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摘 要：当前操作系统的教学不能满足应用型人才的要求，而CDIO是当前应用较广一种创新型教育模式，它以培养应用型国际化工程师为目标。本文探讨了基于CDIO教学理念，对“操作系统”课程进行实践教学的改革，提升了学生的专业素养，取得了很好的效果。
关键词：CDIO；操作系统；教学改革
中图分类号：TP316-4
CDIO作为当前国际高等工程教育的一种创新模式，是由省理工学院（MIT）和瑞典皇家工学院等四所大学共同倡导和建立的一整套工程教育理念和实施体系。这种模式不仅要求学习理论基础知识，更注重在培养团队和创新能力，倡导“做中学”；培养既有较强的专业知识，又能很好地进行沟通与创新的综合性人才。
计算机操作系统课程是目前计算机教育的必修课程，是计算机专业的核心课程。主要介绍操作系统的基本原理、基本结构、实现技术和运行机制。其内容涉及进程管理，处理机调度、死锁、存储管理、设备管理、文件管理、接口、安全等方面。当前操作系统课程教学模式普遍存在的重概念轻实践，强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视知识学习而轻视开拓创新的培养等问题，本文探讨基于CDIO教育模式的操作系统课程教学改革与实践，对学生专业技能和个人能力培养都具有重要意义。
1 CDIO工程教育模式介绍
CDIO模式是近年来国际工程教育改革的最新研究成果。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。强调“做中学”（Learn by doing）和“基于项目的教育和学习”（Project based education andlearning）让学生主动地，有创造性地，合作地学习。
2 “操作系统”课程的教学现状
传统的操作系统课程教学手段单一，理论与实际脱节。学生对一些抽象的知识点很难理解，感觉枯燥，没有参与思考的积极性，很难将学习到的知识应用到实际工作中。
这种重理论教学轻实践的教育模式已经不能适应我国现在科技高速发展的迫切需求，影响到对创新型人才的培养。因此，操作系统课程教学改革成果，将不仅对学生学习操作系统课程，还涉及计算机专业的其它课程，及将来的就业都将产生深远影响。
3 基于CDIO的教学改革实践
计算机操作系统的教学改革是将计算机操作系统的理论教学和实践教学进行剖析再重新组合，基于CDIO模式，以应用型人才的培养为目标，不断完善计算机操作系统的理论教学内容并加入一些案例分析和改革实践环节。使学生不仅理解操作系统的理论知识，而且能学会其工作原理及应用，通过案例与实践，使学生对操作系统能有实质性的应用，不再对这门课感到抽象，而是乐于学习，善于研究，学有所获。
3.1 CDIO层次
根据CDIO能力大纲，主要分为四个层次：
第一层次：工程基础知识，包括基础科学知识，核心工程基础知识，高级工程基础知识。
第二层次：个人专业能力与素质，包括工程推理和问题解决，实验与知识发现，系统思维，个人技能和素质，专业能力和素质。
第三层次：团队协作与沟通技能，包括团队协作，交流沟通，外语交流。
第四层次：在企业与社会环境下的外部和社会环境，包括构思-设计-实现-运作，企业和商业环境，构思和工程系统，设计，实现，运作。
3.2 操作系统实验教学层次
基于CDIO的层次模式，在教学中把操作系统实验也层次教学，根据学生的学习能力，应用能力分成三个层次：验证实验，改进实验，设计实验。
验证实验改进实验设计实验
“验证实验”是第一层次，主要是对操作系统中的一些基础知识进行验证。学生只要认真学习理论知识基本可以完成此阶段的实验。验证实验包括：
（1）进程管理实验：掌握Linux进程并发执行的原理，熟悉Linux系统中进程之间通信的基本原理。
（2）物理内存管理实验：掌握物理内存的管理方法，理解页表的建立，段页式内存地址转换机制。
（3）文件系统实验：能够了解对文件系统实现过程，掌握文件系统的使用。
（4）内核线程管理实验：了解内核线程创建，执行及内核线程切换的基本调度过程。
