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操作系统原理课程中思政教育的实践探索

2023-06-12袁竞

电脑知识与技术 2023年11期
关键词:存储管理内存专业课程

袁竞

关键字:操作系统原理;课程思政;教学融合

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调,要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面。课程思政这一教育理念由此成为我国教育者关注的热点,其与各科专业课程的融合与探索亦成为教育研究的重点。

操作系统原理课程是计算机专业开设的一门专业必修课程,其涵盖了操作系统的体系构建、算法处理等内容[1]。在操作系统原理课程的教学内容中,无论是操作系统的发展历史,还是操作系统的体系原理,其中都体现了团结协作、科技强国的重要性。在操作系统原理课程的教学过程中融入思政元素,通过利用课堂教学手段进行思政教育的融入,将价值观的传递融入知识与技能的教学过程中,培养学生优秀的道德品质,让其树立正确的人生观与价值观,成为计算机教师在课程教学的过程需要探索的重要课题[2]。

1 操作系统原理课程与课程思政融合的内涵

1.1 内涵

课程思政一般指教师在教学的过程中不断发掘专业课程所蕴含的思想政治元素和其所承载的思想政治教育功能,并将它们融入课堂教学的各个环节之中,从而实现专业课程在传授知识与技能的同时完成思想政治教育的目的,最终使得专业课程具备思政教育的功能。从本质上讲,课程思政是一种全新的教育观,教师需要转变传统的教学观念,依托课程思政的大背景改进和完善现有的课程教学体系,在教学内容设计中体现出思政元素[3]。

操作系统原理课程是计算机专业的必修课程,主要内容包括操作系统的发展、进程的管理、处理机的调度、存储管理、设备管理、文件管理等。通过该门课程的学习,在专业知识的层面上要求学生掌握操作系统的原理以及相关的调度管理算法。操作系统原理课程蕴含了知识产权、团队协作、数据安全、系统安全维护等思政元素,课程教师可以在授课的过程中通过宣传我国在操作系统研发、芯片研发等方面的成果,激发学生的民族自豪感、爱国情怀,增强学生的社会责任感[4]。

1.2 目标

操作系统原理课程与课程思政理念相融合的首要目标即是梳理操作系统原理课程中所蕴含的思政元素,探索思政元素背后所承载的思政教育功能[5]。

操作系统原理课程是一门典型的理工类专业课程,其专业知识体系本身必定符合生产力发展的内在规律,同时亦符合科学发展观的内在逻辑联系,在教学案例的设计过程中将其所蕴含的思政元素与专业知识进行紧密联系,从而在课堂教学的环节中实现思政育人的功能。当然,这个过程中亦要避免思政元素的生搬硬套。

其次,课程思政与专业课程相融合的切入点必须与具体的专业知识相结合。操作系统原理课程是计算机学科的专业课程,作为当下技术发展最快的行业之一,计算机专业课程的案例往往容易与社会热点、时事热点发生联系,课程思政可以以此为切入口进行道理的阐述,从而提升学生的价值判断与理性思维。另外,也可以从学生在专业学习中容易忽视的问题入手,或从学生在专业知识学习中遇到的难题入手,结合专业知识的传授进行思政要素的阐述。

另外,课程思政与专业课程相融合的过程是一个潜移默化的过程,教师在教学的过程中需要进行更加有针对性、更加系统性的思政教育。思政元素与课程专业知识的融合并未改变专业教学的本质,而是为课程的专业知识体系赋予了更加深刻与广泛的内涵,在进行专业化、職业化教学的过程中,提升学生的专业认同感与社会责任感,同时激发学生的内在学习动力,最终提高专业课程的教学质量。

2 操作系统原理课程与课程思政融合的路径

2.1 操作系统原理课程大纲与思政融合

操作系统原理的课程大纲是依据计算机专业的人才培养方案以及课程在专业体系中的地位与作用而制订,其对整个课程的教学实施有着指导性的作用。操作系统原理课程与思政元素的融合,首先就需要从课程实施的指导性文件入手,将实现“以人为本、德育为先、能力为重”作为人才培养的重要目标写入课程的教学大纲中。操作系统原理是一门从宏观到微观阐述计算机操作系统原理的课程,结合课程的特点,可以将人与社会的关系作为课程思政的出发点,将引导学生树立正确的人生观、价值观和世界观作为操作系统原理课程与思政元素的融合点制订教学大纲。

2.2 操作系统原理课程内容与思政融合

操作系统原理课程内容体系庞大,涉及的知识点纷繁复杂,在进行课程思政元素挖掘的过程中需要根据不同的章节内容具体考虑。例如在讲解操作系统发展史的章节过程中,结合技术的发展与硬件的更新,引导学生保持科学研究的热情,树立远大的理想,坚定科学发展这一唯物历史观;在讲解进程与作业管理的章节过程中,结合同步与互斥的原理,引导学生理解事物之间相互依赖而又相互排斥的特点,学会运用唯物辩证的思维方法来看待客观世界;在讲解文件系统、设备管理的章节时,通过举例引导学生认识到资源、权限合法使用的重要性,从而培养良好的职业道德;操作系统原理课程在讲解具体实例时往往会以Linux系统为例,涉及Linux的内容可以结合Linux在手机、移动设备领域的最新应用进行拓展讲解,引导学生认识到科技创新引领时代发展的重要性。

