操作系統(tǒng)實驗報告精選(九篇)

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第1篇：操作系統(tǒng)實驗報告范文

關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng);實驗教學(xué);教學(xué)質(zhì)量;應(yīng)用型本科

1操作系統(tǒng)實驗教學(xué)的重要性

“操作系統(tǒng)”課程是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,本課程的學(xué)習(xí)目的是讓學(xué)生掌握操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理、設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)[1-2],為今后在相關(guān)領(lǐng)域的工作打下堅實基礎(chǔ)。

實驗教學(xué)是“操作系統(tǒng)”課程必不可少的環(huán)節(jié),我們不僅要設(shè)置實驗,而且還要重視實驗,使其很好地輔助課堂教學(xué)。實驗教學(xué)的質(zhì)量直接影響學(xué)生的就業(yè)機(jī)會和工程實踐能力[3]。德國教育家第斯多惠曾經(jīng)說過:“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授的本領(lǐng),而在于激勵、喚醒和鼓舞?！倍鴮嶒灲虒W(xué)的重點就是培養(yǎng)學(xué)生的好奇心和求知欲,幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考,鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,并通過實驗過程找到解決問題的方法和途徑。

2現(xiàn)狀與存在的問題

操作系統(tǒng)實驗教學(xué)的重要性使我們有足夠的理由要教好這門課,但是在實際的實驗教學(xué)活動中,學(xué)生要真正完成好操作系統(tǒng)的實驗內(nèi)容卻并不是十分容易的事情。下面從專業(yè)培養(yǎng)方案的定位、前導(dǎo)課程

影響、選用操作系統(tǒng)以及實驗教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控等方面進(jìn)行分析。

2.1應(yīng)用型本科計算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)方案的定位

長期以來,我國計算機(jī)專業(yè)教育帶有濃厚的計算機(jī)系統(tǒng)研究型人才培養(yǎng)色彩,與應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)的“理論夠用,注重實踐”的特點不太相符。國家教育部強(qiáng)調(diào)對不同院校不同層次的學(xué)生要采取分類指導(dǎo)的原則,應(yīng)用型本科計算機(jī)類學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)既懂得計算機(jī)專業(yè)的理論知識,又掌握計算機(jī)應(yīng)用技能的高級應(yīng)用人才。對此問題的研究,我們課程組在文獻(xiàn)[4-5]中已進(jìn)行過論述,特別需要說明的是我們課程組負(fù)責(zé)人范輝教授參加了由教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會組織的全國高校操作系統(tǒng)課程研究與資源建設(shè)項目,并在其中承擔(dān)了應(yīng)用型本科操作系統(tǒng)課程的部分研究與建設(shè)工作,使我校的應(yīng)用型本科操作系統(tǒng)的課程建設(shè)起到了很好的示范作用。

2.2前導(dǎo)課程的影響

“操作系統(tǒng)”的前導(dǎo)課程有“程序設(shè)計語言”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“計算機(jī)組成原理”和“匯編語言”等,它的后續(xù)課程包括“計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”、“數(shù)據(jù)庫原理”和“編譯原理”等計算機(jī)學(xué)科的重要課程,如圖1

作者簡介:孫述和(1966-),男,山東煙臺人,副教授,碩士,研究方向為計算機(jī)應(yīng)用、圖像處理;謝青松(1965-),男,副教授,碩士,研究方向為算法分析與設(shè)計、信息安全技術(shù);董付國(1977-),男,山東聊城人,講師,碩士,研究方向為數(shù)字圖像處理、信息安全;杜萍(1981-),女,山東青島人,講師,碩士,研究方向為基于角色的訪問控制。

所示。大部分學(xué)生在學(xué)任何一門課之初都比較認(rèn)真,主觀上有較強(qiáng)烈的學(xué)好這門課的愿望,但是隨著課程的日益深入,課程特征不斷顯露,特別是“操作系統(tǒng)”這門課本身的理論性較強(qiáng)且實驗內(nèi)容對前導(dǎo)課的依賴性很大,從而打擊了一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,甚至有一部分學(xué)生因前導(dǎo)課程學(xué)習(xí)較差而放棄了操作系統(tǒng)實驗作業(yè)的完成,從而影響了課堂學(xué)習(xí)甚至包括后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。

圖1 “操作系統(tǒng)”的前導(dǎo)與后續(xù)課程

2.3選用的實驗操作系統(tǒng)

由于操作系統(tǒng)課程本身的原因,使得操作系統(tǒng)實驗環(huán)境較難選擇。大部分教材以Unix系統(tǒng)為實例,而Unix的安裝成本又較貴,不太適宜用于學(xué)生實驗。而傳統(tǒng)的Windows操作系統(tǒng)的大部分源代碼未公開,具有一定的局限性和不透明性。所以,我們選用Linux作為主要的實驗操作系統(tǒng)。但是,由于大部分學(xué)生之前都沒有接觸過Linux,并且還都非常熟悉Windows系統(tǒng),思維定勢難免會給Linux的認(rèn)識與學(xué)習(xí)帶來一定的難度。

2.4實驗教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控

從目前的實驗教學(xué)情況來看,各個學(xué)校對評價工作都較為重視,但存在著只重結(jié)果而忽視過程以及考核方式不科學(xué)等問題。由于當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)資源不斷豐富,在實驗過程中,學(xué)生的實驗報告或設(shè)計代碼部分存在抄襲現(xiàn)象,這部分學(xué)生雖然提交了實驗報告,成績也不錯,但實際上,卻沒有掌握相關(guān)的知識。如何在實驗過程中進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控,合理利用網(wǎng)絡(luò)資源,避免抄襲,使學(xué)生能夠既掌握知識又鍛煉能力,這為我們的實驗教學(xué)提出了新的難題。

3提高實驗教學(xué)質(zhì)量的對策與方法

筆者結(jié)合自己近幾年的教學(xué)實踐,就“操作系統(tǒng)”課程實驗教學(xué)中遇到的上述問題,從以下3個方面談?wù)勛约旱捏w會。

3.1化難為易,從主觀和客觀兩方面進(jìn)行引導(dǎo)

(1) 在學(xué)習(xí)的主動性方面,潛移默化地消除學(xué)生的畏難情緒。

① 在第一節(jié)實驗課上多下功夫。通過實例告訴學(xué)生操作系統(tǒng)實驗學(xué)習(xí)在現(xiàn)在的學(xué)習(xí)和今后工作中的重要性,使學(xué)生從純粹學(xué)好課程的想法變?yōu)橛心康男缘膶W(xué)習(xí)。例如,從考研和就業(yè)的角度,強(qiáng)調(diào)編程能力和動手能力的重要性,并結(jié)合前導(dǎo)課程如“高級程序設(shè)計”中的線程等相關(guān)內(nèi)容加以說明。

② 結(jié)合教師和前面學(xué)生的經(jīng)驗,介紹操作系統(tǒng)實驗學(xué)習(xí)的方法和特征,以及可能遇到的困難,讓學(xué)生針對自身的學(xué)習(xí)情況,提前準(zhǔn)備和查閱前導(dǎo)課程的相關(guān)內(nèi)容,做到心中有數(shù)。同時,把一些好的學(xué)習(xí)技巧傳授給學(xué)生,讓學(xué)生知道怎么學(xué)、怎么做。

③ 在后面的實驗課上,單純地強(qiáng)調(diào)操作系統(tǒng)實驗內(nèi)容重要性的意義已經(jīng)不大,教師應(yīng)在每一次布置實驗作業(yè)的時候,有意識的從應(yīng)用及工程實踐角度,用案例的方式對實驗內(nèi)容加以多角度描述,從而使學(xué)生明確實驗?zāi)康牟⒓ぐl(fā)學(xué)習(xí)興趣。

(2) 在客觀上,化難為易,有針對性地解決學(xué)生的學(xué)習(xí)難題。

① 分層次設(shè)計實驗要求,如表1所示將學(xué)生粗略分為高中低3個層次。

表1學(xué)生層次分類

層次前導(dǎo)課程

掌握情況學(xué)習(xí)興趣與

學(xué)習(xí)目的人數(shù)

第一層次基礎(chǔ)知識

非常扎實學(xué)習(xí)興趣非常強(qiáng)烈一小部分

(

第二層次基礎(chǔ)知識穩(wěn)固學(xué)習(xí)目的明確絕大部分

(>80%)

第三層次基礎(chǔ)知識較差學(xué)習(xí)興趣不高一小部分

(

對不同層次學(xué)生,有針對性地分析并提出解決方案,以幫助他們提高,如表2所示。

表2按層次設(shè)計實驗要求

層次針對性分析及解決方案

第一層次多加鼓勵及肯定,并結(jié)合其興趣點推薦學(xué)習(xí)資料,引導(dǎo)自學(xué),可在后面的團(tuán)隊實驗任務(wù)中委以重任。

第二層次按照既定的實驗要求和目的進(jìn)行實驗安排。

第三層次放棄部分選做實驗,適量延長必做實驗的學(xué)時,以彌補(bǔ)前導(dǎo)課程的不足并強(qiáng)化必做實驗。

② 提供參考程序,幫助學(xué)生快速入門。這個方法主要是針對第三層次和第二層次的一小部分前導(dǎo)課程學(xué)習(xí)效果不好的學(xué)生而言的。我們以實驗“進(jìn)程調(diào)度模擬程序設(shè)計”為例進(jìn)行說明。

例1:進(jìn)程調(diào)度模擬程序設(shè)計

實驗?zāi)康?加深對進(jìn)程概念和進(jìn)程調(diào)度算法的理解。

實驗內(nèi)容:(a)給出進(jìn)程調(diào)度的動態(tài)優(yōu)先級和時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法描述;

(b) 用C語言設(shè)計一個對n個并發(fā)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度的程序,每個進(jìn)程由一個進(jìn)程控制塊結(jié)構(gòu)表示;

(c) 調(diào)度程序應(yīng)當(dāng)包含兩種不同的調(diào)度算法,運(yùn)行時可以任選一種,以利于分析和比較;

(d) 程序應(yīng)能顯示或打印各種進(jìn)程狀態(tài)和參數(shù)變化情況,便于觀察。

實驗參考方案:對于這個實驗,首先要明確實驗?zāi)康氖峭ㄟ^編程加深對進(jìn)程概念和算法的理解,對算法的理解是重點,而非編程本身。我們給編程確實有困難的學(xué)生,提供一個實驗參考框架,并在此基礎(chǔ)上基本實現(xiàn)動態(tài)優(yōu)先算法,只留下一些涉及到該算法核心思想的代碼讓學(xué)生自己填空,最后重點考察學(xué)生在此框架基礎(chǔ)上自己編寫的時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的實現(xiàn)。當(dāng)然,對于絕大部分基礎(chǔ)較好的學(xué)生,我們還是建議程序框架也要自己搭建。

③ 我們還可以多鼓勵學(xué)生充分合理利用網(wǎng)絡(luò)資源,如果有某些疑問或未解決的問題可以自己到網(wǎng)絡(luò)上尋找答案或到一些論壇上參與討論,增加自己學(xué)習(xí)和豐富操作系統(tǒng)知識的途徑。

3.2由淺入深,多角度多層次學(xué)習(xí)掌握Linux系統(tǒng)

我們選擇Linux做為實驗操作系統(tǒng),由于大部分學(xué)生之前都沒有接觸過它,所以做實驗時應(yīng)該從易到難,一步步的來操作,如圖2所示。

圖2Linux系統(tǒng)學(xué)習(xí)階段示意圖

我們的方法是首先熟悉Linux簡單操作的驗證性實驗,包括基本的應(yīng)用級實驗和系統(tǒng)管理級實驗。在這一階段,可以引導(dǎo)學(xué)生通過對熟悉的Windows操作系統(tǒng)的相關(guān)功能,對比學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)的功能,如表3所示。

表3操作系統(tǒng)驗證性實驗列表

序號實驗內(nèi)容LinuxWindows

1系統(tǒng)安裝√√

2系統(tǒng)的用戶接口和編程界面√√

3系統(tǒng)的界面認(rèn)識(窗口系統(tǒng)、文件管理和系統(tǒng)管理工具等)√√

4使用U盤√√

5屏蔽Windows桌面上的“回收站”√

6觀察注冊表內(nèi)容√

其次,在熟悉操作系統(tǒng)的基本操作與環(huán)境之后,進(jìn)入設(shè)計性實驗階段,編程模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)的某些功能模塊,如表4所示。

表4Linux系統(tǒng)設(shè)計性實驗列表

序號實驗內(nèi)容(對應(yīng)算法或命令)必做選做

1進(jìn)程調(diào)度模擬程序設(shè)計(動態(tài)優(yōu)先級算法、時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法)√

2頁面置換模擬程序設(shè)計(OPT、FIFO、LRU)√

3文件系統(tǒng)模擬設(shè)計(login、dir、read、open、close等)√

最后,進(jìn)行實驗內(nèi)容難度較大,但很有意義,也很有意思的源代碼閱讀級實驗,這部分內(nèi)容建議學(xué)生分組協(xié)作完成。可選內(nèi)容有很多,例如進(jìn)程創(chuàng)建、內(nèi)存分配、系統(tǒng)安全性、磁盤驅(qū)動、文件的讀或?qū)憽⑻摂M文件系統(tǒng)、idle進(jìn)程等,每組學(xué)生可自主選題,最后的實驗報告,由團(tuán)隊統(tǒng)一提交。表5所示是我們2008～2009年度第二學(xué)期學(xué)生源代碼閱讀級實驗分組情況匯總。

表5源代碼閱讀級實驗分組情況列表

序號實驗內(nèi)容是否團(tuán)隊人數(shù)/組

1進(jìn)程創(chuàng)建√9

2內(nèi)存分配√10

3文件的讀或?qū)憽?

4虛擬文件系統(tǒng)√10

5網(wǎng)絡(luò)傳輸√10

6設(shè)備管理√10

3.3改進(jìn)考核方式,加強(qiáng)實驗教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控

要加強(qiáng)實驗教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控,保證操作系統(tǒng)課程的教學(xué)質(zhì)量,我們對傳統(tǒng)的只提交實驗報告的實驗考核方法從如下幾個方面進(jìn)行了改革與實踐:

(1) 提高實驗成績在最終課程成績中所占比例(如圖3所示),引導(dǎo)學(xué)生重視實驗教學(xué)。

圖3 提高實驗成績比例示意圖

(2) 對設(shè)計性實驗和綜合性實驗的成績評定,應(yīng)

在實驗報告的基礎(chǔ)上,綜合多種形式進(jìn)行考核量化。我們的方法是在實驗過程中,不定時抽查部分學(xué)生的程序,并有針對性的提問和討論,保證一學(xué)期每個學(xué)生至少有一次提問的機(jī)會,按回答情況進(jìn)行打分。團(tuán)隊形式的綜合性實驗還要求組長提交任務(wù)分配情況以及個人完成情況,將協(xié)作能力、資料分析能力等納入考核指標(biāo)。

4結(jié)束語

我?！安僮飨到y(tǒng)”(應(yīng)用型本科)從2004年被評為“校級精品課程”和2006年被評為“山東省省級精品課程”以來,在更新教學(xué)與實驗內(nèi)容、加強(qiáng)教學(xué)梯隊建設(shè)與教材建設(shè)、改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段、加強(qiáng)素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才等方面不斷進(jìn)行探索與實踐,已開始顯現(xiàn)初步成效。近年來,我校計算機(jī)專業(yè)學(xué)生在山東省軟件設(shè)計大賽、學(xué)生科研立項、考研錄取率、畢業(yè)生就業(yè)率等諸多方面的成績穩(wěn)步攀升?？傊?要讓學(xué)生學(xué)好“操作系統(tǒng)”、做好操作系統(tǒng)實驗、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,還需要我們不斷在教學(xué)實踐中加以發(fā)現(xiàn)和總結(jié)。我們將不斷努力,逐步完善操作系統(tǒng)實驗教學(xué)體系,在改革中探索、提高,培養(yǎng)出更多適應(yīng)社會需要的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn):

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[2] 王國華.《操作系統(tǒng)》實驗課程的設(shè)置與實踐[J]. 山西財經(jīng)大學(xué)學(xué)報:高等教育版,2006(4):108.

