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关键字:操作系统课程设计;考核体系;考核环节;考核指标
中图分类号:G642.0文献标识码:B
文章编号:1672-5913(2007)08-0045-04
计算机操作系统是与硬件直接相关的系统软件,计算机中的关键性技术,它的设计与实现体现了程序设计与软件工程的精髓[1]。计算机操作系统原理课程是计算机科学与技术及相关专业的核心课程之一,对理论与实践要求都很高,历来为计算机及信息学科所重视。操作系统课程设计正是该课程实践环节的集中表现,不仅可使学生巩固理论学习的概念、原理、设计、算法及数据结构,同时培养开发大型软件所应拥有的系统结构设计和软件工程素养。对该课程考核体系的构建可以促进学生设计能力、创新能力和科学素养的全面提升。
1 操作系统课程实践现状分析
国内外高校对操作系统课程的实践环节极为重视[1]。北大、清华、西电、国防科大等院校均分两个学期,设立理论、实践环节来共同完成该课程的教学工作。实践内容主要分为模拟仿真型、解剖型或设计型。由于操作系统课程内容的抽象性、复杂性,决定了许多学生在学完理论以后,对实践环节感到束手无策;同时该课程内容承上启下,涉及以前学习的许多课程,如C语言、数据结构、计算机组成原理等,要求学生有较强的综合分析问题和设计的能力。课程的难度阻碍该课程的考核,实践考核往往成为程序设计考核或算法编程考核,没能成为有效促进操作系统学习的有力工具。一些院校在此方面进行了有益的改革与尝试。北京大学根据MIT的开放课程经验和自己学生的特点,建立操作系统实验室,提出了一套自己的试验平台和实验体系,包括实习授课、进程控制、实习反馈等环节控制教学质量[2]。考核模式中增加成果演示和期末答辩环节,借助交流开发心得、压力测试等方法检查进度控制好坏,达到促进学生学习的目的。南开大学提倡使用系统仿真的实验环境加强学生理论联系实际的能力,降低试卷考试的压力,建立多元化考核体系,使用“弹性考核制度”培养学生的综合素质和能力[3]。
我校是农业类院校,操作系统课程设计是紧接操作系统原理课程的实验型必修课,安排在上完理论课的下一学期。过去两三年里,借鉴其他院校的经验,根据自己学生的生源特征和课程特点,本着“承上启下、提高综合能力”的宗旨,为提高学生的软件设计能力、动手编程能力,摸索与总结了一些控制实践课程质量的方法。但也暴露出一些问题。(1)无法将操作系统理论与实践结合起来。一些同学只为完成表面上的功能进行软件设计与开发,没有借鉴前人成果;(2)同学之间依赖性严重,加之Internet网提供的便利功能,一些同学出现网上拷贝,不劳而获、浑水摸鱼的现象;(3)缺少考核体系与测试环节。对原理课程的认识不足,缺少软件工程的思想指导。实践环节的软件开发等同于以前的算法设计或编程,没能突出该课程系统性的特点;(4)缺少分组协作能力、口头表达能力、进程控制能力等方面的训练,许多同学会做不会说、不会写;能单独开发,不会小组共同协作。
2操作系统课程设计考核体系构建思路
学习评价是课程学习的一部分,能够有效地促进课程学习。一个完整的课程考核体系应该有过程性学习评价和终结性学习评价两部分。针对本课程的现状,考核体系应具体解决如下问题:(1)量化考核指标;(2)量化考核每位同学的协作能力、分析解决问题能力。由于分组协作完成设计任务,给老师有效地分辨出每位同学具体完成的工作量及工作质量带来困难,需要考核环节中具体的量化措施来保证。(3)体会软件开发全过程。操作系统是计算机中管理软硬件资源的系统软件,其设计与实现的着眼点均是“一切为了用户”的系统观点。通过考核环节的设定,使没出过校门,没有实践经验的学生,在校期间体会到软件的开发过程。
与理论考核模式相比,实践考核不仅注重结果,更加注重过程、技术和素质考核。分析操作系统课程设计实践现状,结合具体的考核量化问题,本着过程与结果并重的原则,提出如下指导原则:
(1)坚持多样化考核与多次考核机会相结合的考核方法。建立以考察专业技术和职业素质为基础的考核体系。考核内容的选择,既要体现和课程培养目标,又要有利于培养学生运用所学知识和技术分析问题和解决问题的能力。真正做到既考知识,又考能力(技能)和素质。
(2)强调理论与实践的结合。课程设计从题目的选择到设计与实现,均应借鉴前人成功的设计理念,采用或扩展已学过的算法和策略,考察将抽象的理论知识渗透到实践设计的能力。
(3)根据课程设计考核改革模式,设计考核评测体系及考核评价指标。过程考核、技术考核及结果考核相结合,最终得出综合成绩。同时,注重每一考核环节的交流与指导。
(4)将软件工程的思想融入课程设计,培养学生分工协作能力,进度控制能力。
本研究在总结我校前三届学生课程设计经验的基础上,学习借鉴其他高校的成功经验,针对农业院校学生的特点,突出内容的系统性、设计性和可操作性的同时,本着综合能力提高的宗旨,通过协作学习与模拟性学习相结合,设计出一套适合本校学生特点的学习考核模式,采用过程考核、技术考核、结果考核等多种形式建立实践教学的考核评价体系(图1),提高实践环节的质量,调动学生的学习热情,“以考促学”,培养学生多元能力,为农林类院校操作系统课程实践考核趟出有益的道路。
