引論：我們?yōu)槟砹?3篇調(diào)度課程設計總結(jié)范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
21世紀是信息技術飛速發(fā)展的時代，提高物流信息化的水平是我國物流企業(yè)參與國際競爭的戰(zhàn)略選擇，高職高專類學校必須順應時代的發(fā)展，加大物流信息技術方面的教學力度，才能培養(yǎng)出現(xiàn)代物流人才。為提高物流技能教學質(zhì)量，廣州科技職業(yè)技術學院投資建設了物流軟件實訓室，并開發(fā)出適應社會發(fā)展的物流教學軟件。要想有效地利用教學軟件，必須對課程進行合理的設計，本文就第三方物流實訓課程設計進行闡述。
一 實訓性質(zhì)與目的
1．性質(zhì)
在專業(yè)教學計劃中，本課程處于物流管理理論教學與專業(yè)實訓之間，是學生通過物流軟件的學習接受物流管理職業(yè)技能訓練的重要環(huán)節(jié)。
2．目的
通過對第三方物流軟件的操作與學習，使學生對第三方物流的實際運作流程有較深入的了解。將所學的物流知識與模擬實踐相結(jié)合，提高學生動手解決實際問題的能力，為學生將來進入社會和企業(yè)提供寶貴的實訓經(jīng)驗，培養(yǎng)合格的物流人才。
二 課程設計總體思路
本課程應包括第三方物流企業(yè)的訂單處理、出入庫作業(yè)、倉儲管理、運輸配送作業(yè)，讓學生掌握第三方物流企業(yè)的一般經(jīng)營方式和服務內(nèi)容。從訂單的接收開始，以實物流程為主線，兼顧資金流和信息流的處理，使系統(tǒng)使用者明晰地理清整個第三方物流企業(yè)的流程。
三 實訓技能崗位設置
職能部門（技能崗位）：客服部（客服）、儲備部（理貨員、搬運工、保管員、分揀員、補貨員、包裝員）、流通加工部（加工員）、送貨部（調(diào)度員、駕駛員）、綜合部、財務部（會計）、安全部。
四 課程實訓項目設計
對第三方物流各技能點及第三方物流軟件進行分析、梳理和歸納，設計相應的情景實訓項目。
1．基礎信息管理
項目1：資源（設備、人員、車輛）管理；項目2：路由管理；項目3：庫房管理。
2．客戶管理
項目4：客戶信息管理；項目5：項目客戶的貨品管理；項目6：客戶費用管理。
3．供應商管理
項目7：供應商檔案管理；項目8：供應商信用管理；項目9：供應商費用設置。
4．訂單管理
項目10：入庫訂單管理；項目11：出庫訂單管理；項目12：庫內(nèi)加工訂單管理；項目13：退貨入庫訂單管理；項目14：退貨出庫訂單管理；項目15：退貨加工訂單管理；項目16：運輸訂單管理；項目17：配送訂單管理；項目18：訂單查詢。
5．倉儲作業(yè)
項目19：入庫作業(yè)；項目20：倉儲管理；項目21：移庫作業(yè)；項目22：流通加工作業(yè)；項目23：出庫作業(yè)。
6．運輸與配送業(yè)務
項目24：運輸出港的調(diào)度和場站作業(yè)；項目25：運輸進港的調(diào)度與場站作業(yè)；項目26：運單補錄和運費復核；項目27：簽收與返單處理；項目28：運單查詢；項目29：配送作業(yè)。
7．商務結(jié)算
項目30：應收應付管理；項目31：現(xiàn)結(jié)現(xiàn)付管理。
8．綜合業(yè)務實訓
項目32：倉儲型配送中心作業(yè)流程實訓；項目33：流通型配送中心作業(yè)流程實訓；項目34：流通加工型配送中心作業(yè)流程實訓；項目35：中轉(zhuǎn)型配送中心作業(yè)流程實訓。
五 課時和內(nèi)容安排
總課時為112課時，分兩個階段進行。第一階段，單個業(yè)務的模擬，72課時；第二階段，讓學生扮演不同的角色，進行整個第三方物流企業(yè)業(yè)務流程的實訓，40課時。
第一階段：學生以個人為單位，對第三方物流企業(yè)的各個業(yè)務模塊進行模擬。了解系統(tǒng)的功能、構(gòu)成及其之間的關系，進行實際操作練習。實訓內(nèi)容為：實訓項目1～實訓項目31。
第二階段：將實訓學生分組，并分配不同角色模擬第三方物流公司的業(yè)務運作，將實訓崗位設置為：系統(tǒng)管理員、客服（訂單錄入）、搬運工（出入庫反饋）和運輸配送調(diào)度員。實訓內(nèi)容為：實訓項目32～實訓項目35。
六 實訓成果要求
通過對第三方物流軟件的操作與學習，使學生深入了解第三方物流的實際運作流程。將所學的物流知識與模擬實踐相結(jié)合，提高學生動手解決實際問題的能力，為學生將來進入社會和企業(yè)提供寶貴的實訓經(jīng)驗，培養(yǎng)合格的物流人才。
七 實訓成績考核及評定標準
第一，實訓結(jié)束后，學生將實訓結(jié)果等內(nèi)容寫入實訓報告，報告應符合實訓教學的要求，并得到指導教師認可。
第二，指導教師對每份實訓報告進行審閱、評分。
第三，根據(jù)軟件系統(tǒng)的測評分數(shù)并結(jié)合實訓報告的得分情況給出學生的實訓成績。
第四，該實訓課程內(nèi)容是對理論教學內(nèi)容的應用與驗證，實訓課的成績記入課程平時成績。
八 第三方物流實訓情景項目設計范例
項目19：入庫作業(yè)。
1．實訓任務
以倉儲調(diào)度員或信息管理員的身份，對入庫作業(yè)計劃指定儲位、作業(yè)資源，打印出儲位分配單、入庫單，能夠查詢作業(yè)明細。
2．實訓步驟
第一，新增入庫單。在【訂單管理】【訂單錄入】【訂單錄入】下點擊【新增】；出現(xiàn)新界面后，選擇入庫訂單，點擊【確定】，分別對訂單信息、訂單入庫信息及訂單貨品進行維護。在訂單信息界面，錄入如下信息。如：
客戶名稱：飛遠運達；緊急程度：一般；單來源：電話；下達時間：當天。
在訂單入庫信息界面，錄入如下信息。如：
庫房：第一號庫；入庫方式：送貨；入庫類型：正常入庫；預計入庫時間：后天。
在訂單貨品界面，點擊【添加貨品】，數(shù)量是10臺。最后，點擊【保存訂單】即可。
第二，生成作業(yè)計劃。選中剛才新增的訂單，點擊【生成作業(yè)計劃】，在彈出的界面，點擊【確認生成】。
第三，入庫調(diào)度。在【倉儲管理】【入庫作業(yè)】【入庫預處理】下，選中剛才的訂單，點擊【調(diào)度】。
在入庫預處理界面，在待上架貨品中，選中要上架的貨品及添寫上架的數(shù)量，在區(qū)和儲位編碼中選擇要上架貨品的儲位編碼。如：
貨品編碼：000050150；貨品名稱：輪胎；數(shù)量：10；區(qū)和儲位編碼：根據(jù)之前生成的編碼進行選擇。
然后點擊【打印儲位分配單】，打印出儲位分配單，點擊【打印入庫單】，打印入庫單，交給理貨員。
另外，還可在【資源調(diào)度】界面，根據(jù)倉儲實際情況對作業(yè)資源進行維護。
最后，點擊【調(diào)度完成】，完成作業(yè)的調(diào)度。
第四，入庫反饋。用戶選擇【倉儲管理】【入庫作業(yè)】【入庫反饋】，系統(tǒng)顯示已調(diào)度完成的單據(jù)，點擊【作業(yè)計劃單反饋】，分別對理貨、上架等進行反饋，然后點擊【反饋完成】，完成入庫反饋作業(yè)。
3．實訓總結(jié)
第一，明確實訓任務的目的及要求。
第二，寫出實訓的具體過程。
第三，根據(jù)實訓步驟畫出實訓流程圖，將實訓結(jié)果等內(nèi)容寫入實訓報告。
第四，總結(jié)實訓體會，師生可提出改善建議進行討論。
篇2
文章編號：1672-5913（2007）08-0045-04
計算機操作系統(tǒng)是與硬件直接相關的系統(tǒng)軟件，計算機中的關鍵性技術，它的設計與實現(xiàn)體現(xiàn)了程序設計與軟件工程的精髓[1]。計算機操作系統(tǒng)原理課程是計算機科學與技術及相關專業(yè)的核心課程之一，對理論與實踐要求都很高，歷來為計算機及信息學科所重視。操作系統(tǒng)課程設計正是該課程實踐環(huán)節(jié)的集中表現(xiàn)，不僅可使學生鞏固理論學習的概念、原理、設計、算法及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時培養(yǎng)開發(fā)大型軟件所應擁有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計和軟件工程素養(yǎng)。對該課程考核體系的構(gòu)建可以促進學生設計能力、創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng)的全面提升。
1 操作系統(tǒng)課程實踐現(xiàn)狀分析
國內(nèi)外高校對操作系統(tǒng)課程的實踐環(huán)節(jié)極為重視[1]。北大、清華、西電、國防科大等院校均分兩個學期，設立理論、實踐環(huán)節(jié)來共同完成該課程的教學工作。實踐內(nèi)容主要分為模擬仿真型、解剖型或設計型。由于操作系統(tǒng)課程內(nèi)容的抽象性、復雜性，決定了許多學生在學完理論以后，對實踐環(huán)節(jié)感到束手無策；同時該課程內(nèi)容承上啟下，涉及以前學習的許多課程，如C語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機組成原理等，要求學生有較強的綜合分析問題和設計的能力。課程的難度阻礙該課程的考核，實踐考核往往成為程序設計考核或算法編程考核，沒能成為有效促進操作系統(tǒng)學習的有力工具。一些院校在此方面進行了有益的改革與嘗試。北京大學根據(jù)MIT的開放課程經(jīng)驗和自己學生的特點，建立操作系統(tǒng)實驗室，提出了一套自己的試驗平臺和實驗體系，包括實習授課、進程控制、實習反饋等環(huán)節(jié)控制教學質(zhì)量[2]。考核模式中增加成果演示和期末答辯環(huán)節(jié)，借助交流開發(fā)心得、壓力測試等方法檢查進度控制好壞，達到促進學生學習的目的。南開大學提倡使用系統(tǒng)仿真的實驗環(huán)境加強學生理論聯(lián)系實際的能力，降低試卷考試的壓力，建立多元化考核體系，使用“彈性考核制度”培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)和能力[3]。
我校是農(nóng)業(yè)類院校，操作系統(tǒng)課程設計是緊接操作系統(tǒng)原理課程的實驗型必修課，安排在上完理論課的下一學期。過去兩三年里，借鑒其他院校的經(jīng)驗，根據(jù)自己學生的生源特征和課程特點，本著“承上啟下、提高綜合能力”的宗旨，為提高學生的軟件設計能力、動手編程能力，摸索與總結(jié)了一些控制實踐課程質(zhì)量的方法。但也暴露出一些問題。（1）無法將操作系統(tǒng)理論與實踐結(jié)合起來。一些同學只為完成表面上的功能進行軟件設計與開發(fā)，沒有借鑒前人成果；（2）同學之間依賴性嚴重，加之Internet網(wǎng)提供的便利功能，一些同學出現(xiàn)網(wǎng)上拷貝，不勞而獲、渾水摸魚的現(xiàn)象；（3）缺少考核體系與測試環(huán)節(jié)。對原理課程的認識不足，缺少軟件工程的思想指導。實踐環(huán)節(jié)的軟件開發(fā)等同于以前的算法設計或編程，沒能突出該課程系統(tǒng)性的特點；（4）缺少分組協(xié)作能力、口頭表達能力、進程控制能力等方面的訓練，許多同學會做不會說、不會寫；能單獨開發(fā)，不會小組共同協(xié)作。
2操作系統(tǒng)課程設計考核體系構(gòu)建思路
學習評價是課程學習的一部分，能夠有效地促進課程學習。一個完整的課程考核體系應該有過程性學習評價和終結(jié)性學習評價兩部分。針對本課程的現(xiàn)狀，考核體系應具體解決如下問題：（1）量化考核指標；（2）量化考核每位同學的協(xié)作能力、分析解決問題能力。由于分組協(xié)作完成設計任務，給老師有效地分辨出每位同學具體完成的工作量及工作質(zhì)量帶來困難，需要考核環(huán)節(jié)中具體的量化措施來保證。（3）體會軟件開發(fā)全過程。操作系統(tǒng)是計算機中管理軟硬件資源的系統(tǒng)軟件，其設計與實現(xiàn)的著眼點均是“一切為了用戶”的系統(tǒng)觀點。通過考核環(huán)節(jié)的設定，使沒出過校門，沒有實踐經(jīng)驗的學生，在校期間體會到軟件的開發(fā)過程。
與理論考核模式相比，實踐考核不僅注重結(jié)果，更加注重過程、技術和素質(zhì)考核。分析操作系統(tǒng)課程設計實踐現(xiàn)狀，結(jié)合具體的考核量化問題，本著過程與結(jié)果并重的原則，提出如下指導原則：
（1）堅持多樣化考核與多次考核機會相結(jié)合的考核方法。建立以考察專業(yè)技術和職業(yè)素質(zhì)為基礎的考核體系。考核內(nèi)容的選擇，既要體現(xiàn)和課程培養(yǎng)目標，又要有利于培養(yǎng)學生運用所學知識和技術分析問題和解決問題的能力。真正做到既考知識，又考能力（技能）和素質(zhì)。
（2）強調(diào)理論與實踐的結(jié)合。課程設計從題目的選擇到設計與實現(xiàn)，均應借鑒前人成功的設計理念，采用或擴展已學過的算法和策略，考察將抽象的理論知識滲透到實踐設計的能力。
（3）根據(jù)課程設計考核改革模式，設計考核評測體系及考核評價指標。過程考核、技術考核及結(jié)果考核相結(jié)合，最終得出綜合成績。同時，注重每一考核環(huán)節(jié)的交流與指導。
（4）將軟件工程的思想融入課程設計，培養(yǎng)學生分工協(xié)作能力，進度控制能力。
本研究在總結(jié)我校前三屆學生課程設計經(jīng)驗的基礎上，學習借鑒其他高校的成功經(jīng)驗，針對農(nóng)業(yè)院校學生的特點，突出內(nèi)容的系統(tǒng)性、設計性和可操作性的同時，本著綜合能力提高的宗旨，通過協(xié)作學習與模擬性學習相結(jié)合，設計出一套適合本校學生特點的學習考核模式，采用過程考核、技術考核、結(jié)果考核等多種形式建立實踐教學的考核評價體系（圖1），提高實踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量，調(diào)動學生的學習熱情，“以考促學”，培養(yǎng)學生多元能力，為農(nóng)林類院校操作系統(tǒng)課程實踐考核趟出有益的道路。
3 考核評測體系的構(gòu)建
操作系統(tǒng)實踐教學的考核目標是在軟件工程思想指導下，提高大型軟件的分析設計能力，小組成員的分工協(xié)作能力，設計結(jié)果的分析測試能力。因此，考核體系的制定既要考慮理論知識與技能提高，又要加強團隊精神與素質(zhì)培養(yǎng)。本研究按照該課程實施過程中的五個步驟：明確目標――小組計劃――協(xié)作研究――分組測試――最終評價設立考核環(huán)節(jié)。
3.1 考核評測環(huán)節(jié)的建立
操作系統(tǒng)課程設計考核體系根據(jù)課程考核的指導原則和課程設計流程，本著科學合理，重理論、重技能、重素質(zhì)的原則，設定為五大考核環(huán)節(jié)，分別是設計考核、算法考核、測試考核、能力考核和提優(yōu)考核，最終考核成績是五部分乘權(quán)重之和。表1，體現(xiàn)各考試環(huán)節(jié)的考核內(nèi)容與方法。其中，設計考核針對課程設計的開始部分，檢查學生整體規(guī)劃和協(xié)作分工能力；算法考核主要考核每位學生的參與程度，具體實現(xiàn)措施；測試考核屬于對課程設計成果的檢查，是以往實踐考核的薄弱環(huán)節(jié)。該考核體系中強調(diào)測試，通過制訂組內(nèi)測試、組間測試和教師測試制度完成整體測試。具體測試過程是教師提供測試報告書格式及考核項目，組間成員按照對方提供的操作說明對軟件作品進行相互測試，并填寫測試報告，然后由教師組成的測試小組進行綜合性測試，給出測試評語。能力考核貫穿實踐的每個環(huán)節(jié)，通過學生制作PPT、口頭匯報并回答問題，考察語言表達能力、進度計劃實施情況及工作匯報能力。提優(yōu)考核是在課程設計結(jié)束后，針對部分優(yōu)秀的學生主動申請，通過撰寫小論文的形式體現(xiàn)。
