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摘 要： 操作系统理论课程具有讲、学两难的特征，分析了操作系统课程学习的困难所在。总结了克服困难的一些经验和措施，包括理论联系实际、运用软件工程思想分析复杂系统、加强学生解题训练的规范性、分层抽象、避免整体与局部脱节、采用直观表达形式描述对象、提高清晰性、避免单调性等。实践证明，将理论与实践结合，不仅提高了学生学习的趣味性，而且提高了学生的理解水平和应用水平。
关键词： 操作系统； 理论； 软件工程； 抽象； 规范性
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2013）11-72-02
0 引言
操作系统课程是计算机及相关专业的核心课程，是各层次学生的必修课和选拔考试的一门常考课程[1]。因此讲好、学好操作系统事关各方切身利益。
然而操作系统课程却是讲之不易、学之困难的一门课程。究其原因，首先是操作系统软件本身规模庞大，逻辑复杂，不易描述；其次是教材内容偏离学生兴趣，理论与实际联系不够紧密，工程性不足，逻辑欠清晰，内容选材应试化等使得教材可读性不强。本文根据多年操作系统课程教学经验，并结合相关学科理论与实践经验，分析了操作系统课程存在的问题，总结了行之有效的应对措施。
1 操作系统课程的若干问题分析
1.1 理论性强
操作系统课程给人的第一印象就是理论性强[2，3]，其内容不具体、不直观，教材篇章以文字叙述为主，层次结构较为隐蔽，不易把握逻辑脉络。知识内容可操作性不强，难以设计实验以验证书本理论的正确性。与课程配套的训练题目同样难以理解，难以解答。
1.2 理论与实际脱节，整体与部分脱节
众多学习人员具有使用某一种或几种具体操作系统的经验，但是对其内部构造和工作机制不甚了解，自然希望通过操作系统理论课程揭开心中之谜。但是课程内容有所答非所问、理论与实际需要脱节之嫌，学员关心的实际问题，如：操作系统是如何研制开发出来的，操作系统的整体结构是什么，其各个组成部分是如何联接在一起的，它们是如何协作运行的等问题往往得不到明确解答。
理论与实际脱节、整体与部分脱节，使得双方难以相互追溯、相互印证。似懂非懂的知识只会令人疑虑重重，增加课程的困难体验。
1.3 课程的工程性、趣味性不足，应试化特征明显
作为一种结构复杂、规模庞大的软件系统，操作系统的研制离不开软件工程技术的支持。操作系统技术代表了软件工程的顶级应用技术，操作系统软件的开发是软件工程技术应用的一个重要范例。操作系统的资源抽象、资源虚化等技术思想符合软件工程从抽象到具体、自顶向下、逐步细化的复杂问题求解原则，对于其他各类软件的开发具有普遍的借鉴意义。
而以知识性为主、缺乏应用功能的教材内容脱离了操作系统自身的工程性，培养学生的工程兴趣无从谈起。缺乏工程性的内容学起来往往很枯燥。这样，操作系统理论课程就容易沦落为选拔考试的工具，而不是充满快乐的课程。
1.4 操作系统规模的庞大与学习时间及学习能力的有限性之间存在着尖锐的矛盾
源代码是操作系统的第一手资料，分析源代码有望了解最真实的操作系统。然而有限的学习时间和有限的学习能力使得源代码分析很难实施。因为操作系统规模极为庞大，Windows2000达到了几千万行代码，Linux2.2.20内核达到了几百万行以上代码，即使是最低版本的Linux内核也达到了将近1万行源程序代码。如此庞大的软件系统很难在一年半载时间内分析完毕和透彻理解。分析几十万行的操作系统源代码几乎需要耗尽人的毕生精力。最终，基于源代码分析的操作系统学习方式对于很多人来说是可望而不可及的，他们或者无从下手，或者半途而废。
因此，深入了解操作系统原理的现实途径依然是操作系统理论专著的学习，即通过第二手资料进行间接学习和了解。
2 操作系统课程问题应对措施
根据上述分析，解决操作系统课程教学困难主要从教材建设、课堂讲授和训练三个环节采取相应的措施。
2.1 教材建设
既然教材仍然是操作系统课程学习的关键资源，提高教材质量就是解决教学困难问题的基本途径。教材建设时，必须改造操作系统理论教材内容中不合理、不适应需要的部分，提高逻辑清晰度，尤其是要明确具体操作系统技术与相应概念理论之间的对应关系，避免有意无意的模糊论述。在阐述操作系统某一概念、知识、数据结构、操作或子系统等局部事物时，通过明确该事物与其他事物之间的关系和该事物在全局框架中所处的位置而避免知识孤立，正确引导人们了解事物全局面貌。