[3] 郭觀七,周細(xì)義,張舸. 應(yīng)用型本科計算機(jī)專業(yè)實踐教學(xué)改革探索[J]. 計算機(jī)教育,2009(12):85-87.

第2篇：操作系統(tǒng)實驗報告范文

關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng);計算機(jī)專業(yè)師范生;課堂教學(xué);實驗教學(xué)

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

1引言

2007年3月5日國務(wù)院總理在政府工作報告中指出,在教育部直屬師范大學(xué)實行師范生免費(fèi)教育。這意味著,近代中國在相當(dāng)長時間內(nèi)實行的師范生免費(fèi)教育制度,如今將重新返回大學(xué)校園。自2007年秋季入學(xué)起,教育部直屬6所師范大學(xué):北京師范大學(xué)、東北師范大學(xué)、華東師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、西南大學(xué)和陜西師范大學(xué)開始招收生免費(fèi)師范生。華中師范大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系已經(jīng)招收了07級和08級2屆計算機(jī)專業(yè)的免費(fèi)師范生,一共約200人,以后還會繼續(xù)招收。由于計算機(jī)專業(yè)不像中文、數(shù)學(xué)、英語等專業(yè)那樣原來就是師范專業(yè),有現(xiàn)成的針對師范生的授課大綱和經(jīng)驗,這些學(xué)生的課程如何設(shè)置成了一個亟待研究解決的問題。

“操作系統(tǒng)原理”課程是學(xué)習(xí)計算機(jī)科學(xué)的必修課程,又是一門理論性與實踐性都很強(qiáng)的課程,要求學(xué)生掌握計算機(jī)操作系統(tǒng)的基本原理、基本概念;了解操作系統(tǒng)的設(shè)計方法;學(xué)會使用常用的操作系統(tǒng);而且要求學(xué)生能夠理解和實現(xiàn)簡單的相關(guān)算法。這門課程的內(nèi)容和教學(xué)方法針對師范生如何調(diào)整,是本文要說明的主要內(nèi)容。

2針對師范生的“操作系統(tǒng)”課程的問題

2.1課程的地位問題

毋庸置疑,在原來的教學(xué)體系中,“操作系統(tǒng)”課程處于專業(yè)課的核心地位,是極為重要的專業(yè)必修課,但是對于畢業(yè)后要從事中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的師范生來說,這門課程的地位如何?這需要從分析中小學(xué)對信息技術(shù)教師的基本要求入手,為此筆者分析了國家制定的高中初中和小學(xué)的信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn),并訪問了一些中小學(xué)的信息技術(shù)教師。

我國在中小學(xué)對學(xué)生信息技術(shù)教育的目標(biāo)主要是激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的興趣,使學(xué)生能掌握某些技術(shù)的運(yùn)用,并鼓勵創(chuàng)新。

初中和小學(xué)的信息技術(shù)課程的基本要求有:

(1) 了解計算機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。

(2) 能利用因特網(wǎng)有效獲取信息,解決實際問題。

(3) 能使用文字處理、繪畫、電子表格等簡單軟件表達(dá)想法。

(4) 能運(yùn)用常用遠(yuǎn)程通訊工具進(jìn)行合作學(xué)習(xí)。

高中信息技術(shù)課程包括必修與選修兩個部分,共六個模塊。必修部分只有“信息技術(shù)基礎(chǔ)”一個模塊,選修部分包括“算法與程序設(shè)計”、“多媒體技術(shù)應(yīng)用”、“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用”、“數(shù)據(jù)管理技術(shù)”和“人工智能初步”五個模塊,信息技術(shù)課程各模塊之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由此可見我國中小學(xué)的信息技術(shù)教育是以計算機(jī)的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用為主,在高中包括C或Java語言編程、Dreamware、Photoshop等多媒體工具的使用、Access數(shù)據(jù)庫的使用等,以使用工具為主,同時包含簡單的理論知識。

筆者還采訪了一些中小學(xué)的信息技術(shù)教師,他們普遍認(rèn)為中小學(xué)信息技術(shù)教師由于學(xué)科的特殊性,不可能像其他專業(yè)的教師那樣只完成教學(xué)任務(wù),而是要做很多與計算機(jī)有關(guān)的工作,如校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護(hù)、網(wǎng)站的制作;競賽培養(yǎng)如NOI競賽;為其他專業(yè)教師做教學(xué)比賽的課件;學(xué)校硬件維護(hù),如功能教室、多媒體教室、電視臺、網(wǎng)絡(luò)教室等設(shè)備維護(hù)。這使中小學(xué)對信息技術(shù)的教師要求很高,要求教師知識面廣,有很強(qiáng)的應(yīng)用能力,并有一定的專長。

據(jù)此可以了解“操作系統(tǒng)”課程雖然不是師范生以后要講授的課程,但仍然十分重要。在中小學(xué)的信息技術(shù)基礎(chǔ)課程中一般都要講解Windows系統(tǒng)的使用,師范生通過學(xué)習(xí)“操作系統(tǒng)”課程能夠更好地理解和運(yùn)用Windows系統(tǒng);師范生需要做學(xué)校各種設(shè)備的維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)維護(hù),了解各種操作系統(tǒng)的特點和管理方式對他們有所幫助;同時,師范生要有較好的程序設(shè)計能力,能為學(xué)校構(gòu)建小的應(yīng)用或演示系統(tǒng),學(xué)習(xí)“操作系統(tǒng)”課程能使他們更好地理解系統(tǒng)調(diào)用,提高編程能力。因此,“操作系統(tǒng)”課程仍然是重要的專業(yè)必修課。

2.2課時的調(diào)整問題

由于“操作系統(tǒng)”課程的內(nèi)容非常豐富,涉及理論和實驗,課時量較大,我系原來的課時是72學(xué)時/學(xué)期,即每周4節(jié)課。并且在下一個學(xué)期安排“操作系統(tǒng)課程設(shè)計”課程,使學(xué)生有時間完成幾個大的操作系統(tǒng)試驗,如進(jìn)程的調(diào)度和演示、文件系統(tǒng)的模擬和演示等,使學(xué)生能夠通過編程模擬實現(xiàn)部分操作系統(tǒng)的功能從而進(jìn)一步加深對操作系統(tǒng)原理的認(rèn)識,提高動手編程的能力。即便如此還是有很多學(xué)生反映課時太少,授課時有些地方講解得不夠詳細(xì),例子不夠多,編程時有很多困難等等。

由于師范生必須學(xué)習(xí)許多學(xué)校規(guī)定的師范類專修的課程,如教師口語(普通話),教師書法,心理學(xué)基礎(chǔ),教育學(xué)基礎(chǔ),現(xiàn)代教育技術(shù)等,計算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)時間有限,必須減少課程,壓縮課時。因此“操作系統(tǒng)”課程改成54學(xué)時/學(xué)期,即每周3節(jié),增加了18個課時的上機(jī)試驗課時,但減掉了“操作系統(tǒng)課程設(shè)計”課程,這樣就把2門課程合在一起上了?？紤]到“操作系統(tǒng)”課程開始就講授理論基礎(chǔ),沒有涉及到實驗的內(nèi)容,于是上機(jī)試驗課時間定在第9周之后開始,每周2節(jié)。

2.3課程內(nèi)容的調(diào)整問題

我系原來使用的教材是陳向群主編的《操作系統(tǒng)原理(第二版)》一書,這是一本經(jīng)典的操作系統(tǒng)教材,主要特點是對操作系統(tǒng)的基本原理闡述清楚,并能發(fā)反映一些較新的成果和發(fā)展方向,同時非常注重操作系統(tǒng)的課程實踐,在每一章中都加入了對Linux系統(tǒng)和Windows Server2003系統(tǒng)的分析。其中對Linux系統(tǒng)的分析非常詳細(xì),如存儲管理一章分析Linux系統(tǒng)的內(nèi)存管理,分析了Linux系統(tǒng)的內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、頁表管理、頁面的分配回收、地址映射等內(nèi)容,配有相關(guān)的圖表和代碼,使學(xué)生很快從操作系統(tǒng)的理論進(jìn)入到實際,并產(chǎn)生了閱讀相關(guān)的Linux代碼、通過修改部分代碼編譯自己的操作系統(tǒng)的興趣,學(xué)習(xí)效果很好。由于師范生在每一屆的人數(shù)不到一百人,筆者認(rèn)為暫時沒有必要更換教材。但這本教材的內(nèi)容很多,由于課時的壓縮,必須對授課內(nèi)容有所刪減,具體修改如下:

(1) 減掉了第2章操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境。因為之前開設(shè)的計算機(jī)組成原理課程已經(jīng)講授了這些知識,不需要再作介紹。

(2) 減掉了第8章死鎖。死鎖是操作系統(tǒng)中一個很重要的概念,但一些基本概念可以放在進(jìn)程管理中的進(jìn)程的同步和互斥中介紹,這一章的內(nèi)容比較深,學(xué)生不容易理解。

(3) 減掉了第9章操作系統(tǒng)設(shè)計。由于課程針對師范生,他們主要從事教學(xué)和簡單的編程、應(yīng)用,一般不會從事操作系統(tǒng)的設(shè)計,故減掉了這一章。

(4) 減掉了第10章操作系統(tǒng)安全。這一章實際上內(nèi)容很多,在幾個課時內(nèi)講授沒有很好的效果,因此被刪除。

有些章節(jié)的內(nèi)容還有一些調(diào)整,如在第6章文件系統(tǒng)中去掉了文件系統(tǒng)的性能問題和文件系統(tǒng)的可靠性小節(jié),把文件系統(tǒng)的使用放在實驗課中等等。

3教學(xué)方法的改革

由于課時限制,必須在比原來更短的時間內(nèi)教授“操作系統(tǒng)”課程的內(nèi)容并使學(xué)生能很好地掌握,同時希望培養(yǎng)學(xué)生的興趣和創(chuàng)造性,為他們以后的教學(xué)工作做出表率,筆者研究改革了教學(xué)方法。

3.1對課堂教學(xué)的改革

課堂教學(xué)是教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié),傳統(tǒng)教學(xué)方發(fā)重演繹、推理、按部就班,教師花很長的時間講授,但學(xué)生不一定理解,束縛了學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)造能力。筆者注重培養(yǎng)學(xué)生正確的學(xué)習(xí)方法和良好的自學(xué)能力,采用了以下方法。

(1) 注重案例教學(xué)方法。“操作系統(tǒng)”課程理論比較枯燥難懂,筆者摒棄了過去只注重書本內(nèi)容的教授方式,采用分析案例的方法,促使學(xué)生從實際出發(fā),運(yùn)用理論知識分析問題。在授課中用Linux作為實例講解效果非常好,由于Linux的源代碼是公開的,并且用C語言和匯編語言實現(xiàn),講解時可以把一部分源代碼拿出來進(jìn)行分析。比如講進(jìn)程時,PCB的概念很重要,但又比較抽象,這時可以把PCB的源代碼拿出來作為案例講解。學(xué)生通過分析源代碼,能很快理解PCB的概念,否則教師可能花費(fèi)很長時間講解學(xué)生還是似懂非懂。對處理機(jī)調(diào)度、內(nèi)存管理、系統(tǒng)調(diào)用、中斷處理等內(nèi)容的講解也都可以先找好的案例進(jìn)行分析,對學(xué)生幫助很大。

(2) 在課堂中穿插提問。提問是教師與學(xué)生交流的重要手段,但在大學(xué)授課中常常因為班上學(xué)生很多、課時緊、學(xué)生反應(yīng)不積極等原因,教師很少提問。其實提問是學(xué)生對授課內(nèi)容的反饋,也是學(xué)生參與教學(xué)的一種方式,能很好的提高教學(xué)效果。筆者把提問成績作為學(xué)生的平時成績,迫使學(xué)生認(rèn)真思考所提問題,跟上課程進(jìn)度,同時也鼓勵學(xué)生廣泛閱讀相關(guān)資料,深入思考,提出問題。對能提出有深度的問題的學(xué)生實行加分鼓勵,學(xué)生通過課程網(wǎng)站、電子郵件等提出和回答的問題也一樣計為平時成績,盡量使所有學(xué)生都至少有一次回答問題的成績,作為期末成績的重要參考。課堂提問雖然會占用時間,但好的問題能引起學(xué)生深入思考,又能使老師了解教學(xué)效果,及時調(diào)整進(jìn)度,改進(jìn)教學(xué)方法。

(3) 要求學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。由于課時有限,課程進(jìn)度較快,這需要學(xué)生課前預(yù)習(xí),從而能更好的理解課堂內(nèi)容。筆者在每次課前會提出一兩個小問題,答案都在課本中,以檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況,在每次課后會展望下次課的內(nèi)容,方便學(xué)生預(yù)習(xí)。在每一章上完還會提供一些參考資料,包括一些相關(guān)網(wǎng)站、原來學(xué)生的報告、相關(guān)論文等,需要學(xué)生課后復(fù)習(xí),在后一次上課時隨機(jī)抽查學(xué)生介紹自己看過并感興趣的內(nèi)容,上講臺做一個小報告,這種方式培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力,調(diào)動了他們的積極性,活躍了課堂氣氛。

3.2對實驗教學(xué)的改革

實驗是“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)中非常重要的環(huán)節(jié),通過實踐學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)是最佳的學(xué)習(xí)途徑,但由于課時原因不得不對原來的實驗內(nèi)容有所壓縮。筆者開設(shè)的操作系統(tǒng)實驗內(nèi)容和原因如下。

(1)Linux操作系統(tǒng)的使用。由于師范生工作后一般會做學(xué)校的校園網(wǎng)、實驗室等設(shè)備的維護(hù)工作,可能用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和一些設(shè)備中的Linux系統(tǒng)是學(xué)生應(yīng)該掌握的。實驗要求學(xué)生熟練使用Linux系統(tǒng)的圖形界面和命令語句,了解系統(tǒng)的文件結(jié)構(gòu)、用戶接口等。

(2) 分析Linux操作系統(tǒng)的源代碼。閱讀并理解操作系統(tǒng)的源代碼是學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)設(shè)計的一種重要方法,學(xué)生可通過分析某個具體的系統(tǒng)較快地掌握操作系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計思想。筆者選擇的教材的最大特點就是每一章中都在最后一節(jié)分析了Linux和Windows系統(tǒng)的相應(yīng)管理方法,這部分內(nèi)容很多,沒有時間全部在課堂上講授,因此安排在實驗中,要求學(xué)生分析其中的Linux代碼,總結(jié)出對應(yīng)的模塊功能。

