应用型院校操作系统课程实验教学设计.pdf

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1、l S S Nl 0 0 9 3 0 4 4C o m p u f e rK n o w l e d g ea n dT e c h n o l o g y 电脑知识与技术V 0 1 7，N o 1 3，M a y2 0 11 P P 3 2 1 6-3 2 1 7，3 2 2 9应用型院校操作系统课程实验教学设计林荫苏兵(常州大学信息科学与 二程学院，江苏常州2 1 3 1 6 4)E m a i l：k f y j e c c e n e t e nh t t p：w w w d n z s n e t c nT e l：+8 6 5 51 5 6 9 0 9 6 35 6 9 0 9 6

2、 4摘要：办学类型不同、培养目标不同、需求不同，课程的教学和实验的内容和形式就应该不同。该文分析了应用型院校操作系统课程的实验教学方式设计实验内容定位，论述了实验项目实施的内容和方法，并对实施效果进行了评估。关键词：应用型院校：操作系统；实验教学中图分类号：G“2文献标识码：A文章编号：1 0 0 9 3 0 4 4(2 0 1 1)1 3 3 2 1 6-0 2D e s i g no fE x p e r i m e n t a lT e a c h i n go fO p e r a t i n gS y s t e mL I NY i n，S UB i n g(C h a n g z

3、h o uU n i v e r s i t y，I n f o r m a t i o nS c i e n c ea n dE n 矛n e e r i n gI n s t i t u t e，C h a n g z h o u21316 4，C h i n a)A b s t r a c t：S i n c ed i f f e r e n to ft y p e so fe d u c a n o na r e，t r a i n i n gg o d sa n dr e q u i r e m e n t s，t h et e a c h i n ga n dt h ec o n

4、t e n ta n df o r mo ft h ee x p e t i m e n ts h o u l db ed i f i e r e n t I nt h i sp a p e ri t i sa n a l y z e dt h a th o wt od e s i g nt h ee x p e r i m e n t a lt e a c h i n gm e t h o d sa n dh o wt ol o c a t ee x p e r i m e n t a lc o n t e n to fo p e r a t i n gs y s t e mc o u p

5、ei nt h ei n s t i t u t i o n so fa p p l i e d，C o n t e n ta n dm e t h o do fe x p e r i m e n t a li t e m sa r ed i s c u s s e da n dt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h er e s u l t Sw e r ea s s e s s e d k e yw o r d s：i n s t i t u t i o no fa p p l i e d；o p e r a t i n gs y s t e m；e

6、x p e r i m e n t a lt e a c h i n g当前重视实验和实践教学是各国高等教育界的发展潮流，我国与国外教育工作的主要差距也主要表现在实践教学环节上。近年来，教育部也将其作为对高等院校教学工作评估的关键性指标。2 0 0 5 年1 月，在教育部下发的关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见中明确要求：“高等学校要强化实验育人的意识，区别不同学科对实践教学的要求，合理制定实践教学方案，完善实践教学体系。”“要不断改革实践教学内容，改进实践教学方法”I t l。操作系统是计算机系统的资源管理软件，操作系统原理(许多场合只称“操作系统”)课帮助学生理解操作系统的工作原

7、理和技术，课程本身具有理论抽象性和鲜明的应用性口1，决定了必须充分重视课程的时间环节，以实验教学来促进理论知识的学习。为了配合该课程开展实践教学。多年来，我院课题组潜心研究不断进行教学改革探索和实践，在实验教学设计、教学内容、实施方法等方面形成了切实可行的体系愿与大家切磋。l 实验教学设计本科的操作系统课程主要讲授操作系统基本原理，由于课时的原因，教授的内容非常有限。课程的安排通常是在操作系统的发展概述后基于操作系统的资源管理功能展开后续内容，依次为进程管理、进程调度、存储器管理、设备管理、文件管理和系统安全性等基本上没有时间着力研究某个具体的操作系统的工作原理和技术，通常将其嵌在前期相关章节

8、内，网络操作系统、分布式操作系统、实时操作系统等更是只能作为课外自学内容。因此，为了理解课程理论，掌握某种具体的操作系统的功能实现，必须借助于实验教学的良好实施。1 1 实验教学方式设计操作系统原理课程的内容多且散且杂但是该课程的实践可以内容明确，线条清晰。实验教学可以随着课程教授的各章内容同步展开，也可以独立开设：同步展开时可将实验教学融人理论教学：先讲原理，然后介绍基于某种操作系统的实现，自然而然引出可实施的实践内容。这样做的好处是实验教学与理论教学结合紧密，实验的内容一定是理论上的某种功能在某种技术上的实现和延伸，可以摆脱纯理论的抽象和枯燥，引发学生的学习兴趣和探索兴趣，但难免只见树木不

