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篇1
21世纪是信息技术飞速发展的时代，提高物流信息化的水平是我国物流企业参与国际竞争的战略选择，高职高专类学校必须顺应时代的发展，加大物流信息技术方面的教学力度，才能培养出现代物流人才。为提高物流技能教学质量，广州科技职业技术学院投资建设了物流软件实训室，并开发出适应社会发展的物流教学软件。要想有效地利用教学软件，必须对课程进行合理的设计，本文就第三方物流实训课程设计进行阐述。
一 实训性质与目的
1．性质
在专业教学计划中，本课程处于物流管理理论教学与专业实训之间，是学生通过物流软件的学习接受物流管理职业技能训练的重要环节。
2．目的
通过对第三方物流软件的操作与学习，使学生对第三方物流的实际运作流程有较深入的了解。将所学的物流知识与模拟实践相结合，提高学生动手解决实际问题的能力，为学生将来进入社会和企业提供宝贵的实训经验，培养合格的物流人才。
二 课程设计总体思路
本课程应包括第三方物流企业的订单处理、出入库作业、仓储管理、运输配送作业，让学生掌握第三方物流企业的一般经营方式和服务内容。从订单的接收开始，以实物流程为主线，兼顾资金流和信息流的处理，使系统使用者明晰地理清整个第三方物流企业的流程。
三 实训技能岗位设置
职能部门（技能岗位）：客服部（客服）、储备部（理货员、搬运工、保管员、分拣员、补货员、包装员）、流通加工部（加工员）、送货部（调度员、驾驶员）、综合部、财务部（会计）、安全部。
四 课程实训项目设计
对第三方物流各技能点及第三方物流软件进行分析、梳理和归纳，设计相应的情景实训项目。
1．基础信息管理
项目1：资源（设备、人员、车辆）管理；项目2：路由管理；项目3：库房管理。
2．客户管理
项目4：客户信息管理；项目5：项目客户的货品管理；项目6：客户费用管理。
3．供应商管理
项目7：供应商档案管理；项目8：供应商信用管理；项目9：供应商费用设置。
4．订单管理
项目10：入库订单管理；项目11：出库订单管理；项目12：库内加工订单管理；项目13：退货入库订单管理；项目14：退货出库订单管理；项目15：退货加工订单管理；项目16：运输订单管理；项目17：配送订单管理；项目18：订单查询。
5．仓储作业
项目19：入库作业；项目20：仓储管理；项目21：移库作业；项目22：流通加工作业；项目23：出库作业。
6．运输与配送业务
项目24：运输出港的调度和场站作业；项目25：运输进港的调度与场站作业；项目26：运单补录和运费复核；项目27：签收与返单处理；项目28：运单查询；项目29：配送作业。
7．商务结算
项目30：应收应付管理；项目31：现结现付管理。
8．综合业务实训
项目32：仓储型配送中心作业流程实训；项目33：流通型配送中心作业流程实训；项目34：流通加工型配送中心作业流程实训；项目35：中转型配送中心作业流程实训。
五 课时和内容安排
总课时为112课时，分两个阶段进行。第一阶段，单个业务的模拟，72课时；第二阶段，让学生扮演不同的角色，进行整个第三方物流企业业务流程的实训，40课时。
第一阶段：学生以个人为单位，对第三方物流企业的各个业务模块进行模拟。了解系统的功能、构成及其之间的关系，进行实际操作练习。实训内容为：实训项目1～实训项目31。
第二阶段：将实训学生分组，并分配不同角色模拟第三方物流公司的业务运作，将实训岗位设置为：系统管理员、客服（订单录入）、搬运工（出入库反馈）和运输配送调度员。实训内容为：实训项目32～实训项目35。
六 实训成果要求
通过对第三方物流软件的操作与学习，使学生深入了解第三方物流的实际运作流程。将所学的物流知识与模拟实践相结合，提高学生动手解决实际问题的能力，为学生将来进入社会和企业提供宝贵的实训经验，培养合格的物流人才。
七 实训成绩考核及评定标准
第一，实训结束后，学生将实训结果等内容写入实训报告，报告应符合实训教学的要求，并得到指导教师认可。
第二，指导教师对每份实训报告进行审阅、评分。
第三，根据软件系统的测评分数并结合实训报告的得分情况给出学生的实训成绩。
第四，该实训课程内容是对理论教学内容的应用与验证，实训课的成绩记入课程平时成绩。
八 第三方物流实训情景项目设计范例
项目19：入库作业。
1．实训任务
以仓储调度员或信息管理员的身份，对入库作业计划指定储位、作业资源，打印出储位分配单、入库单，能够查询作业明细。
2．实训步骤
第一，新增入库单。在【订单管理】【订单录入】【订单录入】下点击【新增】；出现新界面后，选择入库订单，点击【确定】，分别对订单信息、订单入库信息及订单货品进行维护。在订单信息界面，录入如下信息。如：
客户名称：飞远运达；紧急程度：一般；单来源：电话；下达时间：当天。
在订单入库信息界面，录入如下信息。如：
库房：第一号库；入库方式：送货；入库类型：正常入库；预计入库时间：后天。
在订单货品界面，点击【添加货品】，数量是10台。最后，点击【保存订单】即可。
第二，生成作业计划。选中刚才新增的订单，点击【生成作业计划】，在弹出的界面，点击【确认生成】。
第三，入库调度。在【仓储管理】【入库作业】【入库预处理】下，选中刚才的订单，点击【调度】。
在入库预处理界面，在待上架货品中，选中要上架的货品及添写上架的数量，在区和储位编码中选择要上架货品的储位编码。如：
货品编码：000050150；货品名称：轮胎；数量：10；区和储位编码：根据之前生成的编码进行选择。
然后点击【打印储位分配单】，打印出储位分配单，点击【打印入库单】，打印入库单，交给理货员。
另外，还可在【资源调度】界面，根据仓储实际情况对作业资源进行维护。
最后，点击【调度完成】，完成作业的调度。
第四，入库反馈。用户选择【仓储管理】【入库作业】【入库反馈】，系统显示已调度完成的单据，点击【作业计划单反馈】，分别对理货、上架等进行反馈，然后点击【反馈完成】，完成入库反馈作业。
3．实训总结
第一，明确实训任务的目的及要求。
第二，写出实训的具体过程。
第三，根据实训步骤画出实训流程图，将实训结果等内容写入实训报告。
第四，总结实训体会，师生可提出改善建议进行讨论。
篇2
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。
参考文献：
[1] 孙微微,刘才兴.研究型大学操作系统课程实习项目的设计[J].农业网络信息. 2005,5.
[2] 陈向群.操作系统实习教学经验[J].全国第八届操作系统课程教学研讨会. 2005,5.
[3] 史广顺,韩维桓,袁晓洁.南开大学“操作系统”课程建设的思考[J].计算机教育. 2006,7.
[4] 邹恒明.上海交通大学“操作系统”精品课程的立体化建设[J].计算机教育. 2006，7.
[5] 程金林,吴斌,靳晓枝,黄铮. 高校实验教学考核模式的改革与实践[J]. 实验室研究与探索, 2004,24，(4)．
[6] 康丽军.关于操作系统课程改革的探索与实践[J].太原大学学报.2004,5，(3).