3 考核评测体系的构建
操作系统实践教学的考核目标是在软件工程思想指导下,提高大型软件的分析设计能力,小组成员的分工协作能力,设计结果的分析测试能力。因此,考核体系的制定既要考虑理论知识与技能提高,又要加强团队精神与素质培养。本研究按照该课程实施过程中的五个步骤:明确目标――小组计划――协作研究――分组测试――最终评价设立考核环节。
3.1 考核评测环节的建立
操作系统课程设计考核体系根据课程考核的指导原则和课程设计流程,本着科学合理,重理论、重技能、重素质的原则,设定为五大考核环节,分别是设计考核、算法考核、测试考核、能力考核和提优考核,最终考核成绩是五部分乘权重之和。表1,体现各考试环节的考核内容与方法。其中,设计考核针对课程设计的开始部分,检查学生整体规划和协作分工能力;算法考核主要考核每位学生的参与程度,具体实现措施;测试考核属于对课程设计成果的检查,是以往实践考核的薄弱环节。该考核体系中强调测试,通过制订组内测试、组间测试和教师测试制度完成整体测试。具体测试过程是教师提供测试报告书格式及考核项目,组间成员按照对方提供的操作说明对软件作品进行相互测试,并填写测试报告,然后由教师组成的测试小组进行综合性测试,给出测试评语。能力考核贯穿实践的每个环节,通过学生制作PPT、口头汇报并回答问题,考察语言表达能力、进度计划实施情况及工作汇报能力。提优考核是在课程设计结束后,针对部分优秀的学生主动申请,通过撰写小论文的形式体现。
3.2 考核评价指标的建设
考核测评环节是指导实践考核的基础,考核评价指标具体量化考核环节,是成绩评定的依据,它的构建必须有系统和全局的眼光。我校操作系统课程设计是停课一周进行,时间安排在三年级下学期开学第一周。三年级上学期理论课结束后学生分组、选题,利用寒假时间准备资料,开学后完成具体实践工作。课程设计的好坏很大程度取决于假期准备工作的好坏。为了有效考核学生准备工作和实践情况,针对考核环节设定具体的汇报考核指标和测试报告考核指标。由教师和四年级优秀学生组成考核小组,按照汇报考核指标打分,存档源码程序、可运行程序、测试报告和课程实践报告,综合测试报告考核指标给出课程设计的综合成绩。
(1)汇报考核指标
汇报考核如表2,属于过程性考核,主要考查学生整体计划,分工协作与进程控制能力,语言表达能力和幻灯汇报能力,有利于提高理工科学生的综合素养。采用PPT幻灯形式,汇报时间穿插在实践设计的过程中,是量化设计考核、算法考核和综合能力的主要手段之一。同时,总结性汇报促进同学之间彼此交流成果与心得。
(2)测试报告考核指标
软件测试是保证软件质量的重要环节,测试考核指标的设立有助于建立良好的软件测试观,养成良好的测试习惯,为后续软件工程课程的开设积累实践经验。测试考核以测试报告的形式存档,考核指标既要体现整体构思,又要能够促进被测试软件的完善,有助于错误的发现与改进;同时,该项工作的开展是同学之间交流与学习的机会。核心测试指标如下:
理论依据是否充分。
功能、结构设计的合理性、是否考虑充分。
算法正确性及容错程度、算法性能情况,要求评测人用具体的测试数据进行说明。
用户界面友好性、直观性、易用性,并要求具体列举。
总结评价该设计的优缺点,具体描述特色与创新,并提出改进建议。
4 实践与效果分析
4.1 操作系统课程设计的实践
2005~2006学年第二学期,在我院院级实践教学改革项目的资助下,计算机科学与技术系02级共63位同学分成20个小组,按照操作系统课程设计考核体系进行实践。教师提供20道参考题目供学生选择,同学也可根据自己的兴趣爱好自定与操作系统相关的题目。有模拟内存可变分区的系统,有模拟Linux 2.6内核的进程调度系统,也有图形化动态模拟磁盘调度各种算法的系统。两名教师和两名四年级同学组成考核小组,经过三阶段的汇报考核,组间测试考核,实践报告考核,作品测试等考核,顺利通过课程设计课程实践。每组同学巩固理论学习的同时,加强软件设计与编程能力,整体素质得到锻炼与提高。每个小组提交软件作品,其中5个小组提交提优论文。图2和图3分别是课程设计学生作品样例。
4.2 实践效果
经过一周的停课实践,学生们普遍感觉加强了对操作系统理论的认识,同学之间的协作能力提高,自身的编程能力、系统设计能力及表达能力得到锻炼和改善。通过课程设计考核体系的实施,使广大学生在如下几个方面得到了提升:
(1)协作学习能力普遍提高。每个小组非常重视三个阶段的汇报,从查阅资料到幻灯结构、内容和色彩都经过仔细琢磨;小组内讨论气氛热烈,有些小组甚至在宿舍熄灯后仍在探讨问题;还有的小组到处寻找通宵教室,加班加点工作。
(2)真实能力明显提高。量化课程设计过程和考核指标,完善了过程监督,有效地防止了学生实践“做弊”现象,使所有学生的能力都得到一定锻炼。
(3)提升综合应用知识的能力。操作系统模拟的许多题目,不仅涉及数据结构,同时要求活学活用操作系统理论中的概念与方法。如,模拟内存管理的设计中,为突出并发和共享特征,一些小组使用了多线程实现并发。另外,数据结构中树、链表以及Hash表的知识得到巩固。