3.2 考核評價指標的建設
考核測評環(huán)節(jié)是指導實踐考核的基礎，考核評價指標具體量化考核環(huán)節(jié)，是成績評定的依據(jù)，它的構(gòu)建必須有系統(tǒng)和全局的眼光。我校操作系統(tǒng)課程設計是停課一周進行，時間安排在三年級下學期開學第一周。三年級上學期理論課結(jié)束后學生分組、選題，利用寒假時間準備資料，開學后完成具體實踐工作。課程設計的好壞很大程度取決于假期準備工作的好壞。為了有效考核學生準備工作和實踐情況，針對考核環(huán)節(jié)設定具體的匯報考核指標和測試報告考核指標。由教師和四年級優(yōu)秀學生組成考核小組，按照匯報考核指標打分，存檔源碼程序、可運行程序、測試報告和課程實踐報告，綜合測試報告考核指標給出課程設計的綜合成績。
（1）匯報考核指標
匯報考核如表2，屬于過程性考核，主要考查學生整體計劃，分工協(xié)作與進程控制能力，語言表達能力和幻燈匯報能力，有利于提高理工科學生的綜合素養(yǎng)。采用PPT幻燈形式，匯報時間穿插在實踐設計的過程中，是量化設計考核、算法考核和綜合能力的主要手段之一。同時，總結(jié)性匯報促進同學之間彼此交流成果與心得。
（2）測試報告考核指標
軟件測試是保證軟件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，測試考核指標的設立有助于建立良好的軟件測試觀，養(yǎng)成良好的測試習慣，為后續(xù)軟件工程課程的開設積累實踐經(jīng)驗。測試考核以測試報告的形式存檔，考核指標既要體現(xiàn)整體構(gòu)思，又要能夠促進被測試軟件的完善，有助于錯誤的發(fā)現(xiàn)與改進；同時，該項工作的開展是同學之間交流與學習的機會。核心測試指標如下：
理論依據(jù)是否充分。
功能、結(jié)構(gòu)設計的合理性、是否考慮充分。
算法正確性及容錯程度、算法性能情況，要求評測人用具體的測試數(shù)據(jù)進行說明。
用戶界面友好性、直觀性、易用性，并要求具體列舉。
總結(jié)評價該設計的優(yōu)缺點，具體描述特色與創(chuàng)新，并提出改進建議。
4 實踐與效果分析
4.1 操作系統(tǒng)課程設計的實踐
2005~2006學年第二學期，在我院院級實踐教學改革項目的資助下，計算機科學與技術系02級共63位同學分成20個小組，按照操作系統(tǒng)課程設計考核體系進行實踐。教師提供20道參考題目供學生選擇，同學也可根據(jù)自己的興趣愛好自定與操作系統(tǒng)相關的題目。有模擬內(nèi)存可變分區(qū)的系統(tǒng)，有模擬Linux 2.6內(nèi)核的進程調(diào)度系統(tǒng)，也有圖形化動態(tài)模擬磁盤調(diào)度各種算法的系統(tǒng)。兩名教師和兩名四年級同學組成考核小組，經(jīng)過三階段的匯報考核，組間測試考核，實踐報告考核，作品測試等考核，順利通過課程設計課程實踐。每組同學鞏固理論學習的同時，加強軟件設計與編程能力，整體素質(zhì)得到鍛煉與提高。每個小組提交軟件作品，其中5個小組提交提優(yōu)論文。圖2和圖3分別是課程設計學生作品樣例。
4.2 實踐效果
經(jīng)過一周的停課實踐，學生們普遍感覺加強了對操作系統(tǒng)理論的認識，同學之間的協(xié)作能力提高，自身的編程能力、系統(tǒng)設計能力及表達能力得到鍛煉和改善。通過課程設計考核體系的實施，使廣大學生在如下幾個方面得到了提升：
（1）協(xié)作學習能力普遍提高。每個小組非常重視三個階段的匯報，從查閱資料到幻燈結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和色彩都經(jīng)過仔細琢磨；小組內(nèi)討論氣氛熱烈，有些小組甚至在宿舍熄燈后仍在探討問題；還有的小組到處尋找通宵教室，加班加點工作。
（2）真實能力明顯提高。量化課程設計過程和考核指標，完善了過程監(jiān)督，有效地防止了學生實踐“做弊”現(xiàn)象，使所有學生的能力都得到一定鍛煉。
（3）提升綜合應用知識的能力。操作系統(tǒng)模擬的許多題目，不僅涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時要求活學活用操作系統(tǒng)理論中的概念與方法。如，模擬內(nèi)存管理的設計中，為突出并發(fā)和共享特征，一些小組使用了多線程實現(xiàn)并發(fā)。另外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中樹、鏈表以及Hash表的知識得到鞏固。
（4）計劃表達與交流能力提高。課程設計三個考核環(huán)節(jié)，將自己的成果展現(xiàn)給同學和老師，并且解答老師的提問，有助于老師與學生、學生與學生之間交流。老師可以及時發(fā)現(xiàn)問題，指導學生改進設計方案；學生也可在匯報過程展現(xiàn)自己，鍛煉語言表達能力，對于不善表達的理工科生來說是很好的鍛煉。此外，該考核方法使學生不敢懈怠，按時完成任務。
（5）學習主動性和創(chuàng)新性得到激發(fā)。課程設計的所有考核環(huán)節(jié)均開放式進行，學生在考核過程中可以相互對比，有效促進了比學趕超的學習熱情；考核壓力促進基礎薄弱的同學在基礎較好的同學帶動下進行主動學習。學生潛力得到很大發(fā)揮，不再局限于教學過程中所學知識，自學相關內(nèi)容，力圖將設計做到最好。
5 結(jié)束語
該套考核環(huán)節(jié)、方法和考核指標的建立，強化了操作系統(tǒng)原理的掌握，激發(fā)了學生學習熱情，提高了實際軟件設計、編程能力，培養(yǎng)了組織協(xié)作與團隊精神，為抽象理論課的實踐環(huán)節(jié)的理論提升探索出一條有益的道路。由于該考核體系處于實驗階段，有待于進一步發(fā)展和完善。
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收稿日期：2006-9-14
資助項目：南京農(nóng)業(yè)大學信息技術學院院級教改項目的資助
作者簡介：姜海燕（1967-），女，浙江臨安人，副教授，研究方向：農(nóng)業(yè)信息技術、軟件工程。
篇3
輸油管線課是油氣儲運工程專業(yè)的主干課。管線設計和輸送工藝是該課程的核心內(nèi)容，要求學生掌握輸油管線的設計方法，具備基本的設計能力；掌握管線運行的基本知識，具備判斷并處置各種工況的能力。
輸油管線課的內(nèi)容包括固定管線和機動管線兩部分，二者既有相同之處，也有所區(qū)別。對于機動輸油管線來說，輸油時臨時地面鋪設，輸油任務完成后撤收。因此，它具有線路狀況的不確定性、工藝設計的快速性、輸送設備的通用性以及意外工況處置的特殊性等特點[1]。課程的理論課教學，精講管線輸油的基本原理、工藝設計計算、各種工況的分析判斷方法等內(nèi)容，通過課程設計、實驗、實習鞏固所學的理論知識、分析方法，并探討研究尚無定論的問題。幾年的實踐表明，課程理論教學與課程設計、實驗、實習相結(jié)合，是提高教學質(zhì)量的有效途徑。
2 實踐教學分析
輸油管線課實踐教學的內(nèi)容比較豐富，包括針對管線工藝的課程設計、管線輸送的各種實驗（沿程摩阻實驗、水擊實驗、輸送工況實驗、排空實驗、不滿流實驗等）、輸油設備的操作實習、管線輸送的綜合實驗等。
課程設計是由教師給學生提供基礎數(shù)據(jù)，學生運用所學過的知識，獨立完成一條機動管線的設計計算，提交設計圖紙和計算說明書。各種實驗的組織方式依實驗本身的性質(zhì)不同而異，有所不同，有些安排在課程教學中進行，有些則安排專門的實驗課。設備操作實習、管線輸送綜合實驗安排集中周實施。
本課程實踐環(huán)節(jié)內(nèi)容多，學時較少。2008年之前，實驗條件主要是實際設備和屬于物理模擬的管線系統(tǒng)，實踐教學的效果不夠理想。屬于驗證性、演示性的實驗（比如管線沿程摩阻、不滿流實驗），能夠達到教學的要求；對于設計性、研究性實驗，由于實驗準備工作多、時間長，實驗的效果難以完全達到要求；用實際管線設備進行的綜合性實驗，學生分布在不同的崗位，許多實驗過程沒有實際體會，能力的鍛煉有局限性；創(chuàng)新性實驗只是極少數(shù)學生有可能在課外進行。
分析實踐教學狀況，可以看出：驗證性、演示性實驗在實踐教學中扮演主要角色；設計性、研究性實驗沒有得到足夠的重視，停留在傳統(tǒng)的方法上；創(chuàng)新實驗還不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力；綜合性實驗更多的是形式，研究得不夠。
3 實驗教學平臺建設[2-5]
按照“虛實結(jié)合、互為補充、綜合運用、注重創(chuàng)新”的實驗教學理念，經(jīng)過多年的建設，構(gòu)建了虛實結(jié)合的實驗教學平臺（圖1）。
一是采用物理模擬的手段，建設了一條長度為3.2 km的小口徑管線系統(tǒng)，設置多個調(diào)速泵站，工藝流程與實際管線相同。既可用水代油進行實驗，以節(jié)約實驗經(jīng)費、便于管理、確保安全，又能用實際油品實驗，進行輸油工況特別是不同油品的順序輸送研究。建設了一個供油裝備性能檢測實驗室，能夠進行各種輸油設備、器材、儀表的性能實驗。
二是運用模擬仿真技術，構(gòu)建機動管線模擬訓練系統(tǒng)。將管輸動態(tài)分析運用于輸油模擬實驗，真實反映管線系統(tǒng)流動狀態(tài)變化的全過程，開發(fā)了工藝設計、輸油仿真、調(diào)度指揮、泵站監(jiān)控等軟件。可以根據(jù)需要設置不同長度、不同起伏狀況的虛擬管線，進行各種工況的模擬實驗。建設了油料器材、設備仿真實驗室，構(gòu)建了仿真實驗平臺，開發(fā)了軟件，為學生提供了學習、研究和創(chuàng)新的環(huán)境。
三是研制了以機動管線制式輸油設備為原型的輸油泵機組、供油泵機組半實物模擬器。模擬器儀表、指示燈、操作手柄的布局與實物相同，所有操作與實物一致，既能夠進行輸油泵機組、供油泵機組的使用操作訓練，又能與模擬軟件構(gòu)成完整的模擬實驗管線系統(tǒng)，進行輸油調(diào)度、情況處置的實驗。
四是配齊了能夠鋪設10 km管線，開設四個泵站、兩個計量站的機動管線管子、器材和設備，為學生進行綜合輸油實踐提供了物資基礎。
4 教學實踐
2009年以來，在教學實踐中運用已建成的實驗教學平臺，對輸油管線系列課程的實踐教學進行改革與探索，取得較好的效果。
用虛擬管線對課程設計進行優(yōu)化 課程設計階段，學生分成若干個小組，3～5人為一組，教師給學生提供課程設計的基礎數(shù)據(jù)。先由學生獨立完成一條機動管線的有關計算、流程設計、泵站布置、排空設計等，形成初步設計方案和設計說明書；再分組將每人所設計的機動管線系統(tǒng)按照設計參數(shù)構(gòu)建虛擬管線，進行計算結(jié)果的驗證和設計方案優(yōu)化，討論并找出設計中存在的不足和問題；第三步是每位學生修改完善自己的課程設計。此做法既加深了學生對管線設計內(nèi)容的理解，熟練掌握設計方法，又學會了利用計算機軟件進行輸油管線設計的方法。
用物理模擬系統(tǒng)進行輸油設備性能實驗
一是結(jié)合理論課的教學進度，分別進行管線輸油的有關單項實驗。比如利用小口徑管線系統(tǒng)進行管線沿程摩阻、開式和閉式輸送方式等驗證性實驗，長陡下坡線路不滿流、氣頂液排空等演示性實驗等。利用供油裝備性能檢測實驗系統(tǒng)，進行閥門流通能力、流量計檢測精度等實驗。在進行驗證性、演示性實驗的過程中，使學生學會實驗設備、儀器的使用，熟練掌握實驗方法，能夠進行實驗數(shù)據(jù)的處理。
二是進行管線輸送的綜合實驗。綜合實驗分組進行，8～10人為一組，學生擔任不同的角色、崗位輪換進行實驗。按照管線輸送的程序，主要進行管線充油、輸送、典型工況變化、停輸、排空的實驗，人為造成輸送過程中管線水擊、位置固定的線路泄漏等實驗。每組學生實驗前提出實驗方案，在教師指導下進行實驗。
用模擬器進行輸油設備的操作訓練 機動管線泵機組由發(fā)動機驅(qū)動，輸油中采用改變泵轉(zhuǎn)速的方法進行輸油壓力調(diào)節(jié)，泵機組的操作水平直接影響管線輸送的穩(wěn)定性和安全性，因此，學生應當熟練掌握泵機組的操作。實物操作練習的效果好，但準備時間長、油耗高、易損壞設備和儀表，且受天氣、場地等條件限制，訓練效益較低。泵機組模擬器（圖2）研制成功后，在教學實施時，先讓每個學生在模擬器上進行操作練習，操作熟練后再動用實物練習。這種虛實結(jié)合的操作訓練，有效地增強了訓練效果，節(jié)省了經(jīng)費。
用管線模擬系統(tǒng)進行輸送工況實驗 利用小口徑管線系統(tǒng)進行管線輸送實驗，雖然可以使學生掌握管線輸送的基本情況，鞏固理論課學過的知識，提高學生的動手能力，但是該管線系統(tǒng)站距較短，遠小于實際管線，所輸送的液體不可壓縮，壓力波沿管線傳播的時間與實際管線相差較大，因此，管線輸送中的特殊工況（比如最常見的線路任意位置泄漏）在物理模擬系統(tǒng)中難以進行實驗。
構(gòu)建包括泵站監(jiān)控、輸油調(diào)度、系統(tǒng)仿真、訓練考核等軟件和泵機組模擬器的機動管線模擬訓練系統(tǒng)（見圖3），采用真實的數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬管線，設置虛擬情況進行與實際相同的輸送作業(yè)，進行各種輸送工況的實驗。學生8～10人為一組，其中兩人擔任輸油調(diào)度，負責設置實驗工況，其他人在不同崗位進行操作，學生崗位輪換。學生也可以利用軟件，獨立進行管線輸送的計算機模擬訓練。學生可以應用管線模擬系統(tǒng)，探討所感興趣的問題，驗證學過的輸油工況變化規(guī)律、運行自己編寫的有關計算機程序。
實物實驗、模擬實驗互為補充，克服了以短管線代替長管線實驗所造成的數(shù)據(jù)失真問題，泵站操作和輸油調(diào)度緊密結(jié)合，訓練與實操無縫銜接，提高了實驗的針對性、有效性。
用機動管線輸油裝備進行綜合實驗 實物綜合實驗單獨安排，集中一周的時間進行，重點練習管線各種地形的鋪設、穿跨越障礙、泵站開設和輸送中的配合作業(yè)；檢驗課程理論教學、實踐教學的學習情況，運用所學知識解決實際問題的能力；研究、探討管線輸送中出現(xiàn)的新情況、新問題；學習新研裝備、新開發(fā)軟件的使用。
用虛實結(jié)合的實驗平臺開展創(chuàng)新實驗 在教學的各個環(huán)節(jié)，始終注意培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。在理論教學中，把不同的學術觀點介紹給學生，鼓勵學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題；實踐教學中，鼓勵學生在完成必須完成的實驗任務的基礎上，利用各種實驗條件，進行探索實驗、創(chuàng)新研究，并取得明顯的成效。比如，利用供油裝備性能檢測實驗系統(tǒng)，填補了多項國外引進油料器材的性能參數(shù)；進行了新研輸油器材的探索實驗，為確定其技術指標提供了數(shù)據(jù)支撐。利用油料器材、設備仿真實驗系統(tǒng)，針對閥門的現(xiàn)場維修，提出了改進方案；對水底裸管鋪設穿越河流進行模擬仿真，提出了新的穩(wěn)管方法，獲國家發(fā)明專利；利用管線模擬仿真系統(tǒng)，提出了不同口徑機動管線配合使用的技術方案。
篇4
1.數(shù)據(jù)庫課程設計中存在的主要問題
（1）學生參與數(shù)據(jù)庫課程設計的積極性不高、知識和技術儲備不夠。