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。
篇3
输油管线课是油气储运工程专业的主干课。管线设计和输送工艺是该课程的核心内容，要求学生掌握输油管线的设计方法，具备基本的设计能力；掌握管线运行的基本知识，具备判断并处置各种工况的能力。
输油管线课的内容包括固定管线和机动管线两部分，二者既有相同之处，也有所区别。对于机动输油管线来说，输油时临时地面铺设，输油任务完成后撤收。因此，它具有线路状况的不确定性、工艺设计的快速性、输送设备的通用性以及意外工况处置的特殊性等特点[1]。课程的理论课教学，精讲管线输油的基本原理、工艺设计计算、各种工况的分析判断方法等内容，通过课程设计、实验、实习巩固所学的理论知识、分析方法，并探讨研究尚无定论的问题。几年的实践表明，课程理论教学与课程设计、实验、实习相结合，是提高教学质量的有效途径。
2 实践教学分析
输油管线课实践教学的内容比较丰富，包括针对管线工艺的课程设计、管线输送的各种实验（沿程摩阻实验、水击实验、输送工况实验、排空实验、不满流实验等）、输油设备的操作实习、管线输送的综合实验等。
课程设计是由教师给学生提供基础数据，学生运用所学过的知识，独立完成一条机动管线的设计计算，提交设计图纸和计算说明书。各种实验的组织方式依实验本身的性质不同而异，有所不同，有些安排在课程教学中进行，有些则安排专门的实验课。设备操作实习、管线输送综合实验安排集中周实施。
本课程实践环节内容多，学时较少。2008年之前，实验条件主要是实际设备和属于物理模拟的管线系统，实践教学的效果不够理想。属于验证性、演示性的实验（比如管线沿程摩阻、不满流实验），能够达到教学的要求；对于设计性、研究性实验，由于实验准备工作多、时间长，实验的效果难以完全达到要求；用实际管线设备进行的综合性实验，学生分布在不同的岗位，许多实验过程没有实际体会，能力的锻炼有局限性；创新性实验只是极少数学生有可能在课外进行。
分析实践教学状况，可以看出：验证性、演示性实验在实践教学中扮演主要角色；设计性、研究性实验没有得到足够的重视，停留在传统的方法上；创新实验还不利于培养学生的创新意识和创新能力；综合性实验更多的是形式，研究得不够。
3 实验教学平台建设[2-5]
按照“虚实结合、互为补充、综合运用、注重创新”的实验教学理念，经过多年的建设，构建了虚实结合的实验教学平台（图1）。
一是采用物理模拟的手段，建设了一条长度为3.2 km的小口径管线系统，设置多个调速泵站，工艺流程与实际管线相同。既可用水代油进行实验，以节约实验经费、便于管理、确保安全，又能用实际油品实验，进行输油工况特别是不同油品的顺序输送研究。建设了一个供油装备性能检测实验室，能够进行各种输油设备、器材、仪表的性能实验。
二是运用模拟仿真技术，构建机动管线模拟训练系统。将管输动态分析运用于输油模拟实验，真实反映管线系统流动状态变化的全过程，开发了工艺设计、输油仿真、调度指挥、泵站监控等软件。可以根据需要设置不同长度、不同起伏状况的虚拟管线，进行各种工况的模拟实验。建设了油料器材、设备仿真实验室，构建了仿真实验平台，开发了软件，为学生提供了学习、研究和创新的环境。
三是研制了以机动管线制式输油设备为原型的输油泵机组、供油泵机组半实物模拟器。模拟器仪表、指示灯、操作手柄的布局与实物相同，所有操作与实物一致，既能够进行输油泵机组、供油泵机组的使用操作训练，又能与模拟软件构成完整的模拟实验管线系统，进行输油调度、情况处置的实验。
四是配齐了能够铺设10 km管线，开设四个泵站、两个计量站的机动管线管子、器材和设备，为学生进行综合输油实践提供了物资基础。
4 教学实践
2009年以来，在教学实践中运用已建成的实验教学平台，对输油管线系列课程的实践教学进行改革与探索，取得较好的效果。
用虚拟管线对课程设计进行优化 课程设计阶段，学生分成若干个小组，3～5人为一组，教师给学生提供课程设计的基础数据。先由学生独立完成一条机动管线的有关计算、流程设计、泵站布置、排空设计等，形成初步设计方案和设计说明书；再分组将每人所设计的机动管线系统按照设计参数构建虚拟管线，进行计算结果的验证和设计方案优化，讨论并找出设计中存在的不足和问题；第三步是每位学生修改完善自己的课程设计。此做法既加深了学生对管线设计内容的理解，熟练掌握设计方法，又学会了利用计算机软件进行输油管线设计的方法。
用物理模拟系统进行输油设备性能实验
一是结合理论课的教学进度，分别进行管线输油的有关单项实验。比如利用小口径管线系统进行管线沿程摩阻、开式和闭式输送方式等验证性实验，长陡下坡线路不满流、气顶液排空等演示性实验等。利用供油装备性能检测实验系统，进行阀门流通能力、流量计检测精度等实验。在进行验证性、演示性实验的过程中，使学生学会实验设备、仪器的使用，熟练掌握实验方法，能够进行实验数据的处理。
二是进行管线输送的综合实验。综合实验分组进行，8～10人为一组，学生担任不同的角色、岗位轮换进行实验。按照管线输送的程序，主要进行管线充油、输送、典型工况变化、停输、排空的实验，人为造成输送过程中管线水击、位置固定的线路泄漏等实验。每组学生实验前提出实验方案，在教师指导下进行实验。
用模拟器进行输油设备的操作训练 机动管线泵机组由发动机驱动，输油中采用改变泵转速的方法进行输油压力调节，泵机组的操作水平直接影响管线输送的稳定性和安全性，因此，学生应当熟练掌握泵机组的操作。实物操作练习的效果好，但准备时间长、油耗高、易损坏设备和仪表，且受天气、场地等条件限制，训练效益较低。泵机组模拟器（图2）研制成功后，在教学实施时，先让每个学生在模拟器上进行操作练习，操作熟练后再动用实物练习。这种虚实结合的操作训练，有效地增强了训练效果，节省了经费。
用管线模拟系统进行输送工况实验 利用小口径管线系统进行管线输送实验，虽然可以使学生掌握管线输送的基本情况，巩固理论课学过的知识，提高学生的动手能力，但是该管线系统站距较短，远小于实际管线，所输送的液体不可压缩，压力波沿管线传播的时间与实际管线相差较大，因此，管线输送中的特殊工况（比如最常见的线路任意位置泄漏）在物理模拟系统中难以进行实验。
构建包括泵站监控、输油调度、系统仿真、训练考核等软件和泵机组模拟器的机动管线模拟训练系统（见图3），采用真实的数据构建虚拟管线，设置虚拟情况进行与实际相同的输送作业，进行各种输送工况的实验。学生8～10人为一组，其中两人担任输油调度，负责设置实验工况，其他人在不同岗位进行操作，学生岗位轮换。学生也可以利用软件，独立进行管线输送的计算机模拟训练。学生可以应用管线模拟系统，探讨所感兴趣的问题，验证学过的输油工况变化规律、运行自己编写的有关计算机程序。
实物实验、模拟实验互为补充，克服了以短管线代替长管线实验所造成的数据失真问题，泵站操作和输油调度紧密结合，训练与实操无缝衔接，提高了实验的针对性、有效性。
用机动管线输油装备进行综合实验 实物综合实验单独安排，集中一周的时间进行，重点练习管线各种地形的铺设、穿跨越障碍、泵站开设和输送中的配合作业；检验课程理论教学、实践教学的学习情况，运用所学知识解决实际问题的能力；研究、探讨管线输送中出现的新情况、新问题；学习新研装备、新开发软件的使用。
用虚实结合的实验平台开展创新实验 在教学的各个环节，始终注意培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。在理论教学中，把不同的学术观点介绍给学生，鼓励学生发现问题、提出问题、解决问题；实践教学中，鼓励学生在完成必须完成的实验任务的基础上，利用各种实验条件，进行探索实验、创新研究，并取得明显的成效。比如，利用供油装备性能检测实验系统，填补了多项国外引进油料器材的性能参数；进行了新研输油器材的探索实验，为确定其技术指标提供了数据支撑。利用油料器材、设备仿真实验系统，针对阀门的现场维修，提出了改进方案；对水底裸管铺设穿越河流进行模拟仿真，提出了新的稳管方法，获国家发明专利；利用管线模拟仿真系统，提出了不同口径机动管线配合使用的技术方案。
篇4
1.数据库课程设计中存在的主要问题
（1）学生参与数据库课程设计的积极性不高、知识和技术储备不够。
（2）学生重编程实现而轻分析和设计。
（3）课程人员组织和时间安排不太合理，任务设计和要求偏低。
（4）课程考核方式、评价体系和管理过程不够科学。
2.基于项目的数据库课程设计教学方案的设计与实施
2.1 基于项目的数据库课程教学方案
本文提出的基于项目的数据库课程设计教学方案是指设计能够吸引学生兴趣、难易适中、选题丰富并且能够满足不同层次的学生需求的项目设计任务，参照软件公司分析、设计、编程实现应用软件的基本步骤和人员组织形式来安排和组织学生进行数据库课程设计。其重点在于把学生的课程设计任务提高到软件工程项目的高度，并通过模拟实训加以实施。按照软件工程传统方法学的思想，结合数据库设计的基本步骤，将数据库应用软件的开发简单划分为需求分析、总体设计、详细设计、编码和测试四个阶段。每个阶段的任务均在指导老师的指导下，由项目组成员通力协作、自主完成。在每个阶段结束后，采用项目评审的方法，对每个小组每个学生的具体工作进行阶段性评审，学生分组汇报工作成果，并按照软件工程的要求提交阶段性技术文档。项目模拟实训根据课程设计选题采用项目小组的形式进行分工，项目规模和难度由指导老师和项目小组全体成员根据课程设计指导书协商决定。每个项目小组由一名同学担任项目组长，项目组长可以根据小组内每个人的能力和经验合理分配任务。每个学生在项目开发过程中，担任不同的角色。在工作中，项目小组的成员相互沟通和交流，组与组之间也可以相互借鉴学习，提高学生的参与积极性，培养学生的团队合作精神。
2.2 基于项目的数据库课程教学方案的实施
2.2.1 课程设计的选题
数据库课程设计是培养学生创新能力的有效途径，其设计题目应该具有一定的应用背景，让学生能够遵循软件工程的基本原理设计一个具有实用价值的数据库应用系统，使所学知识能够融会贯通。