9、见森林，失却操作系统本身的特色和完整。如果独立开设实验教学，可以遵循学习新知识的规律，先会用系统，从文件系统的功能实现开始，然后是设备管理，构建对操作系统提供给用户使用和管理的直观认识，然后了解进程管理、进程调度和存储器管理这些比较抽象和深奥的理论，但需要更多的学时。和课程的讲授顺序也不一致，会降低实验的效果。据调查，现行的学校多数采用前一种方式，即实验与教学同步，作为课程的一部分，帆下独砬：，f：设实验课程。1 2 实验内容的定位正确的定位才能有正确的目标一些重点院校以自行设计一个操作系统作为实验内容的做法并不适合于普通的应用型院校难度多犬的实践项臼不能达到帮助课程学习的目的反而会使学生冈为

10、昆难丧失对这门课的兴趣。几年来通过参考大量书籍f 2 6 ，结合教学实践和学生的反馈，我院课题组组织了该课程实验的内容。我们这样定位：收稿日期：2 0 1 1-0 3-2 1基金项目：江苏省工业学院高等教育教学改革研究课题j 者简个：林荫(1 9 7 1)一)女，噼师，主蚤研究方向为计算机技术与应用、计算机教学；苏兵(1 9 7 3 一)，男，博士，主要研究方向为网络安全、计算机教学3 2 1 61：值息技术与课程整合杰十!三；|费r E 编辑粱书万方数据第7 卷第1 3 期(2 0 1 1 年5 月)C o m p u t e rK n o w l e d g ea n dT e c h n

11、 o l o g y 电脑知识与技术1)对应用型院校的计算机专业的学生来讲，应该把操作系统原理的学习和应用定位在理解、熟悉和能够灵活应用，来解释计算机运行的现象和开发更好的应用程序等1 2 1，对深层次的理论和特定操作系统的功能和操作的了解和掌握可放在高年级的专业方向课或选修课当中。2)操作系统实验基于操作系统原理课开设，学时有限，理论教学与实验教学比例为5：1，通常必做的实验涉及通用的操作系统基本功能实现的了解和掌握。3)尽管计算机系统中操作系统众多，但学校用于教学的机器基本安装的是W i n d o w s 系列(以W i n d o w sx P 居多)的操作系统开源软件首推L i n

12、u x 操作系统，因此实验教学的内容以研究W i n d o w s 系列的操作系统(后面简称为W i n d o w s 系统)和L i n u x 操作系统(后面简称为L i n u x 系统)为主，广谱适用的理论不限制操作系统，在实验中通常以算法模拟的方法来实现。4)为适应学生的不同需求和能力的差异，实验分必做和选做两类，选作设不同层次。实验以掌握课程相关的理论和技术为目的，不严格区分哪个实验是验证性、设计性或者综合性，通过实验任务的不同要求以达到不同的层次。2 实验实施一套完整的实验体系包括实验设备、实验环境构建、实验任务书、实验过程和考核。可用的实验设备和环境是保障实验任务书明确了实

13、践的内容和目标，认真的实验过程才能保证目标的实现合理的实验考核方式可以鼓舞甚至激发学生研究的热情。2 1 实验设备和环境基于操作系统在计算机应用上的最底层性和基础性，它的实验设备要求并不高，就目前的计算机基本配置一人一微机足矣。软件环境的需求是：1)可以运行W i n d o w s 系统和“n u】【系统。简单的方式是专门配备一台L i n u x 服务器，学生机仅安装W i n d o w s 系统，通过远程登录使用L i n u x 系统，但由于远程登录的权限受到限制，完成L i n u x 部分的实验时，仅管理员可以实施的操作项目不便完成；另一种方式是一台机器上同时安装W i n d

14、o w s 系统和L i n u x 系统给予学生管理员的权限，由此带来的问题是操作系统会由于学生无意的误操作或故意地恶意操作造成系统的破坏给后续的和其它的课程实验带来麻烦。2)可以进行操作系统程序设计。W i n d o w s 系统下通常使用V i s u a lC+6 0 专业版或企业版，L i n u x 系统下使用v i 编辑器编写源程序。使用G C C 编译源程序。2 2 实验项目和要求由于课时的缘故完成一套完整的操作系统课程实践(参见参考文献中相关资料)在实际的教学中并不可行。有限的课时需要对实验的项目精挑细选原则是：1 1 能够帮助学生更好地使用操作系统。2 1 能够反映操作系