（2）學生重編程實現(xiàn)而輕分析和設計。
（3）課程人員組織和時間安排不太合理，任務設計和要求偏低。
（4）課程考核方式、評價體系和管理過程不夠科學。
2.基于項目的數(shù)據(jù)庫課程設計教學方案的設計與實施
2.1 基于項目的數(shù)據(jù)庫課程教學方案
本文提出的基于項目的數(shù)據(jù)庫課程設計教學方案是指設計能夠吸引學生興趣、難易適中、選題豐富并且能夠滿足不同層次的學生需求的項目設計任務，參照軟件公司分析、設計、編程實現(xiàn)應用軟件的基本步驟和人員組織形式來安排和組織學生進行數(shù)據(jù)庫課程設計。其重點在于把學生的課程設計任務提高到軟件工程項目的高度，并通過模擬實訓加以實施。按照軟件工程傳統(tǒng)方法學的思想，結(jié)合數(shù)據(jù)庫設計的基本步驟，將數(shù)據(jù)庫應用軟件的開發(fā)簡單劃分為需求分析、總體設計、詳細設計、編碼和測試四個階段。每個階段的任務均在指導老師的指導下，由項目組成員通力協(xié)作、自主完成。在每個階段結(jié)束后，采用項目評審的方法，對每個小組每個學生的具體工作進行階段性評審，學生分組匯報工作成果，并按照軟件工程的要求提交階段性技術文檔。項目模擬實訓根據(jù)課程設計選題采用項目小組的形式進行分工，項目規(guī)模和難度由指導老師和項目小組全體成員根據(jù)課程設計指導書協(xié)商決定。每個項目小組由一名同學擔任項目組長，項目組長可以根據(jù)小組內(nèi)每個人的能力和經(jīng)驗合理分配任務。每個學生在項目開發(fā)過程中，擔任不同的角色。在工作中，項目小組的成員相互溝通和交流，組與組之間也可以相互借鑒學習，提高學生的參與積極性，培養(yǎng)學生的團隊合作精神。
2.2 基于項目的數(shù)據(jù)庫課程教學方案的實施
2.2.1 課程設計的選題
數(shù)據(jù)庫課程設計是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效途徑，其設計題目應該具有一定的應用背景，讓學生能夠遵循軟件工程的基本原理設計一個具有實用價值的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，使所學知識能夠融會貫通。
精心準備和策劃設計適當?shù)捻椖浚菍嵤┗陧椖康臄?shù)據(jù)庫課程設計教學的關鍵。在確定項目時應綜合考慮以下幾方面的因素：（1）能將數(shù)據(jù)庫的理論知識和實際應用技能較好的結(jié)合在一起；（2）所選項目數(shù)量要足夠多，涉及面要廣而且是學生比較熟悉和有興趣的應用領域；（3）項目的難易程度要能夠滿足不同層次的學生的需求；（4）項目的整個開發(fā)流程要規(guī)范，以項目為主線，引導學生把掌握的程序編程知識、數(shù)據(jù)庫和軟件工程等理論應用到軟件開發(fā)實踐當中去，讓學生掌握軟件開發(fā)的整個開發(fā)流程，具備項目開發(fā)的實戰(zhàn)經(jīng)歷。
2.2.2 課程設計的人員組織
按照開發(fā)流程，參照軟件公司的人員組織形式，將班級的學生分組，每組5至6人，以學生自由組合為基礎，教師可根據(jù)學生的興趣和特長、編程水平、知識結(jié)構(gòu)、學習能力、性格特點、男女搭配等因素進行調(diào)整。每個同學可以擔任不同的角色：如項目管理員，系統(tǒng)分析員，系統(tǒng)設計員，系統(tǒng)開發(fā)員等。
每個小組由其成員推選產(chǎn)生一名項目組長，負責制定本小組的開發(fā)計劃、工作任務的分配和調(diào)度、監(jiān)督實施等工作。在組長的指揮下，對小組成員進行分工，語言表達能力強善于溝通的同學負責聯(lián)系工作和調(diào)查研究，美工好的同學負責界面設計，編程能力強的負責代碼的編寫，程序設計能力強的負責系統(tǒng)的整體設計和程序調(diào)試，寫作能力強的負責技術文檔的書寫等。教師要負責幫助把握進度，提醒學生合理分配工作時間等。
按小組形式開發(fā)項目，不但有利于培養(yǎng)學生的團隊合作精神和提高學生的管理能力，而且更接近工作實際。
2.2.3 綜合設計過程
學生發(fā)揮各自的特長分工協(xié)作，運用已學軟件工程、數(shù)據(jù)庫理論思想和數(shù)據(jù)庫設計理念、C#或C++等編程語言，具體設計實現(xiàn)一個小型數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)。開發(fā)設計過程按以下順序進行——自選課程設計課題，調(diào)查用戶需求，總結(jié)歸納數(shù)據(jù)流程，分析性能，書寫需求分析及總體設計報告（包括數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)庫概念模型、邏輯模型、系統(tǒng)功能模塊），完成應用系統(tǒng)的開發(fā)，進行系統(tǒng)整合和測試，功能完善，匯報設計成果（包括撰寫設計報告、系統(tǒng)驗收、結(jié)果匯報）。主要分為需求分析、項目設計、項目實施和成果展示。
（1）需求分析是保證項目順利完成的前提。需求分析做得不好，甚至會導致整個系統(tǒng)返工重做。因此，在課程設計環(huán)節(jié)中學生必須根據(jù)教師提供的項目背景資料，通過圖書館、網(wǎng)絡或相應的組織、部門、企業(yè)去查找相關資料，結(jié)合自己的生活經(jīng)驗，對數(shù)據(jù)和處理進行分析，畫出各層數(shù)據(jù)流圖，做好詳細地需求分析。教師要對學生的需求分析報告進行指導和評價。
（2）項目設計是關鍵。本階段主要包括數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)設計、邏輯結(jié)構(gòu)設計和物理結(jié)構(gòu)設計。要求學生在需求分析的基礎上，設計E—R模型，詳細描述實體的屬性及實體之間的聯(lián)系；實現(xiàn)E-R圖向關系模型的轉(zhuǎn)換，并對關系模型進行優(yōu)化；定義主鍵、外鍵、視圖、索引等。此外學生還應該設計出系統(tǒng)的功能模塊圖。教師通過檢查學生設計的E-R圖、關系模型和功能模塊圖，對每個組進行分析、評價和指導。
（3）項目實施。項目實施即數(shù)據(jù)庫的實施、運行與維護階段，主要包括應用系統(tǒng)的編程與調(diào)試。指導教師為學生提供技術支持，適時組織討論、講解和歸納總結(jié)為學生提供解決問題的新思路、新方法。
（4）成果展示。學生以項目組的形式完成了項目的整體設計與開發(fā)后，各個小組將在課程設計末期進行成果匯報和展示，接受教師和其他同學的評價。通過作品展示和評價，可以激發(fā)學生的競爭意識，促進項目組成員之間的交流與協(xié)作。
2.2.4 課程設計的時間安排
針對課程設計時間安排上的不合理問題，采取雙管齊下的方式。首先增加教學計劃中數(shù)據(jù)庫課程設計的教學學時，由原來的2周改變?yōu)?周，使得學生有足夠的時間來完成課設任務。其次，提前讓學生進入分組和選題環(huán)節(jié)，并將每個人要完成的任何合理分配，讓學生提前進入做好項目的知識儲備、調(diào)研等前期準備工作。
2.2.5 課程設計的考核與評定
加強過程考核，提高對課程設計的總體要求，細化評價指標。學生在課程設計結(jié)束后，不僅要提交軟件系統(tǒng)，還要提交課程設計報告，并進行分組匯報。課程設計的最終成績由以下幾部分組成：考勤lO%，平時抽查1O%，答辯20%，課程設計報告30%，系統(tǒng)演示30%。其中前四項由教師評分，系統(tǒng)演示由學生評分，每組各選派一名代表給大家演示系統(tǒng)并介紹基本情況，由各組分組討論，對其它組開發(fā)的系統(tǒng)進行評價和評分，最后取平均分并公布成績。
為學生提供展示自我的平臺，建立完善的考核指標和體系，這樣不僅有利于激發(fā)學生的學習興趣和積極性，也有利于提高學生運用數(shù)據(jù)庫理論實際問題的能力。
3.總結(jié)
通過基于項目的數(shù)據(jù)庫課程設計教學研究，不僅使學生能夠在理解數(shù)據(jù)庫理論的基礎上，實際動手開發(fā)一個實際的應用系統(tǒng)，而且在一系列的開發(fā)設計過程工作中能夠樹立學生的項目開發(fā)管理思想，能夠培養(yǎng)學生應有的團隊協(xié)作、自主管理、主動學習、創(chuàng)新思維、綜合運用、動手實踐等能力。使數(shù)據(jù)庫課程設計真正成為學生驗證理論的“實驗場”，成為開發(fā)學生潛力、培養(yǎng)實戰(zhàn)能力的“戰(zhàn)場”，成為體驗項目開發(fā)過程的“運動場”。
參考文獻
[1]王艷紅，章小莉，姜湘崗.在數(shù)據(jù)庫課程設計中培養(yǎng)學生項目開發(fā)能力[J].教育與教學研究，2009，13.
篇5
1.現(xiàn)場調(diào)研及實訓教學內(nèi)容設計
《鐵路行車組織》課題組成員利用寒暑假及平時假期，對高職學院畢業(yè)學生、吉林地區(qū)及各合作企業(yè)實際車站進行了調(diào)研，重點針對課程的實訓內(nèi)容進行了訪談。
結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研，我們總結(jié)出《鐵路行車組織》教學內(nèi)容設計分為三大崗位群：
調(diào)車員（連結(jié)員、制動員）工作：主要講授車站牽出線調(diào)車、駝峰調(diào)車、中間站調(diào)車工作的方法等調(diào)車員的應掌握的理論知識，實踐技能以手閘、鐵鞋制動調(diào)速、觀測速、排風摘管為重點。
車站調(diào)度員（列車調(diào)度員、調(diào)車區(qū)長、車號員）工作：主要講授列車運行圖、車站作業(yè)計劃、車站工作統(tǒng)計、列車編組計劃的知識和方法，實踐技能車站作業(yè)計劃的編制（班計劃、階段計劃、調(diào)車作業(yè)計劃）、列車編組順序表的編制。
車站值班員（助理值班員、信號員）工作：主要講授鐵路行車閉塞法、鐵路正常（非正常）情況的接發(fā)列車作業(yè)標準。實踐技能主要學院演練室的設備進行實作演練。
針對三大崗位群的應會技能，鐵路行車組織課的實訓教學體系由認識實習、課程設計、技能訓練（含技能鑒定）、畢業(yè)實習構(gòu)成。
在實訓教學體系的設計中，體現(xiàn)了：
實訓教學不只是培養(yǎng)學生的動手能力，更重要的一方面還有培養(yǎng)學生吃苦耐勞、嚴謹求實和團結(jié)協(xié)作等良好職業(yè)素養(yǎng)的任務。為實現(xiàn)實訓教學的目標，我們的做法是：合理加大實踐性教學內(nèi)容的比重，使教學與專業(yè)技能考證制度接軌，重視學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，重視學生職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成。認識實習、畢業(yè)實習課兼顧理論課和實習課，將整個《鐵路行車組織》理論教學所學知識進行融會貫通和綜合運用，培養(yǎng)學生獨自解決實際問題的能力。
每年舉辦專業(yè)知識競賽和行車組織中某項技能比賽，通過第二課堂的開展，調(diào)動學生學習的積極性，進一步培養(yǎng)學生協(xié)作性、探索性學習的能力。但是，在以往的教學中，由于硬件和軟件等方面的原因，導致教學質(zhì)量有所下降，具體原因分析如下：
學生對現(xiàn)場缺乏具體的感性認識，而且相互之間缺乏交流和溝通，很多知識明白但卻表達不出，不懂相互合作。但這恰恰和鐵路行車崗位的設置相脫節(jié)，鐵路運輸是一個多工種相互配合的系統(tǒng)，各項作業(yè)的辦理都需要各工種的合作。隨著生源數(shù)量的增加，以及校園實訓設施偶爾還承擔著沈陽鐵路局的干部培訓任務，所以無法充分滿足學生的實訓要求，理論和實踐總存在著偏差。
面臨這些不足，如何才能使學生掌握到行車崗位群所需要的“應知應會”的理論知識和實作技能知識？這就需要不斷強化實訓教學，摸索適合的實訓教學方法。
2.實訓教學方法的實踐總結(jié)
高職院校實訓教學的主要解決途徑是建設實訓基地，從而為學生提供實踐教學環(huán)境，保證學生掌握一定的職業(yè)技能，包括場所、設備、教學指導人員、教學汁劃，等等。實訓基地是高職教育的基本硬件，是實施職業(yè)技能訓練的保證，尤其是工科專業(yè)，實訓基地更是不可少。
但是，高職的實訓教學不能因為實訓基地設施不足而放棄。我們在教學經(jīng)過探索，即使在實訓設施不足的情況，仍然可以通過一定的手段開展高質(zhì)量的實訓教學活動。
A.開設第二課堂活動
舉辦專業(yè)知識競賽和接發(fā)列車技能比賽、靜止上鞋比賽等，通過第二課堂的開展，調(diào)動學生學習的積極性，進一步培養(yǎng)學生協(xié)作性、探索性學習的能力。成立課外接發(fā)車、鐵鞋制動學習課小組，開展互幫互助學習活動。
B.布置實訓作業(yè)（課程設計）
布置實訓作業(yè)的目的是通過解決理論與實踐相結(jié)合問題，切實鍛煉和提高學生的職業(yè)技能。它穿插于教學的全過程。具體過程如下：
在有關單元的知識講授完畢以后，在課堂開始布置實訓作業(yè)(視情況按個人或小組布置)，提出具體要求，如內(nèi)容、操作方法、完成時間(通常最少為一周)等。學生在課余按要求實際操作，其間可以向老師咨詢(通過E—mail、電話或當面請教等)。閱讀收集上來的實訓報告，準備評語。挑選優(yōu)良的實訓報告，在實訓課堂上請報告主人上臺陳述(目的、想法、過程、結(jié)論等等)，接受全班同學的提問并進行答辯。教師講評。這種實訓方式對學生的鍛煉極大。由于在學校接受過編制計劃、鋪畫運行圖等實訓，很多學生畢業(yè)之后，還給學校或老師來信表示感謝，因為這些技能在他們就業(yè)后對他們幫助很大。
3.項目導向教學法
為了使實訓教學形成較為完整的體系，我們在實訓教學的實踐中，對實訓課程的設計進行了系統(tǒng)的探索，并不斷優(yōu)化教學方法和手段。以“項目導向法”貫穿于教學。
采用分組教學模式，每一個教學任務單元均采用資訊、決策、計劃、實施、檢查與評估六個環(huán)節(jié)來實現(xiàn)、根據(jù)崗位工的工作特點，為了便于操作，把它整合為四個步驟。
篇6
一、注重對于嵌入式系統(tǒng)硬件的講解
眾所周知，嵌入式系統(tǒng)不是一個簡單的軟件系統(tǒng)或者操作系統(tǒng)，無論是單片機、DSP還是FPGA等都是嵌入式系統(tǒng)的承載媒體或介質(zhì)。脫離了承載的硬件進行嵌入式系統(tǒng)教學容易使學生脫離實際進行理論學習，而且可能使學生產(chǎn)生諸如“嵌入式系統(tǒng)開發(fā)就是C語言編程嗎？”“嵌入式系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)有什么區(qū)別？”“嵌入式系統(tǒng)的硬件就是一塊電路板嗎？”等疑問。因此，本課程在教學過程中應有意識地在每堂課中穿插加入關于嵌入式系統(tǒng)硬件設計的內(nèi)容，包括GPIO（LED燈、按鍵、PWM）、串行通信接口（RS232、RS485、SPI、I2C）、溫度傳感器、USB、WDG（看門狗）、定時器、液晶顯示、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換、Flash存儲和網(wǎng)絡通信等功能模塊。學生可以在學習嵌入式系統(tǒng)原理的同時更清楚、直觀地認識嵌入式系統(tǒng)的各個硬件組成部分及其功能。這樣，一方面對于已經(jīng)完成的如“數(shù)字邏輯電路”“C語言程序設計”“模擬電路技術基礎”和“單片機原理”等課程是一種鞏固和加強；另一方面可以使學生對嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生更加真切的認識，避免出現(xiàn)“學完不知道學的是什么、也不知道用于何處”等諸如此類的問題。
