翟高寿
（北京交通大学计算机学院，北京100044）
摘要：针对高校作业布置和完成过程中存在的问题，在剖析学生学习环节组成要素的基础上，以操作系统课程为例，提出面向学习环节的作业分类布置及编排设计方案，以期改善学生学习效果，提高课程教学质量。
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关键词 ：操作系统课程；学习环节；作业布置；作业分类设计
文章编号：1672-5913(2015)17-0024-02
中图分类号：G642
作者简介：翟高寿，男，副教授，研究方向为操作系统、系统安全、系统软件设计，gszhai@bjtu．edu．cn。
1 背景
学生学习是课程教学的核心部分，也是实现课程教学目标的基本手段；作业则是学生学习的有效载体和重要抓手。在高等院校课程教学的实施过程中，经常存在对作业布置环节重视不够或流于形式、学生完成作业不积极甚至抄袭的问题，这在很大程度上影响了学生通过学习获取知识和增长能力的效果，也制约了课程教学质量的提升。
2 课程学习环节剖析及作业分类布置优化
操作系统课程教学过程可划分为教师讲授环节、学生学习环节和考试环节，如图1所示。其中，由教学大纲、教材、教辅教参、操作系统研发相关标准、操作系统内核源码等组成的教学资源是贯穿整个教学过程的基本依据和载体。
教师讲授环节是由备课、讲授、实验指导和作业检查评阅组成的循环过程，而学生学习环节则是由预习、听讲、完成作业和实验组成的循环过程，这两个环节既相对独立，又密切相关。传统课程教学过程中，作业通常安排在课后，且内容偏重于教材和讲授内容的概念重述或简单概括。为此，部分学生课堂听讲的目的性不强，不能及时消化领会难点问题，课后作业则眼高手低或糊弄了事。为了改变这种状况，我们在操作系统课程的教学过程中，提出了面向学习环节的课程作业分类布置及编排设计方案，以期改善学生的学习效果和提升课程的教学质量。
首先，以课前作业为向导、课堂适时提问为抓手，培养学生预习课程的习惯。课前作业设计以概念或原理类思考题为主，力求以点带面，一般提前布置。例如讲授文件共享方式时，教师先介绍“基本目录文件共享方式”和“基于索引结点的文件共享方式”，接下来（下一节课）应该从“基于符号链的文件共享方式”讲起，安排学生课后（即下一节课前）自己分析比较“基于符号链的文件共享方式”与“基于索引结点的文件共享方式”的优点和不足。这样的问题难度不大，但跨越前后两节课，让学生通过自己的分析理解把教材内容简明扼要地说出来则并非易事，有助于学生真正掌握相关知识。而且，这样的提问检查在“基于符号链的文件共享方式”课堂一开始就进行，有助于让学生把注意力集中到课堂教学上来，保证课堂知识的接收效果。
其次，课后作业应少而精，且紧扣课程要求及重点内容，具体可划分为理论作业和实验作业。
理论作业一般要求以书面方式提交，包括计算题、设计题、问答题等。例如内存管理教学过程中曾布置过一道综合问答题，题目为“从内存管理的各个方面谈谈你对基本分页存储管理方式的认识与理解，包括相关数据结构和算法以及页面大小选择、多级页表和反置页表等”。显然，关于该题的标准答案应涵盖分页存储管理的全部内容，但学生的实际完成情况是：不到20%的学生认真总结、系统完整回答，其余学生多提纲挈领、目录式草草作答。相反地，题目为“某64位微处理器内存管理系统支持分段和分页机制（段页式存储管理），且内存按字节编址，假定段号采用26位编址，分页大小为16KB，段表项和页表项均为32位，段表和页表均基于分页策略进行存放，试详细分析给出该系统逻辑地址结构（提示：由二级段号、一级段号、二级页号、一级页号、页内偏移地址组成）”的计算设计题则更容易激发学生的学习兴趣，且该题目对于掌握内存管理整体设计机理很有帮助。当然，某些需要查阅文献的开放性作业（如“设想由你自己负责组织一个项目团队来构建操作系统，你应当要求项目成员事先学习和掌握哪些硬件基础知识，请给出你对相关知识的理解与总结”）尽管内容繁杂、手写量大，但却很有必要。
实验作业应提供编程设计和开放内核源码分析理解两种类型。关于编程设计实验题，还应设定面向一般同学和针对少数能力较强同学的不同类型题型。例如，对于文件系统模拟实现实验题目，基本要求是“设计和实现基于FAT12的模拟磁盘卷及其I/O系统的文件存取操作基本功能函数，深入领会和理解文件系统的体系结构、工作原理和设计要领”，拓展要求为“实现虚拟机平台上原型系统与DOS系统关于磁盘映像文件的互操作”。另外，从实验题目扩展变化及向优秀操作系统学习取经的角度出发，我们在操作系统实验课题体系中增加了基于Linux内核V4.0.2源码分析探索对应进程管理、内存管理或文件系统的实验课题。鉴于内核源码的复杂规模性特征，即便是关于“基于Linux内核V4.0.2源码分析探索EXT2文件系统”的实验课题，亦建议学生分组协作完成，但强调每位组员都须承担特定源文件的源码分析任务和报告撰写任务，从而在营造团队竞争和凝聚团队精神的同时，保证每位学生通过实验课题的历练都有实质性的收获。
最后，作业评阅检查及点评环节同样重要。一方面，作业完成的正确性和质量需要检查和检验，从而及时发现问题并加以纠正；另一方面，根据作业的完成情况对课程教学方案适时进行优化改进，可以极大地促进课程教学质量的提高。毫不讳言，作业评阅检查非常耗时，尽管学生全部提交作业，但教师往往只能细致检查一部分同学的作业。为此，作业点评和及时总结评阅意见是非常重要和关键的，除需扼要说明作业的完成情况，特别是存在共性的问题和有待改进的地方外，对于普遍存在的疑难问题要给出参考答案，甚至在课堂上抽空给予讲解。
对于实验作业的检查评阅，可设立优秀实验作业全班汇报的机制，一方面提供了优秀实验方案的分享机会，为部分学生实验技术难题的解决提供可借鉴的思路；另一方面，还锻炼了相关学生的报告能力，推动了学生之间关于实验实践课题的良性竞争，有利于学生学习兴趣的培养。
3 结语
作业布置和完成是学生课程学习过程中的重要环节，也是发挥学生学习主动性和能动性的关键举措。在操作系统课程教学过程中的研究和实践表明，采用面向学习环节的课程作业分类布置及编排设计方案，完善作业评阅检查及点评环节，有利于培养学生的学习兴趣，激发学生完成作业和实验的积极性，从而促进学生的知识掌握力度和改善课程的教学效果。作业分类设计思路如果能够贯彻到操作系统课程教材建设中，则更为有效。毫无疑问，相关作业部署设计思路也可为高等院校同类课程作业布置改革提供有益的参考和借鉴。
（编辑：孙怡铭）