(3) 模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)的某些功能。學(xué)生通過為對操作系統(tǒng)中的一些典型算法的模擬實現(xiàn),能更好地掌握操作系統(tǒng)的實現(xiàn)原理,使學(xué)到的理論知識形象化、具體化。筆者要求學(xué)生完成進(jìn)程調(diào)度、作業(yè)調(diào)度、存儲器管理中的命中率問題和文件管理的算法的模擬演示。學(xué)生需要選擇其中的一個算法編程實現(xiàn)并提供良好的界面演示算法的運(yùn)行過程,這使學(xué)生能更好的認(rèn)識操作系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)機(jī)理。模擬所需的算法、主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序流程圖都由教師提供,涉及的軟硬件資源和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是自建的,這樣簡化了實驗,使學(xué)生能夠在較短的實驗時間內(nèi)在教師的指導(dǎo)下完成編程實驗,而不是因為太難無從下手而放棄,能夠達(dá)到實驗效果。

3.3對考核方式的改革

考核方式是對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價方式,是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要參照物。在“操作系統(tǒng)”課程中,面對單調(diào)抽象的理論知識,上機(jī)試驗以提高學(xué)生的能力尤為重要。所以筆者改變了傳統(tǒng)的卷面考核辦法,將總評成績改為卷面成績占50%,實驗成績占50%。同時,實驗課的考核要詳細(xì)化、規(guī)范化。由于試驗是分組進(jìn)行的,每組交一份實驗報告,給一個成績,應(yīng)該對小組各個成員有所區(qū)分,實驗評分時要求小組提交實驗報告時按各人的貢獻(xiàn)排名,組長排在第1位有5%的加分,組員的成績按權(quán)值遞減,分別是100%,98%,95%。這樣避免了原來只是由個別能力強(qiáng)的組員完成整個實驗,有些組員沒有參與的問題,使評分更加合理。對于實驗的考核包括上機(jī)演示、上機(jī)時提問和實驗報告3部分,各占試驗成績的40%、30%和30%。每組都有10分鐘的提問時間,提出的問題包括整體的設(shè)計思想、對開發(fā)工具的了解、用到的一些函數(shù)或變量的意義、現(xiàn)場對某個功能的修改等等,這樣能檢查出學(xué)生是否是從別人或網(wǎng)上得到的試驗程序,得出充分客觀的評分。

3.4充分利用網(wǎng)絡(luò)資源

筆者所在課程組開發(fā)了操作系統(tǒng)精品課程網(wǎng)站,網(wǎng)站上有所有的教學(xué)課件、實驗指導(dǎo)書、教學(xué)視頻錄像等課程內(nèi)容;提供其它好的操作系統(tǒng)課件、操作系統(tǒng)實驗的例子、Linux分析資料等很多有用的資源下載;還包括網(wǎng)上答疑、在線考試和提交作業(yè)等特色功能。學(xué)生可以在網(wǎng)站論壇上提問,教師能實時做出解答。在線考試系統(tǒng)能自動抽取教師定義的試題庫中的試題,組成一份試卷,并在學(xué)生答完后評分并給出正確的答案(目前試題庫中只有客觀題)。教師能夠在線布置作業(yè)、批改作業(yè)并統(tǒng)計成績。這種方式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率,加強(qiáng)了師生之間、學(xué)生之間的交流與合作,并能及時向教師反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,為課程教學(xué)提供了有力保障。

4結(jié)束語

計算機(jī)專業(yè)的師范生還是個新事物,這些學(xué)生該如何培養(yǎng)值得我們探討。我們培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該能滿足現(xiàn)在各地中小學(xué)對信息技術(shù)教師的要求,又要有一定的前瞻性,能滿足學(xué)生以后考研的需要。對學(xué)生的培養(yǎng)大綱和各門課程的教學(xué)計劃都要認(rèn)真研究,使我們的學(xué)生有好的理論知識和應(yīng)用技術(shù),能盡量滿足社會各方面的需要。筆者根據(jù)自己的理解和實踐,談了自己對計算機(jī)專業(yè)師范生的“操作系統(tǒng)”課程的內(nèi)容調(diào)整和對課程的授課、實驗、考核方式的調(diào)整。這門課程已經(jīng)上過一輪,學(xué)生反應(yīng)很好,在學(xué)時壓縮的情況下學(xué)生對理論知識的掌握情況和原來一致,達(dá)到了課程要求。并且學(xué)生能積極地提出自己的想法,關(guān)注相關(guān)的新技術(shù)新發(fā)展,這說明課程促進(jìn)了學(xué)生的個性發(fā)展,培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn):

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第3篇：操作系統(tǒng)實驗報告范文

關(guān)鍵詞: 操作系統(tǒng)教學(xué)改革創(chuàng)新人才

1.引言

操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)的核心,是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門理論性和實踐性并重的核心主干課程,其課程教學(xué)直接關(guān)系到計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。現(xiàn)有的操作系統(tǒng)教材偏向于理論,內(nèi)容抽象、過時,在操作系統(tǒng)的教學(xué)中存在偏理論輕實驗或局限于算法的模擬實驗,教學(xué)手段單一,因此難以調(diào)動學(xué)生的積極性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。針對現(xiàn)有教學(xué)的局限,筆者根據(jù)課程特點,從教材、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和實驗等幾方面進(jìn)行教學(xué)改革,取得了一定的成效。

2.操作系統(tǒng)的發(fā)展與創(chuàng)新

操作系統(tǒng)是隨著計算機(jī)硬件與軟件的發(fā)展而發(fā)展的。從早期的控制程序到管理程序(初級操作系統(tǒng)),再從管理程序發(fā)展為操作系統(tǒng);從作業(yè)到進(jìn)程,再到線程;從單道獨(dú)占到多道并發(fā);從查詢I/O到中斷,再從中斷到DMA,從DMA到通道,改革創(chuàng)新貫穿整個發(fā)展過程。

創(chuàng)新是民族進(jìn)步的靈魂,創(chuàng)新性人才培養(yǎng)是人才培養(yǎng)的最高境界。大學(xué)作為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基地,在整個培養(yǎng)過程中,應(yīng)始終堅持以創(chuàng)新為本。操作系統(tǒng)的發(fā)展過程就是一個創(chuàng)新的鮮活實例,因此,在操作系統(tǒng)的教學(xué)過程中教師應(yīng)將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿于整個課程的教學(xué)始終。

3.講義編寫的改革

針對當(dāng)前教材過時、重理論輕實驗等局限,筆者采取了課程組自編講義,在教學(xué)過程中不斷更新完善,講義和參考教材并用的方法。

教師應(yīng)在充分吸納現(xiàn)有教材精華的基礎(chǔ)上,結(jié)合教學(xué)實踐,學(xué)生的知識結(jié)構(gòu),最新的理論、技術(shù)和實驗環(huán)境,有重點、有選擇地編寫講義,以適應(yīng)教師教和學(xué)生學(xué)。講義的編寫應(yīng)做到:第一,內(nèi)容新穎。教師應(yīng)摒棄傳統(tǒng)操作系統(tǒng)教材中過時的知識,代之以現(xiàn)代操作系統(tǒng)中普遍采用的設(shè)計原理與實現(xiàn)技術(shù)。例如,摒棄作業(yè)和作業(yè)管理內(nèi)容,強(qiáng)化進(jìn)程、線程、進(jìn)程管理和線程管理內(nèi)容。學(xué)生所學(xué)的內(nèi)容與實際使用的操作系統(tǒng)相一致,可調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,提高教學(xué)效果。第二,目標(biāo)明確,重點突出?；诖髮W(xué)教育應(yīng)努力實現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)三者辯證統(tǒng)一的目標(biāo),教師把編寫的重點放在基礎(chǔ)知識、基本技能和基本方法上,這樣才能提高學(xué)生的理論素養(yǎng)和分析問題、解決問題的能力。與此同時,教師應(yīng)注重向?qū)W生介紹最新的技術(shù)和方法,以拓展學(xué)生的知識面,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新意識。第三,科學(xué)性與通俗性相結(jié)合。教師對概念、原理與技術(shù)的闡述要力求準(zhǔn)確、精煉;對抽象的理論要力求用生動形象的實例加以說明,盡量通俗易懂、深入淺出、圖文并茂,變抽象為具體,以便于學(xué)生理解。第四,精心設(shè)計習(xí)題。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,精心設(shè)計習(xí)題,既要有概念原理的理解與鞏固型習(xí)題,又要有設(shè)計型實驗習(xí)題,突出理論與實驗的結(jié)合,以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。第五,以講義為主線,參考教材為補(bǔ)充。在每一章的講義中,在突出重點的同時,教師應(yīng)對相關(guān)知識點推薦相關(guān)閱讀材料,重點推薦1―2本中文教材和1―2本英文教材作為講義的必要補(bǔ)充。英文原版教材更新速度快,理論、技術(shù)和概念新,有些是由操作系統(tǒng)設(shè)計者直接撰寫的,教師應(yīng)鼓勵學(xué)生直接閱讀英文原版教材,領(lǐng)悟操作系統(tǒng)真諦,提高學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)創(chuàng)新熱情。

4.教學(xué)手段的改革

傳統(tǒng)的教學(xué)手段單一,理論與實際脫節(jié),“灌輸式”教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)“授魚”,而忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng)和提高,難以調(diào)動學(xué)生的積極性,致使學(xué)生缺乏對操作系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)興趣,難以掌握操作系統(tǒng)原理的精髓,因此積極探索形式多樣的教學(xué)方式具有十分重要的意義。

教學(xué)手段改革的目的就是要轉(zhuǎn)變“授魚”為“授漁”,提高學(xué)生自身的綜合素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。圍繞教學(xué)大綱,教師應(yīng)采用多元化的教學(xué)手段:傳統(tǒng)的課堂教學(xué)、多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、雙語教學(xué)、網(wǎng)上作業(yè)、網(wǎng)上答疑、BBS論壇、操作系統(tǒng)資源網(wǎng)站、工程研發(fā)等。

教師可采用以下教學(xué)方式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。第一,啟發(fā)式與互動式教學(xué)。教師可根據(jù)課程內(nèi)容,分別采用:教師主講、師生互動,學(xué)生報告、師生互動與教師總結(jié);分組討論與師生互動,分組辯論及教師評判等方式。教師應(yīng)增加學(xué)生參與互動的機(jī)會,變被動參與為主動參與,調(diào)動學(xué)生的積極性,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。為了提高教學(xué)效率和教學(xué)效果,教師需要對教學(xué)內(nèi)容精心挑選,有效地組織和充分地準(zhǔn)備。第二,借助多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高教學(xué)效果。教師應(yīng)利用形式多樣的多媒體表現(xiàn)形式,將抽象的概念和原理以生動形象的圖形、動畫等形式展現(xiàn)出來,變抽象為具體,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師可采用網(wǎng)絡(luò)輔助手段,利用網(wǎng)絡(luò)課件、網(wǎng)絡(luò)作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)測驗、網(wǎng)絡(luò)答疑、電子郵件和案例設(shè)計等多種手段提高交流和互動的機(jī)會。第三,重視實驗教學(xué),提高創(chuàng)新能力。教師應(yīng)設(shè)計多層次實驗,包括基礎(chǔ)理論模擬實驗、設(shè)計性實驗和課程設(shè)計型綜合實驗。教師可將課內(nèi)、課外結(jié)合,鼓勵學(xué)生組成興趣小組,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和合作精神。第四,拓展課外教學(xué),直接參與科研。教師可鼓勵和推薦學(xué)生參與教師的科研,或到企業(yè)參加操作系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)工作,提高學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力。

5.改革實驗教學(xué)與提高學(xué)生的創(chuàng)新能力

在操作系統(tǒng)的教學(xué)中存在重視理論教學(xué)而輕視實踐教學(xué)的現(xiàn)象,這使很多學(xué)生誤以為操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)就是記憶知識點,缺乏學(xué)習(xí)興趣,不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。加強(qiáng)實驗教學(xué)可增強(qiáng)學(xué)生對操作系統(tǒng)原理的理解,提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力,因此教師在操作系統(tǒng)課程教學(xué)過程中應(yīng)采用分階段、分層次設(shè)計的實驗體系,全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

本課程的實踐教學(xué)分為三個階段、四種類型,即課程實驗、課程設(shè)計和專業(yè)設(shè)計三個階段,體驗型實驗、理論驗證型實驗、綜合設(shè)計型實驗和創(chuàng)新型實驗四種類型。筆者在教學(xué)過程中同步進(jìn)行課程實驗與課程教學(xué),以體驗型實驗和理論驗證型實驗為主。體驗型實驗的目的是讓學(xué)生熟悉目前的主流操作系統(tǒng),如Unix、Linux和Windows等。筆者在體驗型實驗教學(xué)中設(shè)置了系統(tǒng)安裝、配置、命令使用和系統(tǒng)調(diào)用等實驗內(nèi)容,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)了其對理論學(xué)習(xí)的熱情。理論驗證型實驗的目的是讓學(xué)生加深對課程中理論原理和算法的理解,主要包括處理器調(diào)度、虛擬存儲管理、磁盤驅(qū)動調(diào)度、文件管理、進(jìn)程同步、死鎖檢測與解除等驗證型實驗。課程設(shè)計作為一門獨(dú)立的實踐性課程開設(shè),筆者將其安排在操作系統(tǒng)課程結(jié)束后進(jìn)行,以綜合設(shè)計型實驗為主,輔以創(chuàng)新型實驗。綜合設(shè)計型實驗的目的是培養(yǎng)學(xué)生對實際操作系統(tǒng)的綜合分析、方案設(shè)計和操作系統(tǒng)設(shè)計的能力。筆者重點分析開源Linux系統(tǒng)內(nèi)核源代碼并設(shè)計出相關(guān)系統(tǒng)模塊,培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力,為系統(tǒng)開發(fā)奠定基礎(chǔ)。對專業(yè)設(shè)計,筆者安排在四年級的第一學(xué)期,以創(chuàng)新型實驗為主,目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。實驗型實驗是結(jié)合教師的科研項目,以項目的方式下達(dá)和管理,沒有固定方法。筆者要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)書的要求,利用軟件工程的設(shè)計方法,自行進(jìn)行需求分析、擬定項目規(guī)劃設(shè)計方案并組織實施,從而體現(xiàn)了實驗過程的設(shè)計性和工程性,培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生的獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造性思維能力。

為了達(dá)到預(yù)期的效果,教師需要對實驗內(nèi)容、實驗環(huán)境、實驗步驟和考核內(nèi)容及指標(biāo)進(jìn)行精心組織和準(zhǔn)備,嚴(yán)格管理。對綜合型和創(chuàng)新型實驗,教師應(yīng)鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生積極討論,相互合作,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神、創(chuàng)新能力。在實驗中,教師應(yīng)及時檢查學(xué)生的實驗成果,必要時引導(dǎo)學(xué)生尋找更好的實驗方案。實驗結(jié)束后,教師應(yīng)要求學(xué)生撰寫實驗報告。教師應(yīng)根據(jù)實驗過程中的討論,實驗結(jié)果的檢查,以及實驗報告質(zhì)量和編程代碼質(zhì)量評定學(xué)生的實驗成績。

