操作系统课堂教学方法研究

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1、操作系统课堂教学方法研究操作系统课堂教学方法研究引言　　操作系统是计算机系统的核.L.心部分，不仅是最基本的系统软件，而且是应用程序开发的基础，操作系统课程在计算机科学与技术专业本科生教学中具有重要地位。该课程既要讲授操作系统的基本概念，又要使学生掌握计算机操作系统的基本原理与典型的实现技术。　　Andre认为，对于操作系统这门课程，学生应该学习那些在实践中真正有用的概念，而不仅仅是寻求理论上的完善，Stallings认为，单纯讲授概念和理论是远远不够的，必须通过具体的例子来说明这些概念。　　1操作系统课堂教学的目

2、标　　操作系统是最基本也是最重要的系统软件，它控制计算机的所有系统资源，是应用软件开发的基础。操作系统课程的教学不仅要强调操作系统的原理，更要强调它的设计与实现技术。通过该课程的学习，使学生在掌握基本知识的同时，具有在相关领域继续深入学习的能力。　　因此，首先需要根据计算机科学与技术专业人才培养的目标以及操作系统课程在专业培养目标中的定位，确立课程的教学目标。为了加强对学生设计和实现操作系统能力的培养，我校计算机科学与技术专业培养方案将操作系统的设计与实现作为课程设计单独设置。本文不涉及操作系统实验方面的研究。　　

3、根据学生的不同兴趣和能力，我们提出了以下三个层次的教学目标：　　(1)基本目标。掌握操作系统的基本概念、工作原理与典型的实现技术。这个目标是作为计算机科学与技术专业本科生必须要达到的目标，是操作系统这门课教学的基本要求。　　(2)中级目标。在应用软件(特别是大型软件)设计中能借鉴操作系统设计中的思想和方法，如时间与空间、性能与方便使用之间的权衡；在并发程序设计中能熟练运用信号量等操作系统提供的进程间通信(InterProcessmunication，IPC)机制。学生在应用软件设计中，可以借鉴操作系统设计中的思想或

4、方法来解决相关问题，能设计进程同步算法，并具有综合运用所学知识对具体操作系统进行分析和设计的能力，　　(3)高级目标。设计与实现具体的操作系统或剪裁实际的操作系统(如嵌入式操作系统)。要达到这个目标仍需要学生继续深入学习和进行大量的实践。因此，我们在本课程的教学中为学生推荐深入学习和课外实践的参考资料以及实践内容。对于部分能力强的学生，通过课外实践，是可以初步达到这个目标的。对于多数学生，通过后续的操作系统课程设计，自己动手实现一个小型的操作系统，可以逐步达到该目标。　　2操作系统课程的内容组织　　操作系统课程具有

5、原理多、概念相对抽象、内容涉及范围广等特点。教学内容包括操作系统内部工作原理、相关概念、实现技术与算法等，在有限的学时中要覆盖所有教学内容是不可能的。该课程的核心知识点包括：进程与线程的概念，进程同步，进程间通信，经典进程同步问题，死锁，进程调度，内存管理，文件系统，I/O设备管理以及典型操作系统实例。可选的知识点有：操作系统安全与保护、实时操作系统、嵌入式系统、容错、分布式操作系统等。因此必须合理设计教学内容以及讲授次序。　　在教学内容的选择上我们坚持以下原则：　　(1)明确教学目标，突出讲授重点，理论联系实际，

6、不求面面俱到；　　(2)强调具体实现技术，尽可能做到原理与实现技术的呼应；　　(3)教学内容涵盖全国计算机科学与技术专业硕士研究生统一入学考试大纲。　　根据以上原则，我们在内容组织上采取如下思路：　　(1)现代操作系统四大功能(进程管理、内存管理、文件系统、设备管理)的设计原理与实现技术构成操作系统课程的知识体系。围绕现代操作系统的四大功能展开操作系统的教学，实例研究选择以Linux为主，适当介绍Windo.统各部分基本原理和实现技术的过程中，始终结合这个整体框架来逐步展开、细化，保持主线明确、思路清晰。　　课程最

7、后进行总结，将课程开始时建立的整体骨架落实，引导学生建立起该课程的整体概念和知识体系。　　(2)是什么、为什么、有什么用、如何实现相呼应的内容组织　　由于操作系统涉及的概念、原理多，很多概念比较抽象，学生不容易理解。因此，在讲授时除了说明是什么以外，注重从为什么、有什么用以及如何实现等多角度告诉学生相关概念或原理的实质。例如，信号量是操作系统中一个非常重要而有实际应用价值的概念，也是本课程的一个难点，除了按照一般教科书上介绍的信号量基本概念之外，还要说明信号量的物理意义：信号量的值表示可用资源的数量、引入信号量是为

8、了从操作系统的层面上解决进程并发带来的结果不确定性问题、用信号量可以设计任何的进程同步算法、用忙等待或阻塞方式实现信号量的程序代码、从资源等待的角度出发去分析设计进程同步算法等，并结合汇编语言说明互斥的实现方法。同时，要求学生在课外用C语言和汇编语言相结合，实现具体的.L.进程同步问题，使学生深入理解概念的本质并能灵活应用去解决实际问题。　　(3)从操作系统