15、统在此项功能上的重要作用。3 1 难度适中，需要的时间适中。学生在实验课上通常不能完成实验规定的所有任务，需要课外另找时间完成，遗留给课外的任务不能过多过难。经过几年的摸索和反馈实验的内容安排如表l。2 3 实验项目的实施操作系统原理课程内容丰富。知识点众多。学生的兴趣不同，能力也有很大差异，因此可以有差异地实现的层次设计。1 1 实验都对应于相应的原理内容进行设置。由于内容众多每个实验都安排多个实验项目，每个项目反映不同的知识点。表1课程内薯宴警名靠实警瑗目实警方式宴警要求操作系统的安装操作选傲三l 删i n d o系统管理工具茉统操作和分析选做一撩作系统撰述实验一操作系统实2 访闷L i

16、x a m t 茉兢系统撩作和分析必做验基础3 基于L ir 咄的程序设计程序设计必僦4 远程登录L ax a l L x 系兢系熹毫撩作和分析选做三实验二进程管理与1w i n d o w x 秉境进程管理系境操作和分析逸做一进程管理2L i n t 系统进程管理系统操作和分析必做控制3I i t t m t 进程控制程序设计必做实验三进程并发与1 进程井技与调度梗拟簋法程序设计逸擞=进程调度环境可选控制2L i n u x 进程间的通信程序设计必擞1 内存的分配和回收梗拟环境程序设计必做存储首理实验四内存首理环境可选2w i n d o w s 累兢的内存结构秉绕撩住和分析选做一1T i

17、n d o w s 系婉设备管理系统撩住和分析选做一设备首理实验五设备管理2L i n t u t 莱绕设备管理秉统操作和分析必敢3L i t,n x 的首道程序设计选骰=1。i n d o。：j 乏统文件管理秉统臻作和分析必傲文件管理实验六文件管理2L l n 系统文件管理和命令系统操作和分折必做3 简单的文件系统设计梗拟环境程序设计选做二i _ i n d o-s 系统安全机制秉统操作和分析选做一系境寰全性实验七茉辘寰全性2L i n u x 茉兢安全机倒莱统攘作和分折必做2)每个实验包括一至两个必做的项目，一至两个选做的项目。选做项目分成选做一、选作二、选做三三个层次，不同的层次将对应不

18、同的评分标准。3 1 每个实验的必做部分反映对应原理的重要知识点。针对具体的操作系统操作和分析时选用L i n u x 系统，程序设计项目不限具体的操作系统，学生可以使用w i n d o w s 系统、L i n u x 系统或别的操作系统。4 1 选做一是选做部分的首选项目，通常是w i n d o w s 系统相关内容，与必做内容的L i n u x 系统部分属于同类知识点，列为选作主要是基于课时方面的考虑，此部分内容的掌握将是学生能够更好地管理和使用计算机。5)选做二通常是程序设计项目。操作系统的各个功能通常有不同的实现算法，某个具体的操作系统只会选择其中的一种或两种作为处理方法。实验

19、时，可以通过模拟各种实现算法，然后对结果进行分析和比较，从而了解实际系统的选用理由，掌握相关的原理。6 1 选作三包括“安装L i n u x 操作系统”和“远程登录L i n u x 系统”两个内容，是实验室已经提供的环境。如果实施，需要学生在自己的计算机上完成。在学习操作系统课程之前，不少同学连W i n d o w s 都没有安装过，对分区、引导、文件卷、加载等这样的术语非常陌生在理解的基础上完成这两个实验的难度比较大，可以开始就布置，在课程的学习期间明白安装和使用过程中种种设置的含义从而真正认识一个实际的系统，最后作为独立的实验内容在课程结束前写成报告。(下转第3 2 2 9 页)态栏

20、目责任编辑：梁书僖息技术与谭疆含一-3 2 1 7万方数据第7 卷第1 3 期(2 0 1 1 年5 月)C o m p u t e rK n o w l e d g ea n dT e c h n o l o g y 电脯知识与技术数字资源的整合是一个系统的工程，必须综合的考虑各个方而的因素，每个大学的图书馆都应该找到一个合适自己的数字资源整合的方法以提高数字资源利用的效率。大学图书馆数字资源的整合可以分为以下几个不同的方式：5 1 链接整合这个是数字资源整合的最简单的方式。这种方式提供了这种资源的动态链接通过使用网络超文本链接，允许用户或许另外的扩展服务的信息。5 2 基于o P A C

21、系统的整合这中整合方式是将目录数据的手机作为核心技术、它可以分为两种模式：内部目录和外部f _ I 录的整合。5 3 电子资源导航的整合这种方式是将数字资源的搜索门户整合在一起，建立一个资源导航数据库，用它可以根据名字、主题等等来找到所需要的资源。这种整合的方式实现起来比较简单，也是现在被很多大学广泛采用的一种方式。5 4 主题引导整合这种方式是一个基于知识分类的系统导航。根据某个标准和需要，对网上的资源进行搜集和整理形成一个统一的接口，提供检索、浏览和链接服务。5 5 异构数据库资源的整合这个方法是导航整合的未来的发展方向。它通过一个统一的检索平台给用户提供一步式跨数据库的检索服务。6 总结