二、在開展嵌入式系統(tǒng)試驗的過程中注重各功能模塊的試驗教學
在嵌入式系統(tǒng)教學的過程中試驗環(huán)節(jié)是必不可少的，學生不僅可以通過試驗對所學的理論知識進行鞏固，而且可以將理論知識運用到實際中去，更真切地理解嵌入式系統(tǒng)的原理。但在以往的教學過程中，試驗的重點更側(cè)重于軟件環(huán)境的搭建、開發(fā)板環(huán)境的搭建、應用程序的移植、內(nèi)核的裁剪移植和根文件系統(tǒng)的制作等。在實際中缺乏對前述的GPIO、串行通信接口、溫度傳感器、USB、WDG、定時器、液晶顯示、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換、Flash存儲和網(wǎng)絡通信等功能模塊進行單獨的、有針對性的試驗訓練和練習，而所缺失的功能訓練環(huán)節(jié)對激發(fā)學生的學習興趣是非常有益的。并且，單個功能模塊的功能調(diào)試相對于整個嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試來說相對比較簡單，學生很容易通過簡單操作看到實際效果，比如LED小燈閃爍、液晶屏顯示溫度以及與電腦進行簡單串行通信等。每實現(xiàn)一個新的功能都會給予學生新的興趣點，這樣可以在一定程度上提高學生學習嵌入式系統(tǒng)的積極性和效果。因此，在嵌入式系統(tǒng)試驗教學的過程中，增加一定的針對嵌入式系統(tǒng)硬件功能模塊的試驗環(huán)節(jié)對于提高教學效果和學生興趣是非常必要的。
三、采用理論授課與實際操作同時進行的方式
作為一類學生比較陌生的操作系統(tǒng)，嵌入式操作系統(tǒng)在學習初期上手的難度較大。特別是其采用命令行操作式的交互方式，與傳統(tǒng)的Windows圖形操作方式有較大的差別。全新的用戶、文件系統(tǒng)、進程、線程的概念以及網(wǎng)絡管理、內(nèi)存管理、進程調(diào)度、進程間通信、網(wǎng)絡接口和虛擬文件系統(tǒng)等內(nèi)核相關內(nèi)容對于大多數(shù)學生來說理解起來都存在一定的困難。因此，為了實現(xiàn)更好的教學效果，在條件允許的情況下可以選擇在機房授課的方式，通過多媒體教學系統(tǒng)和虛擬機軟件（VMware），在講解的同時進行演示操作并可以隨時方便快捷地解決學生在學習過程中出現(xiàn)的問題。
四、采用課程設計的方式使學生完整地參與一個嵌入式項目的開發(fā)過程
僅有理論教學的嵌入式系統(tǒng)課程很難獲得良好的效果。一個完整的嵌入式項目開發(fā)過程（從設計、編程到調(diào)試、實現(xiàn)的全過程）可以使學生將之前所學的相關知識綜合運用、融會貫通。美國加州大學伯克利分校從事嵌入式系統(tǒng)教學多年的Edward A. Lee教授認為“在六周的嵌入式相關教學課程之后，學生須要利用九周甚至更長的時間參與一個課程設計項目，從列表中選擇一個他們感興趣的項目進行研究。而且，在這個研究過程中對學生進行指導的不是講授嵌入式系統(tǒng)課程的教師，而是一些真正從事實際嵌入式項目的技術人員”。由此可以看出，歐美發(fā)達國家的高等院校在進行嵌入式教學的過程中會利用較長的時間（嵌入式課程理論教學時間的1.5倍）來引導學生參與完整的嵌入式課程設計并接受具有豐富實踐經(jīng)驗的嵌入式專業(yè)技術人員的指導，這對學生形成完整的知識體系、提高實際動手能力都是很有幫助的。同時，可以采用分組的方式使學生進行團隊合作，充分培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作能力和團隊合作精神。因此，我們通過采用更偏重實際的嵌入式課程設計使學生獲得更多的相關知識和實際經(jīng)驗。
下面以本人在課程設計中采用的嵌入式基站控制系統(tǒng)項目為例進行說明：該系統(tǒng)以實現(xiàn)大量移動通信基站的安保、安防以及遠距離自動無人值守監(jiān)控功能為目的進行設計，可以利用視頻和傳感探測單元等對本地的異常報警事件進行儲存或通過3G無線網(wǎng)絡將實時信息上傳控制中心，從而實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控的設計目標。該系統(tǒng)軟件環(huán)境采用Linux嵌入式實時操作系統(tǒng)，硬件采用飛思卡爾IMX.53X系列微處理器作為核心控制單元，通過與多通道視頻控制器（TW2835）相結(jié)合構(gòu)成一個集視頻監(jiān)控、任務調(diào)度、網(wǎng)絡通信和數(shù)據(jù)采集為一體的多功能操控平臺。
考慮到培養(yǎng)學生的動手能力和團隊合作精神，此課程設計以六人為一個小組，每個小組推選一名負責人，負責進行分工和協(xié)調(diào)。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)教材的內(nèi)容和教學大綱的要求，將整個嵌入式基站控制系統(tǒng)課程設計分為如下6個部分：1）人機界面：通過LED指示燈和音頻對系統(tǒng)的工作狀態(tài)、報警和故障進行指示以及實現(xiàn)遠程呼叫、對講功能；2）視頻監(jiān)控：采用420線NTSC制式的CCD球式或槍式攝像機CATV型視頻接入，將視頻錄像數(shù)據(jù)進行本地保存并采用覆蓋方式存儲；3）有線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信：通過有線網(wǎng)絡與遠程上位機系統(tǒng)進行視頻數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)以及指令的交互通信；4）無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信：采用支持CDMA標準的3G通信模塊實現(xiàn)無線網(wǎng)絡通信功能；5）RS-485/RS-232通信：與球式攝像機的云臺、空調(diào)監(jiān)控模塊和UPS等動力環(huán)境監(jiān)控模塊進行通信；6）報警事件本地存儲：將報警事件信息及相應的視頻錄像數(shù)據(jù)保存在本地的Flash或SD卡中，隨時可以遠程對本地存儲的報警數(shù)據(jù)進行管理。
五、采用多種方式對學生的嵌入式系統(tǒng)學習過程進行評價
與傳統(tǒng)的理論教學為主的專業(yè)課程不同，嵌入式系統(tǒng)課程本身更偏重于實踐操作。因此，采用傳統(tǒng)的期末“一張考卷”的成績評定方式對學生的學習效果和能力進行評價并不盡合理，同時也容易影響學生參與嵌入式系統(tǒng)教學、試驗和課程設計的積極性。因此，可以考慮適當降低理論部分在學生嵌入式系統(tǒng)學習成績中的比重，甚至可以考慮取消理論考試，取而代之以試驗考試或者課程設計的表現(xiàn)作為決定學生期末成績的主要依據(jù)。比如，可以將最終評定方式的比例選擇為理論考試占20%、試驗成績占40%、課程設計成績占40%。當然，也可以對上述比例進行適當?shù)恼{(diào)整，但主要的原則應該是鼓勵學生主動地提高自身的動手和試驗操作能力，使其在畢業(yè)后能夠較快地融入到嵌入式領域的工作中。
參考文獻：
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1存在的問題
“操作系統(tǒng)”是計算機專業(yè)的核心理論課程之一,無論在教學、科研中還是在軟件產(chǎn)業(yè)及國家信息安全中都處于非常重要的地位。但是,一直以來,“操作系統(tǒng)”的教學和實驗都存在比較嚴重的問題。
(1) 操作系統(tǒng)在所有軟件中是最復雜的,而且目前的幾大主流操作系統(tǒng)的地位已經(jīng)相當堅固, 所以師生參與編制實際操作系統(tǒng)的機會少之又少, 這樣在教學過程中原理的抽象性和實際系統(tǒng)的開發(fā)必然嚴重脫節(jié),直接導致了該課程教學效果的不理想。
(2)“操作系統(tǒng)”課程的理論性和綜合性都很強,學生在學習過程中不容易理解和掌握,也無從應用,因此,從主觀上講,學習操作系統(tǒng)的無用論在學生中也普遍存在。這直接影響了學生學習該課程的興趣,使學生普遍反映該課程難學。
(3) 操作系統(tǒng)的復雜和功能強大,使得操作系統(tǒng)的實驗難以設計和實施,再加上實驗設備和實驗環(huán)境的問題,更難開展具有針對性的實驗。據(jù)調(diào)查,有些高校根本不開設操作系統(tǒng)的實驗。因此,該課程的教學目的和教學要求根本無法達到。
2教學探索與實踐
教育學中革新傳統(tǒng)教學的“建構(gòu)主義”理論主張應以學生為中心,認為學生的知識主要是學生自己建構(gòu)起來的,教師的作用是提供一個良好的學習環(huán)境以幫助和推動學生去建構(gòu)自己的知識。基于這種建構(gòu)性教學的核心思路,我們應以學生為主體,設計相應的教學模式以及相應的施教方法,推動學生建構(gòu)自己的知識,激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的自我學習、自我發(fā)展和團結(jié)協(xié)作的能力。
為了解決“操作系統(tǒng)”課程中的問題,除了授課時要突出重點,講清難點以外,還要注重講課的方式,采取有效的教學方法,改革以往的考核方法,加重對實驗課的考核,通過實驗在實踐中讓學生加深對較為抽象的理論知識的理解記憶,幫助學生學習,讓學生掌握有效的學習方法。
2.1采用啟發(fā)式教學,激發(fā)學生的學習興趣,注重培養(yǎng)學生的學習能力
教學離不開講授,“操作系統(tǒng)”這門理論課有更多“講”的內(nèi)容,但要講究方法,要注意激發(fā)學生的思維,調(diào)動學生主動積極思考。在授課過程中,不能單純地介紹抽象的基本原理和概念,而是要滲入到學生的現(xiàn)實感受中。教師要充分地啟發(fā)學生的聯(lián)想,讓他們的現(xiàn)實感受和所教授的抽象原理產(chǎn)生共鳴,以此來引起學生的興趣,從而使學生在學習中能夠充分發(fā)揮其主觀能動性。
其實,操作系統(tǒng)本身的特點決定了其教學的過程是培養(yǎng)和發(fā)展學生邏輯推理能力的有效途徑,這就需要教師去思考、去設計,讓學生在學習專業(yè)知識的過程中培養(yǎng)學的能力。為了培養(yǎng)這一能力,在具體授課時,針對一個問題,教師應向?qū)W生介紹多種參考資料。通過查閱參考資料中對同一問題的不同闡述,培養(yǎng)學生研究性學習的能力;另外,教師還要注意引導和培養(yǎng)學生利用網(wǎng)絡資源的能力,并注意綜合知識的應用,鍛煉學生的獨立學習能力,使學生的目光從課內(nèi)延伸到課外。
2.2精心設計教學過程,突出學生學習過程中的主體地位,注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新學習能力
實施以學生為主體的教育,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素質(zhì),精心設計教學過程是非常有效的方法。經(jīng)過多年的努力,我們總結(jié)出了一套行之有效的方法,就是在教學設計的過程中,要注意充分發(fā)揮教師的提示、引導、分析和歸納的作用,設計相應的環(huán)節(jié)和一定量的問題,以培養(yǎng)學生的獨立思考能力和創(chuàng)新能力。復習鞏固性的問題,可以督促學生養(yǎng)成復習鞏固知識的學習習慣;引導性的問題,可以督促學生養(yǎng)成預習新知識的學習習慣;點評式的問題,有益培養(yǎng)鍛煉學生的綜合能力。引導學生分析問題時,注意要引導學生用多種方法加以思考。不同的方法,會產(chǎn)生差異很大的結(jié)果,這可以讓學生更加注意方式方法的選擇。
為了突出重點內(nèi)容,把更多的時間留給學生,我們通過多年的實踐,把“操作系統(tǒng)”的內(nèi)容分成了三大類:需要了解的內(nèi)容(能記住所學的知識內(nèi)容,并能直接運用這些知識)、應該理解的內(nèi)容(理解所學概念,并能用它解決簡單問題)和必須掌握的內(nèi)容(要求熟悉知識內(nèi)容,能把標準所列知識綜合應用)。這樣,教師在教學過程設計中就可以根據(jù)所劃分好的內(nèi)容進行有針對性地設計,在教學時根據(jù)內(nèi)容的類別就可以采用不同的方法,真正做到了有的放矢。
2.3加強實驗實踐環(huán)節(jié),發(fā)揮學生在實驗中的主導作用,培養(yǎng)學生的學習興趣和團結(jié)協(xié)作能力
這個環(huán)節(jié),我們改革的力度最大。在這幾年中,經(jīng)歷了一個不斷發(fā)展和完善的過程。開始的時候,我們只是開設了一些模擬實驗,如進程管理的模擬、文件系統(tǒng)的模擬等,讓學生從中加深對相應原理和理論知識的理解。后來,隨著課程改革的深入,我們逐步引入了Linux源碼分析和關于Linux平臺的一些實驗。現(xiàn)在,我們的這個環(huán)節(jié)可以分為兩個層次:與理論課程安排在一塊的模擬實驗和獨立的關于Linux平臺的課程設計環(huán)節(jié)。在第一個層次中,我們安排了進程調(diào)度模擬實驗、作業(yè)調(diào)度模擬實驗、進程同步模擬實驗、分頁存儲管理模擬實驗和文件管理系統(tǒng)模擬實驗等,要求學生隨著理論課程的學習,在安排的實驗學時內(nèi)獨立完成,主要目的是鞏固所學的理論知識,做到學以致用。關于第二個層次,我們安排了兩周的課程設計,要求學生分組完成在Linux平臺上的實驗。在這個層次中,我們始終堅持以學生為中心、以教師為主導的指導思想。教師的作用是為學生提供和營造一個能充分發(fā)揮學生個性、施展學生才能的學習環(huán)境,設計可供選擇的方案,鼓勵學生創(chuàng)新,并及時、恰當?shù)亟o予正確的評價和指導,使學生學會學習、學會發(fā)現(xiàn)、學會創(chuàng)造,少走彎路,樂于接受新知識,提高學習效率,不斷完善自我。堅持以學生為中心就是要轉(zhuǎn)變教學模式,實施雙向交流的知識傳授、能力訓練、素質(zhì)養(yǎng)成的教育模式,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維方法,按照學生的特點來設計實驗方案、安排實驗內(nèi)容、組織實驗活動。具體如下:
(1) 教師按照上面的指導思想,設計了實驗項目方案,并標明了每個方案的難度系數(shù),供學生自由選擇。在每個方案中,除了必須完成的任務以外,還允許學生進行創(chuàng)新。
(2) 開展以自我管理為主,組成實驗小組。為了培養(yǎng)學生的團結(jié)協(xié)作意識,在分組時,我們打亂了班級和性別,進行隨機分組,以5～6人為一組。然后,每個組根據(jù)自己的實際情況,選出組長,負責整個組的管理和協(xié)調(diào)。
(3) 選擇實驗項目方案。每個組經(jīng)過討論,選擇適合自己小組的方案。由于這個環(huán)節(jié)的成績是根據(jù)每個方案的完成情況(包括整個小組的完成情況和每個小組成員的完成情況)、難度系數(shù)和創(chuàng)新情況來綜合評定的,因此,選擇一個合適的方案是相當不容易的。
(4) 制定計劃、分工和進度表。每個組經(jīng)過討論,制定相應的軟件開發(fā)計劃,并在組長的主持和協(xié)調(diào)下,進行任務和功能的劃分,最后制定本小組的進度表。