精心准备和策划设计适当的项目，是实施基于项目的数据库课程设计教学的关键。在确定项目时应综合考虑以下几方面的因素：（1）能将数据库的理论知识和实际应用技能较好的结合在一起；（2）所选项目数量要足够多，涉及面要广而且是学生比较熟悉和有兴趣的应用领域；（3）项目的难易程度要能够满足不同层次的学生的需求；（4）项目的整个开发流程要规范，以项目为主线，引导学生把掌握的程序编程知识、数据库和软件工程等理论应用到软件开发实践当中去，让学生掌握软件开发的整个开发流程，具备项目开发的实战经历。
2.2.2 课程设计的人员组织
按照开发流程，参照软件公司的人员组织形式，将班级的学生分组，每组5至6人，以学生自由组合为基础，教师可根据学生的兴趣和特长、编程水平、知识结构、学习能力、性格特点、男女搭配等因素进行调整。每个同学可以担任不同的角色：如项目管理员，系统分析员，系统设计员，系统开发员等。
每个小组由其成员推选产生一名项目组长，负责制定本小组的开发计划、工作任务的分配和调度、监督实施等工作。在组长的指挥下，对小组成员进行分工，语言表达能力强善于沟通的同学负责联系工作和调查研究，美工好的同学负责界面设计，编程能力强的负责代码的编写，程序设计能力强的负责系统的整体设计和程序调试，写作能力强的负责技术文档的书写等。教师要负责帮助把握进度，提醒学生合理分配工作时间等。
按小组形式开发项目，不但有利于培养学生的团队合作精神和提高学生的管理能力，而且更接近工作实际。
2.2.3 综合设计过程
学生发挥各自的特长分工协作，运用已学软件工程、数据库理论思想和数据库设计理念、C#或C++等编程语言，具体设计实现一个小型数据库应用系统。开发设计过程按以下顺序进行——自选课程设计课题，调查用户需求，总结归纳数据流程，分析性能，书写需求分析及总体设计报告（包括数据流图、数据字典、数据库概念模型、逻辑模型、系统功能模块），完成应用系统的开发，进行系统整合和测试，功能完善，汇报设计成果（包括撰写设计报告、系统验收、结果汇报）。主要分为需求分析、项目设计、项目实施和成果展示。
（1）需求分析是保证项目顺利完成的前提。需求分析做得不好，甚至会导致整个系统返工重做。因此，在课程设计环节中学生必须根据教师提供的项目背景资料，通过图书馆、网络或相应的组织、部门、企业去查找相关资料，结合自己的生活经验，对数据和处理进行分析，画出各层数据流图，做好详细地需求分析。教师要对学生的需求分析报告进行指导和评价。
（2）项目设计是关键。本阶段主要包括数据库的概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计。要求学生在需求分析的基础上，设计E—R模型，详细描述实体的属性及实体之间的联系；实现E-R图向关系模型的转换，并对关系模型进行优化；定义主键、外键、视图、索引等。此外学生还应该设计出系统的功能模块图。教师通过检查学生设计的E-R图、关系模型和功能模块图，对每个组进行分析、评价和指导。
（3）项目实施。项目实施即数据库的实施、运行与维护阶段，主要包括应用系统的编程与调试。指导教师为学生提供技术支持，适时组织讨论、讲解和归纳总结为学生提供解决问题的新思路、新方法。
（4）成果展示。学生以项目组的形式完成了项目的整体设计与开发后，各个小组将在课程设计末期进行成果汇报和展示，接受教师和其他同学的评价。通过作品展示和评价，可以激发学生的竞争意识，促进项目组成员之间的交流与协作。
2.2.4 课程设计的时间安排
针对课程设计时间安排上的不合理问题，采取双管齐下的方式。首先增加教学计划中数据库课程设计的教学学时，由原来的2周改变为4周，使得学生有足够的时间来完成课设任务。其次，提前让学生进入分组和选题环节，并将每个人要完成的任何合理分配，让学生提前进入做好项目的知识储备、调研等前期准备工作。
2.2.5 课程设计的考核与评定
加强过程考核，提高对课程设计的总体要求，细化评价指标。学生在课程设计结束后，不仅要提交软件系统，还要提交课程设计报告，并进行分组汇报。课程设计的最终成绩由以下几部分组成：考勤lO%，平时抽查1O%，答辩20%，课程设计报告30%，系统演示30%。其中前四项由教师评分，系统演示由学生评分，每组各选派一名代表给大家演示系统并介绍基本情况，由各组分组讨论，对其它组开发的系统进行评价和评分，最后取平均分并公布成绩。
为学生提供展示自我的平台，建立完善的考核指标和体系，这样不仅有利于激发学生的学习兴趣和积极性，也有利于提高学生运用数据库理论实际问题的能力。
3.总结
通过基于项目的数据库课程设计教学研究，不仅使学生能够在理解数据库理论的基础上，实际动手开发一个实际的应用系统，而且在一系列的开发设计过程工作中能够树立学生的项目开发管理思想，能够培养学生应有的团队协作、自主管理、主动学习、创新思维、综合运用、动手实践等能力。使数据库课程设计真正成为学生验证理论的“实验场”，成为开发学生潜力、培养实战能力的“战场”，成为体验项目开发过程的“运动场”。
参考文献
[1]王艳红，章小莉，姜湘岗.在数据库课程设计中培养学生项目开发能力[J].教育与教学研究，2009，13.
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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。
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一、注重对于嵌入式系统硬件的讲解
众所周知，嵌入式系统不是一个简单的软件系统或者操作系统，无论是单片机、DSP还是FPGA等都是嵌入式系统的承载媒体或介质。脱离了承载的硬件进行嵌入式系统教学容易使学生脱离实际进行理论学习，而且可能使学生产生诸如“嵌入式系统开发就是C语言编程吗？”“嵌入式系统和Windows系统有什么区别？”“嵌入式系统的硬件就是一块电路板吗？”等疑问。因此，本课程在教学过程中应有意识地在每堂课中穿插加入关于嵌入式系统硬件设计的内容，包括GPIO（LED灯、按键、PWM）、串行通信接口（RS232、RS485、SPI、I2C）、温度传感器、USB、WDG（看门狗）、定时器、液晶显示、数模/模数转换、Flash存储和网络通信等功能模块。学生可以在学习嵌入式系统原理的同时更清楚、直观地认识嵌入式系统的各个硬件组成部分及其功能。这样，一方面对于已经完成的如“数字逻辑电路”“C语言程序设计”“模拟电路技术基础”和“单片机原理”等课程是一种巩固和加强；另一方面可以使学生对嵌入式系统产生更加真切的认识，避免出现“学完不知道学的是什么、也不知道用于何处”等诸如此类的问题。
二、在开展嵌入式系统试验的过程中注重各功能模块的试验教学
在嵌入式系统教学的过程中试验环节是必不可少的，学生不仅可以通过试验对所学的理论知识进行巩固，而且可以将理论知识运用到实际中去，更真切地理解嵌入式系统的原理。但在以往的教学过程中，试验的重点更侧重于软件环境的搭建、开发板环境的搭建、应用程序的移植、内核的裁剪移植和根文件系统的制作等。在实际中缺乏对前述的GPIO、串行通信接口、温度传感器、USB、WDG、定时器、液晶显示、数模/模数转换、Flash存储和网络通信等功能模块进行单独的、有针对性的试验训练和练习，而所缺失的功能训练环节对激发学生的学习兴趣是非常有益的。并且，单个功能模块的功能调试相对于整个嵌入式系统的调试来说相对比较简单，学生很容易通过简单操作看到实际效果，比如LED小灯闪烁、液晶屏显示温度以及与电脑进行简单串行通信等。每实现一个新的功能都会给予学生新的兴趣点，这样可以在一定程度上提高学生学习嵌入式系统的积极性和效果。因此，在嵌入式系统试验教学的过程中，增加一定的针对嵌入式系统硬件功能模块的试验环节对于提高教学效果和学生兴趣是非常必要的。
三、采用理论授课与实际操作同时进行的方式
作为一类学生比较陌生的操作系统，嵌入式操作系统在学习初期上手的难度较大。特别是其采用命令行操作式的交互方式，与传统的Windows图形操作方式有较大的差别。全新的用户、文件系统、进程、线程的概念以及网络管理、内存管理、进程调度、进程间通信、网络接口和虚拟文件系统等内核相关内容对于大多数学生来说理解起来都存在一定的困难。因此，为了实现更好的教学效果，在条件允许的情况下可以选择在机房授课的方式，通过多媒体教学系统和虚拟机软件（VMware），在讲解的同时进行演示操作并可以随时方便快捷地解决学生在学习过程中出现的问题。
四、采用课程设计的方式使学生完整地参与一个嵌入式项目的开发过程
仅有理论教学的嵌入式系统课程很难获得良好的效果。一个完整的嵌入式项目开发过程（从设计、编程到调试、实现的全过程）可以使学生将之前所学的相关知识综合运用、融会贯通。美国加州大学伯克利分校从事嵌入式系统教学多年的Edward A. Lee教授认为“在六周的嵌入式相关教学课程之后，学生须要利用九周甚至更长的时间参与一个课程设计项目，从列表中选择一个他们感兴趣的项目进行研究。而且，在这个研究过程中对学生进行指导的不是讲授嵌入式系统课程的教师，而是一些真正从事实际嵌入式项目的技术人员”。由此可以看出，欧美发达国家的高等院校在进行嵌入式教学的过程中会利用较长的时间（嵌入式课程理论教学时间的1.5倍）来引导学生参与完整的嵌入式课程设计并接受具有丰富实践经验的嵌入式专业技术人员的指导，这对学生形成完整的知识体系、提高实际动手能力都是很有帮助的。同时，可以采用分组的方式使学生进行团队合作，充分培养他们的团队协作能力和团队合作精神。因此，我们通过采用更偏重实际的嵌入式课程设计使学生获得更多的相关知识和实际经验。
下面以本人在课程设计中采用的嵌入式基站控制系统项目为例进行说明：该系统以实现大量移动通信基站的安保、安防以及远距离自动无人值守监控功能为目的进行设计，可以利用视频和传感探测单元等对本地的异常报警事件进行储存或通过3G无线网络将实时信息上传控制中心，从而实现远程集中监控的设计目标。该系统软件环境采用Linux嵌入式实时操作系统，硬件采用飞思卡尔IMX.53X系列微处理器作为核心控制单元，通过与多通道视频控制器（TW2835）相结合构成一个集视频监控、任务调度、网络通信和数据采集为一体的多功能操控平台。