6.結(jié)語

培養(yǎng)創(chuàng)新人才是大學(xué)的重要使命。以創(chuàng)新內(nèi)容為核心的操作系統(tǒng)課程的教學(xué)理所當(dāng)然地肩負(fù)著創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此,教師通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和實驗的改革,能達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的。根據(jù)上述改革思路,筆者經(jīng)過多年的教學(xué)改革實踐取得了明顯效果,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。在江蘇大學(xué)的操作系統(tǒng)課程的教學(xué)改革中,有多名學(xué)生發(fā)表了操作系統(tǒng)方面的學(xué)術(shù)論文,取得了相關(guān)的發(fā)明專利,多次在信息安全等全國性競賽中獲獎。

參考文獻(xiàn):

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第4篇：操作系統(tǒng)實驗報告范文

關(guān)鍵詞：Linux內(nèi)核 嵌入式操作系統(tǒng) 教學(xué)方法

文章編號：1672-5913(2011)18-0029-04 中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

基金項目：北航研究生院精品課程項目(201010)；軟件開發(fā)環(huán)境國家重點實驗室開放課題(SKLSDE-2009KF-2-0X)。

隨著嵌入式系統(tǒng)中處理器性能和內(nèi)存容量的快速提高，Linux在智能手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信以及多媒體娛樂設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外高校也對嵌入式相關(guān)課程進(jìn)行了探索[1-2]。

針對軟件學(xué)院高層次工程化創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合國家Linux技術(shù)培訓(xùn)與推廣中心的建設(shè)，我們在嵌入式操作系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容中融入Linux的新概念、新技術(shù)，以就業(yè)需求為導(dǎo)向，系統(tǒng)而全面地進(jìn)行了課程的教改研究和建設(shè)。

當(dāng)然，作為實用操作系統(tǒng)，將Linux系統(tǒng)應(yīng)用到實際教學(xué)中，也有很多問題需要討論和探索，如龐大的代碼量，繁雜的基礎(chǔ)概念和應(yīng)用工具等。針對這些困難，文獻(xiàn)[3-4]進(jìn)行分析并給出了一些嘗試方案。

基于我們在相關(guān)課程中的知識和經(jīng)驗積累，結(jié)合國內(nèi)外針對Linux教學(xué)已經(jīng)取得的成果，我們設(shè)計了一套具有自己特色的課程體系和實施方案。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，不僅可采用實例方式對嵌入式操作系統(tǒng)和計算機(jī)組成原理等核心專業(yè)基礎(chǔ)課程進(jìn)行深入系統(tǒng)地拔高，而且可強(qiáng)化C語言編程能力和UNIX平臺的系統(tǒng)開發(fā)能力，學(xué)會以“系統(tǒng)”的觀點來看待嵌入式系統(tǒng)的組成，理清軟件和硬件之間的相互依賴關(guān)系，為將來從事嵌入式軟件的研發(fā)奠定堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。

1 課程群的發(fā)展歷程

北航軟件學(xué)院自2004年起為一年級研究生和高年級本科生開設(shè)“Linux內(nèi)核分析與實踐”課程(該課程2009年得到教育部-英特爾精品課程項目支持)，最初強(qiáng)調(diào)對操作系統(tǒng)本身原理(即內(nèi)核機(jī)制、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)和設(shè)備管理等部分)的理解。在經(jīng)過一輪授課實踐后，相當(dāng)部分學(xué)生反映對課程內(nèi)容學(xué)習(xí)有相當(dāng)困難。認(rèn)真分析后，我們結(jié)合軟件學(xué)院承擔(dān)的北航“國家Linux技術(shù)培訓(xùn)與推廣中心”的建設(shè)任務(wù)，引入了Novell公司的SUSE Linux的使用和系統(tǒng)管理課程，并另外增加了Linux環(huán)境下應(yīng)用程序設(shè)計內(nèi)容，用于解決學(xué)生Linux基礎(chǔ)知識不足的問題。我們發(fā)現(xiàn)根本原因是由于這些學(xué)生不具備Linux的相關(guān)基本概念和使用經(jīng)驗，在直接學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)相關(guān)知識時，出現(xiàn)了知識斷檔。課改的實施旨在改善課程的教學(xué)效果。

嵌入式操作系統(tǒng)是該專業(yè)一年級研究生第二學(xué)期的專業(yè)限選課程，該課程和上述兩門Linux相關(guān)的課程相互結(jié)合，強(qiáng)調(diào)嵌入式系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)的實時性、可定制等特點，緊密結(jié)合實際就業(yè)需求，在課程中設(shè)置內(nèi)核移植、硬件驅(qū)動和中斷并發(fā)內(nèi)核機(jī)制等跟硬件平臺相關(guān)且實踐性較強(qiáng)的內(nèi)容，并通過μCOSII原理的對比，來加強(qiáng)學(xué)生對嵌入式操作系統(tǒng)中相關(guān)概念的掌握和理解。

綜合以上課程群的內(nèi)容，驅(qū)動程序與內(nèi)核的學(xué)習(xí)是相互促進(jìn)的，即先學(xué)習(xí)一些簡單的驅(qū)動程序的知識，有利于對內(nèi)核相關(guān)原理的學(xué)習(xí)。反過來，對內(nèi)核知識的深入學(xué)習(xí)，也是進(jìn)行高級驅(qū)動程序開發(fā)的前提。這樣做的好處是，不僅強(qiáng)調(diào)驅(qū)動程序?qū)W習(xí)的重要性，而且重視相關(guān)的內(nèi)核原理對驅(qū)動程序設(shè)計的相關(guān)性，將課程定位于培養(yǎng)高端的嵌入式系統(tǒng)實用人才，

結(jié)合以上教改內(nèi)容，可以總結(jié)出自頂向下和自底向上相結(jié)合的課程學(xué)習(xí)路線圖，在自頂向下部分，通過對Linux基本使用和應(yīng)用編程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可由Linux外部使用特性對內(nèi)核相關(guān)機(jī)制形成一些感性認(rèn)識。在自底向上部分，通過首先學(xué)習(xí)一種硬件平臺，包括一些基本接口及其驅(qū)動，學(xué)生可對硬件提供的對內(nèi)核的支撐機(jī)制有個初步了解。

在具備上下兩方面的基礎(chǔ)后，再逐步從應(yīng)用需求和資源管理兩種角度引入操作系統(tǒng)內(nèi)核的功能需求，通過內(nèi)核相關(guān)實現(xiàn)將上層的應(yīng)用接口和下層的硬件原理銜接起來。這種知識的組織結(jié)構(gòu)既符合內(nèi)核設(shè)計的原則，也有利于學(xué)生將平臺開發(fā)和計算機(jī)組成知識融合起來。

2 課程內(nèi)容與實施

鑒于嵌入式操作系統(tǒng)相關(guān)知識點繁雜、涉及面廣、相互之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)從而造成學(xué)習(xí)時難于入門的特點，基于對實際開源操作系統(tǒng)具體實現(xiàn)方式的分析和對比，我們確定了“理論和實踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)課程‘邊界’知識點，關(guān)注并及時融入新技術(shù)”的課程內(nèi)容設(shè)置原則。

2.1 課堂講授內(nèi)容

課程首先介紹嵌入式操作系統(tǒng)的基本功能和發(fā)展歷程，總結(jié)嵌入式操作系統(tǒng)特點。然后，講述實時系統(tǒng)的相關(guān)概念，包括臨界區(qū)、可重入、同步和任務(wù)切換等內(nèi)容。

課程內(nèi)容基于i386處理器，但在涉及硬件細(xì)節(jié)時一般會適當(dāng)對比ARM平臺，并考慮64位結(jié)構(gòu)對內(nèi)核的影響。課堂講授的關(guān)鍵知識點還包括Linux的模塊編程、進(jìn)程管理、內(nèi)核機(jī)制(如中斷和下半部、時鐘和定時器、多處理器和內(nèi)核同步等基礎(chǔ)機(jī)制)、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備管理和驅(qū)動開發(fā)等部分。各知識點相應(yīng)的部分，通常都會與μCOSII的實現(xiàn)方式進(jìn)行適當(dāng)對比。由于內(nèi)容和細(xì)節(jié)繁多，且相互之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，所以在課堂上只選擇講授各大部分中關(guān)鍵和基礎(chǔ)性的知識點，而對于具體細(xì)節(jié)等需要深入學(xué)習(xí)的部分則通過實驗進(jìn)行涵蓋。在具體內(nèi)容組織時采用“理論與實踐”的組織方式，即首先針對各相關(guān)內(nèi)容設(shè)計實驗(分為源代碼分析和動手編碼兩類)，然后再根據(jù)實驗內(nèi)容確定課堂上的講授內(nèi)容。

嵌入式操作系統(tǒng)處于硬件與應(yīng)用程序之間，這決定了學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)時存在一些“邊界”知識。比如，編譯鏈接時的地址重定位、硬件的支撐機(jī)制、內(nèi)核的啟動過程等。盡管這些知識不屬于核心知識點，但它們是完整理解核心知識點的基礎(chǔ)，因此需要在課程講授時明確指出。

對于軟硬件領(lǐng)域出現(xiàn)的新技術(shù)，如虛擬化、多核等與操作系統(tǒng)內(nèi)核密切相關(guān)的一些新技術(shù)，在課程中也會適當(dāng)解釋。

2.2 實驗內(nèi)容

為適應(yīng)不同基礎(chǔ)和能力的學(xué)生，我們設(shè)計了分層次的實驗內(nèi)容，形式上分為源代碼閱讀分析和上機(jī)實驗兩大類。

2.2.1 源代碼閱讀分析

源代碼閱讀分析實驗的主要目標(biāo)是使學(xué)生深入理解Linux或μCOSII操作系統(tǒng)的核心工作機(jī)制，并熟悉內(nèi)核代碼的組織方式和編程風(fēng)格。這類實驗的主要內(nèi)容涉及內(nèi)核的啟動、內(nèi)存映射、進(jìn)程的創(chuàng)建、打開文件、信號量的實現(xiàn)等。

要求學(xué)生選擇2項以上的題目進(jìn)行分析，并完成分析報告。報告的內(nèi)容包括所選內(nèi)容的技術(shù)背景和應(yīng)用價值、所使用的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、具體實現(xiàn)時函數(shù)的調(diào)用關(guān)系，并對各函數(shù)的基本功能進(jìn)行說明。報告最后還要求從操作系統(tǒng)原理的角度對所選擇技術(shù)的優(yōu)缺點及可能存在的改進(jìn)方法進(jìn)行分析。

2.2.2 上機(jī)實驗

上機(jī)實驗的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生C語言和系統(tǒng)平臺的編程能力，并對課堂和源代碼閱讀所學(xué)習(xí)的原理進(jìn)行驗證式或創(chuàng)造式的動手技能訓(xùn)練。這類實驗的主要內(nèi)容包括內(nèi)核的編譯與安裝、模塊編程與管理、為內(nèi)核增加一種新的同步對象[5]、共享內(nèi)存和內(nèi)存映射文件、字符設(shè)備驅(qū)動程序以及復(fù)雜設(shè)備驅(qū)動程序等，內(nèi)容的設(shè)置在涵蓋主要原理的同時，兼顧實際就業(yè)時的技能需求。

2.3 教學(xué)實施

作為以動手能力培養(yǎng)為目標(biāo)的課程，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，但同時也重視教師的引導(dǎo)作用。本課程綜合運(yùn)用以下多種教學(xué)方法和手段，以達(dá)到高層次工程化創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

1) 課堂專題討論。針對操作系統(tǒng)各部分知識相關(guān)性強(qiáng)，不易理清的特點，在課堂上給出一些引導(dǎo)性的問題，讓學(xué)生分組進(jìn)行討論。老師根據(jù)各組的討論情況進(jìn)行相應(yīng)的引導(dǎo)，從而使學(xué)生在討論的過程中將各相關(guān)的知識點進(jìn)行整理、組合，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的

2) 實驗指導(dǎo)教師引導(dǎo)小組討論。實驗指導(dǎo)老師定期組織其指導(dǎo)的學(xué)生小組進(jìn)行討論，依據(jù)實驗報告和項目文檔對其中存在的難題進(jìn)行解答并展開討論，對一些有爭議的話題進(jìn)行引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生進(jìn)行發(fā)散型思考，以提高其創(chuàng)新能力。

3) 綜合考評方式。采用源代碼分析論文(25%)、實驗報告(25%)和期末筆試(50%)相結(jié)合的考核方式。源代碼分析論文強(qiáng)調(diào)學(xué)生從分析獲得的個人體會，實驗強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動手能力和代碼規(guī)范性，而筆試則全部采用簡答題形式，注重對概念與具體實現(xiàn)方式的理解與對接。

4) 現(xiàn)代教學(xué)手段的運(yùn)用。針對課程中的一些重要內(nèi)容，制作相關(guān)的圖形、動畫或視頻，以增強(qiáng)教學(xué)效果。利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境展開教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的及時溝通和交流，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和自主性。

3 課程特色

1) 針對課程特點，合理組織教學(xué)內(nèi)容。針對該課程相關(guān)知識點繁雜，涉及面廣，相互之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)從而造成學(xué)習(xí)時難于入門的特點，本課程采用兩種實際的軟件硬件平臺的具體實現(xiàn)技術(shù)相對比的方式進(jìn)行教學(xué)，以場景的形式對進(jìn)程創(chuàng)建和切換、虛存映射等操作系統(tǒng)核心知識進(jìn)行組織，有利于學(xué)生對相關(guān)知識的理解。另外，為了使學(xué)生理解操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序運(yùn)行的來龍去脈，增加了(動態(tài))連接、系統(tǒng)的引導(dǎo)和啟動、可執(zhí)行文件的格式和組成等“邊界”內(nèi)容。

2) 明確課程目標(biāo)，注意理清同時涉及軟硬件的概念之間的關(guān)系。作為軟硬件密切結(jié)合的嵌入式系統(tǒng)，嵌入式操作系統(tǒng)的深入學(xué)習(xí)離不開對硬件平臺的深入理解。但很多技術(shù)，比如中斷處理、地址綁定等概念，操作系統(tǒng)中的設(shè)計都需要依賴于處理器提供的支持才能實現(xiàn)。因此，在講述這類知識點時，強(qiáng)調(diào)哪些是硬件的技術(shù)，哪些是軟件的技術(shù)。這種做法非常有利于學(xué)生理解硬件中有哪些技術(shù)是為了操作系統(tǒng)的存在而設(shè)計的，操作系統(tǒng)中有哪些技術(shù)的實現(xiàn)是為了在多種硬件平臺上“通用”而設(shè)計的，從而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型高級“系統(tǒng)”設(shè)計人才的目的。

3) 強(qiáng)調(diào)實用技能，采用源代碼分析和編程實驗相結(jié)合的實踐形式。為了達(dá)到高效運(yùn)行的設(shè)計目的，操作系統(tǒng)的源代碼通常設(shè)計得非常“精美”，因此可作為編程能力培養(yǎng)的經(jīng)典范例來使用。而上機(jī)編程實驗，則需學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)原理和編程技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)一種系統(tǒng)功能，因此強(qiáng)調(diào)實際動手技能的培養(yǎng)。這種代碼分析與上機(jī)實驗相結(jié)合，真正做到了理論與實踐相結(jié)合的培養(yǎng)模式。