(5) 每個小組按照自己的進度表進行實驗項目開發(fā)。在開發(fā)過程中,既鼓勵競爭又要加強合作,要求每個學生必須就這個環(huán)節(jié)完成一份有自己見解的報告,同時,每個小組也必須完成一份有價值的報告。這樣,在整個環(huán)節(jié)的過程中,充分體現(xiàn)了競爭與合作的統(tǒng)一。
2.4改革考核方式,調(diào)動學生理論與實踐相結(jié)合的熱情,促進學生的主動學習
成績的考核,改變了單純強調(diào)卷面成績的考核辦法, 將總評成績改為卷面成績占50%,上機實驗成績占20%,課程設計成績占30%。同時,關于實驗和課程設計的考核要詳細化、規(guī)范化。不是以實驗的表現(xiàn)或?qū)嶒瀳蟾鎭碓u定實驗成績,而是看實驗準備、實驗動手能力、調(diào)研活動、實驗報告、思考問題和解決問題的方法以及與小組其他成員的合作情況等綜合地、動態(tài)地評定實驗成績和課程設計的成績。鼓勵學生思考,鼓勵學生提問,鼓勵學生開展創(chuàng)造性的活動等。
3結(jié)束語
通過“操作系統(tǒng)”課程的改革,提高了學生學習的主動性,培養(yǎng)了學生的學習能力和創(chuàng)新能力。尤其是我們開展的“操作系統(tǒng)”課程設計環(huán)節(jié),更是培養(yǎng)了學生的組織協(xié)調(diào)和團結(jié)協(xié)作能力。由于每一個小組由5～6人組成,選舉一名組長負責小組內(nèi)關系的協(xié)調(diào)處理,大家配合共同完成實習任務,這有力地培養(yǎng)了學生的集體主義精神和組織協(xié)調(diào)能力。
當然,這種教學改革也增加了學生學習的壓力。由于成績是綜合評定的,因而學生會有一定的壓力。但是,只要教師注意引導,是可以將這種壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生學習的動力的,我們近幾年的實踐也證明了這一點。
總之,在“操作系統(tǒng)”的授課過程中,通過以上的改革,我們發(fā)現(xiàn)學生的積極性、動手能力有了明顯地提高,單調(diào)抽象的理論知識也在實驗中生動并簡單起來,學生的理解能力加強了,團隊協(xié)作精神也慢慢培養(yǎng)起來了,較大地提高了教學質(zhì)量,并且也使期末的考核更具有公平性和促進性。
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篇8
文章編號：1672-5913 (2007) 22-0018-03
1操作系統(tǒng)課程實踐現(xiàn)狀
國外大學的實踐性環(huán)節(jié)多數(shù)是要求學生獨立或合作完成一個簡單的操作系統(tǒng)內(nèi)核設計或者完成部分功能模塊，即實現(xiàn)級。他們主要使用的教學操作系統(tǒng)有OSP、OS/161、NACHOS、MINIX、XINIX、TOYOS。而國內(nèi)高校因為師資力量、實驗環(huán)境及學生自身程序設計能力等因素的不同，對操作系統(tǒng)課程實踐環(huán)節(jié)的要求層次不一：有的要求學生合作完成一個小型操作系統(tǒng)的設計的；有的要求學生剖析具體操作系統(tǒng)(如DOS、UNIX等)的實現(xiàn)機理，替換一些功能模塊；有的要求對操作系統(tǒng)的一些算法進行模擬實現(xiàn)，以加深對操作系統(tǒng)原理的理解。各高校在講授操作系統(tǒng)課程時，一般都會設置有16~24個學時同步進行的實驗。部分對操作系統(tǒng)實踐環(huán)節(jié)比較重視的高校，還增加開設操作系統(tǒng)課程設計環(huán)節(jié)，時間為30~40個學時。經(jīng)過對國內(nèi)外高校的調(diào)研總結(jié)，操作系統(tǒng)課程的實踐方式目前主要分為以下幾種類型：
(1) 觀察與體驗
這是最簡單的實踐方式。即選擇某個實際的操作系統(tǒng)作為實驗環(huán)境,學生通過觀察操作系統(tǒng)的具體運行過程來體會操作系統(tǒng)原理的內(nèi)涵，通過其提供的系統(tǒng)調(diào)用來觀察和驗證操作系統(tǒng)中一些技術。這種方法不需要編寫操作系統(tǒng)功能實現(xiàn)的代碼，對真正理解操作系統(tǒng)內(nèi)在功能的具體實現(xiàn)意義不大。
(2) 算法仿真
這是一般院校最常見的實踐方式。老師選取操作系統(tǒng)中的一些典型技術，如內(nèi)存分配算法、生產(chǎn)者/消費者同步問題，讓學生編寫程序來模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)的功能。此種方式與程序設計課程的上機作業(yè)基本類似，有利于加深學生對操作系統(tǒng)理論和技術的理解，但達不到培養(yǎng)學生掌握操作系統(tǒng)的整體設計思想的目的。
(3) 替換功能模塊
這是較流行的實踐方式。一般是以開放源代碼的Linux為平臺，讓學生首先閱讀系統(tǒng)代碼，在理解部分操作系統(tǒng)功能的實現(xiàn)原理后，再要求學生用自己設計的功能模塊替換其中相應的功能或為其擴展功能。浙江大學在這方面做得比較成功。但Linux是一個商業(yè)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)龐大，結(jié)構(gòu)復雜，對學校的師資和學生的能力要求都較高，一般院校實施的效果不是很好，也達不到培養(yǎng)學生掌握操作系統(tǒng)的整體設計思想的目的。
(4) 擴展設計操作系統(tǒng)
這是對操作系統(tǒng)教學比較理想的實踐方式。由任課教師提供一個只具有簡單內(nèi)核的教學操作系統(tǒng)的基本雛形，讓學生對其功能進行完善和擴充。學生在一個虛擬或者真實的操作系統(tǒng)環(huán)境中進行動手實踐，直接操作修改操作系統(tǒng)內(nèi)核，從而達到掌握操作系統(tǒng)設計策略和技術方法的目的。當然也有學校要求學生獨立設計一個結(jié)構(gòu)相對簡單但功能基本完備的小型操作系統(tǒng)。例如上海交通大學在操作系統(tǒng)實驗中曾要求學生獨立設計一個稱為MOS的操作系統(tǒng)。由于與操作系統(tǒng)課程實驗的教學目標相一致，這可能是最理想的實驗方案。不過由于操作系統(tǒng)是一個大型的系統(tǒng)軟件，其設計過于復雜，因此在實施起來有一定難度。
3GeekOS教學操作系統(tǒng)
教學實踐證明，最好的“操作系統(tǒng)”課程實踐平臺并不是實用的商業(yè)操作系統(tǒng)，因為它過于龐大，設計復雜，短時間內(nèi)難于掌握。而應該是一種與實際使用的操作系統(tǒng)比較接近，但規(guī)模又較小、易理解、便于調(diào)試的系統(tǒng)，即面向教學的操作系統(tǒng)。最重要的是系統(tǒng)要符合課程的需要DD可留出一些作為學生作業(yè)的練習，幫助學生熟悉實際操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設計。
美國馬里蘭大學教師最新開發(fā)的GeekOS，就是一個專門為滿足操作系統(tǒng)課程教學要求設計的實踐平臺，它具有以下優(yōu)點：
(1) GeekOS是一個基于通用x86架構(gòu)的PC機上運行的微操作系統(tǒng)內(nèi)核,作為一個GPL開源軟件,任何人都可以在GPL下修改和免費使用, 由于其簡單、實用、易懂，使得學生更易于理解操作系統(tǒng)的設計思想和實現(xiàn)過程。
(2) GeekOS是一個用C語言開發(fā)的操作系統(tǒng)，某種程度而言，GeekOS操作系統(tǒng)就是一個C語言程序，實踐開發(fā)環(huán)境易于實現(xiàn)。學生可以在Linux或Unix環(huán)境下編程，對其進行功能擴充，也可以在Windows下使用Cygwin工具進行開發(fā)。
(3) 作為一個教學使用的操作系統(tǒng)，GeekOS圍繞現(xiàn)代操作系統(tǒng)原理中的重要概念與方法，按照教學循序漸進的進度為學生設計了7個項目。這些項目由淺入深，對激發(fā)學生學習操作系統(tǒng)的興趣和主動性，訓練學生分析問題、解決問題的綜合能力，起到了非常好的效果。
在國內(nèi)外的操作系統(tǒng)教學中，目前采用比較多的教學操作系統(tǒng)是NACHOS。和GeekOS相比，NACHOS只能運行在特定的MIPS機型的模擬器上，同時也存在一些其它缺點。首先，因為它的內(nèi)核不是保存在模擬器的RAM中，這樣，它不會受到內(nèi)存容量的限制。這意味著內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小不是影響系統(tǒng)性能的重要因素，使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大小和空間容量的權(quán)衡不用考慮，這在一個實際操作系統(tǒng)設計中是不現(xiàn)實的。其次，NACHOS是與底層硬件相隔離的，所有機器模擬器和被模擬的硬件之間的接口由C++對象設計。這意味著學生不需要了解要訪問的真正硬件是如何工作，而這些技術對于編寫核心程序的程序員來說是很重要的。再有就是NACHOS這種特殊結(jié)構(gòu)很難移植到實際硬件機器上直接執(zhí)行。
4GeekOS開發(fā)環(huán)境
選用GeekOS作為操作系統(tǒng)實踐平臺，還因為它的開發(fā)環(huán)境易于搭建。GeekOS大部分代碼是用C語言編寫的，它所需要的開發(fā)工具在Linux操作系統(tǒng)中幾乎都已具備，只需簡單配置。GeekOS系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試環(huán)境有多種選擇：在Windows下使用Cygwin和Bochs PC模擬器；在PC機上安裝Linux和Bochs PC模擬器進行開發(fā)調(diào)試；在PC機上安裝虛擬機，如VMware和Virtual PC,然后在虛擬機上安裝Linux和Bochs PC模擬器進行開發(fā)調(diào)試。在課程實踐環(huán)境選擇時，學生可以自由選擇，推薦采用最后一種方式，它會為你減少很多不必要的麻煩。Linux是大多學生所熟悉的，也有很多參考書可供學生選擇。
在物理計算機上調(diào)試操作系統(tǒng)內(nèi)核代碼會給用戶帶來很大的不便。Bochs是一個通用的x86 PC機硬件平臺模擬器。它是一個開源的軟件，對系統(tǒng)程序開發(fā)，具有很多的優(yōu)點，是開發(fā)和調(diào)試操作系統(tǒng)核心代碼最有效的工具。例如：對新加入的代碼行進行測試不用頻繁重新啟動用于開發(fā)的機器；不易引起主機系統(tǒng)崩潰；不需要使用軟盤和硬盤作為操作系統(tǒng)的存儲介質(zhì)。GeekOS最初開發(fā)設計的調(diào)試運行平臺就是基于Bochs進行的。
5GeekOS項目設計
作為一個教學操作系統(tǒng)內(nèi)核，保持系統(tǒng)的簡單易實現(xiàn)是非常重要的。為了實現(xiàn)這一目的，在GeekOS設計時，僅保留操作系統(tǒng)最基本的功能，同時圍繞現(xiàn)代操作系統(tǒng)原理中的重要概念與方法，按照教學循序漸進的進度精心設計了7個項目。這些項目由淺入深，既有Linux使用環(huán)境與使用技能方面培養(yǎng)的項目，又有重點圍繞深入理解操作系統(tǒng)內(nèi)核實現(xiàn)機制的項目。
GeekOS教學操作系統(tǒng)為學生設計的項目內(nèi)容具體如下：
項目0：主要是讓學生熟悉GeekOS的編譯、運行過程，了解計算機系統(tǒng)的啟動原理。項目0要求學生實現(xiàn)一個簡單內(nèi)核進程，功能是實現(xiàn)從鍵盤接收一個按鍵，并在屏幕上顯示。
項目1：主要讓學生熟悉可執(zhí)行鏈接文件(ELF文件)的結(jié)構(gòu)，并學會加載和運行可執(zhí)行文件。項目要求學生編寫代碼對ELF文件進行分析，并將分析結(jié)果傳送給加載器，掌握操作系統(tǒng)靜態(tài)建立進程運行用戶程序的實現(xiàn)技術。
項目2：要求學生掌握操作系統(tǒng)動態(tài)建立用戶態(tài)進程來運行用戶程序的原理。在項目2實現(xiàn)之前，GeekOS運行的是內(nèi)核級進程。對用戶態(tài)進程執(zhí)行的支持包括用戶態(tài)進程結(jié)構(gòu)的初始化、用戶進程空間的初始化、用戶進程切換和用戶程序?qū)氲取?/p>
項目3：要求學生改進GeekOS的調(diào)度程序，實現(xiàn)基于4級反饋隊列的調(diào)度算法(GeekOS初始系統(tǒng)僅提供了FIFO進程調(diào)度算法)，并實現(xiàn)信號量，支持進程間通信，掌握進程調(diào)度和進程通信的實現(xiàn)原理。
項目4：要求學生實現(xiàn)分頁虛存管理，替代在項目1和項目2中采用的分段存儲管理，掌握虛擬存儲技術的實現(xiàn)原理。
項目5：要求實現(xiàn)GOSFS文件系統(tǒng)。由于GeekOS使用了虛擬文件系統(tǒng)，可以加載不同的文件系統(tǒng)，而系統(tǒng)默認加載的是PFAT只讀文件系統(tǒng)。在這個項目中，需要實現(xiàn)一個多級目錄的、可讀寫的文件系統(tǒng)，掌握文件系統(tǒng)的實現(xiàn)技術。
項目6：要求為文件系統(tǒng)增加訪問控制列表，并使用匿名半雙工管道實現(xiàn)進程間通信，掌握網(wǎng)絡功能的實現(xiàn)原理。
6結(jié)束語
采用GeekOS作為操作系統(tǒng)課程設計實踐平臺已經(jīng)有兩個學期。結(jié)果證明大部分認真完成作業(yè)的學生認為GeekOS對理解操作系統(tǒng)功能的設計與實現(xiàn)有很好的幫助，可以激發(fā)學習操作系統(tǒng)的興趣，提高編寫系統(tǒng)程序的能力。高校計算機相關專業(yè)的操作系統(tǒng)課程教學不僅要設置實踐環(huán)節(jié)，還必須根據(jù)培養(yǎng)目標和學生自身的特點來選擇合適的實踐教學內(nèi)容。在選用GeekOS作為操作系統(tǒng)實踐平臺時，集中在短時間內(nèi)完成項目設計的教學效果不好，最好為一個學期的時間。教師最好能根據(jù)學生的能力，以3到4個學生為一個小組，靈活調(diào)整學生要具體完成的任務，以致于取得更好的教學效果。
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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篇9
操作系統(tǒng)是高等學校計算機類專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎課程，其在計算機課程體系中處于重中之重的地位。學習本課程有助于學生對前期的專業(yè)基礎知識進行整合、應用與提升，形成對計算機系統(tǒng)的整體認識。設計好該課程的實驗課有助于學生形象和深刻地理解理論課中講述的概念、原理和技術，提升學習興趣，提高理論水平和大型軟件的開發(fā)能力。
1操作系統(tǒng)實踐教學現(xiàn)狀