考虑到培养学生的动手能力和团队合作精神，此课程设计以六人为一个小组，每个小组推选一名负责人，负责进行分工和协调。根据嵌入式系统教材的内容和教学大纲的要求，将整个嵌入式基站控制系统课程设计分为如下6个部分：1）人机界面：通过LED指示灯和音频对系统的工作状态、报警和故障进行指示以及实现远程呼叫、对讲功能；2）视频监控：采用420线NTSC制式的CCD球式或枪式摄像机CATV型视频接入，将视频录像数据进行本地保存并采用覆盖方式存储；3）有线网络数据通信：通过有线网络与远程上位机系统进行视频数据、语音数据、业务数据以及指令的交互通信；4）无线网络数据通信：采用支持CDMA标准的3G通信模块实现无线网络通信功能；5）RS-485/RS-232通信：与球式摄像机的云台、空调监控模块和UPS等动力环境监控模块进行通信；6）报警事件本地存储：将报警事件信息及相应的视频录像数据保存在本地的Flash或SD卡中，随时可以远程对本地存储的报警数据进行管理。
五、采用多种方式对学生的嵌入式系统学习过程进行评价
与传统的理论教学为主的专业课程不同，嵌入式系统课程本身更偏重于实践操作。因此，采用传统的期末“一张考卷”的成绩评定方式对学生的学习效果和能力进行评价并不尽合理，同时也容易影响学生参与嵌入式系统教学、试验和课程设计的积极性。因此，可以考虑适当降低理论部分在学生嵌入式系统学习成绩中的比重，甚至可以考虑取消理论考试，取而代之以试验考试或者课程设计的表现作为决定学生期末成绩的主要依据。比如，可以将最终评定方式的比例选择为理论考试占20%、试验成绩占40%、课程设计成绩占40%。当然，也可以对上述比例进行适当的调整，但主要的原则应该是鼓励学生主动地提高自身的动手和试验操作能力，使其在毕业后能够较快地融入到嵌入式领域的工作中。
参考文献：
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1存在的问题
“操作系统”是计算机专业的核心理论课程之一,无论在教学、科研中还是在软件产业及国家信息安全中都处于非常重要的地位。但是,一直以来,“操作系统”的教学和实验都存在比较严重的问题。
(1) 操作系统在所有软件中是最复杂的,而且目前的几大主流操作系统的地位已经相当坚固, 所以师生参与编制实际操作系统的机会少之又少, 这样在教学过程中原理的抽象性和实际系统的开发必然严重脱节,直接导致了该课程教学效果的不理想。
(2)“操作系统”课程的理论性和综合性都很强,学生在学习过程中不容易理解和掌握,也无从应用,因此,从主观上讲,学习操作系统的无用论在学生中也普遍存在。这直接影响了学生学习该课程的兴趣,使学生普遍反映该课程难学。
(3) 操作系统的复杂和功能强大,使得操作系统的实验难以设计和实施,再加上实验设备和实验环境的问题,更难开展具有针对性的实验。据调查,有些高校根本不开设操作系统的实验。因此,该课程的教学目的和教学要求根本无法达到。
2教学探索与实践
教育学中革新传统教学的“建构主义”理论主张应以学生为中心,认为学生的知识主要是学生自己建构起来的,教师的作用是提供一个良好的学习环境以帮助和推动学生去建构自己的知识。基于这种建构性教学的核心思路,我们应以学生为主体,设计相应的教学模式以及相应的施教方法,推动学生建构自己的知识,激发学生的学习兴趣,培养学生的自我学习、自我发展和团结协作的能力。
为了解决“操作系统”课程中的问题,除了授课时要突出重点,讲清难点以外,还要注重讲课的方式,采取有效的教学方法,改革以往的考核方法,加重对实验课的考核,通过实验在实践中让学生加深对较为抽象的理论知识的理解记忆,帮助学生学习,让学生掌握有效的学习方法。
2.1采用启发式教学,激发学生的学习兴趣,注重培养学生的学习能力
教学离不开讲授,“操作系统”这门理论课有更多“讲”的内容,但要讲究方法,要注意激发学生的思维,调动学生主动积极思考。在授课过程中,不能单纯地介绍抽象的基本原理和概念,而是要渗入到学生的现实感受中。教师要充分地启发学生的联想,让他们的现实感受和所教授的抽象原理产生共鸣,以此来引起学生的兴趣,从而使学生在学习中能够充分发挥其主观能动性。
其实,操作系统本身的特点决定了其教学的过程是培养和发展学生逻辑推理能力的有效途径,这就需要教师去思考、去设计,让学生在学习专业知识的过程中培养学的能力。为了培养这一能力,在具体授课时,针对一个问题,教师应向学生介绍多种参考资料。通过查阅参考资料中对同一问题的不同阐述,培养学生研究性学习的能力;另外,教师还要注意引导和培养学生利用网络资源的能力,并注意综合知识的应用,锻炼学生的独立学习能力,使学生的目光从课内延伸到课外。
2.2精心设计教学过程,突出学生学习过程中的主体地位,注重培养学生的创新学习能力
实施以学生为主体的教育,培养学生的创新素质,精心设计教学过程是非常有效的方法。经过多年的努力,我们总结出了一套行之有效的方法,就是在教学设计的过程中,要注意充分发挥教师的提示、引导、分析和归纳的作用,设计相应的环节和一定量的问题,以培养学生的独立思考能力和创新能力。复习巩固性的问题,可以督促学生养成复习巩固知识的学习习惯;引导性的问题,可以督促学生养成预习新知识的学习习惯;点评式的问题,有益培养锻炼学生的综合能力。引导学生分析问题时,注意要引导学生用多种方法加以思考。不同的方法,会产生差异很大的结果,这可以让学生更加注意方式方法的选择。
为了突出重点内容,把更多的时间留给学生,我们通过多年的实践,把“操作系统”的内容分成了三大类:需要了解的内容(能记住所学的知识内容,并能直接运用这些知识)、应该理解的内容(理解所学概念,并能用它解决简单问题)和必须掌握的内容(要求熟悉知识内容,能把标准所列知识综合应用)。这样,教师在教学过程设计中就可以根据所划分好的内容进行有针对性地设计,在教学时根据内容的类别就可以采用不同的方法,真正做到了有的放矢。
2.3加强实验实践环节,发挥学生在实验中的主导作用,培养学生的学习兴趣和团结协作能力
这个环节,我们改革的力度最大。在这几年中,经历了一个不断发展和完善的过程。开始的时候,我们只是开设了一些模拟实验,如进程管理的模拟、文件系统的模拟等,让学生从中加深对相应原理和理论知识的理解。后来,随着课程改革的深入,我们逐步引入了Linux源码分析和关于Linux平台的一些实验。现在,我们的这个环节可以分为两个层次:与理论课程安排在一块的模拟实验和独立的关于Linux平台的课程设计环节。在第一个层次中,我们安排了进程调度模拟实验、作业调度模拟实验、进程同步模拟实验、分页存储管理模拟实验和文件管理系统模拟实验等,要求学生随着理论课程的学习,在安排的实验学时内独立完成,主要目的是巩固所学的理论知识,做到学以致用。关于第二个层次,我们安排了两周的课程设计,要求学生分组完成在Linux平台上的实验。在这个层次中,我们始终坚持以学生为中心、以教师为主导的指导思想。教师的作用是为学生提供和营造一个能充分发挥学生个性、施展学生才能的学习环境,设计可供选择的方案,鼓励学生创新,并及时、恰当地给予正确的评价和指导,使学生学会学习、学会发现、学会创造,少走弯路,乐于接受新知识,提高学习效率,不断完善自我。坚持以学生为中心就是要转变教学模式,实施双向交流的知识传授、能力训练、素质养成的教育模式,培养学生的创新思维方法,按照学生的特点来设计实验方案、安排实验内容、组织实验活动。具体如下:
(1) 教师按照上面的指导思想,设计了实验项目方案,并标明了每个方案的难度系数,供学生自由选择。在每个方案中,除了必须完成的任务以外,还允许学生进行创新。
(2) 开展以自我管理为主,组成实验小组。为了培养学生的团结协作意识,在分组时,我们打乱了班级和性别,进行随机分组,以5～6人为一组。然后,每个组根据自己的实际情况,选出组长,负责整个组的管理和协调。
(3) 选择实验项目方案。每个组经过讨论,选择适合自己小组的方案。由于这个环节的成绩是根据每个方案的完成情况(包括整个小组的完成情况和每个小组成员的完成情况)、难度系数和创新情况来综合评定的,因此,选择一个合适的方案是相当不容易的。
(4) 制定计划、分工和进度表。每个组经过讨论,制定相应的软件开发计划,并在组长的主持和协调下,进行任务和功能的划分,最后制定本小组的进度表。
(5) 每个小组按照自己的进度表进行实验项目开发。在开发过程中,既鼓励竞争又要加强合作,要求每个学生必须就这个环节完成一份有自己见解的报告,同时,每个小组也必须完成一份有价值的报告。这样,在整个环节的过程中,充分体现了竞争与合作的统一。
2.4改革考核方式,调动学生理论与实践相结合的热情,促进学生的主动学习
成绩的考核,改变了单纯强调卷面成绩的考核办法, 将总评成绩改为卷面成绩占50%,上机实验成绩占20%,课程设计成绩占30%。同时,关于实验和课程设计的考核要详细化、规范化。不是以实验的表现或实验报告来评定实验成绩,而是看实验准备、实验动手能力、调研活动、实验报告、思考问题和解决问题的方法以及与小组其他成员的合作情况等综合地、动态地评定实验成绩和课程设计的成绩。鼓励学生思考,鼓励学生提问,鼓励学生开展创造性的活动等。
3结束语
通过“操作系统”课程的改革,提高了学生学习的主动性,培养了学生的学习能力和创新能力。尤其是我们开展的“操作系统”课程设计环节,更是培养了学生的组织协调和团结协作能力。由于每一个小组由5～6人组成,选举一名组长负责小组内关系的协调处理,大家配合共同完成实习任务,这有力地培养了学生的集体主义精神和组织协调能力。
当然,这种教学改革也增加了学生学习的压力。由于成绩是综合评定的,因而学生会有一定的压力。但是,只要教师注意引导,是可以将这种压力转变为学生学习的动力的,我们近几年的实践也证明了这一点。
总之,在“操作系统”的授课过程中,通过以上的改革,我们发现学生的积极性、动手能力有了明显地提高,单调抽象的理论知识也在实验中生动并简单起来,学生的理解能力加强了,团队协作精神也慢慢培养起来了,较大地提高了教学质量,并且也使期末的考核更具有公平性和促进性。
参考文献:
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[2] 李倩.计算机信息技术课程实验教学与专业课程整合的研究[J]. 现代企业教育,2006(24):105-106.