(4)计划表达与交流能力提高。课程设计三个考核环节,将自己的成果展现给同学和老师,并且解答老师的提问,有助于老师与学生、学生与学生之间交流。老师可以及时发现问题,指导学生改进设计方案;学生也可在汇报过程展现自己,锻炼语言表达能力,对于不善表达的理工科生来说是很好的锻炼。此外,该考核方法使学生不敢懈怠,按时完成任务。
(5)学习主动性和创新性得到激发。课程设计的所有考核环节均开放式进行,学生在考核过程中可以相互对比,有效促进了比学赶超的学习热情;考核压力促进基础薄弱的同学在基础较好的同学带动下进行主动学习。学生潜力得到很大发挥,不再局限于教学过程中所学知识,自学相关内容,力图将设计做到最好。
5 结束语
该套考核环节、方法和考核指标的建立,强化了操作系统原理的掌握,激发了学生学习热情,提高了实际软件设计、编程能力,培养了组织协作与团队精神,为抽象理论课的实践环节的理论提升探索出一条有益的道路。由于该考核体系处于实验阶段,有待于进一步发展和完善。
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收稿日期:2006-9-14
资助项目:南京农业大学信息技术学院院级教改项目的资助
作者简介:姜海燕(1967-),女,浙江临安人,副教授,研究方向:农业信息技术、软件工程。
通信地址:南京农业大学信息学院,邮编:210095
实训教学;行车岗位群;项目导向教学法
吉林铁道职业技术学院铁道交通运营管理专业定位于为铁路运输企业和吉林省区域经济发展培养具有良好的综合素质,能胜任运输生产、组织、指挥和管理等一线需要的高素质技能型人才。经过多年的历史积淀,形成了“依托铁路行业,深度校企合作”的专业特色,以学习铁道交通运输管理及相关设备运用能力和综合素质培养为主线,形成了“三结合,四对准”的人才培养模式。而《铁路行车组织》作为主干核心课程之一,在课程内容的建设上始终贯彻“对准岗位的典型任务改革教学内容”的理念。
1.现场调研及实训教学内容设计
《铁路行车组织》课题组成员利用寒暑假及平时假期,对高职学院毕业学生、吉林地区及各合作企业实际车站进行了调研,重点针对课程的实训内容进行了访谈。
结合现场调研,我们总结出《铁路行车组织》教学内容设计分为三大岗位群:
调车员(连结员、制动员)工作:主要讲授车站牵出线调车、驼峰调车、中间站调车工作的方法等调车员的应掌握的理论知识,实践技能以手闸、铁鞋制动调速、观测速、排风摘管为重点。
车站调度员(列车调度员、调车区长、车号员)工作:主要讲授列车运行图、车站作业计划、车站工作统计、列车编组计划的知识和方法,实践技能车站作业计划的编制(班计划、阶段计划、调车作业计划)、列车编组顺序表的编制。
车站值班员(助理值班员、信号员)工作:主要讲授铁路行车闭塞法、铁路正常(非正常)情况的接发列车作业标准。实践技能主要学院演练室的设备进行实作演练。
针对三大岗位群的应会技能,铁路行车组织课的实训教学体系由认识实习、课程设计、技能训练(含技能鉴定)、毕业实习构成。
在实训教学体系的设计中,体现了:
实训教学不只是培养学生的动手能力,更重要的一方面还有培养学生吃苦耐劳、严谨求实和团结协作等良好职业素养的任务。为实现实训教学的目标,我们的做法是:合理加大实践性教学内容的比重,使教学与专业技能考证制度接轨,重视学生实践能力和创新能力的培养,重视学生职业素养的养成。认识实习、毕业实习课兼顾理论课和实习课,将整个《铁路行车组织》理论教学所学知识进行融会贯通和综合运用,培养学生独自解决实际问题的能力。
每年举办专业知识竞赛和行车组织中某项技能比赛,通过第二课堂的开展,调动学生学习的积极性,进一步培养学生协作性、探索性学习的能力。但是,在以往的教学中,由于硬件和软件等方面的原因,导致教学质量有所下降,具体原因分析如下:
学生对现场缺乏具体的感性认识,而且相互之间缺乏交流和沟通,很多知识明白但却表达不出,不懂相互合作。但这恰恰和铁路行车岗位的设置相脱节,铁路运输是一个多工种相互配合的系统,各项作业的办理都需要各工种的合作。随着生源数量的增加,以及校园实训设施偶尔还承担着沈阳铁路局的干部培训任务,所以无法充分满足学生的实训要求,理论和实践总存在着偏差。
面临这些不足,如何才能使学生掌握到行车岗位群所需要的“应知应会”的理论知识和实作技能知识?这就需要不断强化实训教学,摸索适合的实训教学方法。
2.实训教学方法的实践总结
高职院校实训教学的主要解决途径是建设实训基地,从而为学生提供实践教学环境,保证学生掌握一定的职业技能,包括场所、设备、教学指导人员、教学汁划,等等。实训基地是高职教育的基本硬件,是实施职业技能训练的保证,尤其是工科专业,实训基地更是不可少。
但是,高职的实训教学不能因为实训基地设施不足而放弃。我们在教学经过探索,即使在实训设施不足的情况,仍然可以通过一定的手段开展高质量的实训教学活动。
A.开设第二课堂活动