操作系統(tǒng)實踐教學一直是操作系統(tǒng)課程中的重點和難點。因重視程度、師資水平、學生基礎等種種因素的影響，各高校對實驗內(nèi)容的選取不一，難度也有差異。目前，國內(nèi)外高校操作系統(tǒng)實踐教學主要采用四種模式[1][2]：1）模擬性實驗是針對操作系統(tǒng)中一些典型功能或算法，如進程調(diào)度、內(nèi)存分配、頁面置換、文件系統(tǒng)、死鎖檢測、磁盤調(diào)度等進行編程實現(xiàn)，這種模式并不對真實的系統(tǒng)資源進行訪問和修改；2）源代碼閱讀實驗是通過閱讀并理解具體操作系統(tǒng)的源代碼以達到理解操作系統(tǒng)原理和技術的目的；3）操作系統(tǒng)內(nèi)核擴展實驗是選擇一個內(nèi)核簡單的教學用操作系統(tǒng)，對基礎系統(tǒng)進行完善和擴展。根據(jù)內(nèi)核提供的接口，對相關模塊如進程管理、進程調(diào)度、進程同步、虛擬存儲以及文件系統(tǒng)功能進行設計實現(xiàn)，通過實驗學生可以對操作系統(tǒng)有一個相對完善的整體認識；4）獨立設計實現(xiàn)內(nèi)核實驗。國內(nèi)部分一流研究型大學要求學生獨立或合作實現(xiàn)一個結(jié)構(gòu)相對簡單但功能較完備的小型操作系統(tǒng)。通過構(gòu)造真正的操作系統(tǒng)來建立操作系統(tǒng)原理的整體概念，實驗難度較大。
2河北地質(zhì)大學操作系統(tǒng)實踐教學內(nèi)容探索
為了配合河北地質(zhì)大學計算機科學與技術專業(yè)“試點班”的教學改革，我院在操作系統(tǒng)課程實踐教學上進行了深入的研究和探討，實踐教學內(nèi)容經(jīng)歷了難度逐步加大的過程。第一階段，即在2010級和2011級學生中，借鑒了北京大學操作系統(tǒng)課程實踐教學模式，使用Nachos作為操作系統(tǒng)的實踐教學平臺，要求學生對Nachos操作系統(tǒng)進行改進和完善；第二階段，即在2012級和2013級學生中，借鑒了南京大學操作系統(tǒng)實踐課程教學模式，要求學生設計并實現(xiàn)一個微型操作系統(tǒng)內(nèi)核。
2.1 基于Nachos操作系統(tǒng)的實踐教學內(nèi)容設計
Nachos是美國加州大學伯克萊分校在操作系統(tǒng)課程中已多次使用的操作系統(tǒng)課程設計平臺，在美國很多大學中得到了應用。Nachos（C++語言版）建立在一個軟件模擬的虛擬機之上，模擬了MIPS R2/3000的指令集、主存、中斷系統(tǒng)、網(wǎng)絡以及磁盤系統(tǒng)等操作系統(tǒng)所必須的硬件系統(tǒng)，源碼有一萬多行。Nachos不是向?qū)W生展示一個成功的操作系統(tǒng)，而是讓學生在一個框架下發(fā)揮自己的創(chuàng)造性進行擴展[3-4]。
該實驗主要是要求學生在閱讀和分析Nachos操作系統(tǒng)源碼的基礎上，掌握該操作系統(tǒng)框架，對線程管理模塊、內(nèi)存管理模塊和文件管理模塊進行擴展。具體如下：
1）線程管理模塊擴展
在閱讀Nachos線程管理模塊源碼的基礎上，對線程管理模塊進行擴充。具體包括：擴展線程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，增加“用戶ID、線程ID”兩個數(shù)據(jù)成員，同時在Nachos現(xiàn)有的線程管理機制中增加對這兩個數(shù)據(jù)成員的維護機制；增加全局性線程管理機制，在Nachos中增加對線程數(shù)量的限制，使得Nachos中最多能夠同時存在128個用戶線程；擴展同步機制，實現(xiàn)鎖和條件變量，并應用Nachos中的信號量、鎖和條件變量，實現(xiàn)“生產(chǎn)者―消費者問題”；擴展線程調(diào)度算法，實現(xiàn)基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法。
2）存儲管理模塊擴充
在閱讀Nachos存儲管理部分源碼的基礎上，對存儲管理模塊進行擴展。具體包括：擴展TLB管理機制，增加異常處理功能，并為TLB機制實現(xiàn)一種合適的頁面替換算法，以盡可能避免系統(tǒng)顛簸的產(chǎn)生；設計并實現(xiàn)一個全局性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如空閑鏈表、位圖等）來進行內(nèi)存的分配和回收，并記錄當前內(nèi)存的使用狀態(tài)；打破Nachos的單線程限制，使得Nachos系統(tǒng)支持多個線程同時存在于內(nèi)存中；基于TLB機制的異常處理和頁面替換算法的實踐，實現(xiàn)缺頁中斷處理。
3）文件管理模塊擴充
在閱讀Nachos文件系統(tǒng)相關源碼的基礎上，理解Nachos文件系統(tǒng)的工作原理，對文件管理模塊進行擴充。具體包括：擴展文件屬性，增加文件描述信息，嘗試突破文件名長度的限制；擴展文件長度，改直接索引為間接索引，以突破文件長度不得超過4KB的限制，并可以動態(tài)調(diào)整文件長度；對文件的創(chuàng)建操作和寫入操作進行適當?shù)男薷模允蛊浞蠈嵺`要求。
2.2 基于微型操作系統(tǒng)內(nèi)核的實踐教學內(nèi)容設計
微型操作系統(tǒng)內(nèi)核設計是從建立操作系統(tǒng)整體概念的思想出發(fā)，選擇最能反映操作系統(tǒng)核心技術的實驗內(nèi)容，像“搭積木”一樣逐步構(gòu)建操作系統(tǒng)[5-6]。基于Ubuntu操作系統(tǒng)上搭建的Bochs虛擬環(huán)境作為微型操作系統(tǒng)的硬件平臺，設計下述幾個循序漸進的實驗單元[7-8]。
1）引導程序
引導程序的本質(zhì)是將位于外存上的應用程序或系統(tǒng)加載到內(nèi)存指定位置，并為其準備好運行環(huán)境。本實驗單元分層次、循序漸進展開以下實驗內(nèi)容：在引導程序中實現(xiàn)實模式到保護模式的切換；加載程序到內(nèi)存指定位置，并進行實驗測試。該實驗階段，學生利用匯編語言搭建引導程序，深刻理解計算機啟動之后至操作系統(tǒng)工作之前，計算機內(nèi)部的工作情況，為理解操作系統(tǒng)工作原理和操作系統(tǒng)內(nèi)核的設計和開發(fā)打下基礎。
2）進程管理
在實驗（1）基礎之上實現(xiàn)微內(nèi)核操作系統(tǒng)的進程管理功能。該實驗單元依次展開以下實驗環(huán)節(jié)：進程創(chuàng)建、進程調(diào)度、進程同步機制、進程通信機制。
學生在完成理論課學習及部分Linux相關源碼閱讀的基礎上，完成該部分實驗。其中進程創(chuàng)建實驗內(nèi)容包括進程PCB定義、內(nèi)核初始化、idel進程創(chuàng)建、內(nèi)核進程創(chuàng)建等；進程調(diào)度實驗需要進行系統(tǒng)中斷設置、進程隊列管理、調(diào)度算法設計等；進程同步機制實驗主要實現(xiàn)PV操作，并通過生產(chǎn)者消費者問題進行驗證。進程通信實驗主要實現(xiàn)基于消息的進程通信機制，保證內(nèi)核進程之間的正確通信。通過該實驗單元，學生可站在內(nèi)核角度，深刻理解進程實體、調(diào)度機制；掌握進程同步及通信原理，為深刻理解操作系統(tǒng)并發(fā)的概念奠定基礎。
3）內(nèi)存管理
在實驗（2）基礎之上進行微內(nèi)核操作系統(tǒng)內(nèi)存管理模塊的設計和開發(fā)。該實驗單元主要包括物理內(nèi)存管理、分頁機制及地址映射、用戶進程創(chuàng)建等內(nèi)容。在實現(xiàn)內(nèi)存管理基礎之上，構(gòu)建用戶進程。通過該實驗單元，學生可站在內(nèi)核角度，深刻理解分頁機制、地址映射等概念，把握操作系統(tǒng)內(nèi)存管理的本質(zhì)。
4）系統(tǒng)調(diào)用
在實驗（3）基礎之上實現(xiàn)簡單的系統(tǒng)調(diào)用fork（）、exit（）等。通過該實驗單元，幫助學生理解操作系統(tǒng)為用戶提供服務的方式，體會系統(tǒng)調(diào)用的本質(zhì)。
3 操作系統(tǒng)實踐教學的實施方案
為了保質(zhì)保量地完成操作系統(tǒng)實踐教學內(nèi)容，獲得理想的教學效果，在實施過程中采取了下述措施。
1）本著“理論和實踐兩手都要硬”的原則，對操作系統(tǒng)的實驗課程實行單列，即脫離其理論課程母體，獨立作為一門課程設置。
2）在操作系統(tǒng)理論教學過程中滲入linux源代碼分析環(huán)節(jié)。例如，對進程控制部分原理講解后，對 Linux0.11版本中相應的代碼片段進行分析，以達到原理與實現(xiàn)相結(jié)合的目的，從而給實踐教學中相應實驗單元的代碼實現(xiàn)提供參考。
3）為了協(xié)調(diào)理論講解和實驗項目的進度，在時間安排上進行了跨學期設計。例如，基于Nachos操作系統(tǒng)的前兩個實驗與理論課同學期安排；因操作系統(tǒng)理論課中的文件管理部分內(nèi)容在學期末講解，則將第三個實驗即文件管理模塊擴充實驗安排在暑假，利用兩周時間集中完成，第二學期再進行項目驗收；因為基于微型操作系統(tǒng)的引導實驗跟操作系統(tǒng)的先修課程結(jié)合緊密，并且可以打破一個實用操作系統(tǒng)裝載運行的神秘感，為此安排在操作系統(tǒng)開課前的寒假集中完成，其他實驗與理論課同學期進行。
4）UNIX程序設計課程與操作系統(tǒng)實踐教學協(xié)調(diào)安排。首先讓學生通過UNIX程序設計課程掌握系統(tǒng)調(diào)用的功能及應用，產(chǎn)生感性認識，使得其在完成操作系統(tǒng)實驗單元的某些系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)時目標明確，思路清晰。
5）加強實驗過程管理，弱化對實驗結(jié)果的評判。教師嚴格把控實驗進度，每個實驗單元完成后，教師逐一嚴格驗收程序，認真批改實驗報告，并進行總結(jié)和講評，幫助學生在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，從感性認識上升為理性認識。
4 操作系統(tǒng)實踐教學效果
2010、2011級計算機科學技術“試點班”所有學生都能讀懂Nachos操作系統(tǒng)給的源碼并進行改進和功能擴充，大大提高了其開發(fā)和調(diào)試底層軟件的能力、開發(fā)大型復雜軟件的能力和獨立解決實際問題的能力，部分學生的軟件開發(fā)能力達到甚至超過國內(nèi)著名重點大學學生的水平。國防科大計算機學院的教師來我院訪問交流，對學生的操作系統(tǒng)的設計成果進行了觀摩，給予了充分肯定。2010級秦棟同學在求職面試時講述了自己完成Nachos操作系統(tǒng)的項目經(jīng)歷，收到面試官的認可；2010級劉歡、2011級石雯、2012級楊超杰等同學在中科院軟件所研究生復試時匯報了自己的操作系統(tǒng)設計作品，均獲得了較高的復試成績。2011級田天和陳瑞同學在中科大選擇跟操作系統(tǒng)相關的研究題目并能順利完成畢業(yè)設計，這跟他們在操作系統(tǒng)實驗中動手能力的提高不無關系。學生們的種種表現(xiàn)說明這些學生的實踐動手能力不遜于重點大學的學生，也是對我們實踐教學改革的極大肯定。
5 結(jié)束語
操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的核心組成部分，課程的實踐教學內(nèi)容也隨著教學改革的進展進行合理調(diào)整和更新。該課程實踐教學內(nèi)容的設計使學生在復雜軟件系統(tǒng)設計與實現(xiàn)方面得到一次十分重要的工程訓練，在專業(yè)能力方面獲得顯著提升。而這一訓練與能力的提升是其他任何課程不可替代的。該課程的教學改革仍在探索之中，提高操作系統(tǒng)實踐教學的質(zhì)量，需要從課程實踐的內(nèi)容設置、實施等方面進行思考、探索、實踐和總結(jié)，結(jié)合每一學年具體的教學進度和學生實際能力的差異進行調(diào)整，由淺入深、循序漸進地展開，以達到培養(yǎng)學生的專業(yè)綜合能力，激發(fā)學生的學習興趣，提升教學質(zhì)量的目的，為學生未來從事高性能應用軟件的開發(fā)打下堅實的基礎。
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基金項目：本文系“國家自然科學基金項目”（項目編號：50907012）的研究成果。
中圖分類號：G642.1?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）24-0040-02
“變電站綜合自動化”一直是廣西大學電氣工程學院本科生的專業(yè)限選課，共36個學時。該課程主要包括變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，數(shù)字量和模擬量I/O通道的組成和原理，交流采樣常用算法的分析，低頻減載備用自投等智能裝置，微機保護裝置，數(shù)據(jù)通訊原理和技術，提高變電站綜合自動化系統(tǒng)可靠性措施等。其目的是讓學生掌握變電站設備的工作原理及運行特點，使學生掌握變電運行崗位所需要的相關技術、規(guī)章制度、設備巡視的方法及要求，具有對變電站異常和事故處理的能力。然而，僅靠課堂的理論講授，是不可能讓學生真正掌握如此多的內(nèi)容。且其中涉及到現(xiàn)場的實際設備的運行，大部分學生對現(xiàn)場設備很陌生，“填鴨式”的講授讓課堂顯得枯燥無味，教學效果差，難以達到教學目的。因此，經(jīng)過幾年的教學實踐，不局限于課堂的講授，將變電站綜合自動化的內(nèi)容融入?yún)⒂^實習、理論講授、課程設計、綜合實驗與畢業(yè)設計等多個教學環(huán)節(jié)中，調(diào)度學生的學習積極性，真正參與其中的設計及實驗，不僅減輕了學生“抽象”學習的壓力，且學生能在設計環(huán)節(jié)中感受到學習樂趣，增加學習的興趣，進一步啟發(fā)學習的思維，部分學生還能有所創(chuàng)新，收到良好的教學效果。
一、變電站參觀
“百聞不如一見”，讓學生在學習之前現(xiàn)對設備進行認識，引發(fā)學生學習的好奇心，增強學習的興趣。主要參觀和認識變壓器、互感器、刀閘、開關等一次設備及監(jiān)控系統(tǒng)、微機保護、備用自投及低頻減載等二次設備，掌握變電站運行的安全知識，體驗現(xiàn)場運行工作環(huán)境。參觀分為觀前準備、參觀及觀后總結(jié)三個環(huán)節(jié)。觀前準備主要目的是加強參觀的效果，主要包括搜集整理變電站主要一、二次設備以及變電站運行方面的相關知識和資料，熟悉變電站電氣主接線、主要電氣設備構(gòu)成，了解電氣設備的布置，了解電氣運行的有關知識。參觀內(nèi)容設置如表1所示。觀后總結(jié)是必要和關鍵的一環(huán)，讓學生進一步加深對整個參觀過程的理解和認識，認真思考變電站運行的特點，從而起到事半功倍的作用。
二、理論講授
綜合自動化是一門實踐性很強的課程，平淡的敘述往往會讓學生感到枯燥無味，課堂氣氛沉悶。教師應充分利用現(xiàn)代教學中多媒體的直觀性、圖文聲像及動態(tài)性等優(yōu)勢，向?qū)W生提供豐富、清晰及真實的背景資料，反映知識在實際中運用的方法，以便學生形成自己的認知結(jié)構(gòu)。如在講述時，可以用相機拍下具體裝置元件部分的照片，輔以說明，這樣可以增強學生的視覺效果，而且讓學生有種真實的感覺，從而更容易接受教師所講述的內(nèi)容。
例如，在介紹變電站微機保護硬件裝置時，介紹完微機保護硬件邏輯圖（圖1），應輔以實際的硬件圖（圖2）。以加深學生的理解，加強其理論與實際的聯(lián)系，縮短認識上的差距。
理論講述的內(nèi)容主要包括：變電站綜合自動化概述、變電站綜合自動化信息的測量和采集，變電站的通信系統(tǒng)，變電站監(jiān)控系統(tǒng)，變電站微機保護，變電站低頻減負荷控制、變電站電壓和無功功率控制，備用電源自投入裝置，小電流接地系統(tǒng)單相接地故障檢測，變電站綜合自動化系統(tǒng)的可靠性問題。
三、課程設計
