基于卓越软件工程师培养的操作系统教学改革

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摘要：文章以“卓越工程师教育培养计划”为出发点，联系操作系统这门课程的教学实际，提出了要在教学的过程中广泛联系相关课程、树立工程教育理念、强化工程意识、提高工程实践能力、力争培养出适应实际企业需求的卓越的软件工程师的要求。

关键词：操作系统；卓越工程师；工程教育；工程素质；实践能力

作者简介：张旭（1979-），女，河南南阳人，郑州轻工业学院计算机与通信工程学院，讲师；胡东华（1976-），男，河北唐山人，郑州轻工业学院计算机与通信工程学院，讲师。（河南郑州450002）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）08-0079-02

“卓越工程师教育培养计划”是教育部2010年6月启动的重大改革项目，该项目旨在贯彻落实“国家中长期教育改革和发展纲要（2010-2020年）”和“国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）”，促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国。该项目旨在全面提高我国工程人才培养质量，造就一大批高素质的、具有创新能力的、能够适应经济社会发展需要的各种类型的工程技术人才。

计算机专业要求以高工程素质的卓越软件工程师培养为目标。卓越软件工程师作为社会需要的工程技术型人才，其培养模式应以现实的工程为背景、以实际的社会需求为导向、以工程技术为主线、以较强的工程实践能力为基准，培养学生明确的工程意识、较高的工程素质和较强的工程实践能力，突破原有的计算机专业教学模式，进行新的教育改革的尝试。

本文从“卓越工程师教育培养计划”出发，以操作系统的教学为例，从树立“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念出发，对操作系统这门课程如何讲授及通过这门课程的学习使学生能够对成为卓越软件工程师所需的各种能力得到锻炼和提升做一探讨。

一、操作系统的课程特点

就课程本身来说，操作系统是一门理论课，讲授的仅仅是关于操作系统功能实现的原理，比较抽象，并不像计算机语言类或数据结构之类的课程，可以让学生学习后立即用程序实现以达到立竿见影的效果。因此，很多学生觉得这门课枯燥无味，甚至有学生觉得这门课程的学习其实无关紧要。作为计算机专业的核心理论课之一，其课程在本专业的重要地位不言而喻，同时，2009年计算机专业研究生入学考试进行了改革，计算机操作系统作为四门统考的专业课之一，也让操作系统这门课的重要性再次体现。

对本门课程整体的讲解而言，真正能够调动学生的积极性、引发学生兴趣的是操作系统中一些功能实现方法和有趣的算法，如用信号量机制来解决进程同步、银行家算法等。而对于这些内容的讲解过程，让学生学习建立自己的正确的思维模式、锻炼自己的实践能力，甚至用自己的方法实现操作系统最简单的功能，由易到难，让学生在实践中体会到学习的成就感。也可以培养学生的创新能力，同时通过实际的动手，也培养学生的工程意识和工程实践能力，对卓越软件工程师的培养起到推动作用。

操作系统作为计算机专业一门承上启下的课程，在教学的过程中应该锻炼学生的逻辑思维能力，促进学生对其他理论课程的理解，进而培养学生学习和理解实际的操作系统的能力，使学生能够在操作系统平台上开发自己的应用系统，为他们成为一名卓越的软件工程师打下坚实的基础。

二、注重知识的衔接，树立工程教育理念

“卓越工程师教育培养计划”需要树立“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念，培养具有工程意识、工程素质和工程实践能力的具有创新精神、能够适应社会发展的工程技术型人才。

工程意识、工程素质和工程实践能力的培养不是通过一两门孤立的课程的讲解和学习就可以完成的，它渗透着一个专业相关课程学习的自始至终。因此，强化系列专业课程的设置与建设、进行课程教学改革、建立相关课程的广泛联系对学生的培养十分重要。

