基于計算思維操作系統(tǒng)課程建設(shè)

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1、基于計算思維操作系統(tǒng)課程建設(shè)　　摘要：計算思維是當(dāng)前廣為關(guān)注的一個重要概念，如何在計算思維啟發(fā)下更好地調(diào)整教學(xué)思路是亟須考慮的問題。文章針對操作系統(tǒng)課程教學(xué)，從教學(xué)團(tuán)隊(duì)、教學(xué)內(nèi)容、教材等方面提出一些思考和建議。關(guān)鍵詞：計算思維；計算機(jī)教學(xué)；課程建設(shè)操作系統(tǒng)課程是計算機(jī)專業(yè)重要的核心基礎(chǔ)課程，是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才素質(zhì)框架的脊梁骨，在計算機(jī)專業(yè)課程體系中處于承上啟下的重要地位。操作系統(tǒng)作為配置在裸機(jī)上的第一層軟件，其功能實(shí)現(xiàn)不僅體現(xiàn)軟件技術(shù)的最新發(fā)展，還體現(xiàn)計算機(jī)硬件和體系結(jié)構(gòu)的最新成果。1教學(xué)中存在的主要問題操作系統(tǒng)課

2、程的理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)，概念多且抽象，涉及的知識面廣，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的思想和技術(shù)難于理解，實(shí)踐環(huán)節(jié)難于操作，給實(shí)際教學(xué)活動帶來諸多困難。該門課程的教學(xué)很難在課堂中得到良好的協(xié)調(diào)是普遍共識，其中存在的問題有以下幾個方面。1）孤立地討論該課程，忽略與前導(dǎo)、后續(xù)課程的有機(jī)聯(lián)系。9沒有與程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法等前導(dǎo)課程，Linux操作系統(tǒng)與程序設(shè)計、軟件工程等后續(xù)課程相互聯(lián)系。在具體教學(xué)過程中由于學(xué)時、學(xué)識等的限制，教師總是會割裂這些課程之間的聯(lián)系，從而令操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)變得索然寡味。2）理論與實(shí)踐脫節(jié)。由于操作系統(tǒng)課程內(nèi)容龐雜，

3、教師在教學(xué)中往往把主要精力用于理論講解，忽略培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力，甚至存在“反正學(xué)生以后也不會去做操作系統(tǒng)，只要了解基本原理即可”的想法，結(jié)果導(dǎo)致課程抽象且枯燥，學(xué)生缺乏動力，被動學(xué)習(xí)。很多學(xué)生都沒有分析和動手編寫操作系統(tǒng)源碼的經(jīng)驗(yàn)，也沒有看過操作系統(tǒng)進(jìn)程之間的通信、內(nèi)存的分配與回收等過程，認(rèn)為只要完成相關(guān)課后習(xí)題和通過最后的考試，這門課程就成了“過去式”，這全然失去了學(xué)習(xí)該課程的意義。3）操作系統(tǒng)內(nèi)核的發(fā)展使得分析愈發(fā)困難。操作系統(tǒng)發(fā)展迅速、規(guī)模巨大，用“覆壓三百余里，隔離天日”形容似乎也不為過；其關(guān)系錯綜復(fù)雜，叫

4、“廊腰縵畫，檐牙高啄；各抱地勢，鉤心斗角”也非言過其實(shí)。這在客觀上也增加了分析內(nèi)核的困難，讓人望而生畏，教師在實(shí)際教學(xué)過程尤其是實(shí)踐教學(xué)中確實(shí)難以把握。基于以上分析可以看出，操作系統(tǒng)教學(xué)需要一種更科學(xué)有效的教學(xué)體系和方法，以便充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，提高動手實(shí)踐和創(chuàng)新能力；而計算思維的出現(xiàn)為我們提供了一條新的思路。計算思維（computational9thinking）是卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授在于2006年3月在CommunicationsoftheACM上發(fā)表并定義的。她認(rèn)為計算思維是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概

5、念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動；計算思維的本質(zhì)是抽象和自動化。如同所有人都具備讀、寫、算能力一樣，計算思維是每個人都必須具備的思維能力，而不僅僅屬于計算機(jī)科學(xué)家。2基于計算思維的教學(xué)實(shí)踐思維貌似神秘之物，看不見、摸不著，但它卻是實(shí)實(shí)在在、有特點(diǎn)、有品質(zhì)的普遍心理現(xiàn)象。只要我們在實(shí)際教學(xué)活動中持之以恒地堅持進(jìn)行有目的、有計劃的訓(xùn)練，就有可能幫助學(xué)生培養(yǎng)這一思維能力。基于這種考慮并借鑒其他高校操作系統(tǒng)課程建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)，我們開展了相關(guān)教學(xué)探索。2.1成立相關(guān)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)9在前

6、期我們有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程組的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，這為我們成立操作系統(tǒng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)提供了極大幫助。教學(xué)團(tuán)隊(duì)全部由戰(zhàn)斗在教學(xué)和科研一線的計算機(jī)專業(yè)課程教師組成，既有教學(xué)、科研經(jīng)驗(yàn)豐富的教授、副教授，又有精力充沛、思維活躍的年輕講師。師資隊(duì)伍職稱比例合理，且全部具有碩士及以上學(xué)位。我們認(rèn)為團(tuán)隊(duì)的發(fā)展重在建設(shè)，而師資隊(duì)伍建設(shè)則是重中之重。我們的目標(biāo)是打造一支“科研有方向、學(xué)術(shù)有專攻、可持續(xù)發(fā)展能力強(qiáng)”的高水平團(tuán)隊(duì)，為此我們努力創(chuàng)造條件，通過“外引內(nèi)培”，多渠道加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)。該團(tuán)隊(duì)建立了“青年教師培養(yǎng)教學(xué)、科研雙導(dǎo)師制度”，將老教師的“傳幫

7、帶”和青年教師勇于創(chuàng)新的特點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來；積極爭取和創(chuàng)造條件，鼓勵教師通過攻讀博士學(xué)位，參加學(xué)術(shù)會議、訪學(xué)進(jìn)修和團(tuán)隊(duì)內(nèi)定期研討會等各種途徑，不斷提高團(tuán)隊(duì)教師的業(yè)務(wù)能力。近3年來，我們引進(jìn)博士一名；一位教師作為骨干教師由省教育廳資助做國內(nèi)訪問學(xué)者進(jìn)修；一位教師在職攻讀博士學(xué)位；一位教師遠(yuǎn)赴加拿大攻讀博士學(xué)位；一位教師被評為山東省優(yōu)秀共產(chǎn)黨員；一位教師被評為專業(yè)學(xué)科帶頭人。同時，團(tuán)隊(duì)所有成員都有自己主持的科研或教研課題，發(fā)表過相關(guān)論文，將“以科研促教學(xué)”當(dāng)成團(tuán)隊(duì)共同的目標(biāo)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)頂層設(shè)計，對于整個課程體系及教學(xué)內(nèi)容的

8、編排等問題，集思廣益并進(jìn)行討論，以盡可能聽到每個人的意見。在具體的授課過程中，我們強(qiáng)調(diào)“八仙過海、各顯神通”，教師不必拘泥于某種固定模式，可大膽將自己的科研課題或體會融入到教學(xué)中，“和而不同”才能使整個團(tuán)隊(duì)保持活力。2.2組織教學(xué)內(nèi)容9操作系統(tǒng)作為計算機(jī)系統(tǒng)中最核心的系統(tǒng)軟件，其發(fā)展是一日千里，因此相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的組織也要與時俱進(jìn)。