入式操作系统”课程内容自身特点，提出实验平台选择、课程教学内容设置建议，探索在教学中采用案例教学法，建立一个多层次教学案例库，探讨案例选择、学时安排和课程考核中应注意的问题，通过强调综合和创新实训案例教学和创新实验环境建设，增强学生应用开发能力和技术技能的实用性，教学效果明显提高。

关键词：教学案例 案例教学 嵌入式操作系统 实践体系

基金项目：广东省本科高等教育改革立项项目(BKJG200756)。

嵌入式系统技术的发展不但使传统的过程控制、仪器仪表和军事装备获得技术革新，还创造了信息家电、消费电子和智能通信等多种新的产品形态，实现了计算的无处不在、无时不在(Pervasive Computing)[1]，改变了人们的生活、工作和娱乐方式。伴随嵌入式系统市场的快速增长，嵌入式人才缺口将急剧增大，嵌入式软硬件工程师将成为近年来最热门的职业之一[2]。ACM/IEEE在2005计算机课程报告中将嵌入式系统作为计算机学科知识体系的重要知识点[3]。因此，近几年众多高校开设了嵌入式系统相关课程，并研究如何形成规范的课程系统[4-6]。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的资源管理、任务调度、系统控制等核心功能，是嵌入式应用开发的关键技术。广东省位于改革开放前沿，是嵌入式系统产品的重要设计和生产基地，市场对嵌入式技术人才需求量大、要求高，我校为计算机相关专业设置了嵌入式操作系统课程。该课程涉及的理论和技术复杂、广泛，实践性强，知识点间的关联性大，教学难度大，采用案例教学法提高教学效果的途径逐渐得到高校教师的认同，文献[7]采用以案例教学为主的教学内容体系和实验教学方法，提出了“兴趣驱动认知实践，应用引导创新体验”的实验教学思路，取得良好的教学效果。文献[8]采用以嵌入式系统为核心的项目教学和案例教学模式，把专业课程的主要知识点通过项目教学进行教授，以培养学生的实际应用能力、创新素质、综合能力，取得了比较好的教学效果。本文采用项目驱动的案例教学方法，利用一个可动态更新的多层次教学案例库，配合合理的教学案例选择、教学学时安排和课程考核方式，强调综合创新实训案例的教学，增强了学生的应用开发能力和技术技能的应用性，取得了较好的教学效果。

1 平台选择和教学内容设置

在先修课程“实时嵌入式系统”中，我们已经讲授了嵌入式系统的基本概念、嵌入式系统设计方法、ARM嵌入式微处理器及编程模型、典型存储器和总线、基本I/O接口部件、贪吃蛇等应用程序，介绍了COS-II实时多任务操作系统的结构，并通过实验了解了该系统的移植过程和应用开发方法。“嵌入式操作系统”课程主要培养学生对不同嵌入式操作系统进行移植、裁剪、编译和优化的能力，掌握设备驱动程序规范和开发方法，积累实际应用开发经验。由于COS-II的系统功能和任务规模相对简单，不利于充分发挥ARM9等32位高性能嵌入式微处理器的计算能力，应用支持软件较少，且主要用于各种工业测量和控制，难以体现其他主流嵌入式操作系统的系统结构、设计技术。在信息家电、消费电子和移动通信等领域，嵌入式Linux和Windows CE等系统提供了能与桌面操作系统相比拟的多任务管理能力和丰富的支撑软件，极大方便了嵌入式应用的开发，并得到广泛应用。其中，嵌入式Linux具有现代多任务高级操作系统的典型特征，源码开放，系统功能强大，内嵌TCP/IP协议，可剪裁性好，硬件支持广泛，开发工具免费，其内核代码、支持软件、应用开发环境都与桌面Linux系统相同，故以嵌入式Linux作为课程实验平台，掌握嵌入式Linux内核和应用开发技术，可为学生学习其他类型的嵌入式操作系统打下良好的基础。