操作系统课程和其他计算机相关课程紧密联系，组成原理、数据结构、数据库原理等课程都是操作系统的前导课程，与操作系统的知识点紧密关联。在操作系统的教学过程中，教师应该广泛地联系相关知识点，使学生建立起一个完整的知识体系框架。例如，在讲到操作系统的信号量机制、动态分区时的各种分配策略、成组链接法等知识点时，大量使用了数据结构中所讲的队列、堆栈等知识；做实验模拟实现时就要求学生能够非常熟练应用相应的数据结构编程实现；存储管理、设备管理等则大量使用了组成原理课程中有关的硬件知识，如指令的执行，动态重定位的实现、中断及DMA的原理等；操作系统还广泛地联系到了软件工程、信息安全等课程的内容。通过知识点的关联，学生自己学会发现问题、分析问题并能够解决问题，可以培养学生自学创新的能力，进一步培养学生在实际工程中的这种意识和能力。

针对“卓越的软件工程师”的培养目标，教师教学的过程中应注意方法，以工程教育为理念，以教学实验和与该课程相关的项目设计为核心，采用案例化教学的方法，注重基础知识，着重学生的创新能力和实践能力培养的多方位教学模式，充分调动学生的积极性，激发学生的创新思维。例如，教师可以利用Linux的开源代码作为实例教学，在讲解完操作系统的功能实现原理之后，引导学生对Linux内核进行深入分析，通过学生的理解，用他们自己的方法在实验课中设计并修改相关的功能。通过案例的深入分析（称为“深显微”）和动手实现（称为“巧模拟”），学生能够更深刻地掌握相关的技术，培养了学生相关的分析、设计和开发的能力。案例化教学一方面培养了学生的实际动手操作能力；另外一方面，也联系到了数据结构、程序设计语言等相关的课程，同时，更是一种工程实践经验的积累，这种意识和能力是卓越的工程技术人员不可或缺的。

三、强化工程意识，提高工程素质实践能力，培养卓越的软件工程师

工程素质要求能够将不同学科的知识和各种素质要素融合在实际的工程活动中。工程素质在工程活动中呈现综合化、整体化和目标化，并最终获得提升。学生工程素质的培养贯穿教育教学的全过程，渗透到教学的每一个环节。对于卓越的软件工程师而言，科学性与工程性并重，所以，工程素质是其必备的素质。

在操作系统课堂，通过对知识讲解模式的选择，学生建立起这样的一种思维的模式：明确目标，了解最基本的任务是什么；分析问题，运用自己所学习的理论知识，初步寻求实现该目标的方法，即探讨任务可以如何解决；进行总结，这个时候可以从不同的层次进行多角度、多方位地深入探讨，探索进一步解决问题的思路和技巧。比如说，在讲解处理机调度算法之前，教师可以引导学生思考作为多进程共享的资源的处理采用何种调度方式和算法才算好，进一步引导学生去思考站在不同的角度（如站在系统的角度和用户的角度）其评价指标是否相同，分别应该是什么。这样一来，就可以让学生从明确目标开始，找到解决问题的方法，再做进一步的深入探索，并将其应用到实际的工程实践中。同时，学生动手实现自己的解决方法，并通过实现方法的对比，进一步理解相关问题。这样做，一方面可以培养学生的工程意识和素质；另一方面，学生的动手能力可得以提高，而综合工程能力也可以借助于课程设计得到进一步的提高。同时，动手能力的提高也使学生从纸上谈兵进入真正的实战，把每一次的实践都当作一个实际的工程来对待，提高自己的实际工程能力，这正是卓越工程师所需要的能力和素质。

四、结束语

从“卓越工程师培养计划”实施的出发点可以看出，与工程技术培养有关的能力和素质的培养已经成为教育教学的重中之重，而知识教育则成为工程教育的基础，用于实现工程技术能力的培养和工程素质的教育。经济社会的发展正需要这种具有开拓创新精神、有责任感、竞争感、能够协作以及具有效益观等良好综合能力的工程技术性人才。教师应该以此为契机，改变操作系统传统的教学模式中偏重于老师的“灌输式教学”，强调“授鱼”的教学模式，转变“授鱼”为“授渔”，加强对学生综合素质和能力的培养，提高学生的动手能力，培养出符合社会需要的卓越的软件工程师。

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