4 結(jié)語

以上教改的實施顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性，通過學(xué)生反饋的課程評估結(jié)果及其就業(yè)表現(xiàn)驗證了課程建設(shè)的有效性。

我們深知，課程的建設(shè)和改進(jìn)沒有止境，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法需要根據(jù)教學(xué)效果的反饋不斷地進(jìn)行循環(huán)優(yōu)化。希望能通過進(jìn)一步借鑒國內(nèi)外同行的寶貴經(jīng)驗，把我們的教學(xué)水平提高到一個新的層面。

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Application of Linux Kernel in Embedded Operating System Course Teaching

YUAN Cangzhou, LÜ Weifeng, KANG Yimei, SONG You, SHEN Xueping, WANG Huafeng, ZHAO Heng

(Software College, Beihang University, Beijing 100191, China )

第5篇：操作系統(tǒng)實驗報告范文

關(guān)鍵詞： 嵌入式系統(tǒng) ARM μC/OS-Ⅲ

引言

嵌入式系統(tǒng)是一個很寬泛的概念，我們一般將以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)稱為嵌入式系統(tǒng)。近十年來，隨著當(dāng)前各行各業(yè)對單片機(jī)能力的要求越來越高，如主頻高、功耗低、外設(shè)多、互連方便、支持操作系統(tǒng)等，嵌入式處理器市場正在32位化，ARM芯片以其高性價比取代51芯片成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的新寵，同時μC/OS-Ⅲ嵌入式操作系統(tǒng)因源碼獲取方便成為嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)的首選對象。

在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)：（1）學(xué)生拘泥于嵌入式軟硬件知識細(xì)節(jié)，不能從嵌入式產(chǎn)品的系統(tǒng)層面和設(shè)計過程中整體地動態(tài)地了解、理解和掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計知識；（2）學(xué)生太過依賴學(xué)院實驗室現(xiàn)有的嵌入式實驗箱或自己購買的嵌入式開發(fā)板，不敢或很少嘗試設(shè)計并制作自己的嵌入式開發(fā)板；（3）學(xué)生對嵌入式操作系統(tǒng)了解有限，忽視相關(guān)開發(fā)工具的使用與掌握。

本文將從嵌入式系統(tǒng)課程實驗板DIY（Do It Yourself）開始，探索課程實驗板DIY自主實驗指導(dǎo)方法，嘗試通過適當(dāng)?shù)倪m度的DIY實驗操作指導(dǎo)，訓(xùn)練學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)和有限的成本下制作自己的嵌入式系統(tǒng)實驗板，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)一步自主探索學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)知識的興趣。

1.研究目標(biāo)與關(guān)鍵問題

1.1研究目標(biāo)

依據(jù)《嵌入式系統(tǒng)》課程教學(xué)內(nèi)容，研究課程實驗板DIY教學(xué)方法，制定課程實驗板DIY指導(dǎo)手冊，指導(dǎo)學(xué)生逐步DIY自主制作自己的課程實驗板，讓學(xué)生在實踐課程實驗板DIY過程中親身領(lǐng)會并掌握嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計方法，并最終基于ARM Cortex-M3微處理器和實時操作系統(tǒng)μC/OS-III搭建嵌入式系統(tǒng)的軟硬件平臺，完成課程實驗并定制特色功能。

1.2關(guān)鍵問題

（1）如何讓學(xué)生快速設(shè)計、投板、焊接并調(diào)試自己的ARM實驗板，并且時間和成本可控。

（2）如何讓學(xué)生在自己的ARM實驗板上主動探索來完成課程實驗，并且及時總結(jié)相關(guān)問題和對應(yīng)的解決方案。

2.《嵌入式系統(tǒng)》DIY實踐

借助當(dāng)前便利的電路板PCB制作與生產(chǎn)工藝，在課程實驗板DIY指導(dǎo)手冊幫助下，指導(dǎo)學(xué)生逐步完成課程實驗板DIY實踐。

值得一提的是，當(dāng)前電路板PCB打樣雙面板價格50元/款起，尺寸大小10cm*10cm以內(nèi)，完全滿足課程實驗板制作要求。

2.1實踐任務(wù)布置

在《嵌入式系統(tǒng)》授課之初，強(qiáng)調(diào)嵌入式系統(tǒng)課程實踐的重要性，引導(dǎo)學(xué)生思索如何動手實踐。然后課程設(shè)計任務(wù)，要求自己動手制作ARM最小系統(tǒng)板，運(yùn)行μC/OS-III操作系統(tǒng)，滿足課程各項實驗要求，定制開發(fā)自己的特色功能。

說清楚兩個限制：（1）必須使用ARM Cortex-M3微處理器和μC/OS-Ⅲ實時操作系統(tǒng)；（2）必須在一學(xué)期內(nèi)完成（大約3個月）并且成本可控（100元左右）。

2.2實驗板硬件制作

針對選定微處理器芯片（如ARM STM32F103），提供課程實驗板原理圖，僅涉及最小系統(tǒng)板硬件（包括ARM芯片、晶振、SWD調(diào)試、USB供電模塊）和課程實驗所需硬件支持（包括基于GPIO的LED和KEY，以及UART模塊）。芯片管腳全部基于排線引出，便于學(xué)生后續(xù)的擴(kuò)展實驗?？紤]到學(xué)生可能初次進(jìn)行PCB制版，因此實驗板PCB圖提供半成品，完成最后的布線。

當(dāng)然，學(xué)生完全可以部分或全部修改實驗板原理圖和PCB圖，前提是學(xué)生必須有電路板制版經(jīng)歷。強(qiáng)烈建議初學(xué)者不要做太多的修改，而是完成剩下的PCB布線，并投板、焊板，進(jìn)而編程與調(diào)試。

本階段計劃時間兩周，可階段驗收成果為：（1）絲印學(xué)生姓名的PCB空板；（2）焊接完成的ARM實驗板。

2.3實驗板程序練習(xí)

實驗板程序分為兩部分，本著簡單易學(xué)和循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)原則，依據(jù)《嵌入式系統(tǒng)》課程教學(xué)內(nèi)容，僅涉及LED、KEY和UART三個常見外設(shè)，訓(xùn)練內(nèi)容包括ARM裸板程序和操作系統(tǒng)程序兩部分，下表僅列舉部分實驗內(nèi)容。

在此過程中，為了調(diào)動學(xué)生積極主動性，可以實行一定的獎勵措施，如通過額外的平時分鼓勵學(xué)生，將在硬件制作與軟件編程實踐過程中遇到的問題和對應(yīng)的解決辦法記錄下來，并通過教師確認(rèn)后集中給各位學(xué)生以參考。

本階段時間持續(xù)整個學(xué)期，可階段驗收成果為課后作業(yè)和實驗報告。

2.4特色功能實現(xiàn)

學(xué)生通過在ARM實驗板硬件基礎(chǔ)上擴(kuò)展功能模塊，基于μC/OS-III任務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)自己的特色功能，如紅外測距、溫濕度采集、小車控制等，并完成課程設(shè)計報告。

課程設(shè)計報告內(nèi)容包括：（1）課程設(shè)計簡述，闡述目的、內(nèi)容和意義；（2）需求分析，闡述功能需求、技術(shù)指標(biāo)、設(shè)計約束；（3）總體方案設(shè)計，涉及系統(tǒng)框圖、功能框圖、業(yè)務(wù)流程圖等；（4）硬件設(shè)計，涉及硬件框圖、器件選型、模塊電路圖等；（5）軟件設(shè)計，涉及軟件框圖、關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、核心模塊流程圖等；（6）系統(tǒng)測試，包括測試目的、測試步驟、測試結(jié)果、結(jié)果分析；（7）附錄，主要包括擴(kuò)展的功能原理圖和關(guān)鍵代碼。

本階段時間為學(xué)期的最后兩周，可階段驗收成果為課程設(shè)計實物和報告。

結(jié)語

經(jīng)過近三年的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)實踐，初步形成一套比較完整的自主實驗指導(dǎo)方法和對應(yīng)的實驗板DIY指導(dǎo)手冊，已成功指導(dǎo)百余名學(xué)生制作自己的ARM實驗板，并實現(xiàn)自己設(shè)計的特色功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]石海貝，任秀峰.淺談嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)[J].信息與電腦：理論版，2010（2）.

[2]江維，桑楠.面向高等教育的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革[J].計算機(jī)教育，2011（16）.

[3]王振華，劉慧芳.嵌入式軟件開發(fā)實踐教學(xué)改革與探索[J].教育教學(xué)論壇，2016（34）.

第6篇：操作系統(tǒng)實驗報告范文

本文將主要談?wù)撐覀円劳卸嗝襟w等教學(xué)手段和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)搭建的多元立體化教學(xué)平臺，在操作系統(tǒng)教學(xué)中的一些探索和體會及教學(xué)效果。 

一、理論課講授：在建構(gòu)主義理論指導(dǎo)下，引導(dǎo)學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，化被動接受知識為主動探索未知 

（一）多以實例剖析抽象概念和理論 

操作系統(tǒng)的功能即為用戶程序提供抽象和管理計算機(jī)資源，因此《操作系統(tǒng)》課程的抽象概念是需要重點講解和分析的，是含混不清的一般性敘述？還是通過解析某個特定實例？我們在實踐中發(fā)現(xiàn)后一種方式效果要好。 

（二）注意理論聯(lián)系實踐，循循善誘 

在課程講授過程中，盡可能的用身邊的客觀問題做實例，讓學(xué)生更好的理解相關(guān)的概念和算法。例如：在介紹頁面置換算法時，以新進(jìn)商品（頁面）要放入到超市貨架（內(nèi)存）為例說明當(dāng)貨架滿時將哪件商品換出合適。FIFO算法忽略了商品自身的重要性，因此FIFO算法并不合理。然后引導(dǎo)學(xué)生綜合考慮進(jìn)入超市的先后和重要性（即最近是否有顧客瀏覽或者購買該商品）的置換算法（第二次機(jī)會頁面置換算法）會比較合理。接下來又拋出第二次機(jī)會算法經(jīng)常要在鏈表中移動頁面降低了效率的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考更好的辦法，也就是把頁面保存在循環(huán)鏈表中，即時鐘頁面置換算法。如此，從生活的例子入手，一步一步引導(dǎo)學(xué)生思考，既可以加深對頁面置換算法的理解又可以增加課堂氣氛的活躍。無形中學(xué)生成為知識獲取的主體，可以進(jìn)一步引導(dǎo)其提出其它教材中未提到的頁面置換算法，從而為后續(xù)的設(shè)計性和綜合性實踐奠定理論基礎(chǔ)。 

（三）善用比喻類比和動畫 

操作系統(tǒng)課程中有一些晦澀的理論和算法，直接講解很容易停留在抽象層面。此時采用恰當(dāng)?shù)谋扔?、類比或形象的動畫，學(xué)生會比較容易理解和消化。而對于一些操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和管理的算法的描述則可以借助Flash動畫直觀而形象，學(xué)生表示很受用。此外，吸引學(xué)生參與到相關(guān)Flash動畫制作工作當(dāng)中，將激發(fā)起極大學(xué)習(xí)興趣和積極性。 

（四）習(xí)題講解同步，并引入實際操作系統(tǒng)平臺案例分析 

每講完一個關(guān)鍵知識點就輔助一定習(xí)題，鼓勵學(xué)生大膽思考，勇敢出錯。然后針對學(xué)生出的典型錯誤，結(jié)合知識點剖析，讓學(xué)生對抽象理論有深刻的理解并學(xué)會拿來解決實際問題。對于核心知識點，引入具體操作系統(tǒng)平臺案例深入分析，讓學(xué)生可以觸及進(jìn)程管理、內(nèi)存分配機(jī)制等內(nèi)核，使學(xué)生對研究開發(fā)嵌入式系統(tǒng)、交互系統(tǒng)等有了清晰認(rèn)知。 

二、實踐教學(xué)改革：強(qiáng)調(diào)實踐出真知，同時強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊協(xié)作的力量，實現(xiàn)知識和能力互長 

實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的“切入點”。實踐教學(xué)的廣泛性和立體性使其在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力過程中具有不可替代的作用。我們在楊柳等采取“重基礎(chǔ)、重實踐、重創(chuàng)新的多方位教學(xué)模式”啟發(fā)下，根據(jù)獨(dú)立學(xué)院的實際學(xué)情，提出了以實驗（包括基礎(chǔ)性實驗、設(shè)計性實驗、綜合性實驗）和項目實戰(zhàn)為核心的實踐教學(xué)模式，確保實踐內(nèi)容的可操作性和連貫性、漸進(jìn)性。 

（一）驗證性實驗：以一個具體的操作系統(tǒng)（Linux）為例進(jìn)行與課程知識點直接相關(guān)的實驗，如基于Linux命令的進(jìn)程創(chuàng)建，讓學(xué)生將學(xué)到的知識馬上進(jìn)行實踐操作，有利于知識的鞏固和洞察操作系統(tǒng)的具體行為，進(jìn)而深入理解操作系統(tǒng)的精髓。 

（二）設(shè)計性仿真實驗：與具體平臺無關(guān)，如銀行家算法模擬，重點在于通過實驗掌握核心算法，并為后續(xù)的綜合性實驗和項目實戰(zhàn)做準(zhǔn)備。 

（三）綜合性實驗：引入開源的Linux系統(tǒng)內(nèi)核分析，布置對內(nèi)核進(jìn)行修改的綜合性實驗，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的興趣和主動性，又訓(xùn)練學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力。 

（四）項目實戰(zhàn)：最后在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生在開源代碼基礎(chǔ)上設(shè)計和實現(xiàn)一個完整的小型操作系統(tǒng)，從而大大提升應(yīng)用實踐能力。 

此外，實驗中設(shè)計了若干思考題，讓學(xué)生觀察實驗結(jié)果總結(jié)相關(guān)理論，以進(jìn)一步提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。并針對學(xué)生基礎(chǔ)和能力的參差不齊，提出了分層次教學(xué)，對實驗的要求分為最高目標(biāo)和最低要求，規(guī)定所有學(xué)生必須都完成最低要求內(nèi)容，而對達(dá)到最高目標(biāo)的學(xué)生有加分獎勵。為實現(xiàn)新形式下應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，協(xié)同合作能力培養(yǎng)不可或缺，在實踐教學(xué)上體現(xiàn)在：在上機(jī)過程中，由于學(xué)生太多，在鼓勵同學(xué)們優(yōu)勢互補(bǔ)的基礎(chǔ)上分了組，從而可以優(yōu)先對組長指導(dǎo)，然后由組長指導(dǎo)學(xué)生；同組同學(xué)相互探討解決在實踐設(shè)計過程中遇到的各種問題和程序錯誤。當(dāng)問題較普遍的時候，當(dāng)堂或者下一次課的講授中集中說明講解。課后學(xué)生上交實驗報告（設(shè)置提交期限，超過期限將扣分甚至不得分）。在實踐教學(xué)中依然遵從了學(xué)生為主體，老師引導(dǎo)和協(xié)助的建構(gòu)主義理念。 