举办专业知识竞赛和接发列车技能比赛、静止上鞋比赛等,通过第二课堂的开展,调动学生学习的积极性,进一步培养学生协作性、探索性学习的能力。成立课外接发车、铁鞋制动学习课小组,开展互帮互助学习活动。
B.布置实训作业(课程设计)
布置实训作业的目的是通过解决理论与实践相结合问题,切实锻炼和提高学生的职业技能。它穿插于教学的全过程。具体过程如下:
在有关单元的知识讲授完毕以后,在课堂开始布置实训作业(视情况按个人或小组布置),提出具体要求,如内容、操作方法、完成时间(通常最少为一周)等。学生在课余按要求实际操作,其间可以向老师咨询(通过E—mail、电话或当面请教等)。阅读收集上来的实训报告,准备评语。挑选优良的实训报告,在实训课堂上请报告主人上台陈述(目的、想法、过程、结论等等),接受全班同学的提问并进行答辩。教师讲评。这种实训方式对学生的锻炼极大。由于在学校接受过编制计划、铺画运行图等实训,很多学生毕业之后,还给学校或老师来信表示感谢,因为这些技能在他们就业后对他们帮助很大。
3.项目导向教学法
为了使实训教学形成较为完整的体系,我们在实训教学的实践中,对实训课程的设计进行了系统的探索,并不断优化教学方法和手段。以“项目导向法”贯穿于教学。
采用分组教学模式,每一个教学任务单元均采用资讯、决策、计划、实施、检查与评估六个环节来实现、根据岗位工的工作特点,为了便于操作,把它整合为四个步骤。
明确任务,即要学生明白自己要“做什么”。任务准备,即要学生计划自己或者小组“怎么做”。任务实施与监控,即要学生按计划做事。任务总结和评价,即评价学生是否做成。
关键词:操作系统;实践教学;教学操作系统;GeekOS
中图分类号:G642.0 文献标识码:A
文章编号:1672-5913 (2007) 22-0018-03
1操作系统课程实践现状
国外大学的实践性环节多数是要求学生独立或合作完成一个简单的操作系统内核设计或者完成部分功能模块,即实现级。他们主要使用的教学操作系统有OSP、OS/161、NACHOS、MINIX、XINIX、TOYOS。而国内高校因为师资力量、实验环境及学生自身程序设计能力等因素的不同,对操作系统课程实践环节的要求层次不一:有的要求学生合作完成一个小型操作系统的设计的;有的要求学生剖析具体操作系统(如DOS、UNIX等)的实现机理,替换一些功能模块;有的要求对操作系统的一些算法进行模拟实现,以加深对操作系统原理的理解。各高校在讲授操作系统课程时,一般都会设置有16~24个学时同步进行的实验。部分对操作系统实践环节比较重视的高校,还增加开设操作系统课程设计环节,时间为30~40个学时。经过对国内外高校的调研总结,操作系统课程的实践方式目前主要分为以下几种类型:
(1) 观察与体验
这是最简单的实践方式。即选择某个实际的操作系统作为实验环境,学生通过观察操作系统的具体运行过程来体会操作系统原理的内涵,通过其提供的系统调用来观察和验证操作系统中一些技术。这种方法不需要编写操作系统功能实现的代码,对真正理解操作系统内在功能的具体实现意义不大。
(2) 算法仿真
这是一般院校最常见的实践方式。老师选取操作系统中的一些典型技术,如内存分配算法、生产者/消费者同步问题,让学生编写程序来模拟实现操作系统的功能。此种方式与程序设计课程的上机作业基本类似,有利于加深学生对操作系统理论和技术的理解,但达不到培养学生掌握操作系统的整体设计思想的目的。
(3) 替换功能模块
这是较流行的实践方式。一般是以开放源代码的Linux为平台,让学生首先阅读系统代码,在理解部分操作系统功能的实现原理后,再要求学生用自己设计的功能模块替换其中相应的功能或为其扩展功能。浙江大学在这方面做得比较成功。但Linux是一个商业操作系统,系统庞大,结构复杂,对学校的师资和学生的能力要求都较高,一般院校实施的效果不是很好,也达不到培养学生掌握操作系统的整体设计思想的目的。
(4) 扩展设计操作系统
这是对操作系统教学比较理想的实践方式。由任课教师提供一个只具有简单内核的教学操作系统的基本雏形,让学生对其功能进行完善和扩充。学生在一个虚拟或者真实的操作系统环境中进行动手实践,直接操作修改操作系统内核,从而达到掌握操作系统设计策略和技术方法的目的。当然也有学校要求学生独立设计一个结构相对简单但功能基本完备的小型操作系统。例如上海交通大学在操作系统实验中曾要求学生独立设计一个称为MOS的操作系统。由于与操作系统课程实验的教学目标相一致,这可能是最理想的实验方案。不过由于操作系统是一个大型的系统软件,其设计过于复杂,因此在实施起来有一定难度。
3GeekOS教学操作系统
教学实践证明,最好的“操作系统”课程实践平台并不是实用的商业操作系统,因为它过于庞大,设计复杂,短时间内难于掌握。而应该是一种与实际使用的操作系统比较接近,但规模又较小、易理解、便于调试的系统,即面向教学的操作系统。最重要的是系统要符合课程的需要DD可留出一些作为学生作业的练习,帮助学生熟悉实际操作系统的结构和设计。
美国马里兰大学教师最新开发的GeekOS,就是一个专门为满足操作系统课程教学要求设计的实践平台,它具有以下优点:
