物联网专业《操作系统》教学改革研究

引 言

《操作系统》是物联网专业的一门重要课程，学习该课程不仅可以帮助物联网专业的学生理解计算机如何运转，且《操作系统》的功能和技巧还可以在其他领域应用，作为运行在硬件之上的第一层系统软件[1]，操作系统起着承上启下的管家作用，不但管理计算机中所有的软硬件资源，还要合理组织计算机的工作流程，在用户和计算机之间起到接口作用。因此《操作系统》的知识面较广，涉及组成原理、编译、数据结构、并称程序设计等内容，而这也导致了该课程知识点跨度和难度都较大，知识点多，理论性强，且过多的重点、难点导致需要记忆的东西很多，且比较抽象 [2]，加大了学习难度。为了降低课程的教学难度，激发学生的学习兴趣，提升课程的考试成绩，论文提出了物联网专业《操作系统》课程改革研究，该研究主要从教学方法、授课内容、考核方式、教学质量评估等方面进行改革，以提高本课程的教学质量[3]。

1 物联网专业《操作系统》的教学现状

(1) 教学方法：目前，物联网专业《操作系统》的教学普遍采用教师集中讲授的方式，学生被动接收，虽然目前大多教师都采用了多媒体技术，但多媒体上以文字居多，这种单调的理论和 满堂灌 的方式很容易让学生感到枯燥乏味，因此很难集中注意力听课，从而产生一系列连锁反应，导致学生无法跟上老师的授课进度，没能构建完整的知识体系，达不到很好的教学效果[4]。

(2) 授课内容 ：目前，很多《操作系统》的教材都是纯理论的，教学内容也偏陈旧，例如现在的计算机都是多核的， 但是目前在授课过程中，很多学校仍然按照单核 CPU来讲解， 教材内容跟不上时代的发展[5]。不仅如此，目前大多数教材的内容都围绕着操作系统的功能展开，学完课程后，学生很难从系统的角度来理解操作系统。且在教学过程中，因授课内容偏重理论，忽略了事件环节，导致学生本课程的实践能力较差。理论性过强，实践性薄弱，内容安排不合理，最终导致学生应用技能训练不足，课程教学与实际相脱节的情况出现 [6]。

(3) 考核方式：目前物联网专业《操作系统》主要采用卷面笔试的考核方式，考试题型分为选择题，判断题，填空题， 简答题，计算题等，考核的内容大多都围绕操作系统的理论知识展开。这种卷面考核方式只是片面测试了学生对理论知识的掌握程度，而忽视了对学生解决实际问题的能力测试[7]。

(4) 教学质量评估：教学质量是高校的生命线，教师课堂教学质量的优劣直接影响学校的人才培养质量，而教学信息的反馈是教学质量监控管理的重要环节，因此，要想提高物联网专业《操作系统》课程的教学水平，必须及时准确地收集与教学相关的各方反馈信息，以达到监控教学的目的，同时教学信息反馈还可使授课教师及时发现自己在授课过程中的不足，帮助教师及时改正，从而进一步提高教师的教学水平[8]。

2 物联网专业《操作系统》的课程改革实施

2.1 改变教学方法

《操作系统》是一门人造科学，该学科的诸多原理都是通过对人类生活的各种现象仔细观察并进行抽象得到的[9]，操作系统中的很多算法、原理都符合人类的直觉。因此教师授课时， 可以利用操作系统这一特性，将学生难以理解的、抽象复杂的原理、算法、概念生活化。如在讲解进程切换时，可以日常生活中洗衣服和做饭两件事的切换为例展开；在讲解优先级算法时，可以银行 VIP 用户为例进行讲解，帮助学生更好的理解 [10]，使得枯燥的概念生动化，提高学生的学习兴趣 [11]。再者，教师在授课过程中要善于提出问题，让学生分析问题， 最后对问题进行总结，以培养学生独立思考和独立解决问题的能力[12]。此外，在课件中，适当增加动画效果，把一些复杂难懂的原理、算法通过动画展示出来，可以大大提高学生的学习兴趣。

2.2 授课内容的改变

计算机和操作系统的发展日新月异，必须在讲解课程时让学生了解最新的技术，可以下载最新的论文下发给学生，让学生自己查资料掌握，并对论文的内容进行阐述。同时，加大实验教学任务。实验采用分级教学，首先是基础性实验，其次是设计性实验，最后是综合性实验。

基础性实验主要采用的平台是Linux，实验内容包括虚拟机下安装Linux、控制实验、文件与目录操作、GCC 编译器的使用；设计性实验主要包括进程同步算法实验（生产者消费者问题）、基于管道的进程通信设计实验、银行家算法实验、进程调度算法实验、页面置换算法实验、磁盘调度算法实验；综合性实验包括调度器实验和文件系统实验。学生采用分组协作的方式，选择完成其中一项或两项实验，培养学生的团队协作能力、动手能力和创新能力。

在基础性实验中，以进程控制实验为例，主要的实验目的是让学生掌握Linux 操作系统中的一些与进程控制相关的命令，如 ps 命令，pstree 命令，kill 命令、top 命令等。实验结果如图 1 所示。

在设计性实验中，以页面置换算法为例，主要让学生自己设计页面置换算法演示程序，包括最佳置换算法、先进先出置换算法、最近最久未使用置换算法，让学生理解在页面置换算法的同时，充分掌握算法在虚拟存储器管理中的作用， 学生设计的部分代码如图 2 所示。

2.3 考核方式的改变

将期末的试卷考试改为上机考试，考试内容除了基本的理论测试外，还应添加动手环节，让学生自己动手在 Linux平台下实现进程通信、同步、页面置换等。考试系统界面如图 3 所示。

2.4 教学质量评估系统的建立

为了更好地监控教师的教学情况，建立自己院系的教学信息反馈系统，该评价系统可以实现学生评价、督导评价、同行教师评价。教学信息反馈系统界面图如图 4 所示。

3 结语

该课程改革主要从教学方法、授课内容、考核方式、反馈系统四个方面展开，主要实施的对象是13 级和 14 级物联网专业的学生，在教学改革后，通过抽样调查发现学生的积极性、考试成绩都有明显提高，教师的教学质量也得到了明显改进。