[3] 管致锦.基于实验任务驱动的操作系统教学设计[J]. 南通工学院学报:自然科学版,2004,3(2):75-78.
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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
参考文献
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[2] 骆斯文, 李云洪. 操作系统课程实践性教学模式研究与实践[J]. 福建电脑, 2006,(12):16-20.
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[4] 史广顺, 韩维桓, 袁晓洁. 南开大学“操作系统”课程建设的思考[J]. 计算机教育, 2006,(7):21-24.
篇9
操作系统是高等学校计算机类专业的一门核心专业基础课程，其在计算机课程体系中处于重中之重的地位。学习本课程有助于学生对前期的专业基础知识进行整合、应用与提升，形成对计算机系统的整体认识。设计好该课程的实验课有助于学生形象和深刻地理解理论课中讲述的概念、原理和技术，提升学习兴趣，提高理论水平和大型软件的开发能力。
1操作系统实践教学现状
操作系统实践教学一直是操作系统课程中的重点和难点。因重视程度、师资水平、学生基础等种种因素的影响，各高校对实验内容的选取不一，难度也有差异。目前，国内外高校操作系统实践教学主要采用四种模式[1][2]：1）模拟性实验是针对操作系统中一些典型功能或算法，如进程调度、内存分配、页面置换、文件系统、死锁检测、磁盘调度等进行编程实现，这种模式并不对真实的系统资源进行访问和修改；2）源代码阅读实验是通过阅读并理解具体操作系统的源代码以达到理解操作系统原理和技术的目的；3）操作系统内核扩展实验是选择一个内核简单的教学用操作系统，对基础系统进行完善和扩展。根据内核提供的接口，对相关模块如进程管理、进程调度、进程同步、虚拟存储以及文件系统功能进行设计实现，通过实验学生可以对操作系统有一个相对完善的整体认识；4）独立设计实现内核实验。国内部分一流研究型大学要求学生独立或合作实现一个结构相对简单但功能较完备的小型操作系统。通过构造真正的操作系统来建立操作系统原理的整体概念，实验难度较大。
2河北地质大学操作系统实践教学内容探索
为了配合河北地质大学计算机科学与技术专业“试点班”的教学改革，我院在操作系统课程实践教学上进行了深入的研究和探讨，实践教学内容经历了难度逐步加大的过程。第一阶段，即在2010级和2011级学生中，借鉴了北京大学操作系统课程实践教学模式，使用Nachos作为操作系统的实践教学平台，要求学生对Nachos操作系统进行改进和完善；第二阶段，即在2012级和2013级学生中，借鉴了南京大学操作系统实践课程教学模式，要求学生设计并实现一个微型操作系统内核。
2.1 基于Nachos操作系统的实践教学内容设计
Nachos是美国加州大学伯克莱分校在操作系统课程中已多次使用的操作系统课程设计平台，在美国很多大学中得到了应用。Nachos（C++语言版）建立在一个软件模拟的虚拟机之上，模拟了MIPS R2/3000的指令集、主存、中断系统、网络以及磁盘系统等操作系统所必须的硬件系统，源码有一万多行。Nachos不是向学生展示一个成功的操作系统，而是让学生在一个框架下发挥自己的创造性进行扩展[3-4]。
该实验主要是要求学生在阅读和分析Nachos操作系统源码的基础上，掌握该操作系统框架，对线程管理模块、内存管理模块和文件管理模块进行扩展。具体如下：
1）线程管理模块扩展
在阅读Nachos线程管理模块源码的基础上，对线程管理模块进行扩充。具体包括：扩展线程的数据结构，增加“用户ID、线程ID”两个数据成员，同时在Nachos现有的线程管理机制中增加对这两个数据成员的维护机制；增加全局性线程管理机制，在Nachos中增加对线程数量的限制，使得Nachos中最多能够同时存在128个用户线程；扩展同步机制，实现锁和条件变量，并应用Nachos中的信号量、锁和条件变量，实现“生产者―消费者问题”；扩展线程调度算法，实现基于优先级的抢占式调度算法。
2）存储管理模块扩充
在阅读Nachos存储管理部分源码的基础上，对存储管理模块进行扩展。具体包括：扩展TLB管理机制，增加异常处理功能，并为TLB机制实现一种合适的页面替换算法，以尽可能避免系统颠簸的产生；设计并实现一个全局性的数据结构（如空闲链表、位图等）来进行内存的分配和回收，并记录当前内存的使用状态；打破Nachos的单线程限制，使得Nachos系统支持多个线程同时存在于内存中；基于TLB机制的异常处理和页面替换算法的实践，实现缺页中断处理。
3）文件管理模块扩充
在阅读Nachos文件系统相关源码的基础上，理解Nachos文件系统的工作原理，对文件管理模块进行扩充。具体包括：扩展文件属性，增加文件描述信息，尝试突破文件名长度的限制；扩展文件长度，改直接索引为间接索引，以突破文件长度不得超过4KB的限制，并可以动态调整文件长度；对文件的创建操作和写入操作进行适当的修改，以使其符合实践要求。
2.2 基于微型操作系统内核的实践教学内容设计
微型操作系统内核设计是从建立操作系统整体概念的思想出发，选择最能反映操作系统核心技术的实验内容，像“搭积木”一样逐步构建操作系统[5-6]。基于Ubuntu操作系统上搭建的Bochs虚拟环境作为微型操作系统的硬件平台，设计下述几个循序渐进的实验单元[7-8]。
1）引导程序
引导程序的本质是将位于外存上的应用程序或系统加载到内存指定位置，并为其准备好运行环境。本实验单元分层次、循序渐进展开以下实验内容：在引导程序中实现实模式到保护模式的切换；加载程序到内存指定位置，并进行实验测试。该实验阶段，学生利用汇编语言搭建引导程序，深刻理解计算机启动之后至操作系统工作之前，计算机内部的工作情况，为理解操作系统工作原理和操作系统内核的设计和开发打下基础。
2）进程管理
在实验（1）基础之上实现微内核操作系统的进程管理功能。该实验单元依次展开以下实验环节：进程创建、进程调度、进程同步机制、进程通信机制。
学生在完成理论课学习及部分Linux相关源码阅读的基础上，完成该部分实验。其中进程创建实验内容包括进程PCB定义、内核初始化、idel进程创建、内核进程创建等；进程调度实验需要进行系统中断设置、进程队列管理、调度算法设计等；进程同步机制实验主要实现PV操作，并通过生产者消费者问题进行验证。进程通信实验主要实现基于消息的进程通信机制，保证内核进程之间的正确通信。通过该实验单元，学生可站在内核角度，深刻理解进程实体、调度机制；掌握进程同步及通信原理，为深刻理解操作系统并发的概念奠定基础。
3）内存管理
在实验（2）基础之上进行微内核操作系统内存管理模块的设计和开发。该实验单元主要包括物理内存管理、分页机制及地址映射、用户进程创建等内容。在实现内存管理基础之上，构建用户进程。通过该实验单元，学生可站在内核角度，深刻理解分页机制、地址映射等概念，把握操作系统内存管理的本质。
4）系统调用
在实验（3）基础之上实现简单的系统调用fork（）、exit（）等。通过该实验单元，帮助学生理解操作系统为用户提供服务的方式，体会系统调用的本质。
3 操作系统实践教学的实施方案
为了保质保量地完成操作系统实践教学内容，获得理想的教学效果，在实施过程中采取了下述措施。
1）本着“理论和实践两手都要硬”的原则，对操作系统的实验课程实行单列，即脱离其理论课程母体，独立作为一门课程设置。
2）在操作系统理论教学过程中渗入linux源代码分析环节。例如，对进程控制部分原理讲解后，对 Linux0.11版本中相应的代码片段进行分析，以达到原理与实现相结合的目的，从而给实践教学中相应实验单元的代码实现提供参考。
3）为了协调理论讲解和实验项目的进度，在时间安排上进行了跨学期设计。例如，基于Nachos操作系统的前两个实验与理论课同学期安排；因操作系统理论课中的文件管理部分内容在学期末讲解，则将第三个实验即文件管理模块扩充实验安排在暑假，利用两周时间集中完成，第二学期再进行项目验收；因为基于微型操作系统的引导实验跟操作系统的先修课程结合紧密，并且可以打破一个实用操作系统装载运行的神秘感，为此安排在操作系统开课前的寒假集中完成，其他实验与理论课同学期进行。
4）UNIX程序设计课程与操作系统实践教学协调安排。首先让学生通过UNIX程序设计课程掌握系统调用的功能及应用，产生感性认识，使得其在完成操作系统实验单元的某些系统调用的实现时目标明确，思路清晰。