“改进实验”是第二层次，这个阶段的目的在于培养学生在掌握基础理论知识上，提高学生自主思考能力，并能独立创新地提出改进方案。改进实验包括：
（1）消息的发送与接收：熟悉消息传送机理，编程实现消息的发送与接收。
（2）调度管理实验：理解调度管理机制，实现一个调度算法来替换默认的调度算法“设计实验”是在前述实验环节的基础上，进一步培养学生的独立创新的能力和团队协作与沟通能力。设计实验包括。
（1）死锁避免的算法：了解死锁避免的原理。研究银行家算法的实现方法。
（2）虚拟内存管理：通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法，了解虚拟存储技术的特点。
通过对操作系统实验进行分层次教学，使学生的学习、创新能力及团队合作能力得到了很大地提高。
4 结束语
在倡导培养创新型人才的背景下，将CDIO模式引进到操作系统课程的教学中，是适应课程教学改革和专业发展的实际需要。同时，使学生在实践训练中提升创新能力，团结协作能力和专业知识的学习能力。为后续课程的学习打下扎实的理论和实践基础，并取得了较好的教学效果。
参考文献：
[1]邱剑锋，谢娟，汪继文.基于CDIO模式的操作系统课程群教学改革与实践[J].中国电力教育，2014（05）：97-98.
[2]李曼丽.用历史解读CDIO及其应用前景[J].清华大学教育研究，2008（05）：78-87.
[3]邢丽莉，张兵，周海全.“操作系统”课程的教学方法改革[J].课程教育研究，2013（01）：46.
[4]吴大亲，么文学.CDIO理念在Linux操作系统课程中的探索与实践[J].吉林工商学院学报，2011（03）：34.
[4]张璇，李彤.结合 CDIO教育理念与案例教学进行教学探索与实践[J].教育与教学研究，2008（24）：155-157.
[5]郭皎，鄢沛，应宏.基于CDIO的计算机专业实验教学改革[J].实验技术与管理，2011（02）：155-157.
作者简介：胡惠娟（1975-），女，江西宜春人，讲师，硕士，研究方向：计算机应用。
作者单位：南京邮电大学计算机学院，南京 210046
基金项目：本文系南京邮电大学校级教改研究项目（项目编号：JG00413JX103）。
关键词：CDIO；操作系统；教学改革
中图分类号：TP316-4
CDIO作为当前国际高等工程教育的一种创新模式，是由省理工学院（MIT）和瑞典皇家工学院等四所大学共同倡导和建立的一整套工程教育理念和实施体系。这种模式不仅要求学习理论基础知识，更注重在培养团队和创新能力，倡导“做中学”；培养既有较强的专业知识，又能很好地进行沟通与创新的综合性人才。
计算机操作系统课程是目前计算机教育的必修课程，是计算机专业的核心课程。主要介绍操作系统的基本原理、基本结构、实现技术和运行机制。其内容涉及进程管理，处理机调度、死锁、存储管理、设备管理、文件管理、接口、安全等方面。当前操作系统课程教学模式普遍存在的重概念轻实践，强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视知识学习而轻视开拓创新的培养等问题，本文探讨基于CDIO教育模式的操作系统课程教学改革与实践，对学生专业技能和个人能力培养都具有重要意义。
1 CDIO工程教育模式介绍
CDIO模式是近年来国际工程教育改革的最新研究成果。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。强调“做中学”（Learn by doing）和“基于项目的教育和学习”（Project based education andlearning）让学生主动地，有创造性地，合作地学习。
2 “操作系统”课程的教学现状
传统的操作系统课程教学手段单一，理论与实际脱节。学生对一些抽象的知识点很难理解，感觉枯燥，没有参与思考的积极性，很难将学习到的知识应用到实际工作中。
这种重理论教学轻实践的教育模式已经不能适应我国现在科技高速发展的迫切需求，影响到对创新型人才的培养。因此，操作系统课程教学改革成果，将不仅对学生学习操作系统课程，还涉及计算机专业的其它课程，及将来的就业都将产生深远影响。