“嵌入式操作系统”的教学内容主要由四个模块构成：嵌入式Linux编程基础、嵌入式Linux系统构建和移植、嵌入式Linux驱动开发和嵌入式Linux应用开发。模块1是Linux环境下应用开发的基本方法、多任务管理以及任务间通信的编程方法，多数内容在“操作系统原理”课程的实验环节中已经学过，通过该模块的设置可以进行较为系统的复习和提高；在此基础上，模块2包括嵌入式Linux开发环境的建立，Linux内核、文件系统、图形库、嵌入式数据库、Web服务器等典型系统功能模块和支持软件包的移植、裁剪、配置、编译和下载，学习构建嵌入式Linux系统基本功能的技能技术；模块3讲授Linux设备驱动程序设计开发方法，包括字符设备、块设备、网络设备、USB设备的结构规范，通过典型设备驱动程序的分析和实验，掌握在嵌入式系统中加入新设备和定制设备驱动程序功能的基本方法；模块4是综合实训和创新应用开发，综合了前三个模块中获得的知识和技能，分析和开发数据采集、远程监控、定位导航等嵌入式系统应用功能，它可以培养学生的工程实践能力。

2 实验条件建设及实践教学体系

2.1 实验条件建设

“嵌入式操作系统”属实验和实训课程得到众多教师的认同[9]，该课程应按教学内容要求建设相应的实验条件，我校的“嵌入式系统”课程类实验设备有三类。

1) 基本实验设备。包括80套博创2410S教学科研平台和配套的Linux PC，采用ARM9构架的S3c2410A处理器，具有丰富的外设资源，可开设模块1、模块2和模块3所需的所有实验，做到一人一套设备；

2) 创新实验设备。可用于本课程的创新实验设备由多种不同类型的实训平台构成，包括PXA270 XScale教学科研平台、网络视频监控实训平台、智能收费系统实训平台、智能手机开发平台、Android手机开发平台、OMAP实验平台、Zigbee无线传感器开发平台各若干套，以满足模块4综合实训的需要，该类设备逐年更新，不断补充代表主流和前沿技术的实训设备；

3) 辅助实验设备。与本课程有关的主要辅助实验设备有协助硬件调试用的仿真器、Flash烧写器、逻辑分析仪、示波器等。

2.2 实践教学项目

课程实践体系包括四个类别层次，按照课程的教学目的和实验条件状况，目前可开设的实验实践项目，四个类别的项目分别对应模块1到模块4中知识点的教学。类别1到类别3为基础实训项目，培养基本的嵌入式编程开发、软件移植、接口通信技术，类别4为综合和创新实训项目，培养学生综合运用知识解决问题和开发应用的能力，是课程教学重点。

3 案例教学法

3.1 实验实践项目驱动的案例式教学

“嵌入式操作系统”课程教学内容多、实践性强，涉及的理论和技术广泛，传统的理论教学方法难以达到培养学生技术技能的目的。由于学生通过先修课程的学习已经具备程序设计、数据结构、计算机原理、汇编语言、操作系统和嵌入式系统的基本概念、理论、算法和知识，以实验实践项目为教学案例，运用案例教学手段进行示范教学，实现边讲边练[10]，将已有知识和概念与嵌入式Linux内核、文件系统、任务调度、支持软件、驱动程序和典型应用系统的结构、原理和源代码实现相结合，循序渐进地引导学生掌握相应的知识和技能，可以触类旁通，培养分析和解决问题的能力，并加深对理论本身的理解。

在嵌入式操作系统中实施案例教学可分为案例讲解和案例分析方法。前三类案例可采用案例讲解法，放弃理论原理的讲授，直接以案例驱动教学，在案例讲解中引用相关的理论、原理和算法，实现理论与实际的结合，通过安排与案例相近的实验作业或练习，培养知识的运用技能。第四类案例可采用案例分析法(又称案例讨论法)，主要强调学生的参与性，由教师根据案例提出问题，学生与教师一起讨论问题解决的方法，引导学生分析问题，在分析过程中讲授用到的知识点和系统设计方法，一步一步完成项目的开发和实现，并在其后实践课上，让学生独立完成与教学案例相近的实训项目，巩固知识和操作，培养独立解决问题的能力。

3.2 教学案例选择

案例的选择是“嵌入式操作系统”课程案例教学的重要环节，直接影响教学效果，为提高学生的学习兴趣、综合运用知识的能力和应用开发能力，教学案例选择应考虑以下因素。

1) 实用性。将案例引入教学的目的在于理论联系实际，促进教学，选择的案例应具有从局部到全面的特点，学生身临其境，以嵌入式软件工程师的角度考虑问题，学生把具体案例与嵌入式产品与应用相联系，彼此贯通，产生兴趣，从而调动学习热情。

2) 综合性。嵌入式Linux适合设计开发功能强大、界面友好的嵌入式系统产品和应用，小实验程序无法显现其魅力，因此，我们可选择具有一定难度、深度和综合性的案例，吸引学生对案例去反复琢磨、推敲，激励学生系统研究、分析，加深对难点、重点问题的认识和掌握，从而取得较好的整体教学效果。