22、随着网络和数字时代的来临，图书馆的资源经历着巨大的变革。因为数据资源容易分享和检索，其在图书馆的比例越来越高。通过数据资源的整合。用户可以通过I n t e m e t 在图书馆的检索平台上足不出户的检索到所需要的资源：参考文献：1 1W a n gL i r u i R e s e a r c ho nI n t e g r a t i o nM o d eo fD i g i t a lR e s o u r c eo fU n i v e r s i t yL i b r a r y J J o u r n a lo fM o d e r nI n f o r m a t i o n，2

23、 0 0 9(2)2】G u oJ i a h u i A n a l y s i so fD i g i t a lR e s o u r c e sI n t e g r a t i o ni nC o l l e g eL i b r a r i e s J C o n t e m p o r a r yL i b r a r y，2 0 0 8(3)3】X i aM i n g c h u n，Q i a n gQ i e y u n S u r v e y&P r o p o s a lo nA c a d e m i cL i b r a r yR e s o u r c eI n

24、 t e g r a t i o nI nC h i n a【J 1 J o u r n a lo fA c a d e m i cL i b r a r i e s，2 0 0 8【4】X UJ u n I n t e g r a t i o na n du t i l i z a t i o no fd i g i t a lr e s o u r c e si ns m a l la n dM e d i u m s i z e du n i v e r s i t yL i b r a r i e s J 1 J o u r n a lo fA c a d e m i cL i b r

25、 a r ya n dI n t b r m a t i o nS c i e n c e，2 0 0 6(4)(上接第3 2 1 7 页)3 实验效果和评分3 1 实验效果每门课的效果都不能达到完全的满意，操作系统课程的实验也是这样，然而依照L 表的实验设计和实施的确带来了很好的效果。有同学由此对操作系统产生极大的兴趣，在专业课中有意识地选择了嵌入式系统方向；课程的最后请完成选作三实验的同学和大家交流自己的报告，同学们踊跃参与：除了在C 盘安装W i n d o w sX P 系统独立分区安装F e d o r a1l 和F r e e B S D，还利用虚拟机技术在W i n d o w

26、s 系统中安装了U b u n t u9 0 4，o p e n S U S E 和D e h i a n，最后一个展示的系统是G o o g l eC h r o m eO S，令师生们大开眼界；有同学现场解答了同学安装和使用操作系统中遇到的问题。师生们共同的努力找到了该课程结束继续学习的方向和空间。3 2 实验评分评分不是目的，是鼓励学生的种手段。评分可以在每次实验的报告提交后就进行评分的结果会鼓励学生后续的实验更好地完成，并同时给完成不好的学生以鞭策。实验的评分实时地在网络课堂中展示，实验报告在课堂E 点评，极大地鼓舞了学生的学习热情提高了学生的完成选做实验的参与度。对学生来说，一方面可

27、以提高课程的成绩，更大的好处是促进了课程的理解和掌握。近年来，不但在操作系统，课题组还在其他计算机课程的教学实践中，也积极尝试将实践环节!j 理论环节相融合，通过实践教学来促进理论知识学习的教学方法，有效地激发了学生的学习兴趣和参与。如果能引导更多同学愿意用更多的时间投入到课程的实践一定能提高应用型高等教育背景下的教学效果和教学质量。参考文献：f 1 1 教育部关于迸一步加强高等学校本科教学工作的若干意见【R】教高1 2 0 0 5 1 1 号 2】周苏，金海溶操作系统原理实验(修订版)【M】北京：科学出版社2 0 0 8 1【3】颜彬计算机操作系统【M】北京：清华大学出版社2 0 0 9【4

28、】徐虹，何嘉，张钟澍操作系统实验指导基于L i n u x 内核【M】北京：清华大学出版社，2 0 0 8 5】孟静操作系统教程题解与实验指导 M 北京：高等教育“版社2 0 0 4 6 1 汤小丹，汤子瀛，哲凤屏计算机操作系统 M】3 版两安：两安电子科技大学出版社，2 0 1 0 本栏目责任编辑：絮书信息技术与谭程奠含3 2 2 9万方数据应用型院校操作系统课程实验教学设计应用型院校操作系统课程实验教学设计作者：林荫，苏兵，LIN Yin，SU Bing作者单位：常州大学信息科学与工程学院,江苏常州,213164刊名：电脑知识与技术英文刊名：COMPUTER KNOWLEDGE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：2011,7(13)本文链接：http:/