操作系统课程设计综合考核体系的研究及应用

投稿日期：2007.1.10资助项目：南京农业大学信息技术学院院级教改项目资助作者简介：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．通讯地址：南京农业大学信息科技学院，邮编：210095，Tel.:[phone]，E-mail:[e-mail]操作系统操作系统操作系统操作系统课程设计课程设计课程设计课程设计综合综合综合综合考核考核考核考核体系体系体系体系的的的的研究及应用研究及应用研究及应用研究及应用姜海燕（南京农业大学，信息科技学院，江苏南京210095）摘要摘要摘要摘要以强化课程理论，提升学生综合能力为目标，提出了过程考核、技术考核与实践结果考核并重，注重学生知识、能力、素质提高的综合性实践考核评价体系，并结合具体实践案例，分析其有效性。结果表明，该课程设计考核评价体系的建立，可极大地调动学生的学习热情，促进学生多元能力的提升，为提高农林院校计算机类的实践课程教学质量，进行了有益的探索。关键字关键字关键字关键字操作系统原理课程设计;考核体系;考核指标中图分类号中图分类号中图分类号中图分类号:G642.3计算机操作系统是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，其课程设计正是该课程实践环节的集中表现，它不仅可使学生巩固理论学习的概念、原理、设计及算法，同时也可培养软件开发所应有的系统结构设计和软件工程素养[2]。传统的实践教学考核模式往往注重课程知识的掌握，考核常集中于结果考核，没能有效激发学生的学习热情，能力与素质提高的效果不够明显，因此，需要尝试新的方法来促进学生全面能力的提高。一、一、一、一、操作系统操作系统操作系统操作系统原理原理原理原理课课课课程程程程实践实践实践实践现状分析现状分析现状分析现状分析由于操作系统原理课程具有抽象和复杂的特征，学生在学习理论以后，对实践环节往往感到束手无策。同时，课程设计涉及以前学习的C语言、数据结构、计算机组成原理等多门课程，涉及面广，要求学生有较强地综合分析问题和设计能力，因此，部分同学感到压力很大。特别是农林类院校，因受到生源和试验条件的限制，实践类课程教学中暴露的问题更加明显，主要表现在：（一）缺少理论与实践结合的能力。虽然学生全面学习过操作系统原理，但仍存在无法将书本理论与实践结合起来的问题，课程设计往往停留在完成表面上的功能而进行程序开发，没能注意内部结构与组织。（二）缺少软件工程的思想指导。由于操作系统原理是前人成功软件设计的范例，也是软件工程思想的源泉，工程特征明显，系统性极强。但目前该课程的实践等同于其他课程的算法设计或编程实践，课程考核往往成为程序设计考核考核，没能有效促进操作系统原理的学习。（三）缺少完成工程项目综合素养的训练。计算机类的实践课程具有较强的技术含量，学生在完成实践内容时往往将注意力集中于技术问题，甚至有明显的个人英雄主义倾向，缺少分组协作能力及口头表达能力、进程控制能力等方面的训练，造成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。（四）教师难以区分学生的工作量与工作质量。由于教师资源的缺乏及助教制度不够完善，加之网络上丰富的源码资源，出现了同学之间依赖性严重问题，一些同学网上拷贝，不劳而获、浑水摸鱼的现象时有发生。针对以上问题，国内许多高校均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，提出了一套自己的试验平台和考核体系。通过实习授课、进程控制、实习反馈等环节控制教学质量[3]；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、压力测试等方法促进学生学习。南开大学和上海交大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，建立了多元化考核体系，采用“弹性考核制度”培养学生的综合素质和能力[4-5]。但针对农林类院校计算机专业学生，目前尚缺乏有效的实践考核评价体系。本研究借鉴其他院校的经验，根据我校生源特征和课程特点，本着“强化理论、提高综合能力”的宗旨，结合实践过程，设立考核环节，量化考核指标，构建了操作系统原理课程设计考核体系。该体系强调实践过程考核、技术考核与实践结果考核相结合，注重学生知识、能力和素质培养的同时，充分调动学生的自主学习热情，有效地提高实践环节的教学质量。二、二、二、二、考核考核考核考核评价评价评价评价体系体系体系体系的构建的构建的构建的构建一个完整的学习评价体系应包括过程性学习评价和终结性学习评价两部分。与理论考核相比，实践考核不仅应注重结果，更应注重过程、技术和素质考核[6]。（一）（一）（一）（一）考核体系构建考核体系构建考核体系构建考核体系构建原则原则原则原则（1）强调理论与实践的结合。课程设计从题目的选择到设计方法与实现手段，均应体现抽象的理论知识渗透到实践设计的能力。（2）坚持过程考核、技术考核和结果考核并重的原则。考核环节应涵盖实践的过程、技术与结果。考核指标是考核环节质量的保证，应包括量化学生的工作量、协作能力和分析解决问题能力的指标。在强调技术的同时，控制过程，突出成果，让学生在课程设计的过程中提升能力，产生成就感。（3）坚持多样化考核与多次考核相结合的考核方法。考核内容的选择上要真正做到既考知识，又考能力（技能）和素质。（4）将软件工程的思想融入课程设计，培养学生分工协作及进度控制能力，为后续的课程奠定实践基础。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，使学生在校期间能体会软件开发的过程。