确保教材内容理论联系实际的关键仍然是掌握和理解第一手资料，即透彻分析理解操作系统源代码。鉴于操作系统的复杂庞大和学习时间的有限，可将待分析的源代码限制在规模较小的低版本上，分析人员也仅限于教师等教材建设人员，对学生不作统一要求。
2.2 课堂讲授
在教学环节，则要采取言简意赅、清晰易懂、引人入胜的教学方式。充分运用直观表达工具，控制学习强度，提高学习效率，避免学生过于疲劳。增强学习内容的逻辑清晰性和吸引力，提高学生解题训练的规范性，培养学生逻辑思维能力和以理服人的习惯。
清晰是产生注意力和吸引力的前提，冗长枯燥的讲解会令人倍感疲乏。只有清晰才能引导、启发学生积极思考问题，参与课堂讨论，提高学生学习积极性。
简练是使学生保持注意力的另一举措。过多的文字、密集的语言容易使人很快陷入疲劳。因此，应当尽量避免或减少文字使用量，增加图表、动画等较为直观的表达形式，并运用美术色彩原理，将表示不同对象的几何图形涂上不同的背景及边框颜色，使不同对象可以醒目、轻松地加以区分。幻灯片文字和图表尽可能交替出现，避免单调感，以丰富多彩的形式直观形象地解释抽象的事物和含义。
2.3 解题训练
在训练阶段，强调学生解题训练的规范性。解题规范性包括：清晰简明地给出解题步骤或解题示意图，求解算法设计类、编程类题目如P、V操作[4]应用问题时，要按照软件工程规范方法步骤，首先给出算法设计思想，然后给出算法实现，定义相关信号量和变量，并对变量和语句给出必要的、准确的注释。解题过程要清晰表明自己答案的合理性，而不只是表明与某个标准答案相符合。
3 结束语
操作系统是一门复杂的课程，对教材、教学方法、训练方法等均有较高要求。上述措施的采用已经获得了良好的教学效果，原本抽象的内容变得容易明白了，学生对操作系统课程的兴趣被激发起来，课堂讨论积极，气氛活跃，互动良好，学生分析问题、解决问题的能力大大提高。学生的理解水平和应用水平都大幅提高了，这不仅为他们继续深造打下了深厚的理论基础，而且为他们成为合格、优秀的卓越工程师也奠定了良好的实践功底。
参考文献：
[1] 符琦，李润求，黄力.操作系统课程教学内容和方法的探讨[J].当代教育理论与实践，2011.3（2）：69-70
[2] 王洪丰.操作系统教学改革探析[J].计算机时代，2013.1：57-58
[3] 张旭，胡东华，韩丽.基于卓越软件工程师培养的操作系统教学改革[J].中国电力教育，2012.8：79-80
[4] 贺玉珍，王文霞.操作系统中进程同步实现方法探讨[J].计算机时代，2011.9：51-58
关键词： 操作系统； 理论； 软件工程； 抽象； 规范性
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2013）11-72-02
0 引言
操作系统课程是计算机及相关专业的核心课程，是各层次学生的必修课和选拔考试的一门常考课程[1]。因此讲好、学好操作系统事关各方切身利益。
然而操作系统课程却是讲之不易、学之困难的一门课程。究其原因，首先是操作系统软件本身规模庞大，逻辑复杂，不易描述；其次是教材内容偏离学生兴趣，理论与实际联系不够紧密，工程性不足，逻辑欠清晰，内容选材应试化等使得教材可读性不强。本文根据多年操作系统课程教学经验，并结合相关学科理论与实践经验，分析了操作系统课程存在的问题，总结了行之有效的应对措施。
1 操作系统课程的若干问题分析
1.1 理论性强
操作系统课程给人的第一印象就是理论性强[2，3]，其内容不具体、不直观，教材篇章以文字叙述为主，层次结构较为隐蔽，不易把握逻辑脉络。知识内容可操作性不强，难以设计实验以验证书本理论的正确性。与课程配套的训练题目同样难以理解，难以解答。
1.2 理论与实际脱节，整体与部分脱节
众多学习人员具有使用某一种或几种具体操作系统的经验，但是对其内部构造和工作机制不甚了解，自然希望通过操作系统理论课程揭开心中之谜。但是课程内容有所答非所问、理论与实际需要脱节之嫌，学员关心的实际问题，如：操作系统是如何研制开发出来的，操作系统的整体结构是什么，其各个组成部分是如何联接在一起的，它们是如何协作运行的等问题往往得不到明确解答。
理论与实际脱节、整体与部分脱节，使得双方难以相互追溯、相互印证。似懂非懂的知识只会令人疑虑重重，增加课程的困难体验。
1.3 课程的工程性、趣味性不足，应试化特征明显