3) 时效性。嵌入式系统技术作为当前电子技术发展最快的领域之一，新技术层出不穷，新产品不断涌现。“嵌入式操作系统”是一门实践性很强的课程，其教学案例应反映当前技术发展状况，将当前先进和主流的系统平台、应用开发模式、应用支持软件、网络通信技术纳入教学内容，将有用的知识、技术、技能传授给学生，使人才培养与市场需求接轨。

4) 典型性。“嵌入式操作系统”的教学内容广泛，难以在课内完成所有教学内容和实训项目的教学，所选择的教学案例应用具有典型性，能反映课程知识的基本框架，具有触类旁通的特性，可培养学生学习本嵌入式系统设计开发新知识、新技能和新技术的能力。

3.3 教学案例库建设

为了覆盖课程教学内容所涉及的知识和技能，我们需要构建一个内容丰富、多层次、动态增长的教学案例库，教学案例库的构建途径有以下几种。

1) 设备配套实验指导。设备供应商一般都开发实验项目和实验指导，免费赠送给高校教学使用，但这些实验项目往往较为粗糙，需要教师进行改造和优化，方可获得较好的教学效果。

2) 优秀学生作品。学生在课程设计、科技竞赛、企业实习和毕业设计中开发的优秀软硬件作品和成果，可加以包装改造，它是教学案例的重要来源。

3) 教学科研成果。教师可将教学和科研中设计开发的程序、算法、模块、软件、产品和成果进行案例化改造，制作成教学案例，这类案例通常具有较好的实用性、时效性和综合性。

3.3 课时安排和课程考核

本课程课内安排56学时，全部在嵌入式系统实验室授课，采用讲解、演示、讨论、操作和实验的方式进行教学，同时安排1:1的课外学时，用于复习、巩固和拓展课内讲授的知识和技能。为方便学生课外学习，嵌入式系统实验室实行7×24小时全部开放制度，坚持学生在实验中的主体地位，调动学生的积极性和自主权，提高教学效果。

课程考核内容分为3部分：笔试成绩、基础实验和综合实验。笔试成绩占50%，主要考察学生对课程基本知识、概念、原理的理解，以及嵌入式操作系统设计、操作编程、应用开发的技术技能；基本实验占20%，是教学内容前三个模块对应的实验和实训项目，每个实验完成时，教师检查运行结果后给出成绩；综合实验占30%，教师布置多个具有一定难度和工作量的嵌入式应用开发项目让学生选择，学生利用课外时间完成，教师统一验收、检查和答辩，并给出成绩。参加嵌入式技术竞赛的学生适当加分，以引导学生向更高层次发展，挖掘学生潜力，培养学生创新意识。

4 结语

教学实践表明，实验实践项目驱动的案例教学法

有利于学生学习和掌握“嵌入式操作系统”课程中的嵌入式系统设计和应用开发技术和技能，通过案例的讲解、分析、解剖和讨论，我们将先修课程中获得的理论、概念、算法与嵌入式Linux及嵌入式应用中的程序、模块和代码对应起来，实现理论和实践的结合，激发学生创造性思维，调动其学习的积极性，提高其分析问题和解决问题的能力。案例教学法开展两年来，学生基于嵌入式Linux设计先后开发了智能家居监控系统、可视对讲机、人体健康检测仪、校园一卡通等多种嵌入式系统产品，并在“挑战杯”和“博创杯”全国嵌入式系统设计竞赛中获得二等奖，嵌入式系统方向的毕业生就业率达到100%，其业务能力受到用人单位的好评。今后，我们将继续紧跟嵌入式系统技术最新发展，将主流和前沿技术纳入教学内容，不断充实教学案例库，进一步提高学生的综合实践能力。

参考文献：

[1] 张希元,赵海,孙佩刚,等. 普适计算环境下的嵌入式设备监控模型[J]. 计算机工程与应用,2007,43(18):27-29.

[2] 刘溯奇. 嵌入式系统工程专业方向人才培养可行性研究[J]. 广西民族师范学院学报,2010,10(5):119-122.

[3] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)[M]. 北京:高等教育出版社,2006:125-143.

[4] 马长安,何广军,王明,等. 嵌入式系统实践教学问题及对策[J]. 合肥工业大学学报:社会科学版,2010,24(5):78-80.

[5] 田浩. 嵌入式专业方向的教学特点与方法研究[J]. 湖北经济学院学报:人文社会科学版,2010,7(10):163-164.