（二）（二）（二）（二）设设设设立立立立考核评考核评考核评考核评价价价价环节环节环节环节依据课程设计流程：明确目标——小组计划——协作研究——分组测试——最终评价，结合课程考核的指导性原则设立了五大考核环节，分别是设计考核、算法考核、测试考核、能力考核和提优考核，课程成绩是五部分乘权重之和（如图1）。图1操作系统课程设计流程与考核环节的关系各环节的考核内容与方式见表1。表1各考核环节的考核内容、考核方式及权重考核环节考核环节考核环节考核环节考核内容考核内容考核内容考核内容考核方式考核方式考核方式考核方式权重权重权重权重设计考核目标是否明确，设计是否有理论依据；功能设计、结构设计是否合理，考虑是否全面小组长采用幻灯片汇报，回答老师问题0.2算法考核内部算法、数据结构及其代码组织和编写是否正确，有无改进小组成员制作幻灯片汇报，并分别回答评测小组提出的问题0.3测试考核模块、程序能否正常运行；是否有测试报告；功能说明书是否完整等上机操作，提交测试报告、实践报告及软件使用说明书0.3能力考核语言描述能力，进度跟踪情况及幻灯片制作情况口试、PPT幻灯汇报0.1提优考核内容是否创新，设计形式是否有新意；是否改进算法；写作是否符合论文要求按照自己实践的内容撰写小论文0.1（三）（三）（三）（三）建设建设建设建设考核评价指标考核评价指标考核评价指标考核评价指标考核评价环节是实践考核的基础，考核评价指标具体量化考核环节，是成绩评定的依据。考核评价指标包括汇报考核和测试考核指标。1汇报考核指标汇报考核指标汇报考核指标汇报考核指标汇报考核指标用于评定学生的组织能力及语言表达能力。按方案汇报、算法汇报和总结汇报三个阶段进行（如表2）。汇报时间穿插在实践设计的全过程中。方案汇报阶段主要考查学生的方案设计能力，包括选题、技术路线、核心技术选用、人员组织及进度计划等能力，并根据其汇报情况对其方案陈述能力进行考核。算法汇报阶段主要考查学生程序设计能力及质量，包括算法是否优化，数据结构是否明确和清晰，设计进度是否符合几乎进度等，并根据每位同学的汇报情况对其算法陈述能力进行考核。总结汇报阶段为学生综合展现课程设计成果提供机会，主要考察每组的总结能力、表现能力，也是同学间相互交流的时机。表2汇报考核阶段安排及考核指标汇报项目进行时间控制时间汇报人考核指标方案汇报第一天10分钟组长1选题（很合理、合理、较合理、一般、不合理）2技术路线（新颖且清晰、清晰、较清晰、一般、不清晰）3核心技术选用（很合理、合理、较合理、一般、不合理）4人员组织（很合理、合理、较合理、一般、不合理）5进度计划（很合理、合理、较合理、一般、不合理）6方案陈述能力（很强、较强、一般、差、很差）算法汇报第三天每人5分钟小组每位成员汇报算法，组长汇报进展情况1主要算法（很明确且优化，明确，较明确，一般，不明确）2主要数据结构（新颖且清晰、清晰、较清晰、一般、不清晰）3进展状况（很好，好，较好，一般，不好）4算法陈述能力（很强、较强、一般、差、很差）总结汇报第五天分组测试每组一个代表1工作总结（清晰且完整，完整，较完整，一般，不完整）2演示（生动且有新意，已完成，大部分完成，简单，没完成），3存在问题及讨论（很合理、合理、较合理、一般、不合理）2测试考核指标测试考核指标测试考核指标测试考核指标测试考核指标用于课程设计各类成果的考核，侧重于考核软件质量及文字表达能力，分为组间测试和最终测试两部分。组间测试是由小组之间完成，最终测试由教师完成。核心测试指标如下：（1）理论依据是否充分（2）功能、结构设计的合理性、充分性，程序能否正常运行。（3）算法正确性及容错程度、算法性能情况，通过评测方案及测试数据进行说明。（4）用户界面友好性、直观性、易用性，并要求具体举例（5）总结评价优缺点，具体描述特色与创新，并提出改进建议。三、三、三、三、实践实践实践实践与效果分析与效果分析与效果分析与效果分析（一）（一）（一）（一）操作系统课程设计的实践操作系统课程设计的实践操作系统课程设计的实践操作系统课程设计的实践以上实践课程考核体系，2006年在南京农业大学02级计算机科学与技术专业实施。63位同学分成20个小组，教师提供25道参考题目供学生选择。两名教师和部分高年级同学组成考核小组，经过三阶段的汇报考核和测试考核，顺利完成课程设计。每个小组提交软件作品，其中，5个小组提交提优论文。图2是课程设计学生作品样例。（二）（二）（二）（二）效果效果效果效果分析分析分析分析课程设计考核体系的实施，取得较好的教学效果。（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，从查阅资料到幻灯的结构、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，加班加点工作。（2）动手能力明显提高。量化课程设计过程和考核指标，完善了过程监督，有效的防止了学生实践“作弊”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）语言表达与交流能力提高。学生在汇报考核中，将自己的成果展现给同学和老师，并且回答老师的提问，有助于老师与学生、学生与学生之间交流。学生可在汇报过程中自我展现，锻炼了语言表达能力，对于不善表达的理科生来说是很好的锻炼。（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。图2图形化动态模拟磁盘调度算法（四）（四）（四）（四）结语结语结语结语本研究以农林类院校学生为对象，突出考核内容的系统性、设计性和可操作性的同时，量化考核环节、方法与指标；并通过协作学习与模拟性学习相结合，设计出一套适合学生特点的实践考核模式。该体系以促进理论学习为目标，采用过程考核、技术考核、结果考核等多种形式和方法，贯穿学生实践的整个过程，激发学生学习热情，提高实际软件设计、编程能力，培养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一条有益的道路。参考文献参考文献参考