三、評價方式改革：過程性評價為主的多元一體評價方式，激發(fā)學(xué)生更大的積極性和進(jìn)取心，化知識獲取為能力提升 

改變傳統(tǒng)以單一的試卷形式進(jìn)行的總結(jié)性、知識性考核方式，探索以能力為導(dǎo)向的過程性評價機(jī)制，淡化期末考試。采用平時考核與期終考核相結(jié)合、知識評價與能力評價相結(jié)合的課程學(xué)習(xí)評價方式。采取任務(wù)驅(qū)動模式，引導(dǎo)和推動學(xué)生循序漸進(jìn)地完成教師設(shè)計的課程內(nèi)容，促使學(xué)生從被動的知識接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥闹R探索者，構(gòu)建各自的知識樹，并使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐步訓(xùn)練和養(yǎng)成良好的紀(jì)律性、溝通合作的技能、多元思維方式等綜合素質(zhì)和能力。 

我們采用概念闡釋到位的經(jīng)典外文教材及譯本，講述過程中注重采用實例分析，避免含混不清的一般性敘述；完整的實驗講義和明確的實驗?zāi)繕?biāo)，將實踐教學(xué)落到實處，真正實現(xiàn)了理論與實踐的緊密結(jié)合；教學(xué)內(nèi)容由淺及深、層進(jìn)式教學(xué)內(nèi)容設(shè)計更好的貼合了我們實際學(xué)情。我們課程團(tuán)隊通過多種教學(xué)手段相互補(bǔ)充，集課堂、實驗、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)于一體，初步形成了多維立體化教學(xué)模式：“課內(nèi)教師教學(xué) + 課外學(xué)生小組學(xué)習(xí)+創(chuàng)新項目實踐”，“常規(guī)教學(xué) + 實驗教學(xué) + 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”，“課上多媒體教學(xué)為主/板書為輔 + 啟發(fā)引導(dǎo)為主/講授為輔 + 現(xiàn)場習(xí)題和案例集中剖析”及 “課后作業(yè)練習(xí) + 上機(jī)實踐+ 畢業(yè)設(shè)計項目演練”。這些探索和改革顯著改善了教學(xué)效果。 

參考文獻(xiàn)： 

第7篇：操作系統(tǒng)實驗報告范文

關(guān)鍵詞 Seminar教學(xué)方法 嵌入式系統(tǒng) 實驗教學(xué)

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

Seminar可以翻譯為研討課，是在歐美國家常見的一種教學(xué)模式。在Seminar教學(xué)模式中，學(xué)生針對某一要解決的課題組成小組，教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究并且學(xué)生之間、教師和學(xué)生之間可以自由進(jìn)行學(xué)術(shù)探討，從而達(dá)到“學(xué)有所獲、教學(xué)相長、日學(xué)日進(jìn)”的教育目的。①Seminar教學(xué)方法的優(yōu)點在于：一方面它可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作的精神，提高學(xué)生分析和解決問題的能力；另一方面也有利于促進(jìn)教師的教學(xué)水平、科研能力的提高和知識面的拓寬。

嵌入式系統(tǒng)課程涉及電子、計算機(jī)、自動控制等諸多專業(yè)知識，專業(yè)性強(qiáng)，包括操作系統(tǒng)、微機(jī)原理、編程語言程序設(shè)計、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和單片機(jī)設(shè)計等課程內(nèi)容。②要想比較牢固地掌握嵌入式系統(tǒng)的知識和技術(shù)，學(xué)生往往需要經(jīng)歷基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)、現(xiàn)場的觀摩演示以及親自動手操作等幾個過程。要想最終成為一名合格的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)人才，還需要在此基礎(chǔ)上經(jīng)過進(jìn)一步的實踐鍛煉，掌握解決實際問題的技巧，并積累豐富的經(jīng)驗。對于這樣一門綜合性很強(qiáng)的課程，實驗教學(xué)是整個教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)。③在傳統(tǒng)的實驗課程中，一般都有詳細(xì)的實驗指導(dǎo)書，學(xué)生只需要根據(jù)指導(dǎo)書中給出的實驗步驟，利用教師給出的實驗設(shè)備，按部就班地操作就能獲得理想的實驗結(jié)果，這種傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ讲荒艹浞值丶ぐl(fā)學(xué)生的主觀能動性。為了能夠進(jìn)一步拓寬了學(xué)生的思路，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，我們在傳統(tǒng)實驗課程的基礎(chǔ)上設(shè)計了若干綜合性實驗。同傳統(tǒng)驗證性實驗相比，綜合性實驗內(nèi)容相對復(fù)雜，涉及到的知識點較多，一改過去傳統(tǒng)驗證性實驗?zāi)爻梢?guī)的實驗方法。并且我們在綜合性實驗教學(xué)中引入Seminar教學(xué)方法，讓學(xué)生針對某一綜合性實驗課題進(jìn)行自由研討，培養(yǎng)學(xué)生從問題需求開始， 掌握如何獨(dú)立設(shè)計系統(tǒng)的方法，取得了良好的教學(xué)效果。

1 Seminar教學(xué)方法實施過程

1.1 Seminar題目的選擇

Seminar教學(xué)方法旨在對某一課題進(jìn)行研究討論，因而選擇的題目不宜太過簡單，要具有一定的綜合性和適當(dāng)?shù)碾y度，同時也要考慮到學(xué)生的基礎(chǔ)和水平，題目的制定也要基于學(xué)生所學(xué)過的知識和已經(jīng)完成了的基礎(chǔ)實驗。在進(jìn)行綜合實驗之前，要求學(xué)生已經(jīng)在理論課上學(xué)完了相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識，并且完成了相關(guān)的基礎(chǔ)實驗。舉例來說，在嵌入式系統(tǒng)實驗教學(xué)中我們常做的基礎(chǔ)實驗有三個：（1）LCD接口應(yīng)用實驗，實現(xiàn)在LCD上顯示某種色彩、繪制簡單圖形的編程；（2）觸摸屏應(yīng)用實驗，掌握ARM處理器與觸摸屏的驅(qū)動控制器的接口電路和操作編程；（3）步進(jìn)電機(jī)控制實驗，掌握步進(jìn)電機(jī)控制原理，編寫步進(jìn)電機(jī)相關(guān)函數(shù)，實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、停車、調(diào)速?；谶@三個基礎(chǔ)實驗我們設(shè)計了一個綜合性實驗，要求用觸摸顯示屏實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制和工作狀態(tài)顯示。該綜合實驗需要通過學(xué)生自己的分析研究，構(gòu)建一個實用的系統(tǒng)，即用到了以前學(xué)到的基礎(chǔ)知識，又具有一定的綜合性，非常適合采用Seminar教學(xué)方法。

1.2 Seminar題目的布置

一般在上課前一周， 對實驗任務(wù)進(jìn)行布置，主要包括對將要進(jìn)行的實驗課的題目、人員和實驗進(jìn)程進(jìn)行簡要介紹和安排，提供給學(xué)生相關(guān)的科技文獻(xiàn)和資料，要求學(xué)生認(rèn)真閱讀，指導(dǎo)學(xué)生對實驗方案的設(shè)計進(jìn)行思考，每個學(xué)生都要準(zhǔn)備至少一個可行方案，以備課堂上作為小組的備選方案進(jìn)行討論。也可以給出幾個難度、類型近似的多個可選題目，供學(xué)生結(jié)合自己的實際進(jìn)行選擇。在此階段教師可以安排一個統(tǒng)一的答疑時間對他們的疑問進(jìn)行解答。

1.3 針對實驗題目進(jìn)行研討

我們進(jìn)行Seminar實驗教學(xué)的地點為嵌入式系統(tǒng)實驗室，總共有10套實驗平臺。對參加實驗的學(xué)生進(jìn)行分組，一般3～4人一組，每組一套實驗平臺， 有利于相互探討并設(shè)計方案。該實驗室既可以進(jìn)行小組討論，也可以在討論好方案后直接進(jìn)行實施驗證。為了讓每個學(xué)生都能參與，在課程開始前小組成員要自行進(jìn)行分工，做到各司其職。課程開始后，教師在課堂上隨時可以參與到學(xué)生們的研討過程中，可以和學(xué)生一起分析、解決問題。 教師如果發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生不積極發(fā)言或不愿一起參與方案的設(shè)計時，可以對他們進(jìn)行提醒或者向他們提出問題。教師如果發(fā)現(xiàn)有的小組討論離題，可以幫助他們回到原題。由于Seminar這種教學(xué)模式具有多向互動性，它可以全方位調(diào)動起一個小組里所有成員參與實驗課程的積極性，有利于將發(fā)散性思維轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實，能夠促進(jìn)學(xué)生獨(dú)創(chuàng)精神的形成。Seminar 教學(xué)模式和一般的課堂討論有很大的區(qū)別， 它致力于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立科研能力并將其落實到課堂的研討交流中，它在強(qiáng)調(diào)對學(xué)生的自學(xué)能力和科研能力的培養(yǎng)的同時，也注重激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。

1.4 研討結(jié)果的實施

Seminar討論好的實施方案正確與否，需要進(jìn)行驗證，這也就是實驗操作過程。這一過程主要包括學(xué)生編寫、調(diào)試和運(yùn)行程序并記錄實驗過程。教師對學(xué)生的實驗過程進(jìn)行指導(dǎo)并掌握全班同學(xué)實驗操作的總體情況。在這個過程中，小組成員之間也在進(jìn)行研討式學(xué)習(xí)：在小組內(nèi)部如果發(fā)現(xiàn)同組同學(xué)出現(xiàn)錯誤操作，就會在小組內(nèi)部討論并改正，遇到操作上的問題也可向同組的同學(xué)請教。實驗的最終順利完成需要每個小組成員相互配合和共同努力。在整個實驗的實施過程中，每個小組成員根據(jù)預(yù)先的分工，保證完成自己的實驗操作。由于小組成員在整個實驗操作過程中一直在交流和探討，所以研討結(jié)果的實施過程實際上是Seminar研討過程的繼續(xù)。

1.5 實驗結(jié)果匯報

實驗操作結(jié)束后，每組學(xué)生中要選出一名學(xué)生，代表本組向全班同學(xué)匯報本次的實驗情況。報告內(nèi)容主要包括實驗方案的設(shè)計、程序的編寫、調(diào)試和運(yùn)行以及實驗結(jié)果分析。無論報告任何主題，報告人首先要對所做的實驗內(nèi)容進(jìn)行簡單介紹，然后著重介紹自己小組的實驗設(shè)計思路、設(shè)計方案，最后對實驗結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)。然后指導(dǎo)教師可以根據(jù)學(xué)生的發(fā)言，在課堂上引導(dǎo)全班同學(xué)針對某個或某幾個相關(guān)問題進(jìn)行討論性的發(fā)言。教師的作用就是引導(dǎo)討論的進(jìn)程，掌握和調(diào)控課堂有限的時間。在實驗結(jié)果匯報結(jié)束后學(xué)生需要上交一份有關(guān)本次實驗的報告。同傳統(tǒng)的實驗報告不同，該報告要求以小論文的形式進(jìn)行撰寫。這種以小論文為形式的實驗報告主要包括以下內(nèi)容： 論文的題目、前言部分、設(shè)計方案及方法、實驗結(jié)果與分析、結(jié)論。論文題目一般情況下就是實驗的題目。 前言部分一般介紹對題目的認(rèn)識以及對題目的探討過程，類似于綜述。設(shè)計方案及方法一般是指學(xué)生們在實驗研討過程中所確定的實驗實施方案和具體方法。實驗結(jié)果與分析主要包括實驗數(shù)據(jù)、實驗現(xiàn)象的記錄以及實驗結(jié)果的分析說明。結(jié)論部分是學(xué)生們對整個實驗及研討過程所做的總結(jié)，主要?dú)w納總結(jié)自己在實驗中的收獲和經(jīng)驗。

1.6 Seminar成績的評定

一般情況下， “Seminar”模式實驗課的總成績可以通過以下4個分項成績加權(quán)求和獲得：（1）Seminar實驗前期準(zhǔn)備得分。主要包括是否對實驗內(nèi)容提前預(yù)習(xí)，對題目的理解是否正確，是否查閱了相關(guān)文獻(xiàn)等。（2）Seminar實驗研討得分。主要包括是否積極參與實驗方案的研討，對教師或同學(xué)的提問是否能夠準(zhǔn)確回答，是否提出了關(guān)鍵性的問題以及是否提出了準(zhǔn)確合理的解決方案。（3）Seminar實驗實施得分。主要包括實驗步驟是否準(zhǔn)確無誤，實驗結(jié)果是否正確有效。（4）Seminar實驗報告得分。這部分分值取決于學(xué)生最終所提交的以小論文為形式的實驗報告的質(zhì)量，具體可以根據(jù)實驗報告中方案是否合理，結(jié)果是否正確，分析是否透徹，以及是否有自己獨(dú)到的見解進(jìn)行評分。

2 教學(xué)效果分析

與傳統(tǒng)驗證性實驗相比，綜合性實驗內(nèi)容更復(fù)雜，涉及到更多知識點，對學(xué)生分析問題和解決問題的能力提出了更高的要求。Seminar 教學(xué)方法的引入，改變了嵌入式系統(tǒng)實驗教學(xué)由教師作為主導(dǎo)的傳統(tǒng)，將傳統(tǒng)教學(xué)上的“單向傳導(dǎo)模式”改變?yōu)椤半p向互動模式”。 Seminar這種多向互動的交流方式，可以全方位調(diào)動所有參與者的學(xué)習(xí)熱情，有利于學(xué)生形成獨(dú)創(chuàng)性見解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和主動性。在Seminar實驗課程的教學(xué)中還要注重培養(yǎng)學(xué)生以口頭和書面形式對知識進(jìn)行傳遞的能力，注重提高學(xué)生對知識進(jìn)行歸納整理的能力以及展示成果和表述觀點的能力。另外，Seminar這種教學(xué)形式還為學(xué)生提供了合作交流的機(jī)會，通過在課堂引入合作精神，有利于提高學(xué)生的團(tuán)隊合作能力。從最終實驗效果來看，將Seminar教學(xué)模式引入嵌入式系統(tǒng)的實驗課程既能夠優(yōu)化學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，又有助于提高學(xué)生分析和解決問題的能力以及協(xié)同學(xué)習(xí)的能力。同傳統(tǒng)的按部就班式的實驗教學(xué)相比，學(xué)生能夠獲得更大的收獲。

注釋

① 林培錦.Seminar在大學(xué)本科教學(xué)中的價值及應(yīng)用[J].寧波大學(xué)學(xué)報，2010.32（1）：32-36.

第8篇：操作系統(tǒng)實驗報告范文

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；驗證性實驗；設(shè)計性實驗

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)02-0368-02

Teaching Reform of Operating System Principles Course Combining with Experiment

ZHANG Jun

(Hulunbeir College, Hulunbeir 021008, China)

Abstract: To applied undergraduate college and academy, operating system principles course is a professional core course in computer sci? ence and technology major, which emphasizes that theory and practice should combine closely with each other. In this paper, replication experiment of operating system course is firstly discussed in order to improve students’ profound understanding of operating system knowl? edge. Then comprehensive design experiment teaching is carried out and implemented gradually. At last several typical examples of design experiment have been listed.