作为一种结构复杂、规模庞大的软件系统，操作系统的研制离不开软件工程技术的支持。操作系统技术代表了软件工程的顶级应用技术，操作系统软件的开发是软件工程技术应用的一个重要范例。操作系统的资源抽象、资源虚化等技术思想符合软件工程从抽象到具体、自顶向下、逐步细化的复杂问题求解原则，对于其他各类软件的开发具有普遍的借鉴意义。
而以知识性为主、缺乏应用功能的教材内容脱离了操作系统自身的工程性，培养学生的工程兴趣无从谈起。缺乏工程性的内容学起来往往很枯燥。这样，操作系统理论课程就容易沦落为选拔考试的工具，而不是充满快乐的课程。
1.4 操作系统规模的庞大与学习时间及学习能力的有限性之间存在着尖锐的矛盾
源代码是操作系统的第一手资料，分析源代码有望了解最真实的操作系统。然而有限的学习时间和有限的学习能力使得源代码分析很难实施。因为操作系统规模极为庞大，Windows2000达到了几千万行代码，Linux2.2.20内核达到了几百万行以上代码，即使是最低版本的Linux内核也达到了将近1万行源程序代码。如此庞大的软件系统很难在一年半载时间内分析完毕和透彻理解。分析几十万行的操作系统源代码几乎需要耗尽人的毕生精力。最终，基于源代码分析的操作系统学习方式对于很多人来说是可望而不可及的，他们或者无从下手，或者半途而废。
因此，深入了解操作系统原理的现实途径依然是操作系统理论专著的学习，即通过第二手资料进行间接学习和了解。
2 操作系统课程问题应对措施
根据上述分析，解决操作系统课程教学困难主要从教材建设、课堂讲授和训练三个环节采取相应的措施。
2.1 教材建设
既然教材仍然是操作系统课程学习的关键资源，提高教材质量就是解决教学困难问题的基本途径。教材建设时，必须改造操作系统理论教材内容中不合理、不适应需要的部分，提高逻辑清晰度，尤其是要明确具体操作系统技术与相应概念理论之间的对应关系，避免有意无意的模糊论述。在阐述操作系统某一概念、知识、数据结构、操作或子系统等局部事物时，通过明确该事物与其他事物之间的关系和该事物在全局框架中所处的位置而避免知识孤立，正确引导人们了解事物全局面貌。
确保教材内容理论联系实际的关键仍然是掌握和理解第一手资料，即透彻分析理解操作系统源代码。鉴于操作系统的复杂庞大和学习时间的有限，可将待分析的源代码限制在规模较小的低版本上，分析人员也仅限于教师等教材建设人员，对学生不作统一要求。
2.2 课堂讲授
在教学环节，则要采取言简意赅、清晰易懂、引人入胜的教学方式。充分运用直观表达工具，控制学习强度，提高学习效率，避免学生过于疲劳。增强学习内容的逻辑清晰性和吸引力，提高学生解题训练的规范性，培养学生逻辑思维能力和以理服人的习惯。
清晰是产生注意力和吸引力的前提，冗长枯燥的讲解会令人倍感疲乏。只有清晰才能引导、启发学生积极思考问题，参与课堂讨论，提高学生学习积极性。
简练是使学生保持注意力的另一举措。过多的文字、密集的语言容易使人很快陷入疲劳。因此，应当尽量避免或减少文字使用量，增加图表、动画等较为直观的表达形式，并运用美术色彩原理，将表示不同对象的几何图形涂上不同的背景及边框颜色，使不同对象可以醒目、轻松地加以区分。幻灯片文字和图表尽可能交替出现，避免单调感，以丰富多彩的形式直观形象地解释抽象的事物和含义。
2.3 解题训练
在训练阶段，强调学生解题训练的规范性。解题规范性包括：清晰简明地给出解题步骤或解题示意图，求解算法设计类、编程类题目如P、V操作[4]应用问题时，要按照软件工程规范方法步骤，首先给出算法设计思想，然后给出算法实现，定义相关信号量和变量，并对变量和语句给出必要的、准确的注释。解题过程要清晰表明自己答案的合理性，而不只是表明与某个标准答案相符合。
3 结束语
操作系统是一门复杂的课程，对教材、教学方法、训练方法等均有较高要求。上述措施的采用已经获得了良好的教学效果，原本抽象的内容变得容易明白了，学生对操作系统课程的兴趣被激发起来，课堂讨论积极，气氛活跃，互动良好，学生分析问题、解决问题的能力大大提高。学生的理解水平和应用水平都大幅提高了，这不仅为他们继续深造打下了深厚的理论基础，而且为他们成为合格、优秀的卓越工程师也奠定了良好的实践功底。
参考文献：
[1] 符琦，李润求，黄力.操作系统课程教学内容和方法的探讨[J].当代教育理论与实践，2011.3（2）：69-70
[2] 王洪丰.操作系统教学改革探析[J].计算机时代，2013.1：57-58
[3] 张旭，胡东华，韩丽.基于卓越软件工程师培养的操作系统教学改革[J].中国电力教育，2012.8：79-80
[4] 贺玉珍，王文霞.操作系统中进程同步实现方法探讨[J].计算机时代，2011.9：51-58