(1) GeekOS是一个基于通用x86架构的PC机上运行的微操作系统内核,作为一个GPL开源软件,任何人都可以在GPL下修改和免费使用, 由于其简单、实用、易懂,使得学生更易于理解操作系统的设计思想和实现过程。
(2) GeekOS是一个用C语言开发的操作系统,某种程度而言,GeekOS操作系统就是一个C语言程序,实践开发环境易于实现。学生可以在Linux或Unix环境下编程,对其进行功能扩充,也可以在Windows下使用Cygwin工具进行开发。
(3) 作为一个教学使用的操作系统,GeekOS围绕现代操作系统原理中的重要概念与方法,按照教学循序渐进的进度为学生设计了7个项目。这些项目由浅入深,对激发学生学习操作系统的兴趣和主动性,训练学生分析问题、解决问题的综合能力,起到了非常好的效果。
在国内外的操作系统教学中,目前采用比较多的教学操作系统是NACHOS。和GeekOS相比,NACHOS只能运行在特定的MIPS机型的模拟器上,同时也存在一些其它缺点。首先,因为它的内核不是保存在模拟器的RAM中,这样,它不会受到内存容量的限制。这意味着内核数据结构的大小不是影响系统性能的重要因素,使得数据结构大小和空间容量的权衡不用考虑,这在一个实际操作系统设计中是不现实的。其次,NACHOS是与底层硬件相隔离的,所有机器模拟器和被模拟的硬件之间的接口由C++对象设计。这意味着学生不需要了解要访问的真正硬件是如何工作,而这些技术对于编写核心程序的程序员来说是很重要的。再有就是NACHOS这种特殊结构很难移植到实际硬件机器上直接执行。
4GeekOS开发环境
选用GeekOS作为操作系统实践平台,还因为它的开发环境易于搭建。GeekOS大部分代码是用C语言编写的,它所需要的开发工具在Linux操作系统中几乎都已具备,只需简单配置。GeekOS系统的开发与调试环境有多种选择:在Windows下使用Cygwin和Bochs PC模拟器;在PC机上安装Linux和Bochs PC模拟器进行开发调试;在PC机上安装虚拟机,如VMware和Virtual PC,然后在虚拟机上安装Linux和Bochs PC模拟器进行开发调试。在课程实践环境选择时,学生可以自由选择,推荐采用最后一种方式,它会为你减少很多不必要的麻烦。Linux是大多学生所熟悉的,也有很多参考书可供学生选择。
在物理计算机上调试操作系统内核代码会给用户带来很大的不便。Bochs是一个通用的x86 PC机硬件平台模拟器。它是一个开源的软件,对系统程序开发,具有很多的优点,是开发和调试操作系统核心代码最有效的工具。例如:对新加入的代码行进行测试不用频繁重新启动用于开发的机器;不易引起主机系统崩溃;不需要使用软盘和硬盘作为操作系统的存储介质。GeekOS最初开发设计的调试运行平台就是基于Bochs进行的。
5GeekOS项目设计
作为一个教学操作系统内核,保持系统的简单易实现是非常重要的。为了实现这一目的,在GeekOS设计时,仅保留操作系统最基本的功能,同时围绕现代操作系统原理中的重要概念与方法,按照教学循序渐进的进度精心设计了7个项目。这些项目由浅入深,既有Linux使用环境与使用技能方面培养的项目,又有重点围绕深入理解操作系统内核实现机制的项目。
GeekOS教学操作系统为学生设计的项目内容具体如下:
项目0:主要是让学生熟悉GeekOS的编译、运行过程,了解计算机系统的启动原理。项目0要求学生实现一个简单内核进程,功能是实现从键盘接收一个按键,并在屏幕上显示。
项目1:主要让学生熟悉可执行链接文件(ELF文件)的结构,并学会加载和运行可执行文件。项目要求学生编写代码对ELF文件进行分析,并将分析结果传送给加载器,掌握操作系统静态建立进程运行用户程序的实现技术。
项目2:要求学生掌握操作系统动态建立用户态进程来运行用户程序的原理。在项目2实现之前,GeekOS运行的是内核级进程。对用户态进程执行的支持包括用户态进程结构的初始化、用户进程空间的初始化、用户进程切换和用户程序导入等。
项目3:要求学生改进GeekOS的调度程序,实现基于4级反馈队列的调度算法(GeekOS初始系统仅提供了FIFO进程调度算法),并实现信号量,支持进程间通信,掌握进程调度和进程通信的实现原理。
项目4:要求学生实现分页虚存管理,替代在项目1和项目2中采用的分段存储管理,掌握虚拟存储技术的实现原理。
项目5:要求实现GOSFS文件系统。由于GeekOS使用了虚拟文件系统,可以加载不同的文件系统,而系统默认加载的是PFAT只读文件系统。在这个项目中,需要实现一个多级目录的、可读写的文件系统,掌握文件系统的实现技术。
项目6:要求为文件系统增加访问控制列表,并使用匿名半双工管道实现进程间通信,掌握网络功能的实现原理。
6结束语
采用GeekOS作为操作系统课程设计实践平台已经有两个学期。结果证明大部分认真完成作业的学生认为GeekOS对理解操作系统功能的设计与实现有很好的帮助,可以激发学习操作系统的兴趣,提高编写系统程序的能力。高校计算机相关专业的操作系统课程教学不仅要设置实践环节,还必须根据培养目标和学生自身的特点来选择合适的实践教学内容。在选用GeekOS作为操作系统实践平台时,集中在短时间内完成项目设计的教学效果不好,最好为一个学期的时间。教师最好能根据学生的能力,以3到4个学生为一个小组,灵活调整学生要具体完成的任务,以致于取得更好的教学效果。