5）加强实验过程管理，弱化对实验结果的评判。教师严格把控实验进度，每个实验单元完成后，教师逐一严格验收程序，认真批改实验报告，并进行总结和讲评，帮助学生在实践中不断总结经验，从感性认识上升为理性认识。
4 操作系统实践教学效果
2010、2011级计算机科学技术“试点班”所有学生都能读懂Nachos操作系统给的源码并进行改进和功能扩充，大大提高了其开发和调试底层软件的能力、开发大型复杂软件的能力和独立解决实际问题的能力，部分学生的软件开发能力达到甚至超过国内著名重点大学学生的水平。国防科大计算机学院的教师来我院访问交流，对学生的操作系统的设计成果进行了观摩，给予了充分肯定。2010级秦栋同学在求职面试时讲述了自己完成Nachos操作系统的项目经历，收到面试官的认可；2010级刘欢、2011级石雯、2012级杨超杰等同学在中科院软件所研究生复试时汇报了自己的操作系统设计作品，均获得了较高的复试成绩。2011级田天和陈瑞同学在中科大选择跟操作系统相关的研究题目并能顺利完成毕业设计，这跟他们在操作系统实验中动手能力的提高不无关系。学生们的种种表现说明这些学生的实践动手能力不逊于重点大学的学生，也是对我们实践教学改革的极大肯定。
5 结束语
操作系统是计算机系统的核心组成部分，课程的实践教学内容也随着教学改革的进展进行合理调整和更新。该课程实践教学内容的设计使学生在复杂软件系统设计与实现方面得到一次十分重要的工程训练，在专业能力方面获得显著提升。而这一训练与能力的提升是其他任何课程不可替代的。该课程的教学改革仍在探索之中，提高操作系统实践教学的质量，需要从课程实践的内容设置、实施等方面进行思考、探索、实践和总结，结合每一学年具体的教学进度和学生实际能力的差异进行调整，由浅入深、循序渐进地展开，以达到培养学生的专业综合能力，激发学生的学习兴趣，提升教学质量的目的，为学生未来从事高性能应用软件的开发打下坚实的基础。
参考文献：
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基金项目：本文系“国家自然科学基金项目”（项目编号：50907012）的研究成果。
中图分类号：G642.1?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）24-0040-02
“变电站综合自动化”一直是广西大学电气工程学院本科生的专业限选课，共36个学时。该课程主要包括变电站综合自动化系统的结构形式，数字量和模拟量I/O通道的组成和原理，交流采样常用算法的分析，低频减载备用自投等智能装置，微机保护装置，数据通讯原理和技术，提高变电站综合自动化系统可靠性措施等。其目的是让学生掌握变电站设备的工作原理及运行特点，使学生掌握变电运行岗位所需要的相关技术、规章制度、设备巡视的方法及要求，具有对变电站异常和事故处理的能力。然而，仅靠课堂的理论讲授，是不可能让学生真正掌握如此多的内容。且其中涉及到现场的实际设备的运行，大部分学生对现场设备很陌生，“填鸭式”的讲授让课堂显得枯燥无味，教学效果差，难以达到教学目的。因此，经过几年的教学实践，不局限于课堂的讲授，将变电站综合自动化的内容融入参观实习、理论讲授、课程设计、综合实验与毕业设计等多个教学环节中，调度学生的学习积极性，真正参与其中的设计及实验，不仅减轻了学生“抽象”学习的压力，且学生能在设计环节中感受到学习乐趣，增加学习的兴趣，进一步启发学习的思维，部分学生还能有所创新，收到良好的教学效果。
一、变电站参观
“百闻不如一见”，让学生在学习之前现对设备进行认识，引发学生学习的好奇心，增强学习的兴趣。主要参观和认识变压器、互感器、刀闸、开关等一次设备及监控系统、微机保护、备用自投及低频减载等二次设备，掌握变电站运行的安全知识，体验现场运行工作环境。参观分为观前准备、参观及观后总结三个环节。观前准备主要目的是加强参观的效果，主要包括搜集整理变电站主要一、二次设备以及变电站运行方面的相关知识和资料，熟悉变电站电气主接线、主要电气设备构成，了解电气设备的布置，了解电气运行的有关知识。参观内容设置如表1所示。观后总结是必要和关键的一环，让学生进一步加深对整个参观过程的理解和认识，认真思考变电站运行的特点，从而起到事半功倍的作用。
二、理论讲授
综合自动化是一门实践性很强的课程，平淡的叙述往往会让学生感到枯燥无味，课堂气氛沉闷。教师应充分利用现代教学中多媒体的直观性、图文声像及动态性等优势，向学生提供丰富、清晰及真实的背景资料，反映知识在实际中运用的方法，以便学生形成自己的认知结构。如在讲述时，可以用相机拍下具体装置元件部分的照片，辅以说明，这样可以增强学生的视觉效果，而且让学生有种真实的感觉，从而更容易接受教师所讲述的内容。
例如，在介绍变电站微机保护硬件装置时，介绍完微机保护硬件逻辑图（图1），应辅以实际的硬件图（图2）。以加深学生的理解，加强其理论与实际的联系，缩短认识上的差距。
理论讲述的内容主要包括：变电站综合自动化概述、变电站综合自动化信息的测量和采集，变电站的通信系统，变电站监控系统，变电站微机保护，变电站低频减负荷控制、变电站电压和无功功率控制，备用电源自投入装置，小电流接地系统单相接地故障检测，变电站综合自动化系统的可靠性问题。
三、课程设计
课程设计是学习专业技术课所需的必要教学环节，学生运用所学的基础理论和专业知识通过课程设计的实践，巩固和掌握专业知识，并为今后的毕业设计做好必要的准备。通过课程设计使学生接触和了解局部设计从收集、方案比较、计算、绘图的过程。培养学生的计算和绘图的设计能力。表2为作者设计的关于变电站综合自动化的课程设计方案，供广大师生参考。
四、综合实验
综合实验的目的是通过实验环节巩固和加深对电力系统相关理论课程的理解，达到对学生进行实验方法和操作技能训练的目的。鉴于数据通信是综合自动化系统中一个非常重要的环节，因此设置了如表3所示的两个通信实验。
五、毕业设计
本科生毕业设计的基本教学目的是培养学生综合运用所学知识和技能的能力，提高分析和解决问题的能力，初步掌握科学研究的基本方法。通过综合自动化毕业设计教学环节，要求学生得到以下多方面能力的培养。
设计题目一：变电站综合自动化系统的设计
目的：
（1）了解变电站综合自动化的基本概念及重要意义；
（2）熟悉变电站综合自动化的基本结构及要求；
（3）掌握变电站综合自动化的基本结构及要求；
（4）掌握变电站综合自动化监控系统的功能、结构；
（5）掌握变电站综合自动化系统的微机保护功能及其工作原理。
任务：
（1） 根据变电站的一次电气接线图，设计一个合理的综合自动化系统；
（2）根据要求设计变电站综合自动化系统的结构；
（3） 设计监控系统，并根据实际情况对系统设备进行选型；
（4）设计微机保护系统，并根据实际情况对系统设备进行选型；
（5）设计其他智能装置，并根据实际情况对系统设备进行选型；
（6） 绘制所设计的变电站综合自动化系统的结构及原理图。
设计题目二：基于通用组态软件的变电站监控系统的设计
目的：
（1）掌握变电站运行的特点；
（2）掌握变电站的基本操作内容；
（3）掌握变电站监控系统的结构；
（4）掌握变电站监控系统的功能。
要求：
（1） 灵活使用通用组态软件；
（2）利用通用组态软件绘制变电站一次接线图；
（3） 实现站内各数据量的采集；
（4） 实现采集数据与数据库的链接；
（5） 实现图形界面与数据库的链接；
（6） 实现Web信息功能。
六、结语
变电站是电力网中的线路连接点，是用来变换电压、功率和汇集、分配电能的设施，是电力系统中输配电的重要一环。变电站综合自动化是实现电气设备监视、控制和保护自动化、智能化，提高保护、控制的可靠性和电力系统的安全运行水平的重要保障，该课程是电力系统及其自动化专业学生的重要专业课程。本文通过设置变电站认知实习、理论讲授、课程设计、综合实验和毕业设计等多个教学环节，加深学生对变电站一次、二次设备的理解，缩短理论与实践的差距，从而达到良好的教学效果。
参考文献：
[1]张成林,杨茂涛.从高职评估探讨变电站综合自动化课程教学改革[J].中国电力教育,2009,(3).
篇11
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
[1]杜爽,朱凤武,郭瑞娟,孙上媛.电工与电子技术教学改革的研究与探讨[J].高教学刊,2016(9).
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[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).