Key words: operating system; replication experiment; design experiment

操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件，位于裸機(jī)和其它系統(tǒng)軟件之間，它是這樣一些程序模塊的集合-----它們管理和控制著計算機(jī)系統(tǒng)中的軟硬件資源，合理地組織計算機(jī)系統(tǒng)的工作流程，以便有效地利用這些資源為用戶提供一個功能強(qiáng)大、使用方便和可擴(kuò)展的工作環(huán)境，在用戶和計算機(jī)之間起到接口的作用。操作系統(tǒng)是目前最復(fù)雜、技術(shù)含量最高的軟件，在計算機(jī)專業(yè)軟、硬件課程的設(shè)置上起著承上啟下的作用，其中的許多設(shè)計思想、技術(shù)和算法都可以推廣和應(yīng)用到大型的、復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計，以及其它領(lǐng)域。因此，其教學(xué)目標(biāo)應(yīng)重在培養(yǎng)學(xué)生理解和掌握計算機(jī)操作系統(tǒng)的基本工作原理、設(shè)計技術(shù)及設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)系統(tǒng)軟件和大型應(yīng)用軟件的意識和能力，同時還要讓學(xué)生了解現(xiàn)代操作系統(tǒng)的新思想、新技術(shù)和發(fā)展研究動向。操作系統(tǒng)實驗部分的教學(xué)比較重要，對理解操作系統(tǒng)的理論知識和具體實現(xiàn)技術(shù)，體驗該課程的抽象思維方法，培養(yǎng)規(guī)范的系統(tǒng)程序設(shè)計能力，都具有十分重要的意義。本文就呼院操作系統(tǒng)實驗課程分析了從驗證性實驗到綜合設(shè)計性實驗的過度，并提出了解決操作系統(tǒng)課程實驗困難的一些設(shè)想。

1呼院操作系統(tǒng)實驗課程改革的必要性

1.1操作系統(tǒng)課程教學(xué)的特點

1）操作系統(tǒng)原理教學(xué)以課堂講授為主，形成了一種“灌輸式”的教學(xué)方法，對啟發(fā)式、討論式和研究式的教學(xué)方法采用的比較少，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新能力不強(qiáng)。

2）操作系統(tǒng)原理教學(xué)內(nèi)容理論性過強(qiáng)，實踐性較弱，這樣的教學(xué)形式不利于對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生缺少自己動手分析具體操作系統(tǒng)實例的能力，課程設(shè)計和實現(xiàn)環(huán)節(jié)幾乎沒有，學(xué)生參與研究性學(xué)習(xí)的機(jī)會少，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的興趣。

3）操作系統(tǒng)原理教學(xué)手段過于單一，僅局限于課程教學(xué)、多媒體教學(xué)、案例教學(xué)等少數(shù)教學(xué)手段，沒能充分利用實驗室環(huán)境的優(yōu)勢，進(jìn)而影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.2我?，F(xiàn)狀

近幾年呼院計算機(jī)系都招收高職類的本科生，由于學(xué)生的類別是高職，所以操作系統(tǒng)課程的實驗只是開設(shè)一些驗證性的實驗和閱讀大量的現(xiàn)成源代碼。例如：了解Windows XP的系統(tǒng)信息與注冊表；winXP任務(wù)管理器的使用；FAT32與NTFS文件的區(qū)別等。隨著學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的不斷提高和學(xué)生對專業(yè)知識需求的增加，只是開設(shè)這些簡單的驗證性實驗并不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程的需要，再加上操作系統(tǒng)課程理論教學(xué)本身的束縛，使得我們必須開設(shè)一些綜合設(shè)計性的實驗，利用學(xué)過的程序設(shè)計語言自己編一些程序，來配合完成操作系統(tǒng)理論課程和實驗課程的進(jìn)一步強(qiáng)化。

2操作系統(tǒng)實驗課程改革與初步分析

2.1從課堂講授的“灌輸式”向?qū)嶒炇业摹盎邮健鞭D(zhuǎn)變

“互動式”教學(xué)就是在教學(xué)過程中讓學(xué)生充分利用實驗室中的實驗環(huán)境而完成教學(xué)的方式。它培養(yǎng)了學(xué)生的參與意識、動手能力和思維能力，并能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能對以前學(xué)過的語言進(jìn)行鞏固和復(fù)習(xí)，是一種良好的教學(xué)方式。它符合素質(zhì)教育所提倡的“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體”的教學(xué)思想，使學(xué)生由被動變主動。

結(jié)合本校大學(xué)生自身的特點，采用“打比方-案例式-討論式”的模式，充分發(fā)揮其“學(xué)為主體”的作用。例如，在講授某個重點內(nèi)容時，可讓同學(xué)先預(yù)習(xí)，再由老師通過案例提出一些問題，學(xué)生帶著這些問題去討論研究，然后在實驗室解決，從而將遺忘部分補(bǔ)足。而后，由老師就該內(nèi)容做總結(jié)，提出重點部分和難點部分要求學(xué)生掌握，并請學(xué)生總結(jié)學(xué)習(xí)心得，寫出實驗報告，使其進(jìn)一步透徹掌握該內(nèi)容。最后，提出思考題和作業(yè)題給學(xué)生練習(xí)。經(jīng)過這樣一套程序下來，盡管教師沒有逐條講授，但學(xué)生掌握的程度卻比平常高。同時還可以鼓勵學(xué)生參與課題研究。通過把與課程內(nèi)容有關(guān)的科研課題進(jìn)行分解，在授課過程中提出，讓學(xué)生自愿結(jié)成小組進(jìn)行資料搜集和研究，充分發(fā)揮協(xié)作精神，促進(jìn)教學(xué)相長。

2.2從以“理論”為中心向以“實踐”為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變

操作系統(tǒng)原理是一門理論性和實踐性都很強(qiáng)的課程，它來自于客觀需要，現(xiàn)正運(yùn)行在各種不同類型的機(jī)器上。操作系統(tǒng)中的概念在實際操作系統(tǒng)中體現(xiàn)，操作系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)在實際操作系統(tǒng)中實施。因此，要加強(qiáng)該門課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。根據(jù)該門課程的特點，通過開拓思維、研究實例和實際實踐，培養(yǎng)學(xué)生從理論中來，到理論中去，再進(jìn)一步升華為理論的創(chuàng)新能力。

1）建立“案例－原理－實踐”的教學(xué)模式。根據(jù)操作系統(tǒng)的特點，摒棄過去只注重書本內(nèi)容的教學(xué)方法，引進(jìn)實際工作的案例。通過案例分析，促使學(xué)生從實際出發(fā)，從現(xiàn)實的角度看待問題、分析問題、解決問題，不再局限于書本上的條條框框。而穿插于案例分析之中的原理介紹，使學(xué)生潛移默化地學(xué)會運(yùn)用原理。對操作系統(tǒng)設(shè)計的親身實踐，使得學(xué)生把所學(xué)轉(zhuǎn)化為所用，并在所用中不斷加深與把握對操作系統(tǒng)的理解，避免高分低能的現(xiàn)象。

2）建立“與生活聯(lián)系起來”的深入淺出講解模式。由于操作系統(tǒng)的許多原理本來就來源于生活。如進(jìn)程同步與生活中約會、乘車的類似性；緩沖區(qū)與超市、圖書館的類似性；層次結(jié)構(gòu)與人類上層建筑、人際關(guān)系的類似性等。通過把這些人類生活中常見的機(jī)制引入到教學(xué)中進(jìn)行類比分析，使枯燥的操作系統(tǒng)原理變得生動有趣，再結(jié)合著一些編程語言來實現(xiàn)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3）采用“模擬”教學(xué)法，為學(xué)生提供一個在仿真模擬環(huán)境中創(chuàng)新的機(jī)會。在實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)上，可以通過和一些企業(yè)合作，使用最新的軟件工具，搭建項目實踐的先進(jìn)實驗平臺。鼓勵學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)上進(jìn)行創(chuàng)新，提出自己的見解和設(shè)計，并在實驗室加以驗證，從根本上和底層次上深化對操作系統(tǒng)的理解和掌握。

4）以“趣味性”激起學(xué)習(xí)的興趣。通過第一線精英的現(xiàn)身說法，講解在設(shè)計過程中遇到的具體問題和采用的具體解決方法，將操作系統(tǒng)的原理在實踐中進(jìn)行分析，促使學(xué)生從現(xiàn)實的角度分析和解決問題。穿插于案例分析之中的原理介紹，使學(xué)生潛移默化地學(xué)會運(yùn)用原理、把握精髓、深入淺出，使學(xué)生真正清楚操作系統(tǒng)的奧妙，從而提高學(xué)生對操作系統(tǒng)的興趣。

2.3建立“驗證性”實驗到“綜合設(shè)計性”實驗的過度

作為普通本科院校，操作系統(tǒng)實驗課程按深度分為五個層次，即：使用級（指如何使用操作系統(tǒng)，包括對命令、系統(tǒng)調(diào)用和系統(tǒng)文件的使用）、觀察級（指通過使用級的接口，從外部觀察操作系統(tǒng)的內(nèi)部工作過程和結(jié)構(gòu)）、系統(tǒng)管理級（指系統(tǒng)或設(shè)備的安裝、配置和性能調(diào)整）、源碼閱讀級（指少量源代碼閱讀）和實現(xiàn)級（指實現(xiàn)一個操作系統(tǒng)某些模塊的子功能）。而我校由于知識體系的局限性只開設(shè)了前四個層次的實驗，對于實現(xiàn)級還沒真正落實和研究，而綜合設(shè)計性實驗必不可少，所以在此基礎(chǔ)上開設(shè)設(shè)計與實現(xiàn)的實驗迫在眉睫。開設(shè)綜合設(shè)計性的實驗要求學(xué)生具有很好的程序設(shè)計語言功底和邏輯思維能力，培養(yǎng)學(xué)生這方面的能力也是教師現(xiàn)在最主要的職責(zé)。

3科學(xué)地組織設(shè)計性實驗的教學(xué)內(nèi)容

操作系統(tǒng)的功能分為處理機(jī)管理、存儲器管理、設(shè)備管理、文件管理和用戶接口五個模塊，由此設(shè)計的實驗教學(xué)內(nèi)容如下：

3.1處理機(jī)管理模塊

該模塊包括進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程互斥、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信、進(jìn)程死鎖子模塊。其中比較典型的同步算法有生產(chǎn)者與消費(fèi)者問題、讀者與寫者問題、哲學(xué)家進(jìn)餐問題、司機(jī)與售票員問題、圖書館管理問題、父親分水果問題等等。還有進(jìn)程的創(chuàng)建（fork）、進(jìn)程撤銷、進(jìn)程掛起、進(jìn)程激活、進(jìn)程阻塞、進(jìn)程喚醒等原語的實現(xiàn)都可以作為設(shè)計和實現(xiàn)的實驗題目。

3.2存儲器管理模塊

該模塊包括分區(qū)、分頁、分段、段頁式存儲管理方式，而現(xiàn)代操作系統(tǒng)主要以動態(tài)存儲分配方式來實現(xiàn)虛擬存儲，讓學(xué)生模擬一些替換存儲空間的算法，對該算法編程來實現(xiàn)相關(guān)操作。其中經(jīng)常使用的算法有FIFO，LRU等。

3.3設(shè)備管理模塊

該模塊包括緩沖區(qū)隊列的管理，磁盤設(shè)備的管理等。因為I/O設(shè)備的低速與CPU設(shè)備的高速之間的速度不匹配，使得CPU的大量時間處于等待狀態(tài)，降低了CPU的利用率，所以設(shè)置緩沖區(qū)可以很好的解決這個矛盾。在此知識結(jié)構(gòu)中可以實現(xiàn)編寫一個簡單的鍵盤驅(qū)動程序模塊等。

3.4文件管理和用戶管理模塊

該模塊包括文件存儲空間的管理，文件的相關(guān)操作命令。用戶管理模塊包括命令接口和系統(tǒng)調(diào)用。這兩個模塊知識簡單，屬于操作類，所以在這就不用設(shè)置綜合設(shè)計性的實驗。

4結(jié)束語

隨著計算機(jī)應(yīng)用向縱深方向進(jìn)一步拓展，計算機(jī)操作系統(tǒng)課程的重要性日益凸顯，然而傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)原理教學(xué)模式重視理論知識的教授、忽略實踐的重要性、教學(xué)手段單一等缺陷，致使學(xué)生無法深入掌握操作系統(tǒng)原理的精髓，因此積極探索操作系統(tǒng)原理教學(xué)模式的實驗改革具有十分重要而深遠(yuǎn)的意義。本文從三個角度提出了相應(yīng)的改革措施，即從“灌輸式”教學(xué)模式向“互動式”實驗?zāi)Ｊ睫D(zhuǎn)變，增強(qiáng)學(xué)生的自學(xué)能力和編程能力；從以“理論”為中心向“理論與實踐并重”的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力；從“驗證性”實驗到“綜合設(shè)計性”實驗教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，以期對操作系統(tǒng)原理教學(xué)和實驗?zāi)Ｊ礁母镉兴鶈l(fā)，使學(xué)生充分利用所學(xué)知識和技能，認(rèn)識到操作系統(tǒng)課程在計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中的重要地位和作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]范輝.操作系統(tǒng)原理與實訓(xùn)教程[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2]王振邦.高職操作系統(tǒng)原理課程教學(xué)改革初探[J].計算機(jī)教育,2007(18).