The Research and Practice on the teaching of Operating System Course Practice
Huang Tinghui
(School of Computer and Control. Guilin University of Electronic Technology guilin, guangxi, china 541004)
Abstract: Practice teaching is absolutely necessarily in operating system teaching. After explorer and practice of high school operating system course teaching, one method is put forward, that is, students take GeekOS as teaching platform, Bochs PC simulator as debug and compile tool, program to expand the function of GeekOS. In this way, students can participate in design of operating system. The practice in teaching has proved to be good understanding the theory of operating system , resulting a better teaching effect.
Keywords: operating system, practice teaching, teaching operating system, GeekOS
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关键词:通信;课程;电子技术;项目载体
以数字化、网络化、智能化为特征的信息化浪潮蓬勃兴起,开启了通信大发展的时代,使社会对高职通信类专业人才的需求迅速增长。电子技术课是高职通信类专业的必修基础领域课程,是完成好通信技能培养的奠基石。开展电子技术课工学结合的教学改革,构建以学生为主体、以项目为载体的课程教学模式,对提高教学质量具有重要意义。
一、传统教学模式下电子技术课开设的现状
电子技术是一门理论与实践相结合的课程。在高职通信类专业教学计划中,电子技术的教学目标是:培养学生的电工电子应用职业能力,包括熟悉元器件与性能、掌握基本电路分析方法、熟悉电工电子一般应用、熟练使用常见仪器仪表;在课程学习的过程中培养方法能力与社会能力;为专业领域课的学习奠定电工电子基本理论知识。在教学组织方式上,囿于传统学科体系的课程组织方式和讲授式的教学模式,电子技术课普遍采用了“理论课程+实验教学+实习课程”的分设方式。仍然遵循着课程、实验、实习分离开设,一学期理论教学和实验,另一学期再实习;一位老师讲授理论,另一位再指导实验实习。在教学内容上,电路分析、模拟电子和数字电子的理论知识体系严谨慎密,但实验基本以实验箱验证测试为主,设计性和综合性实验较少,学生常常是为完成实验而实验,很难将实验上升到知识;实习则用1~2周,完成某单一电路安装为主。在教学考评上,一般以单独的理论笔试、实验验证操作、实习操作等终结性考核为主,辅以平时出勤与纪律的考核。与本科相比,高职学生底子相对薄、基础相对弱,对单纯的知识讲授感到乏味,学习积极性不高,甚至厌倦电子技术的学习。学科化的电子技术课程体系和授受式教学模式,在高校精英教育时期,以及在学生素质较高、学习能力较强、逻辑思维较好的学生中,发挥了重要的作用。但是随着高职进一步放宽入学门槛,高职学生普遍趋于行为导向能力和感知能力较强,对策略性体验型知识易于掌握。因此,电路与电子技术课就亟需改革传统学科化的课程组织模式和授受式的教学模式。
二、通信类专业的电子技术知识与技能需求
通过对高职通信类专业面向的主要从业岗位职责进行调研,分析提炼岗位工作典型任务,湹清通信类专业岗位的核心职业能力,分析核心职业能力所在的专业领域课程,建立通信类专业核心职业能力对电路与电子知识技能的主要需求关系。
三、以项目为载体的电子课体系建构设计
以项目为载体的工学一体化,就是把项目作为学习载体,教学以项目任务的形式开展。重构以项目为载体的电子技术课基本思路是:先选择合适的载体,即设计出能承载图1中技能和知识点的项目。在实施项目的过程中,通过学生主动参与项目的“咨询、决策、计划、实施、检查、总结”,教师对项目任务进行“布置、引导、提问、检查、小结、反馈”,从而达成电子技术课的教学目标,完成“电路电子能力+方法能力+社会能力”的培养。电子技术课程的知识与技能包括四个部分:电工与电路、模拟电子、数字电路和常见仪器仪表。但高职通信类专业一般只包括图1所列的24个基本知识点。为此只需对应选择相应的有效载体,如图2所示,可选择7个项目24个子任务,来承载24个知识点并完成相应的知识与技能。