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一、综合设计课程定义与设置意义
1.综合设计课程
罗伯特・杜雷迩给出了综合设计课程的定义：“本科最后阶段开设的课程，具有顶点性及体验性特点，其目标是把大学阶段学到的细碎的知识整合为统一的整体。为学生提供成功的体验并憧憬的未来。”因此，综合设计课程是为高年级工程类学科学生开设的整合性课程，是让学生整合、拓展、思辨和应用所学专业知识和专业技能，具有培养学生综合素质和帮助学生从学校顺利向专业工作岗位过渡的功能，为塑造学生可持续的职业发展能力打下坚实基础。
过去的课程设置在一定程度上未能充分强调课程之间的联系，也未能突出通识教育与专业教育间的固有关系，更缺乏从实际工程需求出发，引导学生跨学科整合多门课的知识（不限于专业知识）进行综合实践的导向。而学生只有通过把多门课程共同联系起来做一个完整的实践性活动，才可能认识到课程间的实际联系，掌握不同分工配合，理解团队协作的技巧，最终建立起对未来职业成就感的憧憬，并锻炼其作为工程负责人的领导能力。
2.普渡大学土木工程专业设置综合设计课程的意义
综合设计课程设置的意义需要从两个方面来理解：第一，支持学生深层次学习；第二，帮助学生从学校向专业工作岗位顺利过渡。
（1）支持学生深层次学习。综合设计课程为学生提供整合己获得的知识、技能和态度等的机会。深层次学习是一种基于理解、深入钻研、学用结合和自我反思的高等级学习，区别于浅层次学习中单纯的“教师传递知识一学生接受知识”的模式。综合设计课程在充分考虑学生个人兴趣与选择的情况下，努力激发学生内在的学习动机，要求学生把已有知识、经验及能力应用于真实的生活场景，找到解决问题的突破口，并学会多维度评价已有的方案并加以改善。通过具体问题导向的学习行为，学生在总结反思已有知识、提升专业技能、理解职业精神的过程中，可以实现对自身知识体系的“重构”，从而拓展综合视野并促进个人综合能力的提升。
波特兰州立大学自1994开始就要求高年级学生从230门综合设计课程中至少选择1门作为最低学分毕业条件。在该课程中，学生以小组团队的形式，通过完成一个综合项目，把以往专业课程内容与社会中的实际问题结合起来，最终达到课程要求的四个能力目标：交际能力，批判思维能力，道德的或社会的责任感，以及对人类经验多样性的欣赏能力。经过统计，目前最受欢迎的综合设计课程项目为申请拨款、移民和难民定居、小型商业项目咨询、工程设计和公共关系，都是需要较强的协作关系尚能完成的项目。
（2）帮助学生从学校向职场顺利过渡。2014年西南交通大学土木工程学院完成的企业用人单位调查问卷数据显示，社会对于学生的专业实践水平、沟通能力及团队合作意识等方面尚有更高的期待。综合设计课程正是为了积极满足用人单位的实际需求，注重课程与具体项目的结合性，通过多样化的教学方法和多元化的教学评价，挖掘学生各方面的能力与素质，帮助学生成长，为学生介入实际工程工作做好准备。
综合设计课程要求学生完成一些应用性的实践项目，如服务性实习、实习等，通过参加这些项目，学生把先前所学知识和技能应用于解决实际问题，有助于更加全面系统地培养起更具适应性的专业素质，具体表现为：在专业知识和技能方面，通过整合已有知识、提升专业技能，学生初步完成对自身知识和技能体系的构建。在职业精神和素养方面，提升团队合作能力、独立决策能力、沟通交流能力等。在专业意识和品质方面，提升安全、质量、责任意识，可持续发展意识，以及伦理道德等。在实践方面，提升动手能力，发现、分析、解决问题的能力，以及自我评价和评价他人的能力等。通过这些素质的培养和能力的提升，学生的职场竞争力和适应性大大增强，为进入职业领域做好了准备。
3.综合设计课程中的知识重构
基于五项基本的学习活动（团队合作、解决问题、决策制定，批判性思维以及信息沟通），在综合设计课程中整合相关的零碎的学科知识，从被动接受知识到关联碎片知识，在实践中获得经验，提炼、重构知识体系并应用于实践。图1展现了基于五项基本学习活动的综合设计课程知识重构体系。
二、普渡大学土木工程综合设计课程教学要求
普渡大学土木工程综合设计课程按照“规划、设计、土木工程分析”流程展_，是一个涉及尽可能多土木工程专业主要层面的、满足综合性和现实性的集体项目。该课程每学期招生30～120名学生，3个学分。课程按照团队授课，每周召开两次团队会议，每次持续2个小时，会后有一个50分钟的简介会。这个课程的所有学生都被要求参加简会。
课程负责人由专业实践教学人员中的资深专家担任，负责总体安排教学内容并作为每个简介会的发言人。课程教学团队成员负责若干个简介会，同时在办公室会议中扮演咨询顾问的角色。在课程开始前，要制定针对具体项目的综合设计课程设计指南（RFP，Requests forProposal）。指南由课程负责人、指导教师、教学助理和项目负责人共同起草完成。
三、土木工程综合设计课程的特点
1.组建课程团队
（1）团队标识。在综合设计课程中，每一个团队要设置代表自己团队特征和精神的LOGOS、信头、图纸标题栏格式、表格格式来标识自己。
（2）团队成员个性标识。综合设计课程设计团队组成后，第一个活动就是让成员互相认识，了解个性差异。普渡大学职业咨询办公室会对学生做个性类型介绍（比如：外向/内向、敏感/直觉、思考/感受和判断/感知），帮助团队成员学习和理解队伍中各种各样的个性类型，然后形成麦尔斯一布瑞格斯性格类型指标分析报告，该报告可以反映出学生怎样看待事物，如何做决策，确定自己的优点，从中理解不同个性团队成员之间如何协同合作并为团队完成既定任务做出贡献。
（3）团队组成。基于对学生所有学年平均成绩、核心课程成绩、工作经验、计算机软件技能和麦尔斯一布瑞格斯性格类型指标的分析，考虑团队平衡性因素，不同个性及成绩的学生被分配到各个团队中。每个土木工程设计项目团队的规模在5～8名学生，取决于课程总体的注册人数。5个团队共用一个办公室，并配备一名工程经理。根据教学人员和安排调度，一般不超过15个团队。工程经理一般都是土木工程专业毕业的教学助理，有时会由来自社会团体的志愿的专家人才来担任。除了办公室，团队还拥有一个设计实验室，配备小型模型试验、工程计算、制图等专业设备、软件及相关参考资料。
（4）团队专业道德。综合设计课程还强调行业道德及工程伦理教育，除了要求每个团队在公开会议中陈述其对与项目相关的专业道德的理解外，还将专业道德和工程伦理作为基础课程考试的要求。
2.开展项目设计教学
在每个学期，所有团队围绕同一个项目展开工作。这些项目均处于早期规划阶段，是真实的当地项目。历年来，这些项目的总体设计费用为200～1000万美元。比如，2010年综合设计课程就是基于项目“Varsity softballcomplex”设计的，项目金额近400万美元。项目开展流程如下：
①听取项目规划和管理介绍讲座。
②每个团队研究RFP（Request forProposals），并在规定时间内按要求完成书面项目计划书。
③在当前学期的第二个月完成课程设计第一阶段计划书，并做口头汇报展示。
④接下来，团队评估和修正他们的计划书，作为课程设计第二阶段提交成果的一部分内容要求。
⑤个人和团队要分别详细记录每周的工作进度和内容。进度表和项目费用在最终成果评估中起到作用。
RFP几乎和的真实项目一样，关键的部分包括（见图2）：如果需要，附加信息和信息需求回应通过使用RTF的附录提供。这为每个团队及时提供了同样的信息。
3.社会参与教学
与项目有关的人员都被结合到综合设计课程设计过程中。此外，近期退休的当地工程师一般作为志愿者参与到课程中。对于普渡大学校园的项目，由普渡建筑师办公室工作人员提出总体规划，并给出该学期的综合设计课程设计项目适应规划建议。普渡大学设计与施工团队都会参与到课程设计中。在每周两次的晨会上，来自当地公司的工程师会简述当地土木工程实施情况，包括公共事业设备、LEED案例学习、路面和交通条例、结构设计、坡度折减和排水、工程预算、联系和筹措资金的渠道以及项目交付方法，工程师会参与并协助提案评估，这也是课程成果的一部分。
在这些设施的设计与建设中，需要考虑的往往不仅仅是技术问题，还有社会影响。有鉴于此，简报和提案展示会议会经常包括西拉斐特的市长、一个或多个西拉斐特市议会成员、市政工程的职员、教师，以及那些即将使用这些设施的使用人。
引入上述多方人士对工程方案加以建议及评估的原因在于，设计和建设中经常需要解决甲方需求、社会影响、可持续发展、城市形象、文化传承等非技术问题。综合设计课程带给学生的确实不囿于专业技能和知识，而是建立起了工程技术和社会需求之间的桥梁，这些需求不仅仅是物质的，还可能是非物质的；不仅仅是短期，还可能是长期的，而这恰恰是培养高层次工程人才所需要突出的教育内涵。
四、综合设计课程案例
目前，大部分土建类综合设计课程设计大致分为两个阶段：
第一，概念设计方案阶段，主要包括设施及其位置的概念设计、项目使用的规范、交通规划等方面的内容，该阶段还包括备选方案在内的辅内容。
第二，方案建造实施阶段，这个阶段主要考虑方案实施过程中的组织协调、造价优化、环保节能及财务管理等方面的内容。
下面以普渡大学西拉法叶分校的总体规划设计为课程案例，系统介绍围绕该项目的课程设计要素及结构体系。
1.概念设计方案及其备选方案分析
（1）概念设计。综合设计课程中的概念设计重点突出了参数化概念设计，参数化概念设计可以成为推进绿色建筑实践的一种方法。它借助于逻辑推演和关系运算，通过调整参数，优化和建立参数概念模型以便于分析。
每个团队关于项目（包括备选的方案）的概念设计（考虑西拉法叶校区和普渡大学的总体规划）包括：①列出该种类型项目使用的规范；②场地平面图，包括建筑物分布、行车道和人行道规划、停车场、公共设施，包含电力、水、天然气、污水、电信光纤电缆的管道分布；③关键控制工程立面图，设计考虑最大洪峰的影响；④交通计划，包括来往的多种交通运输工具及在建过程中的交通流量；⑤环境因素，包络污染物处理、现有湿地处理，及按需要提供的环境评估书；⑥侵蚀、冲刷防护；⑦USGBCLEED信用评级：实现绿色建筑施工的评级；⑧其他所需说明或规划的概念元素的设计。