課程設計是學習專業(yè)技術課所需的必要教學環(huán)節(jié)，學生運用所學的基礎理論和專業(yè)知識通過課程設計的實踐，鞏固和掌握專業(yè)知識，并為今后的畢業(yè)設計做好必要的準備。通過課程設計使學生接觸和了解局部設計從收集、方案比較、計算、繪圖的過程。培養(yǎng)學生的計算和繪圖的設計能力。表2為作者設計的關于變電站綜合自動化的課程設計方案，供廣大師生參考。
四、綜合實驗
綜合實驗的目的是通過實驗環(huán)節(jié)鞏固和加深對電力系統(tǒng)相關理論課程的理解，達到對學生進行實驗方法和操作技能訓練的目的。鑒于數(shù)據(jù)通信是綜合自動化系統(tǒng)中一個非常重要的環(huán)節(jié)，因此設置了如表3所示的兩個通信實驗。
五、畢業(yè)設計
本科生畢業(yè)設計的基本教學目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和技能的能力，提高分析和解決問題的能力，初步掌握科學研究的基本方法。通過綜合自動化畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié)，要求學生得到以下多方面能力的培養(yǎng)。
設計題目一：變電站綜合自動化系統(tǒng)的設計
目的：
（1）了解變電站綜合自動化的基本概念及重要意義；
（2）熟悉變電站綜合自動化的基本結(jié)構(gòu)及要求；
（3）掌握變電站綜合自動化的基本結(jié)構(gòu)及要求；
（4）掌握變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)；
（5）掌握變電站綜合自動化系統(tǒng)的微機保護功能及其工作原理。
任務：
（1） 根據(jù)變電站的一次電氣接線圖，設計一個合理的綜合自動化系統(tǒng)；
（2）根據(jù)要求設計變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；
（3） 設計監(jiān)控系統(tǒng)，并根據(jù)實際情況對系統(tǒng)設備進行選型；
（4）設計微機保護系統(tǒng)，并根據(jù)實際情況對系統(tǒng)設備進行選型；
（5）設計其他智能裝置，并根據(jù)實際情況對系統(tǒng)設備進行選型；
（6） 繪制所設計的變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理圖。
設計題目二：基于通用組態(tài)軟件的變電站監(jiān)控系統(tǒng)的設計
目的：
（1）掌握變電站運行的特點；
（2）掌握變電站的基本操作內(nèi)容；
（3）掌握變電站監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；
（4）掌握變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能。
要求：
（1） 靈活使用通用組態(tài)軟件；
（2）利用通用組態(tài)軟件繪制變電站一次接線圖；
（3） 實現(xiàn)站內(nèi)各數(shù)據(jù)量的采集；
（4） 實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫的鏈接；
（5） 實現(xiàn)圖形界面與數(shù)據(jù)庫的鏈接；
（6） 實現(xiàn)Web信息功能。
六、結(jié)語
變電站是電力網(wǎng)中的線路連接點，是用來變換電壓、功率和匯集、分配電能的設施，是電力系統(tǒng)中輸配電的重要一環(huán)。變電站綜合自動化是實現(xiàn)電氣設備監(jiān)視、控制和保護自動化、智能化，提高保護、控制的可靠性和電力系統(tǒng)的安全運行水平的重要保障，該課程是電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)學生的重要專業(yè)課程。本文通過設置變電站認知實習、理論講授、課程設計、綜合實驗和畢業(yè)設計等多個教學環(huán)節(jié)，加深學生對變電站一次、二次設備的理解，縮短理論與實踐的差距，從而達到良好的教學效果。
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篇11
一、傳統(tǒng)教學模式下電子技術課開設的現(xiàn)狀
電子技術是一門理論與實踐相結(jié)合的課程。在高職通信類專業(yè)教學計劃中，電子技術的教學目標是：培養(yǎng)學生的電工電子應用職業(yè)能力，包括熟悉元器件與性能、掌握基本電路分析方法、熟悉電工電子一般應用、熟練使用常見儀器儀表；在課程學習的過程中培養(yǎng)方法能力與社會能力；為專業(yè)領域課的學習奠定電工電子基本理論知識。在教學組織方式上，囿于傳統(tǒng)學科體系的課程組織方式和講授式的教學模式，電子技術課普遍采用了“理論課程+實驗教學+實習課程”的分設方式。仍然遵循著課程、實驗、實習分離開設，一學期理論教學和實驗，另一學期再實習；一位老師講授理論，另一位再指導實驗實習。在教學內(nèi)容上，電路分析、模擬電子和數(shù)字電子的理論知識體系嚴謹慎密，但實驗基本以實驗箱驗證測試為主，設計性和綜合性實驗較少，學生常常是為完成實驗而實驗，很難將實驗上升到知識；實習則用1～2周，完成某單一電路安裝為主。在教學考評上，一般以單獨的理論筆試、實驗驗證操作、實習操作等終結(jié)性考核為主，輔以平時出勤與紀律的考核。與本科相比，高職學生底子相對薄、基礎相對弱，對單純的知識講授感到乏味，學習積極性不高，甚至厭倦電子技術的學習。學科化的電子技術課程體系和授受式教學模式，在高校精英教育時期，以及在學生素質(zhì)較高、學習能力較強、邏輯思維較好的學生中，發(fā)揮了重要的作用。但是隨著高職進一步放寬入學門檻，高職學生普遍趨于行為導向能力和感知能力較強，對策略性體驗型知識易于掌握。因此，電路與電子技術課就亟需改革傳統(tǒng)學科化的課程組織模式和授受式的教學模式。
二、通信類專業(yè)的電子技術知識與技能需求
通過對高職通信類專業(yè)面向的主要從業(yè)崗位職責進行調(diào)研，分析提煉崗位工作典型任務，湹清通信類專業(yè)崗位的核心職業(yè)能力，分析核心職業(yè)能力所在的專業(yè)領域課程，建立通信類專業(yè)核心職業(yè)能力對電路與電子知識技能的主要需求關系。
三、以項目為載體的電子課體系建構(gòu)設計
以項目為載體的工學一體化，就是把項目作為學習載體，教學以項目任務的形式開展。重構(gòu)以項目為載體的電子技術課基本思路是：先選擇合適的載體，即設計出能承載圖1中技能和知識點的項目。在實施項目的過程中，通過學生主動參與項目的“咨詢、決策、計劃、實施、檢查、總結(jié)”，教師對項目任務進行“布置、引導、提問、檢查、小結(jié)、反饋”，從而達成電子技術課的教學目標，完成“電路電子能力+方法能力+社會能力”的培養(yǎng)。電子技術課程的知識與技能包括四個部分：電工與電路、模擬電子、數(shù)字電路和常見儀器儀表。但高職通信類專業(yè)一般只包括圖1所列的24個基本知識點。為此只需對應選擇相應的有效載體，如圖2所示，可選擇7個項目24個子任務，來承載24個知識點并完成相應的知識與技能。
四、以學生為主體的電子課教學模式構(gòu)建
選定了7個載體24個子任務，逐一明確每個任務引導知識點，其設計思路即體現(xiàn)了以學生為主體的教學思想，但還需站在高職學生的認知水平去組織教學。先引導知識點，再采取“關聯(lián)、主動、合作、對話”的方式去實現(xiàn)工學結(jié)合的教學。即在在關聯(lián)方面，情境化的設置，體現(xiàn)真實工作場景，使學生身臨其境。在主動方面，讓學生領受任務任務閱資料制定計劃，分析解決問題并進行具體實施。在合作方面，小組討論提升團隊能力。在對話方面，學生展現(xiàn)項目，書面和口頭總結(jié)策略、步驟，展現(xiàn)成果。實現(xiàn)電子技術工學結(jié)合教學模式的路徑：一是要設計編寫項目任務所需的引導講義；二是要準備項目任務書材料；三是要建立任務所需的教學情境并做好準備；四是要合理教學調(diào)度安排。通過項目設計、任務引導、情境設置、學生咨詢決策計劃、討論實施總結(jié)、教師點評、布置作業(yè)等步驟，達到“讓我去做，我會理解”的目的，從而實現(xiàn)電子技術課的教學目標。
五、構(gòu)建知識與技能并重的考核評價
課程評價是教學過程必備的重要環(huán)節(jié)，既要達到考核目的又要能調(diào)動學習積極性。電子技術課教學改革后，需要過程評價和終結(jié)評價結(jié)合，也需要知識考核和項目動手技能相結(jié)合。考核方式的設計，著重要體現(xiàn)完成任務與掌握知識并重，知識融于任務過程。避免改革后出現(xiàn)輕知識的情況，考核方式建議包括：平時成績由任務引導的準備與提問、分工與提交的任務方案計劃、任務總結(jié)發(fā)言情況、作業(yè)練習等環(huán)節(jié)構(gòu)成；項目成績由任務進程中的觀察記錄、制作項目結(jié)果情況、操作規(guī)范情況等構(gòu)成；筆試成績由單元知識測試、半期筆試、期末筆試等構(gòu)成。
六、結(jié)語
實施高職通信類專業(yè)電子技術課教學改革，著重體現(xiàn)了以學生為主體的教學情境構(gòu)建、以項目為載體的課程設計、以教學做一體化的教學模式構(gòu)建、以過程評價和終結(jié)考核相結(jié)合的考評方式設計。突出學生參與電子項目后再上升到知識的過程，契合了高職學生的思維模式，有助于提高學習的愉悅度，從而提高電子技術技能和知識素養(yǎng)，為后續(xù)通信職業(yè)能力奠定基礎。
參考文獻
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篇12
一、綜合設計課程定義與設置意義
1.綜合設計課程
羅伯特?杜雷邇給出了綜合設計課程的定義：“本科最后階段開設的課程，具有頂點性及體驗性特點，其目標是把大學階段學到的細碎的知識整合為統(tǒng)一的整體。為學生提供成功的體驗并憧憬的未來。”因此，綜合設計課程是為高年級工程類學科學生開設的整合性課程，是讓學生整合、拓展、思辨和應用所學專業(yè)知識和專業(yè)技能，具有培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)和幫助學生從學校順利向?qū)I(yè)工作崗位過渡的功能，為塑造學生可持續(xù)的職業(yè)發(fā)展能力打下堅實基礎。
過去的課程設置在一定程度上未能充分強調(diào)課程之間的聯(lián)系，也未能突出通識教育與專業(yè)教育間的固有關系，更缺乏從實際工程需求出發(fā)，引導學生跨學科整合多門課的知識（不限于專業(yè)知識）進行綜合實踐的導向。而學生只有通過把多門課程共同聯(lián)系起來做一個完整的實踐性活動，才可能認識到課程間的實際聯(lián)系，掌握不同分工配合，理解團隊協(xié)作的技巧，最終建立起對未來職業(yè)成就感的憧憬，并鍛煉其作為工程負責人的領導能力。
2.普渡大學土木工程專業(yè)設置綜合設計課程的意義
綜合設計課程設置的意義需要從兩個方面來理解：第一，支持學生深層次學習；第二，幫助學生從學校向?qū)I(yè)工作崗位順利過渡。
（1）支持學生深層次學習。綜合設計課程為學生提供整合己獲得的知識、技能和態(tài)度等的機會。深層次學習是一種基于理解、深入鉆研、學用結(jié)合和自我反思的高等級學習，區(qū)別于淺層次學習中單純的“教師傳遞知識一學生接受知識”的模式。綜合設計課程在充分考慮學生個人興趣與選擇的情況下，努力激發(fā)學生內(nèi)在的學習動機，要求學生把已有知識、經(jīng)驗及能力應用于真實的生活場景，找到解決問題的突破口，并學會多維度評價已有的方案并加以改善。通過具體問題導向的學習行為，學生在總結(jié)反思已有知識、提升專業(yè)技能、理解職業(yè)精神的過程中，可以實現(xiàn)對自身知識體系的“重構(gòu)”，從而拓展綜合視野并促進個人綜合能力的提升。
波特蘭州立大學自1994開始就要求高年級學生從230門綜合設計課程中至少選擇1門作為最低學分畢業(yè)條件。在該課程中，學生以小組團隊的形式，通過完成一個綜合項目，把以往專業(yè)課程內(nèi)容與社會中的實際問題結(jié)合起來，最終達到課程要求的四個能力目標：交際能力，批判思維能力，道德的或社會的責任感，以及對人類經(jīng)驗多樣性的欣賞能力。經(jīng)過統(tǒng)計，目前最受歡迎的綜合設計課程項目為申請撥款、移民和難民定居、小型商業(yè)項目咨詢、工程設計和公共關系，都是需要較強的協(xié)作關系尚能完成的項目。
（2）幫助學生從學校向職場順利過渡。2014年西南交通大學土木工程學院完成的企業(yè)用人單位調(diào)查問卷數(shù)據(jù)顯示，社會對于學生的專業(yè)實踐水平、溝通能力及團隊合作意識等方面尚有更高的期待。綜合設計課程正是為了積極滿足用人單位的實際需求，注重課程與具體項目的結(jié)合性，通過多樣化的教學方法和多元化的教學評價，挖掘?qū)W生各方面的能力與素質(zhì)，幫助學生成長，為學生介入實際工程工作做好準備。
綜合設計課程要求學生完成一些應用性的實踐項目，如服務性實習、實習等，通過參加這些項目，學生把先前所學知識和技能應用于解決實際問題，有助于更加全面系統(tǒng)地培養(yǎng)起更具適應性的專業(yè)素質(zhì)，具體表現(xiàn)為：在專業(yè)知識和技能方面，通過整合已有知識、提升專業(yè)技能，學生初步完成對自身知識和技能體系的構(gòu)建。在職業(yè)精神和素養(yǎng)方面，提升團隊合作能力、獨立決策能力、溝通交流能力等。在專業(yè)意識和品質(zhì)方面，提升安全、質(zhì)量、責任意識，可持續(xù)發(fā)展意識，以及倫理道德等。在實踐方面，提升動手能力，發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，以及自我評價和評價他人的能力等。通過這些素質(zhì)的培養(yǎng)和能力的提升，學生的職場競爭力和適應性大大增強，為進入職業(yè)領域做好了準備。
3.綜合設計課程中的知識重構(gòu)
基于五項基本的學習活動（團隊合作、解決問題、決策制定，批判性思維以及信息溝通），在綜合設計課程中整合相關的零碎的學科知識，從被動接受知識到關聯(lián)碎片知識，在實踐中獲得經(jīng)驗，提煉、重構(gòu)知識體系并應用于實踐。圖1展現(xiàn)了基于五項基本學習活動的綜合設計課程知識重構(gòu)體系。
二、普渡大學土木工程綜合設計課程教學要求
普渡大學土木工程綜合設計課程按照“規(guī)劃、設計、土木工程分析”流程展_，是一個涉及盡可能多土木工程專業(yè)主要層面的、滿足綜合性和現(xiàn)實性的集體項目。該課程每學期招生30～120名學生，3個學分。課程按照團隊授課，每周召開兩次團隊會議，每次持續(xù)2個小時，會后有一個50分鐘的簡介會。這個課程的所有學生都被要求參加簡會。
課程負責人由專業(yè)實踐教學人員中的資深專家擔任，負責總體安排教學內(nèi)容并作為每個簡介會的發(fā)言人。課程教學團隊成員負責若干個簡介會，同時在辦公室會議中扮演咨詢顧問的角色。在課程開始前，要制定針對具體項目的綜合設計課程設計指南（RFP，Requests forProposal）。指南由課程負責人、指導教師、教學助理和項目負責人共同起草完成。
三、土木工程綜合設計課程的特點
1.組建課程團隊
（1）團隊標識。在綜合設計課程中，每一個團隊要設置代表自己團隊特征和精神的LOGOS、信頭、圖紙標題欄格式、表格格式來標識自己。