四、以学生为主体的电子课教学模式构建
选定了7个载体24个子任务,逐一明确每个任务引导知识点,其设计思路即体现了以学生为主体的教学思想,但还需站在高职学生的认知水平去组织教学。先引导知识点,再采取“关联、主动、合作、对话”的方式去实现工学结合的教学。即在在关联方面,情境化的设置,体现真实工作场景,使学生身临其境。在主动方面,让学生领受任务任务阅资料制定计划,分析解决问题并进行具体实施。在合作方面,小组讨论提升团队能力。在对话方面,学生展现项目,书面和口头总结策略、步骤,展现成果。实现电子技术工学结合教学模式的路径:一是要设计编写项目任务所需的引导讲义;二是要准备项目任务书材料;三是要建立任务所需的教学情境并做好准备;四是要合理教学调度安排。通过项目设计、任务引导、情境设置、学生咨询决策计划、讨论实施总结、教师点评、布置作业等步骤,达到“让我去做,我会理解”的目的,从而实现电子技术课的教学目标。
五、构建知识与技能并重的考核评价
课程评价是教学过程必备的重要环节,既要达到考核目的又要能调动学习积极性。电子技术课教学改革后,需要过程评价和终结评价结合,也需要知识考核和项目动手技能相结合。考核方式的设计,着重要体现完成任务与掌握知识并重,知识融于任务过程。避免改革后出现轻知识的情况,考核方式建议包括:平时成绩由任务引导的准备与提问、分工与提交的任务方案计划、任务总结发言情况、作业练习等环节构成;项目成绩由任务进程中的观察记录、制作项目结果情况、操作规范情况等构成;笔试成绩由单元知识测试、半期笔试、期末笔试等构成。
六、结语
实施高职通信类专业电子技术课教学改革,着重体现了以学生为主体的教学情境构建、以项目为载体的课程设计、以教学做一体化的教学模式构建、以过程评价和终结考核相结合的考评方式设计。突出学生参与电子项目后再上升到知识的过程,契合了高职学生的思维模式,有助于提高学习的愉悦度,从而提高电子技术技能和知识素养,为后续通信职业能力奠定基础。
参考文献
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[2]庄晓燕.电子技术课程的课堂教学研究与探索[J].教育教学论坛,2016(5).
[3]韦泽训.构建高职移动通信技术专业工学结合人才培养模式的思路与方法[J].继续教育,2011(9).
[4]刘新.以项目为载体的工学一体化教学改革探讨[J].职教通讯,2015(27).
这次物流实习分为两个阶段进行,第一阶段是模拟训练,第二阶段是参观考察。第一星期的实习在管理系的商务实验室进行,主要是利用第三方物流软件,模拟物流公司的运营,以便让我们掌握物流公司内部运营的程序和细节;第二个星期是在指导老师的带领下去宅急送快运股份有限公司哈尔滨分公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司以及东北林业大学物流实验室进行参观实习,实地了解物流公司的操作过程与方法,了解大型企业内部生产物流的操作。
通过两个星期的实习我的收获颇丰,不仅接触和了解到了许多物流课本上所没有的东西,也学习到了许多专业的、实用的物流知识,丰富了生活阅历,这将是我们走向社会的一笔最为宝贵的财富。以下是我就本次实习的总结。
一、实习时间
XX年年7月9日—XX年年7月20日
二、实习地点
管理系综合实验室、北京宅急送快运股份有限公司哈尔滨分公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、东北林业大学物流实验室
三、实习目的
大三的这一年,我们学习了大量的专业课知识,包括物流的、营销的、电子商务的,但是这些也就只是在理论上的学习,而没有运用到实践中去。这次学校安排我们进行物流管理实习的目的,就是要我们将所学到的专业知识和具体实践相结合,以提高我们的专业综合素质和能力,当然也为了让我们对物流公司的运营状况有一个整体的了解,对中国物流行业的发展状况有一个比较全面的认识,增强同学们对所学专业的认识,提高学习专业知识的兴趣,以便即将迈入社会的我们能够更好的适应以后的学习和工作,为以后的学习和工作打下坚实的基础。
四、实习单位简介
(一)管理系综合实验室
管理系综合实验室是本系各专业学生及教师进行教学实践、科研活动的基地,现有面积520平方米 ,资产总值142万元,由商务实验室、管理信息系统实验室、会计实验室、管理决策分析实验室组成。综合实验室主要承担会计学、市场营销、旅游、财务管理、国际贸易等本科专业和管理系各专科专业的各项实践教学任务;为教师开展科研活动提供基础条件,让教师利用综合实验室对相关行业的业务流程进行研究,进行业务流程再造,提高模拟实验的仿真程度;培养实践教学师资力量,使实践教学教师达到相应行业高层管理人员水平;建立各行业案例库,为教学、科研、项目个案研究提供参观、交流、实践基地;利用综合实验室,积极开展政府管理人员、企业管理人员、当地院校师资培训,并承担工商企业高层管理人员、外校学生培训和教学实验任务等。