第9篇：操作系統(tǒng)實驗報告范文

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；實驗項目；實驗平臺

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 22-0021-04

1引言

操作系統(tǒng)課程是一門內(nèi)容豐富，包含許多概念、方法、算法的課程，解決好理論與實踐相結(jié)合的問題是提高操作系統(tǒng)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。例如，如果在講解同步機(jī)制前先指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計并發(fā)運(yùn)行的多線程程序，當(dāng)他們直接觀察到由于缺乏同步機(jī)制導(dǎo)致程序結(jié)果出錯的情景，就會激發(fā)出對解決方案的學(xué)習(xí)熱情。國內(nèi)外許多大學(xué)針對操作系統(tǒng)課的實踐環(huán)節(jié)提出了豐富的多層次的實驗方案，下面分別從實驗內(nèi)容、實驗環(huán)境、考核方法與標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行分析介紹。

2實驗內(nèi)容

對于操作系統(tǒng)課程實驗，實驗平臺在很大程度上決定了實驗的內(nèi)容和難度以及效果，所以我們下面主要按照實驗平臺或?qū)崿F(xiàn)層次劃分項目的類型。

1.1教學(xué)用操作系統(tǒng)

這類實驗又可以分為基于模擬器的和直接運(yùn)行于裸機(jī)上的實際OS源代碼?；谀M器的有伯克利的OPS、Toy、Nachos、MPX、OPS、上海交大開發(fā)的MOS操作系統(tǒng)等。直接運(yùn)行于裸機(jī)上有MINIX、XINU等?；谀M器的系統(tǒng)是面向?qū)嶒炘O(shè)計的，會設(shè)置一些便于的調(diào)試與項目管理的特征。例如，OPS系統(tǒng)允許學(xué)生周期地查看系統(tǒng)的狀態(tài)信息，包括設(shè)備表、PCB池、事件隊列等。學(xué)生也有機(jī)會修改模擬參數(shù)[1]。OPS的項目產(chǎn)生器能自動生成模板文件，包含過程頭和所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)聲明，只由學(xué)生完成過程體。

作為一個教學(xué)用操作系統(tǒng)，Nachos的目標(biāo)不是展示一個成功的操作系統(tǒng)，而是提供一個便于擴(kuò)展的框架。例如它的文件系統(tǒng)實現(xiàn)了所有必要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只是在很多方面做了一定的限制，可將實驗項目內(nèi)容設(shè)置為消除某些限制。

MINIX是一個雖小但完整的教學(xué)用操作系統(tǒng)，可運(yùn)行于實際的機(jī)器硬件上。與基于模擬器上的系統(tǒng)比，它可以給學(xué)生更切實的感受。包含有3000行注釋的12000行源代碼使整個系統(tǒng)較為容易閱讀和理解，MINIX“小”到學(xué)生可以理解它的主體部分，“大”到足夠讓學(xué)生體會到一處小小的修改會影響到表面上看起來不相關(guān)的函數(shù)里。學(xué)生項目可以是修改調(diào)度器或增加新的文件系統(tǒng)等。但是從教學(xué)的角度看，上萬行的代碼仍過于龐大，并且MINIX的“完整”也限制它的擴(kuò)展余地。所以近年來出現(xiàn)了面向“簡單、真實、容易理解的”的雛型操作系統(tǒng)，例如瑞士ETHZ大學(xué)的Topsy、美國馬里蘭大學(xué)的GeekOS，以及北京大學(xué)的PTOS等。

除了用于操作系統(tǒng)課的教學(xué)，近年來隨著嵌入式系統(tǒng)的興起，教學(xué)類操作系統(tǒng)正由于規(guī)模小而受到越來越多的關(guān)注。

1.2通用操作系統(tǒng)內(nèi)核

由于Linux操作系統(tǒng)是開放源碼的，所以這類實驗通常以Linux作為目標(biāo)平臺。此類實驗較早的提倡者是Gary Nutt［2］，他提出的一些實驗項目內(nèi)容被許多學(xué)校沿用、發(fā)展，在美國有10多所大學(xué)采用修改Linux內(nèi)核的實驗［3］。分析Linux源代碼能鍛煉學(xué)生分析大型軟件代碼的能力，對高質(zhì)量代碼分析、理解的過程也同時是一個學(xué)習(xí)好的編程風(fēng)格和設(shè)計思想的過程。所以雖然它們是操作系統(tǒng)類的實驗，但從某種程度上也是軟件工程類的實驗。

基于Linux的修改內(nèi)核實驗通常包含如下幾類內(nèi)容：

Linux內(nèi)核編譯與配置方法

在分析閱讀源代碼基礎(chǔ)上修改調(diào)度算法

實現(xiàn)新的同步原語

增加系統(tǒng)調(diào)用

增加可動態(tài)加載模塊

驅(qū)動程序設(shè)計

1.3仿真實驗

這類項目通常采取仿真實現(xiàn)操作系統(tǒng)中的一些典型技術(shù)，如進(jìn)程調(diào)度算法，但實現(xiàn)中涉及的資源和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是虛擬的，實現(xiàn)程序并不需要對實際資源進(jìn)行真正的訪問。國內(nèi)大多數(shù)高校都設(shè)置這類的實驗[2]。這類實驗不需特定的支撐平臺，教師避免了安裝和配置支撐平臺軟件的工作，學(xué)生避免了花在熟悉實驗平臺方面的時間，通常調(diào)試也更容易一些。而且教師可選擇更廣范圍的OS概念來分配項目。學(xué)生可以在任意計算機(jī)上使用任意程序設(shè)計語言來編程實現(xiàn)。

這類實驗最大的缺點是通常只要求實現(xiàn)一個孤立的模塊，無法體現(xiàn)操作系統(tǒng)系統(tǒng)各模塊之間復(fù)雜的聯(lián)系，只關(guān)注于某一個功能的實現(xiàn)，實際上相當(dāng)于簡化了問題。設(shè)想一個實現(xiàn)進(jìn)程調(diào)度算法的模塊，如果只是實現(xiàn)一個單獨(dú)的調(diào)度策略，而不是像一個實際的系統(tǒng)中那樣會綜合運(yùn)用多個策略；如果簡化系統(tǒng)的狀態(tài)為只是運(yùn)行與就緒；如果不考慮響應(yīng)信號會影響狀態(tài)轉(zhuǎn)換；如果系統(tǒng)調(diào)度的時機(jī)只是運(yùn)行完與時鐘中斷；如果不考慮實現(xiàn)定時喚醒機(jī)制；如果不考慮核心數(shù)據(jù)的保護(hù)等等；這樣的一個實現(xiàn)與實際系統(tǒng)中的復(fù)雜性不可同日而語，對輔助學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)理論的效果很有限。

所以，為了能夠真切體會操作系統(tǒng)作為一個大型系統(tǒng)軟件的復(fù)雜性，仿真實驗項目內(nèi)容的選擇與設(shè)計很重要。我們認(rèn)為操作系統(tǒng)內(nèi)核中的底層功能模塊不適合做這類實驗的題目，因為考慮到實現(xiàn)的效率，通常很難將它們孤立地設(shè)計。反之，高層功能模塊因為本來就設(shè)計為系統(tǒng)可靈活配置與擴(kuò)展的部分，與其他部分處于較松散的連接方式。這樣既能體會操作系統(tǒng)針對某一功能的設(shè)計思想，又避免糾纏于硬件相關(guān)的細(xì)節(jié)。例如，用戶空間的文件管理器就是這樣的項目[4]，實驗內(nèi)容的實現(xiàn)通過系統(tǒng)調(diào)用使用內(nèi)核中文件物理組織和設(shè)備管理模塊，項目的內(nèi)容聚焦在文件和目錄的管理方面。

1.4系統(tǒng)程序設(shè)計

系統(tǒng)程序設(shè)計是指編寫與操作系統(tǒng)緊密相關(guān)的程序，這些稱為系統(tǒng)軟件的模塊可看成是操作系統(tǒng)的部分。為了編制這些系統(tǒng)程序，需要詳細(xì)考察操作系統(tǒng)內(nèi)核提供的相關(guān)資源和服務(wù)，所以此類編程實踐能促使學(xué)生對系統(tǒng)調(diào)用和相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的深入理解。為強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)程序設(shè)計與操作系統(tǒng)教學(xué)的緊密聯(lián)系，美國斯坦福和加州伯克利大學(xué)沒有設(shè)置單獨(dú)的操作系統(tǒng)課，而是操作系統(tǒng)和系統(tǒng)程序設(shè)計課。UNIX類操作系統(tǒng)的命令解釋器的實現(xiàn)就是這類項目。在理論課程中只介紹命令解釋器所處的層次與功能，正好可以在實驗中講解它的實現(xiàn)方法，使學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)會fork、exec、wait等系統(tǒng)調(diào)用設(shè)計上的精妙之處。

用戶空間的線程庫的實現(xiàn)也是這種實驗項目。在理論課程中通常只介紹用戶級線程與內(nèi)核級線程的不同，而對用戶級線程怎樣在內(nèi)核不察覺的情形下進(jìn)行切換，學(xué)生往往感到困惑。通過這個實驗既可以幫助學(xué)生進(jìn)一步理解線程的概念，內(nèi)容本身也可以歸類為對內(nèi)核調(diào)度機(jī)制的仿真。怎樣既不失去仿真的“真”，又能夠控制實現(xiàn)的難度，通過提供支持庫實現(xiàn)對CPU寄存器的處理是一個比較好的方案[6]。這樣學(xué)生在實現(xiàn)線程庫時就可以不用匯編語言，在沒有簡化問題的前提下，只采用高級語言就能完成項目。

1.5系統(tǒng)體驗

這類實驗是在指定的操作系統(tǒng)下進(jìn)行，側(cè)重于系統(tǒng)的管理及應(yīng)用程序設(shè)計。與仿真實驗一樣，項目內(nèi)容局限在用戶空間，側(cè)重點在于操作系統(tǒng)的使用。這類項目的內(nèi)容通常有shell命令、shell程序、進(jìn)程通信、線程與同步等內(nèi)容。這類項目的設(shè)計目標(biāo)主要是開發(fā)特定操作系統(tǒng)之上的高級應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序會充分利用操作系統(tǒng)的各種支持，是運(yùn)行效率高的應(yīng)用程序。生產(chǎn)者消費(fèi)者問題、讀者寫者問題等就是這類的項目。在教學(xué)中，指明這類典型問題與實際應(yīng)用問題直接的聯(lián)系，才能使學(xué)生明了這些實驗的現(xiàn)實意義，是提高學(xué)生興趣的關(guān)鍵。

3課程設(shè)置以及輔助教學(xué)環(huán)境建設(shè)

近年來，許多大學(xué)加大了操作系統(tǒng)相關(guān)課程的教學(xué)力度，例如北京大學(xué)14周的“操作系統(tǒng)實習(xí)”課在2005年以前為選修課，2005年開始為本科生必修課。2007年起美國加州圣地亞哥大學(xué)新設(shè)置了“操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)”課，與“操作系統(tǒng)原理”和“操作系統(tǒng)實習(xí)”一起構(gòu)成了系列課程。

現(xiàn)在，開放源碼的操作系統(tǒng)不僅僅是爭得了一席之地，而且成了商業(yè)產(chǎn)品的有力競爭者。所以操作系統(tǒng)的實驗對象也更多地轉(zhuǎn)向了此類能提供高質(zhì)量產(chǎn)品級源碼的系統(tǒng)。此類系統(tǒng)由于功能的完整，導(dǎo)致系統(tǒng)龐大不適合在虛擬機(jī)上運(yùn)行，所以許多大學(xué)都設(shè)置了專用的操作系統(tǒng)實驗室。但是由于修改操作系統(tǒng)內(nèi)核的實驗有可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，為了避免系統(tǒng)崩潰，指導(dǎo)教師會專門指導(dǎo)編譯內(nèi)核時相關(guān)設(shè)置的方法，但是這種預(yù)防的方法是無法保證一定不會發(fā)生系統(tǒng)崩潰，而且由于修改內(nèi)核需要超級用戶的權(quán)限，這可能引起其他安全問題。例如機(jī)器上的所有文件的所有權(quán)和完整性都可能受到威脅。這意味著相應(yīng)的實驗用計算機(jī)由于不穩(wěn)定與公開性無法共享使用。當(dāng)系統(tǒng)無意中受到破壞時，應(yīng)當(dāng)有快速修復(fù)的方法。一個超級用戶可能有意無意地以大量發(fā)送數(shù)據(jù)包的方式影響網(wǎng)絡(luò)通信，造成拒絕服務(wù)攻擊。所以有必要研究相應(yīng)的管理方法。

一個比較全面的解決方案是這樣的[7]：

設(shè)置專人管理專用的操作系統(tǒng)實驗室，他同時是操作系統(tǒng)課的助教。

實驗用機(jī)通過一個服務(wù)器才能訪問網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器上設(shè)防火墻。服務(wù)器在WPI網(wǎng)上，實驗用機(jī)在內(nèi)網(wǎng)里。

實驗用機(jī)的快速恢復(fù)系統(tǒng)腳本程序制成可啟動CD?；謴?fù)方式應(yīng)有多種選項。

每一個實驗組指定一臺計算機(jī)，他們有root 權(quán)限。每個機(jī)器設(shè)三類賬戶：教師賬戶，本組賬戶和客人賬戶。

為防止有人用軟盤啟動其他組的計算機(jī)，設(shè)置BIOS使機(jī)器的啟動順序為硬盤、CD-ROM，并用密碼保護(hù)BIOS設(shè)置。

每個學(xué)生在服務(wù)器上設(shè)置一個賬戶，用于備份項目代碼以及在實驗室以外訪問實驗機(jī)。

為避免通過網(wǎng)絡(luò)竊取密碼，只允許安全的方式(SSH、slogin、scp)連接服務(wù)器。

每個學(xué)生都能在其他實驗用機(jī)上啟動所屬機(jī)器的X會話。這樣組中多人可同時工作。

因為相當(dāng)部分的操作系統(tǒng)實驗項目難度大，所以師生之間、學(xué)生之間的討論、交流信息非常重要。許多課程建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)環(huán)境以適應(yīng)這種需要，通常以學(xué)習(xí)交流論壇(BBS論壇)和新聞組的方式。

4評分方法與標(biāo)準(zhǔn)

學(xué)生獨(dú)自完成較大的項目有困難，應(yīng)當(dāng)組織3~4人團(tuán)隊共同完成。這樣既可以布置工作量大、難度大的項目，又可以鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。團(tuán)隊中，理論強(qiáng)與動手能力強(qiáng)的同學(xué)可以相互間學(xué)習(xí)交流，互取所長。這種“團(tuán)隊協(xié)作”方式最主要的缺點是不容易保證評價的公正性，如果教師想鑒別出“搭車”的學(xué)生，只能通過平時的交流和設(shè)置答辯環(huán)節(jié)。有的學(xué)校采用類似民主評議的方式，讓學(xué)生相互評估對項目完成的貢獻(xiàn)大小。

這種當(dāng)面評價的方式也許不適合國人愛照顧面子的習(xí)慣，所以有的大學(xué)不把自評的內(nèi)容放在報告中，而是直接以郵件的形式發(fā)給教師。為實現(xiàn)評價的公正性和便于助教操作，應(yīng)給出具體的評分標(biāo)準(zhǔn)。例如，可參考表1制作實驗評估表。

5結(jié)論

實驗對理解操作系統(tǒng)課的內(nèi)容很重要，有豐富的各種層次的實驗項目與環(huán)境供教師依據(jù)學(xué)生的水平進(jìn)行選擇。如果選擇做有可能使系統(tǒng)崩潰的實驗，應(yīng)當(dāng)有專門的實驗室并且采取可靠的管理措施。加強(qiáng)實驗過程中與學(xué)生的交流和對實驗報告的量化評價能夠督促學(xué)生重視實驗，獲得好的實驗效果。

參考文獻(xiàn)

[1] William Stallings. 操作系統(tǒng)―精髓與設(shè)計原理(第五版)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2006.

[2] G. Nutt. Kernel Projects for Linux. Addison-Wesley, 2001.

[3] Charles L. Anderson,Minh Nguyen.A SURVEY OF CONTEMP-

ORARY INSTRUCTIONAL OPERATING SYSTEMS FOR USE IN UNDERGRADUATE COURSES.Journal of Computing Sciences in Colleges, Volume 21, Issue 1, Pages: 183 C 190,October 2005.

[4] Gary Nutt. 操作系統(tǒng)現(xiàn)代觀點(原書第2版?實驗更新版)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[5] David Hovemeyer. GeekOS: An Instructional Operating System for Real Hardware[EB]. /docs/.

[6] Tom Bennet. A thread implementation project supporting an operating systems course，Journal of Computing Sciences in Colleges Volume 22 ,Issue 5May 2007.

[7] Mark Claypool, David Finkel, Craig Wills. An open source laboratory for operating systems projects. ACM SIGCSE Bulletin archive Volume 33 , Issue 3, September 2001.

作者簡介

劉曉燕(1963-)，女，博士，副研究員，主要研究方向： Linux 操作系統(tǒng)的研究和分析，知識工程，

張巖(1965-)，男，在職博士生，副教授。主要研究方向：生物信息學(xué)、信息集成。

通信地址：哈爾濱市南崗區(qū)西大直街92號哈爾濱工業(yè)大學(xué)318信箱150001