（2）團隊成員個性標識。綜合設計課程設計團隊組成后，第一個活動就是讓成員互相認識，了解個性差異。普渡大學職業(yè)咨詢辦公室會對學生做個性類型介紹（比如：外向/內(nèi)向、敏感/直覺、思考/感受和判斷/感知），幫助團隊成員學習和理解隊伍中各種各樣的個性類型，然后形成麥爾斯一布瑞格斯性格類型指標分析報告，該報告可以反映出學生怎樣看待事物，如何做決策，確定自己的優(yōu)點，從中理解不同個性團隊成員之間如何協(xié)同合作并為團隊完成既定任務做出貢獻。
（3）團隊組成。基于對學生所有學年平均成績、核心課程成績、工作經(jīng)驗、計算機軟件技能和麥爾斯一布瑞格斯性格類型指標的分析，考慮團隊平衡性因素，不同個性及成績的學生被分配到各個團隊中。每個土木工程設計項目團隊的規(guī)模在5～8名學生，取決于課程總體的注冊人數(shù)。5個團隊共用一個辦公室，并配備一名工程經(jīng)理。根據(jù)教學人員和安排調(diào)度，一般不超過15個團隊。工程經(jīng)理一般都是土木工程專業(yè)畢業(yè)的教學助理，有時會由來自社會團體的志愿的專家人才來擔任。除了辦公室，團隊還擁有一個設計實驗室，配備小型模型試驗、工程計算、制圖等專業(yè)設備、軟件及相關參考資料。
（4）團隊專業(yè)道德。綜合設計課程還強調(diào)行業(yè)道德及工程倫理教育，除了要求每個團隊在公開會議中陳述其對與項目相關的專業(yè)道德的理解外，還將專業(yè)道德和工程倫理作為基礎課程考試的要求。
2.開展項目設計教學
在每個學期，所有團隊圍繞同一個項目展開工作。這些項目均處于早期規(guī)劃階段，是真實的當?shù)仨椖俊v年來，這些項目的總體設計費用為200～1000萬美元。比如，2010年綜合設計課程就是基于項目“Varsity softballcomplex”設計的，項目金額近400萬美元。項目開展流程如下：
①聽取項目規(guī)劃和管理介紹講座。
②每個團隊研究RFP（Request forProposals），并在規(guī)定時間內(nèi)按要求完成書面項目計劃書。
③在當前學期的第二個月完成課程設計第一階段計劃書，并做口頭匯報展示。
④接下來，團隊評估和修正他們的計劃書，作為課程設計第二階段提交成果的一部分內(nèi)容要求。
⑤個人和團隊要分別詳細記錄每周的工作進度和內(nèi)容。進度表和項目費用在最終成果評估中起到作用。
RFP幾乎和的真實項目一樣，關鍵的部分包括（見圖2）：如果需要，附加信息和信息需求回應通過使用RTF的附錄提供。這為每個團隊及時提供了同樣的信息。
3.社會參與教學
與項目有關的人員都被結(jié)合到綜合設計課程設計過程中。此外，近期退休的當?shù)毓こ處熞话阕鳛橹驹刚邊⑴c到課程中。對于普渡大學校園的項目，由普渡建筑師辦公室工作人員提出總體規(guī)劃，并給出該學期的綜合設計課程設計項目適應規(guī)劃建議。普渡大學設計與施工團隊都會參與到課程設計中。在每周兩次的晨會上，來自當?shù)毓镜墓こ處煏喪霎數(shù)赝聊竟こ虒嵤┣闆r，包括公共事業(yè)設備、LEED案例學習、路面和交通條例、結(jié)構(gòu)設計、坡度折減和排水、工程預算、聯(lián)系和籌措資金的渠道以及項目交付方法，工程師會參與并協(xié)助提案評估，這也是課程成果的一部分。
在這些設施的設計與建設中，需要考慮的往往不僅僅是技術問題，還有社會影響。有鑒于此，簡報和提案展示會議會經(jīng)常包括西拉斐特的市長、一個或多個西拉斐特市議會成員、市政工程的職員、教師，以及那些即將使用這些設施的使用人。
引入上述多方人士對工程方案加以建議及評估的原因在于，設計和建設中經(jīng)常需要解決甲方需求、社會影響、可持續(xù)發(fā)展、城市形象、文化傳承等非技術問題。綜合設計課程帶給學生的確實不囿于專業(yè)技能和知識，而是建立起了工程技術和社會需求之間的橋梁，這些需求不僅僅是物質(zhì)的，還可能是非物質(zhì)的；不僅僅是短期，還可能是長期的，而這恰恰是培養(yǎng)高層次工程人才所需要突出的教育內(nèi)涵。
四、綜合設計課程案例
目前，大部分土建類綜合設計課程設計大致分為兩個階段：
第一，概念設計方案階段，主要包括設施及其位置的概念設計、項目使用的規(guī)范、交通規(guī)劃等方面的內(nèi)容，該階段還包括備選方案在內(nèi)的輔內(nèi)容。
第二，方案建造實施階段，這個階段主要考慮方案實施過程中的組織協(xié)調(diào)、造價優(yōu)化、環(huán)保節(jié)能及財務管理等方面的內(nèi)容。
下面以普渡大學西拉法葉分校的總體規(guī)劃設計為課程案例，系統(tǒng)介紹圍繞該項目的課程設計要素及結(jié)構(gòu)體系。
1.概念設計方案及其備選方案分析
（1）概念設計。綜合設計課程中的概念設計重點突出了參數(shù)化概念設計，參數(shù)化概念設計可以成為推進綠色建筑實踐的一種方法。它借助于邏輯推演和關系運算，通過調(diào)整參數(shù)，優(yōu)化和建立參數(shù)概念模型以便于分析。
每個團隊關于項目（包括備選的方案）的概念設計（考慮西拉法葉校區(qū)和普渡大學的總體規(guī)劃）包括：①列出該種類型項目使用的規(guī)范；②場地平面圖，包括建筑物分布、行車道和人行道規(guī)劃、停車場、公共設施，包含電力、水、天然氣、污水、電信光纖電纜的管道分布；③關鍵控制工程立面圖，設計考慮最大洪峰的影響；④交通計劃，包括來往的多種交通運輸工具及在建過程中的交通流量；⑤環(huán)境因素，包絡污染物處理、現(xiàn)有濕地處理，及按需要提供的環(huán)境評估書；⑥侵蝕、沖刷防護；⑦USGBCLEED信用評級：實現(xiàn)綠色建筑施工的評級；⑧其他所需說明或規(guī)劃的概念元素的設計。
（2）備選方案分析。備選方案分析的根據(jù)是：①普渡大學和西拉法葉校區(qū)的總體規(guī)劃；②地下環(huán)境及替代基礎方法；③場地污染處理方法；④分級排水；⑤施工可行性分析包括施工材料和施工方法（包括大型施工設備）的評估；⑥公共設施（電力、水、污水、天然氣等）⑦其他因素，如印第安自然資源和環(huán)境管理部門的影響。
2.建造設計方案階段
一個學期的綜合設計課程交付的設計建議書應包括以下內(nèi)容（圖3）：
提交的所有計算都必須獨立完成，由團隊的另一個成員檢查和簽字。必須在規(guī)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圖紙、計算、日程表、電子表格等。除了項目介紹以PPT格式提交外，其他信息必須是電子文檔，通常使用PDF格式。團隊也需要提交該項目設計的多份紙質(zhì)版材料，包括一套圖紙（以比例11：17，280x432mm紙繪制），一份備選方案設計書，包括成本和調(diào)度組織計算書。
五、團隊成果評級和反
該課程對學生成果的評估通常一學期舉行兩次。一次在第一階段結(jié)束，一次在課程結(jié)束時，以網(wǎng)絡匿名問卷的形式進行。對成果的評級規(guī)則由教學團隊所有成員共同制定。成績由兩部分組成：教學團隊評估的成績和同學互評的成績。
（1）教學團隊評價。教學團隊至少需要3名成員共同評審。教學團隊討論每個團隊的設計水準，并達成共識，給每個團隊的設計予以一個適當?shù)脑u級。一個團隊的所有成員都是相同的等級。這是因為，雖然成員各自都忙于解決項目的不同組成部分，但其設計都處于同一背景和環(huán)境，因此，交付的成果被認為是群體努力的結(jié)果。
（2）同學間互評。同學之間互評進行兩次。第一次是在設計第一階段之后，對提交材料和自我展示進行評價；第二次是在第二階段課程結(jié)束時。同學互評為匿名評估。
等級評定之后，不同團隊之間進行互相評估，并依據(jù)兩個階段的互評結(jié)果，對最終結(jié)果做相應的調(diào)整。
六、結(jié)論
篇13
基金項目：廣東石油化工學院教育教學改革研究項目(204232)。
作者簡介：許波，男，美國計算機學會(ACM)會員，中國計算機學會(CCF)會員，講師，研究方向為計算智能、云計算、數(shù)字媒體；代靜，女，西南大學碩士研究生，專業(yè)方向為學科教學。
1 背景介紹
各大高校在開展操作系統(tǒng)原理課程教學時，一般分為理論和實驗兩大部分[1-2]：首先先通過板書、多媒體等手段講解理論知識，再通過機房實驗操作完成認知和驗證訓練。在理論教學方面，由于各個院校非常重視并不斷進行改革，已漸漸走向成熟與正規(guī)化，而實驗教學由于起步比較晚，教師與學生重視不夠，存在比較多的問題，例如[3-4]：1)實踐教學環(huán)節(jié)非常薄弱，因為實驗環(huán)境設置問題，幾乎沒有課程設計；2)大多數(shù)國內(nèi)實驗教材內(nèi)容都陳舊[5]。這些問題使得教師需要不斷地更新實驗教學內(nèi)容，改革實驗教學方法[6-7]。針對這些問題，并考慮到各個高等院校實際情況與教學條件的差異，我們從實驗教學內(nèi)容的深度、廣度和重點、難點等多方面進行改革，經(jīng)過教學實踐，探索出了一些行之有效的實驗教學方法，以滿足企業(yè)對人才的要求。
2 課堂實驗教學改革
2.1 編寫實驗教材
選擇合適的實驗教材對于實驗教學非常關鍵，目
前市場上關于操作系統(tǒng)原理實驗教材種類少，質(zhì)量不高。這些教材大致可分為以下兩種類型[6]：第一類為國內(nèi)自編實驗教材，即國內(nèi)各大重點院校主講教師所編著，這類教材偏重于操作系統(tǒng)理論知識的講解，實踐性不強；第二類教材為國外具有權(quán)威性的英文原版實驗教材，該類教材知識較新、實踐性很強，但是由于普通院校教師以及學生的專業(yè)英語水平有限，對教材大部分內(nèi)容無法很好地理解，難以得到全面實施。因此，我們采取了靈活方法來處理教材選用的問題，在充分理解大多數(shù)教材，遵循課程教學規(guī)律的基礎上，針對本校學生的特點與水平，編寫了適合我校教學對象和要求的實驗教材，綜合趣味性、可操作性和適當?shù)碾y度，在保證實驗可完成性的基礎上增加學生的興趣，使其在解決問題的過程中獲得成就感。我們還向同類二本院校推薦，解決目前全國大部分高校計算機學科在這門課程的實踐教學環(huán)節(jié)中發(fā)展普遍滯后的問題。
2.2 因材施教
作為任課教師，要挖掘每一位學生的自身特點，做到因材施教、人盡其才。只有這樣，我們才能為社會輸送各種類型的人才，滿足不同層次的需要。針對學生的不同需求，教師可穿插講解難度不同的實驗內(nèi)容。學生大致可以分為以下三種類型：一種為非計算機專業(yè)的。一種為計算機專業(yè)的，而計算機專業(yè)的又可分為深造型和普通就業(yè)型。對于深造型，在授課過程中，教師列舉典型的考研實驗題型，使學生能夠深入理解操作系統(tǒng)的原理和應用，對于計算機專業(yè)以及網(wǎng)絡工程專業(yè)將來主要就業(yè)的學生或者考證的學生，強化實踐動手能力，對實際操作系統(tǒng)，例如Linux，加強實驗教學。對于非計算機專業(yè)的學生而言，更多的是準備參加計算機等級考試，在課堂上有針對性地梳理實驗知識點，引導學生由淺入深地加深操作系統(tǒng)原理知識的學習，針對學生的需要并結(jié)合實驗教學大綱來授課，可以很好地激發(fā)了學生的學習興趣。
2.3 課堂實驗
作為操作系統(tǒng)課堂理論教學的輔助部分，課內(nèi)實驗是加強計算機科學與技術專業(yè)實踐的重要環(huán)節(jié)之一。由于操作系統(tǒng)自身的龐大和復雜，造成學生在學過操作系統(tǒng)課程后，總有一種“霧里看花”的感覺，
只是支離破碎地了解了一些操作系統(tǒng)局部知識，而很難將這些知識融會貫通，對于運用操作系統(tǒng)知識從事設計和應用更是無從談起。我們實驗課程設置的目的就是力圖解決上述問題。
1) 實驗設置。
課堂實驗將按以下兩個方面進行。
(1) 對常用的系統(tǒng)調(diào)用命令的使用方式有一個較熟練的掌握
(2) 對典型操作系統(tǒng)的編程基礎知識和機制進行學習和了解。
實驗內(nèi)容如表1所示，操作系統(tǒng)的課內(nèi)實驗共8個，根據(jù)具體上機條件和學時選做5～6個，其中實驗2、3中必選1個，實驗4～7中必選1個。由于所有實驗均在Linux環(huán)境下工作，用C語言編程，因此學生要具備一定的C語言編程能力。同時要在充分預習實驗中相關知識后，再進行實驗的上機環(huán)節(jié)，另外，由于操作系統(tǒng)實驗中有些題目具有一定的難度和規(guī)模，建議采用分組方式進行實驗。
表1 課堂實驗設置
2) 實驗報告。
實驗報告內(nèi)容包括兩部分：一是對相關知識學習的書面總結(jié)，主要包括知識綜述和參考文獻；二是對本次實驗的分析報告，主要針對涉及算法的題目；三是包括本次實驗的上機結(jié)果(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序框圖、源程序文檔和運行情況)以及實驗中的難點分析和心得體會。
3) 實驗平臺。
選用目前最為流行的操作系統(tǒng)Red Hat Linux 9.0作為實驗平臺，實驗內(nèi)容以驗證性實驗為主，比如在講授操作系統(tǒng)原理第一章緒論時，我們設計了Red Hat Linux 9.0的安裝實驗，并介紹了操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史，學生通過實驗環(huán)節(jié)深化和理解書本知識。
4) 多維度評價體系。
多維度不僅僅是指學習知識，它包括知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面，該評價體系打破以往以期末考試成績?yōu)橹鞯某煽冊u定方法，經(jīng)過實踐與完善，為課程確立了多方面的考核因素和成績計算公式，內(nèi)容如下：
總評成績=課程設計(20%)+實驗(20%)+預習報告(5%)+實驗報告(10%)+期末考試(45%)-考勤扣分。
由此可見，作為操作系統(tǒng)原理課程的重要學習內(nèi)容，課程設計和實驗操作這兩部分在應考核方面力度加大，主張強化應用；另外，對預習報告和實驗報告的考核更能反映學生學習的態(tài)度及學習成果。
3 課程設計
對一個具體的設計來說，不同功能的實現(xiàn)都有專職的工作組。對于一個班級來講，50多人也不能都去完成同一個任務。我們應該根據(jù)設計的實際情況，將設計進行任務分解，同時將班級全體學生劃分成多個小組，每個小組完成一個設計。在分組培養(yǎng)模式下，學生的團隊協(xié)作精神將明顯提高，這既包括組內(nèi)成員協(xié)調(diào)，也包括組間協(xié)調(diào)，既有技術性的，也有人事關系上的。在課程設計中，我們主要側(cè)重運用一些重要的系統(tǒng)調(diào)用編寫程序模塊，對操作系統(tǒng)中的一些重要概念和典型算法進行實現(xiàn)或驗證，根據(jù)實驗講義和課堂上學到的知識寫出程序，帶到實驗現(xiàn)場調(diào)試。主要內(nèi)容如下。
1) 銀行加算法模擬。
2) 小型文件系統(tǒng)設計。
3) 頁面置換算法模擬。
4) 進程調(diào)度算法模擬。
5) 進程間通信模擬。
6) Linux下USB驅(qū)動程序。
要求：對于一個課程設計題目，每個班級限2組選擇，每4個人一組。
實驗結(jié)束后，由實驗指導教師根據(jù)實驗記錄給出成績。
4 結(jié)語
在教學中，我們始終堅持教師是主導、學生是主體的原則，使用多樣合理的教學方法，充分調(diào)動學生的主動性，通過加強實驗教學環(huán)節(jié)來提高學生解決問題及實踐動手的能力。操作系統(tǒng)原理課程實驗教學改革是一個復雜的系統(tǒng)工程，我們立足本校，從實驗教學方式、實驗教學內(nèi)容以及實踐教學環(huán)節(jié)各個方面進行改革，取得了顯著的教學成果。
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Experiment Teaching Reform on Operating System Principle
XU Bo1, DAI Jing2
