“操作系统原理”实验教学设置初探

　　中图分类号：G642 文献标识码：A

　　计算机操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充，其它系统软件和应用软件都依赖于最下层操作系统的支持，所以它是最重要的计算机系统软件，其基本原理和技术是计算机专业人员必须掌握的基础知识。与其相关的《操作系统原理》课程则是高校计算机相关专业的专业骨干课程。该课程的教学目的在于使学员掌握操作系统的基本概念、原理、方法和技术，为其它专业课的学习打下基础。

　　但是，“操作系统原理”的理论性和概念性都很强，造成学员在学习过程中总是总是觉得似懂非懂，很难做到融会贯通，因此，在课程的整体规划中应增设实验教学环节，尽可能提高学员的学习积极性，帮助学生进一步了解操作系统的概念和理论，从而加深对现代操作系统的认识和理解，熟悉操作系统的安装和环境、进程描述、控制和调度、存储管理、输入/ 输出管理、文件系统等。培养他们的系统设计能力和分析问题、解决问题的能力。

　　笔者在长期的实际教学中，发现操作系统的实验课程存在着各种各样的问题，有些问题在各个高校都较为普遍，这引发了笔者对于这门课程实验教学的深入思考。本文从实验课的内容层面划分、内容设置和实施过程三个方面对“操作系统原理”实验教学进行分析，并提出自己的看法。

　　1“操作系统原理”实验教学的内容层面划分

　　操作系统涉及的内容较多，相对应的实验层面有深也有浅，主要有以下四个层面，各层面依次由浅到深递进。

　　1.1观察与使用层面

　　选择一个实际的操作系统（一般为 Windows操作系统）作为实验环境，让学员观察操作系统运行某个功能的具体现象，来体会操作系统原理的设计内容。这种方式只能看到系统的外部运行情况。为了让学员真正理解操作系统的内在原理，可以在使用层面的基础上增加部分编程的实验内容。

　　1.2算法模拟层面

　　选取课程中一些典型算法，如进程并发、页面置换等，让学员在理解该算法的基础上使用编程语言来进行模拟实现。此类实验有利于学员加深对操作系统理论的理解，但体会不到实际操作系统与计算机硬件之间的交互。

　　1.3源码阅读级层面

　　通过对现有操作系统部分内核源代码的阅读，深入理解操作系统的设计原理。

　　1.4系统设计层面

　　这个层面主要用于国内一流高校，如清华、人大等研究型大学，主要方法是让学生自主设计一些小型操作系统，进行扩展型实验。这种实验方式可以提高学员的自主能动性，但其工作量与难度很难把握，可能导致大部分学员无法完成而影响教学效果。

　　2“操作系统原理”实验教学的内容设置

　　我院计算机科学与技术专业选择在学员大四上学期开设“操作系统原理”课程，共50课时。选用的教材是西安电子科技大学出版社出版的《计算机操作系统》（第四版），该教材主要侧重基本概念及原理，以课堂教学为主。为了加深学员对课程的理解和掌握，我们设置了大约8到10个课时的实验课。以往的实验课程的设置主要集中在利用 Windows 操作系统提供的接口进行系统调用编程以及算法模拟，经过多轮教学之后发现，效果并不理想。只有少部分真正感兴趣的学员能够学到东西，大多数学员反馈回来的信息是实验内容过于零散、抽象，学员希望能够把这些零散的实验内容整合到一个完整的操作系统中。因此，我们对该门实验课的教学内容进行了改革，对具体内容做了调整。在最新的设置中，充分考虑了知识体系的关联性与完整性，实验内容也递进的展开。

　　通过理论课与实践课的结合，学员先学习理论知识，进而模拟实现其中的算法，最后，进行完整操作系统的实验，实现了“抽象理解―感性认识―理性理解”的学习认知过程。

　　3实验课程的实施过程

　　在实验实施前，教员要先确定本次实验的具体内容，并收集整理相应的实验素材；其次，按照具体的实验内容撰写实验指导书，指导学员如何进行实验以及对实验过程中将用到的数据结构进行简要说明，并将相关代码发给学员；然后，根据实验指导书介绍，指导学员理解实验所需的相关知识并完成实验任务；最后，教员验收学员实验成果。

　　在此过程中，值得注意的是，在学员实验期间，需要教员积极引导其进行阅读和思考。令外，在每次实验结束时对学员的实验成果进行评价，并将其实验成绩体现在学员的最终成绩中。

　　4结语

　　“操作系统原理”课程实验教学的设置，不仅加强了实验环节中的设计与应用，还进一步促进了学员对操作系统知识的理解与掌握，提高了学员解决问题及实践动手能力。

　　我们结合学院学员的特点，从实验教学设置的层次、内容以及实施过程等方面进行论述，旨在充分发挥实验教学应有的作用。

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