3 基于CDIO的教学改革实践
计算机操作系统的教学改革是将计算机操作系统的理论教学和实践教学进行剖析再重新组合，基于CDIO模式，以应用型人才的培养为目标，不断完善计算机操作系统的理论教学内容并加入一些案例分析和改革实践环节。使学生不仅理解操作系统的理论知识，而且能学会其工作原理及应用，通过案例与实践，使学生对操作系统能有实质性的应用，不再对这门课感到抽象，而是乐于学习，善于研究，学有所获。
3.1 CDIO层次
根据CDIO能力大纲，主要分为四个层次：
第一层次：工程基础知识，包括基础科学知识，核心工程基础知识，高级工程基础知识。
第二层次：个人专业能力与素质，包括工程推理和问题解决，实验与知识发现，系统思维，个人技能和素质，专业能力和素质。
第三层次：团队协作与沟通技能，包括团队协作，交流沟通，外语交流。
第四层次：在企业与社会环境下的外部和社会环境，包括构思-设计-实现-运作，企业和商业环境，构思和工程系统，设计，实现，运作。
3.2 操作系统实验教学层次
基于CDIO的层次模式，在教学中把操作系统实验也层次教学，根据学生的学习能力，应用能力分成三个层次：验证实验，改进实验，设计实验。
验证实验改进实验设计实验
“验证实验”是第一层次，主要是对操作系统中的一些基础知识进行验证。学生只要认真学习理论知识基本可以完成此阶段的实验。验证实验包括：
（1）进程管理实验：掌握Linux进程并发执行的原理，熟悉Linux系统中进程之间通信的基本原理。
（2）物理内存管理实验：掌握物理内存的管理方法，理解页表的建立，段页式内存地址转换机制。
（3）文件系统实验：能够了解对文件系统实现过程，掌握文件系统的使用。
（4）内核线程管理实验：了解内核线程创建，执行及内核线程切换的基本调度过程。
“改进实验”是第二层次，这个阶段的目的在于培养学生在掌握基础理论知识上，提高学生自主思考能力，并能独立创新地提出改进方案。改进实验包括：
（1）消息的发送与接收：熟悉消息传送机理，编程实现消息的发送与接收。
（2）调度管理实验：理解调度管理机制，实现一个调度算法来替换默认的调度算法“设计实验”是在前述实验环节的基础上，进一步培养学生的独立创新的能力和团队协作与沟通能力。设计实验包括。
（1）死锁避免的算法：了解死锁避免的原理。研究银行家算法的实现方法。
（2）虚拟内存管理：通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法，了解虚拟存储技术的特点。
通过对操作系统实验进行分层次教学，使学生的学习、创新能力及团队合作能力得到了很大地提高。
4 结束语
在倡导培养创新型人才的背景下，将CDIO模式引进到操作系统课程的教学中，是适应课程教学改革和专业发展的实际需要。同时，使学生在实践训练中提升创新能力，团结协作能力和专业知识的学习能力。为后续课程的学习打下扎实的理论和实践基础，并取得了较好的教学效果。
参考文献：
[1]邱剑锋，谢娟，汪继文.基于CDIO模式的操作系统课程群教学改革与实践[J].中国电力教育，2014（05）：97-98.
[2]李曼丽.用历史解读CDIO及其应用前景[J].清华大学教育研究，2008（05）：78-87.
[3]邢丽莉，张兵，周海全.“操作系统”课程的教学方法改革[J].课程教育研究，2013（01）：46.
[4]吴大亲，么文学.CDIO理念在Linux操作系统课程中的探索与实践[J].吉林工商学院学报，2011（03）：34.
[4]张璇，李彤.结合 CDIO教育理念与案例教学进行教学探索与实践[J].教育与教学研究，2008（24）：155-157.
[5]郭皎，鄢沛，应宏.基于CDIO的计算机专业实验教学改革[J].实验技术与管理，2011（02）：155-157.
作者简介：胡惠娟（1975-），女，江西宜春人，讲师，硕士，研究方向：计算机应用。
作者单位：南京邮电大学计算机学院，南京 210046
基金项目：本文系南京邮电大学校级教改研究项目（项目编号：JG00413JX103）。