[6] 张明,沈勇,王阿娣. 基于嵌入式系统课程体系的实验教学环节设置的研究[J]. 实验技术与管理,2008,25(5):147-149.

[7] 田新,李永,俞辉. 兴趣驱动认知实践 应用引导创新体验:“案例式”嵌入式软件实验教学课程建设经验谈[J]. 实验室研究与探索,2009,28(4):175-177.

[8] 田景文,高扬,廖文江. 以嵌入式系统为核心的项目教学、案例教学模式在应用型本科专业建设中的探索与实践[C]//第四届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集(上). 北京,2007:187-190.

[9] 王海珍,廉佐政,滕艳平,等. 嵌入式操作系统课程教学模式探索[J]. 计算机教育,2010,21(10):96-98.

[10] 郭俊辉,曹旭华,王富忠. 案例教学效果的最优模型探索[J]. 高等工程教育研究,2010(3):140-144.

Exploration on Case Teaching Method in Embedded Operating Systems

XU Qingui, ZHAO Weiquan, TAN Wei, HUANG Peican

(Computer School, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China)

Key words: case teaching method; Teaching cases; embedded operating systems; teaching research; practice system

(编辑：郭小明)

作者：徐钦桂 赵维铨 谭伟 黄培灿

操作系统教学法论文 篇3：

比喻教学法在操作系统原理教学中的应用

摘要:本文针对操作系统课程内容抽象、晦涩的特点提出比喻教学法,使学生从比喻中深刻理解和熟练掌握相关概念和原理。结合进程管理、存储管理、设备管理相关知识,通过分析实际案例对比喻教学法进行阐述。实践证明,比喻教学法在教学探索中效果很好。

关键词:操作系统;比喻教学;案例分析

比喻教学法是一种打比方的方法,它将两个本质上有异曲同工之处的事物相联系。通常的做法是,选择一个学生熟悉的事物,将其引申至未知或抽象的事物,达到让学生更好地认识新事物的目的[1]。恰当的比喻有时胜过千言万语,它可以化难为易,让人豁然开朗。

操作系统原理是一门枯燥难学的课程,教师教学效果如何,学生学习效果如何,很大程度上取决于课堂教学效果[2]。该课程有不少抽象概念和理论,它让教师感到束手无策,让学生感到晦涩难懂。但如果教师在讲解时能运用幽默风趣的语言,运用比喻教学,运用类比教学,寓教于乐,将抽象、费解、空洞的教学内容讲得生动、浅显易懂,他就能给学生留下深刻的印象。

比喻教学法是一种有效的授课方法,运用这一技巧,可以使学生加深对概念的理解,激发学生的学习兴趣,学习效果也会明显改善,教学质量将会有很大提高[3]。本文结合笔者的教学实践,着重讨论比喻教学法在操作系统有关概念、原理中的运用。

1比喻教学法案例分析

(1) 在操作系统原理课程中,第一个需要交代给学生的重要概念便是“操作系统”,只有在第一堂课将这个概念讲得精彩,达到“引人入胜”的效果,才能激发学生对该课程的学习兴趣。

教材给出的专业定义是:操作系统是合理组织计算机的工作流程,有效控制和管理计算机系统的各类资源,并方便用户使用计算机的程序集合[4]。为了使学生理解这一概念,我们使用如下方法类比。

如果把一个在计算机上操作的人比做部队的“司令员”,那么组成计算机各部件的显示器、主机、键盘、鼠标等就像打仗时使用的枪支、炮弹、飞机、坦克等武器,面对这么多武器,司令员不可能十八般武器样样精通,更不可能亲自使用每一支枪、每一发炮弹,这就需要有指挥使用每一种武器部队的指战员,这些指战员构成了调动并控制各种武器的指挥作战的系统,这个作战系统就相当于计算机的操作系统。这种比喻以通俗易懂、生动有趣方式阐述了操作系统在计算机系统中的地位、功能和作用。

(2) “进程”在整个操作系统课程中是一个非常重要的概念,它和我们熟悉的“程序”的概念既联系又区别,是掌握后续其他主要概念和原理的重要基础。为了帮助学生掌握这一概念,我们可以用铁路交通管理的例子作比喻(如表1所示)。

其次,“进程状态及其转换”的教学一直都是操作系统中的教学难点。学生不容易理解进程各状态的真正含义,较难掌握进程状态的相互转换。对此,我们用社会人在不同学习和工作阶段状况,对进程的五态模型进行类比教学,使抽象概念生动形象化(如表2 所示)。