(二)宅急送快运股份有限公司
宅急送快运股份有限公司成立于1994年,1998年,宅急送在上海、广州成立了子公司,1999年,全资分支机构增加到30余家,包括哈尔滨的分公司。到XX年,宅急送总公司成立,并且在全国范围内按区域完成七大子公司建立。在XX年,公司建立了电子商务平台,之后在北京、上海、广州三地建立了物流基地,实现了全国信息互联共享,京沪、京沈、京广、沪汉物流班车开通。XX年,公司实行三级城市发展战略,网络发展到地级城市,并且成立了航空处,上海分公司实行了飞机包舱运输,拉开了宅急送包机上天的序幕。XX年10月30日,宅急送国内快递、综合物流、国际业务三大事业部发展模式拉开序幕,宅急送从单一国内快递向现代综合物流转型,开通全国统一客服热线,总公司正式更名为“北京宅急送快运股份有限公司”。
(三)哈尔滨锅炉厂有限责任公司
哈尔滨锅炉厂有限责任公司的前身是哈尔滨锅炉厂,1954年建厂,1994年10月经企业股份制改制,是在香港发行h种股票并上市的哈尔滨动力设备股份有限公司的核心成员,是中国最大的电站锅炉制造企业,首批国家一级企业,目前经营并批量生产600mw、300mw、200mw、125mw、100mw、50mw机组电站锅炉,工业锅炉及余热锅炉,配套辅机和高中压阀门,大型石化容器,核能设备等产品,部分产品出口朝鲜、巴基斯坦、菲律宾等22个国家。
在新的发展时期,哈尔滨锅炉厂有限责任公司开了发超临界直流锅炉、大容量清洁煤燃烧锅炉、核电承压设备等新产品,拓展生产能力和市场竞争能力,并多方位与国外著名厂商和公司进行广泛的技术交流与合作,向各用户提供一流的产品和周到的服务,满足国内外市场对电力设备的不同需求。
(四)东北林业大学物流实验室
东北林业大学物流实验室总投资近200万元(不包括房屋建设费),包括物流工程实验室和物流装备实验室。物流工程实验室使用面积260平方米,物流装备实验室使用面积300平方米。实验室的建立之初,林大组织老师到北京、上海等地考察,进行两轮招投标,最后完成了实验室的规划和设计。经过一年时间,完成了物流工程实验室的建设,相继购进了一些物流设备,包括叉车、托盘、平板车、拖车、牵引车等等,使林大物流实验室具有了相当大的规模。
五、实习过程和内容
本次实习分两个阶段进行,第一阶段是物流管理课程设计实习,第二阶段是物流参观实习。
(一)物流管理课程设计
物流管理课程设计实习是在管理系综合实验室之一的商务实验室进行的,主要是根据指导老师提供的第三方物流教学模拟平台这个软件进行第三方物流公司的模拟运营。在正式操作运营之前,我们需要在系统中注册一个物流公司,并且设定好模拟公司的管理中心、调度中心、运输中心、仓储中心等几个主要部门的角色,在我的模拟公司里,我选择了自己一个人承担了所有的角色。公司注册完毕后,就可以进行模拟运营了,在这个模拟的公司里,管理中心、调度中心、运输中心、仓储中心这四个部门是需要我们管理和协调的,管理中心主要是接受订单和资源管理,调度中心是对货物的分拣和调度,运输中心要对车辆进行管理并对按调度中心的货单调派车队运输,仓储中心主要是负责货物的进出仓管理和仓储货物的安全管理。我们通过在物流市场购买资源,承接定单,管理货物进出仓,调度运输等环节实现物流运输,从而实现赢利的目的。
注册并申请登记以后,就可以进入物流主页面,操作运营公司了。我们主要要做公路、铁路、海运、航空等方面的报价,订单的受理,货物的分拣和调度,运输工具的选择和发货,仓库的出入库运单的处理,财务的上报和结算等等几个步骤。公司运营之初,首先要做的就是去物流市场购置资源,完善公司的基础设施,这主要是购买运输车辆、购买和租借仓库、招聘人员等,招聘人员包括招聘司机、仓库保管员、搬运工。在完成公司基础建设后,就可以进行物流报价了,报价是必不可少的一个步骤,它是公司接受定单的前提。我按照系统的提示对公路运输,铁路运输,海运,空运以及仓库租赁等几方面进行了报价。公司的运营中还有一系列的问题需要我们处理,这包含了广告的,人员的安排,仓库的选址等。还有一些特殊情况的处理,如仓库货物被盗,车辆事故等等的处理。
在进行了一系列的处理后,我便开始承接定单运营公司了,在公司的战略上我实施了规模经营的战略,在全国各地的主要城市都分别购买和租赁了仓库设施,并且在物流市场按照发运地和目的地寻找定单,在同一线路上承接大批量定单,然后进行统一的配送和运输,以降低运营成本。在承接定单的时候我发现,有一些物流公司的报价相当的低,按报价计算的话根本就不够成本,当然这类的定单我就没有接。
一个星期的实习,我对整个公司的运营情况一直有一个很好的把握,特别是到了后阶段,公司的运营呈现一片繁荣的景象,当然最主要的是我在其中学到了很多细节上的知识。
(二)物流参观实习
7月17、19、20号这三天我们参观了宅急送公司,哈尔滨锅炉厂和东北林大的物流实验室。