（2）备选方案分析。备选方案分析的根据是：①普渡大学和西拉法叶校区的总体规划；②地下环境及替代基础方法；③场地污染处理方法；④分级排水；⑤施工可行性分析包括施工材料和施工方法（包括大型施工设备）的评估；⑥公共设施（电力、水、污水、天然气等）⑦其他因素，如印第安自然资源和环境管理部门的影响。
2.建造设计方案阶段
一个学期的综合设计课程交付的设计建议书应包括以下内容（图3）：
提交的所有计算都必须独立完成，由团队的另一个成员检查和签字。必须在规定的最后期限前提交，晚提交的文件不被接受。要求提交的信息包括图纸、计算、日程表、电子表格等。除了项目介绍以PPT格式提交外，其他信息必须是电子文档，通常使用PDF格式。团队也需要提交该项目设计的多份纸质版材料，包括一套图纸（以比例11：17，280x432mm纸绘制），一份备选方案设计书，包括成本和调度组织计算书。
五、团队成果评级和反
该课程对学生成果的评估通常一学期举行两次。一次在第一阶段结束，一次在课程结束时，以网络匿名问卷的形式进行。对成果的评级规则由教学团队所有成员共同制定。成绩由两部分组成：教学团队评估的成绩和同学互评的成绩。
（1）教学团队评价。教学团队至少需要3名成员共同评审。教学团队讨论每个团队的设计水准，并达成共识，给每个团队的设计予以一个适当的评级。一个团队的所有成员都是相同的等级。这是因为，虽然成员各自都忙于解决项目的不同组成部分，但其设计都处于同一背景和环境，因此，交付的成果被认为是群体努力的结果。
（2）同学间互评。同学之间互评进行两次。第一次是在设计第一阶段之后，对提交材料和自我展示进行评价；第二次是在第二阶段课程结束时。同学互评为匿名评估。
等级评定之后，不同团队之间进行互相评估，并依据两个阶段的互评结果，对最终结果做相应的调整。
六、结论
篇13
基金项目：广东石油化工学院教育教学改革研究项目(204232)。
作者简介：许波，男，美国计算机学会(ACM)会员，中国计算机学会(CCF)会员，讲师，研究方向为计算智能、云计算、数字媒体；代静，女，西南大学硕士研究生，专业方向为学科教学。
1 背景介绍
各大高校在开展操作系统原理课程教学时，一般分为理论和实验两大部分[1-2]：首先先通过板书、多媒体等手段讲解理论知识，再通过机房实验操作完成认知和验证训练。在理论教学方面，由于各个院校非常重视并不断进行改革，已渐渐走向成熟与正规化，而实验教学由于起步比较晚，教师与学生重视不够，存在比较多的问题，例如[3-4]：1)实践教学环节非常薄弱，因为实验环境设置问题，几乎没有课程设计；2)大多数国内实验教材内容都陈旧[5]。这些问题使得教师需要不断地更新实验教学内容，改革实验教学方法[6-7]。针对这些问题，并考虑到各个高等院校实际情况与教学条件的差异，我们从实验教学内容的深度、广度和重点、难点等多方面进行改革，经过教学实践，探索出了一些行之有效的实验教学方法，以满足企业对人才的要求。
2 课堂实验教学改革
2.1 编写实验教材
选择合适的实验教材对于实验教学非常关键，目
前市场上关于操作系统原理实验教材种类少，质量不高。这些教材大致可分为以下两种类型[6]：第一类为国内自编实验教材，即国内各大重点院校主讲教师所编著，这类教材偏重于操作系统理论知识的讲解，实践性不强；第二类教材为国外具有权威性的英文原版实验教材，该类教材知识较新、实践性很强，但是由于普通院校教师以及学生的专业英语水平有限，对教材大部分内容无法很好地理解，难以得到全面实施。因此，我们采取了灵活方法来处理教材选用的问题，在充分理解大多数教材，遵循课程教学规律的基础上，针对本校学生的特点与水平，编写了适合我校教学对象和要求的实验教材，综合趣味性、可操作性和适当的难度，在保证实验可完成性的基础上增加学生的兴趣，使其在解决问题的过程中获得成就感。我们还向同类二本院校推荐，解决目前全国大部分高校计算机学科在这门课程的实践教学环节中发展普遍滞后的问题。
2.2 因材施教
作为任课教师，要挖掘每一位学生的自身特点，做到因材施教、人尽其才。只有这样，我们才能为社会输送各种类型的人才，满足不同层次的需要。针对学生的不同需求，教师可穿插讲解难度不同的实验内容。学生大致可以分为以下三种类型：一种为非计算机专业的。一种为计算机专业的，而计算机专业的又可分为深造型和普通就业型。对于深造型，在授课过程中，教师列举典型的考研实验题型，使学生能够深入理解操作系统的原理和应用，对于计算机专业以及网络工程专业将来主要就业的学生或者考证的学生，强化实践动手能力，对实际操作系统，例如Linux，加强实验教学。对于非计算机专业的学生而言，更多的是准备参加计算机等级考试，在课堂上有针对性地梳理实验知识点，引导学生由浅入深地加深操作系统原理知识的学习，针对学生的需要并结合实验教学大纲来授课，可以很好地激发了学生的学习兴趣。
2.3 课堂实验
作为操作系统课堂理论教学的辅助部分，课内实验是加强计算机科学与技术专业实践的重要环节之一。由于操作系统自身的庞大和复杂，造成学生在学过操作系统课程后，总有一种“雾里看花”的感觉，
只是支离破碎地了解了一些操作系统局部知识，而很难将这些知识融会贯通，对于运用操作系统知识从事设计和应用更是无从谈起。我们实验课程设置的目的就是力图解决上述问题。
1) 实验设置。
课堂实验将按以下两个方面进行。
(1) 对常用的系统调用命令的使用方式有一个较熟练的掌握
(2) 对典型操作系统的编程基础知识和机制进行学习和了解。
实验内容如表1所示，操作系统的课内实验共8个，根据具体上机条件和学时选做5～6个，其中实验2、3中必选1个，实验4～7中必选1个。由于所有实验均在Linux环境下工作，用C语言编程，因此学生要具备一定的C语言编程能力。同时要在充分预习实验中相关知识后，再进行实验的上机环节，另外，由于操作系统实验中有些题目具有一定的难度和规模，建议采用分组方式进行实验。
表1 课堂实验设置
2) 实验报告。
实验报告内容包括两部分：一是对相关知识学习的书面总结，主要包括知识综述和参考文献；二是对本次实验的分析报告，主要针对涉及算法的题目；三是包括本次实验的上机结果(数据结构、程序框图、源程序文档和运行情况)以及实验中的难点分析和心得体会。
3) 实验平台。
选用目前最为流行的操作系统Red Hat Linux 9.0作为实验平台，实验内容以验证性实验为主，比如在讲授操作系统原理第一章绪论时，我们设计了Red Hat Linux 9.0的安装实验，并介绍了操作系统的发展历史，学生通过实验环节深化和理解书本知识。
4) 多维度评价体系。
多维度不仅仅是指学习知识，它包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面，该评价体系打破以往以期末考试成绩为主的成绩评定方法，经过实践与完善，为课程确立了多方面的考核因素和成绩计算公式，内容如下：
总评成绩=课程设计(20%)+实验(20%)+预习报告(5%)+实验报告(10%)+期末考试(45%)-考勤扣分。
由此可见，作为操作系统原理课程的重要学习内容，课程设计和实验操作这两部分在应考核方面力度加大，主张强化应用；另外，对预习报告和实验报告的考核更能反映学生学习的态度及学习成果。
3 课程设计
对一个具体的设计来说，不同功能的实现都有专职的工作组。对于一个班级来讲，50多人也不能都去完成同一个任务。我们应该根据设计的实际情况，将设计进行任务分解，同时将班级全体学生划分成多个小组，每个小组完成一个设计。在分组培养模式下，学生的团队协作精神将明显提高，这既包括组内成员协调，也包括组间协调，既有技术性的，也有人事关系上的。在课程设计中，我们主要侧重运用一些重要的系统调用编写程序模块，对操作系统中的一些重要概念和典型算法进行实现或验证，根据实验讲义和课堂上学到的知识写出程序，带到实验现场调试。主要内容如下。
1) 银行加算法模拟。
2) 小型文件系统设计。
3) 页面置换算法模拟。
4) 进程调度算法模拟。
5) 进程间通信模拟。
6) Linux下USB驱动程序。
要求：对于一个课程设计题目，每个班级限2组选择，每4个人一组。
实验结束后，由实验指导教师根据实验记录给出成绩。
4 结语
在教学中，我们始终坚持教师是主导、学生是主体的原则，使用多样合理的教学方法，充分调动学生的主动性，通过加强实验教学环节来提高学生解决问题及实践动手的能力。操作系统原理课程实验教学改革是一个复杂的系统工程，我们立足本校，从实验教学方式、实验教学内容以及实践教学环节各个方面进行改革，取得了显著的教学成果。
参考文献：
[1] 陈向群. 探索操作系统实践教学[J]. 计算机教育,2008(17):45-47.
[2] 王雷. 国外操作系统课程分析[J]. 计算机教育,2008(5):85-87.
[3] 郝继升. 计算机操作系统原理课程的教学探索[J]. 教育与职业,2007(8):99-101.
[4] 付晓翠. 计算机操作系统教学方法改革探悉[J]. 山东农业教育,2008(4):32-34.
[5] 孙斌,周海波. 操作系统(Linux)实验指导[M]. 大连:东软电子出版社,2008.
[6] 朱贵良,陈向群．美国若干知名大学操作系统课程设计的比较性研究[J]. 计算机科学,2002(6):152-153.
[7] 李瑛达,谢双杰. “操作系统”实例化教学的改革探讨[J]. 计算机教育,2009(14):27-30.
Experiment Teaching Reform on Operating System Principle
XU Bo1, DAI Jing2