再次,在系统中,经常有多个进程相互配合完成一个共同的任务,这些进程之间需要相互交换信息,这就是所谓的“进程通信”。

我们可用人类社会中人与人之间的交往来类比进程通信。系统中经常同时并行运行着不同身份的进程,犹如社会中同时存在形形色色的人。我们可以将社会中的每一个人看做一个进程,人与人之间或互斥地使用社会资源,或共同协作完成一定的工作。因此,人们在社会生活中,需要进行有效控制与协调,每个人(进程)都要学会与他人共享社会资源,也要学会与他人沟通(通信),否则就不能很好地工作或生活。另外,每个进程都可以间断获得或多或少的动力,但并不会由于某个一般身份进程的原因,造成系统不能定时获得控制权,这也就是所谓社会公平。用人际交往类比进程通信使学生对进程通信的理解由抽象、模糊变得具体、清晰。

(3)P,V操作是保证并发进程正确执行的一种安全机制,它本身来源于交通指示灯(红绿灯)的启发。P,V操作是两个过程,由二者来控制一个信号S(假设S是红灯的个数)。每个进程进入临界区前都要先执行P操作,退出临界区时执行V操作。但很多同学不能准确理解P,V操作的物理意义,对此,我们用这样一个比喻来讲解这个问题(如表3所示)。

(4) 内存管理中的基本分页式管理,其基本要点是逻辑分页、物理分块、地址映射、页表机制等,为了让学生理解其基本原理,我们以大型宾馆(假设所有的客房都是标准双人间,部分客房已经住进客人)接待新婚旅行团为例来类比讲解(如表4所示)。

(5) 设备I/O方式经历了不断发展的过程,但始终贯穿着一个宗旨,即尽量减少主机对I/O控制的干预,把CPU从繁杂的I/O控制事务中解脱出来,以便更多地去完成数据处理任务。为了讲解和比较每种方式的特点,我们把CPU比做医生,用一些医院业务的场景来类比讲解I/O的几种控制方式(如表5所示)。

2教学效果

在近年的操作系统原理课程教学中,我们不断摸索,并将比喻法教学模式应用于部分班级的教学实践,在每个章节结束时的课堂小考中,我们将比喻教学与传统教学的效果进行对照实验,表6给出某学期三个章节课堂小考的成绩统计情况。

对照实验中的班级为同一年级同一专业的两个平行班级,甲班、乙班按不同章节交叉实施比喻法教学。从表6中可以发现,采用比喻教学的班级,其相同知识点小考的高分比例、平均分和及格率均高于未实施比喻教学的平行班级,这说明比喻教学在操作系统原理课程教学中取得了效果。

3结语

操作系统原理具有涉及面广、概念多、理论性强、算法原理较抽象的特点,针对操作系统教学中学生难学、教师难教现象,我们在课程教学中,大量采用比喻教学法,结果表明,比喻运用恰当的教学可以使学生更好地掌握所学知识点,教学效果显著提高。基于此,我们也可以将比喻教学模式推广应用到类似操作系统原理及其他课程教学中去。只要认真探索,我们就可以将枯燥抽象的问题与生活中的事物建立起联系,就可以将专业性很强的概念、原理与自然界、日常生活的现象或生活实例相类比,使抽象的概念变得生动形象、易于理解、易于接受[5]。由此,学生对理工科一些枯燥难学的课程也会感兴趣、乐于接受,其学习成绩自然会得到提高。

参考文献 :

[1] 徐学福. 论类比教学模式[J]. 广西师范大学学报:哲学社会科学版,1998,34(2):27-32.

[2] 杨恒伏. 类比教学模式在操作系统教学中的应用[J]. 教育与教学研究,2008(24):76-77.

[3] 韩小翠. 比喻教学法在《微机原理应用》中的运用[J]. 临沂师范学院学报,2005,6(27):116-118.

[4] 汤小丹. 计算机操作系统西安电子科技大学出版社[M]. 3版. 西安:西安电子科技大学出版社,2007.

[5] 邹恒明. 上海交通大学“操作系统”精品课程的立体化建设[J]. 计算机教育,2006(7):14-16.

Application of Metaphorical Teaching Method in Operating System Course

LI Xian-feng, HAN Li-mao, HU Bo

(School of Information Engineering,Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051, China)

Key words: operating system; metaphorical teaching; case analysis

(编辑:郭小明)

作者：李先锋 韩立毛 胡 波