2.3 操作系统原理课程教学方法与思政融合

教学方法是课程大纲与课程内容实现的主要手段,亦是课程思政元素体现的主要途径。操作系统原理课程在教学的过程中,项目驱动、案例讲解与小组讨论通常是使用较多的教学方法,微课、慕课与翻转课堂也逐渐成为新的尝试,通过线上与线下相结合的方式,多角度地进行思政元素向课程内容的融入。例如操作系统发展史的教学过程中,可以通过翻转课堂的教学方式,由学生通过查找案例,梳理操作系统的发展历史线,整理每个阶段操作系统的特性,概括总结操作系统发展的动力与启示,引导学生在完成课程任务的过程中体会科学发展观的重要性。

2.4 操作系统原理课程教学评价的思政融合

教学评价是对教学目标的完成程度的考核,是对教学效果的检验。操作系统原理课程大纲中教学目标与思政元素相结合后,对课程的教学评价自然也需要融合相关思政目标的考核。在教学评价的过程中,一方面需要衡量学生对基本概念与知识要点掌握及应用的能力,另一方面需要检验思政教育在操作系统原理课程教学过程中的效果,采用多元化的课程考核与教学质量评价体系较为合适。课程的考核可以从专业知识的考核、专业技能的考核以及思政考核三个方面进行。专业知识与技能的考核主要以阶段性测试、实验、课堂测验、终结性考核等形式进行;思政考核主要以团队协作能力的检测、合作沟通能力的检测、思想品德等要素构成。

3 操作系统原理课程思政融合的教学案例设计

3.1 教学目标的设计

以操作系统原理课程的存储管理章节中存储管理机制一节为例,该小节的主要内容包含分区的存储管理方式、分页的存储管理方式、分段的存储管理方式以及段页式的存储管理方式。根据章节的内容,在专业方面的教学目标主要包含了解各类存储管理方式的相关概念,理解常见的内存管理方式原理,能够运用分段和分页的内存管理机制进行地址映射的运算等。以章节的内容为基础,能够融入的思政元素包括用发展的眼光看待事物、事物的辩证与统一等,因而在思政方面的教学目标主要包括培养学生发展的眼光、培养学生的创新意识、培养学生以辩证的思维观察事物。

3.2 教学内容的设计

首先是章节内容的引入。内存作为计算机的重要资源之一,其容量有限,而往往需要并行的多个进程的总和却大于内存可以分配的容量大小,在实际的系统运行中需要从提高内存利用率的角度出发,对有限容量的内存进行高效的管理与合理的分配,从而实现小内存运行大程序的目标,此处可以给学生设置思考题:提高内存利用率有何重要性?经过深入的探究不难发现,合理且高效的内存规划分配方式,在提高内存利用率的同时对计算机整体系统的效能会产生重大影响。通过思考题的设置,引导学生在分析问题的时候能够透过现象看本质,抓住影响事物发展的关键要素,进而培养学生的逻辑思维能力。

在分区管理方式这一小节中,分区方式分为了固定分区方式与动态分区方式两种。固定分区方式是在作业运行之初将作业一次性地装入内存进行运行,在提高作业运行速率的同时会导致内存中产生大量的碎片,从而导致内存的使用率下降,这样的情况导致了动态分区方式的出现。动态分区方式不会一次性将作业的所有部分都调入内存,当作业运行到必要的时候再进行调入。两种分区管理方式虽然存在差异,但都是为了解决内存分配问题、提高内存利用率这一目标而存在,两种分区管理方式的产生与发展蕴含着事物发展的矛盾对立与统一的规律,矛盾是发展的动力,统一是发展的结果。两种分区管理方式作为对立统一体,促进了早期内存管理方式的不断发展与进化,在要求学生掌握两种分区原理的同时,可以引导学生学会从多方面多角度看待事物,利用马克思主义哲学的观点一分为二地对待问题。

在分页、分段以及段页式存储这三小节中,其存储管理的方式相似,都是将内存空间以及作业分块,然后将作业的块装入内存的块中进行运行,从而实现内存空间的充分利用。以分页存储管理为例,页面容量大小的划分会影响内存的最终利用率。页面划分过大,每个作业的尾块在装入内存的过程中容易产生较多的碎片,从而降低内存的利用率;页面容量划分过小,虽然可以有效减少碎片,但会增加内存划分的页数,从而增加页式存储管理的页表数据结构的长度,从另一个角度降低了内存的利用率。其他两种内存管理方式亦存在类似的问题。在这三小节的教学过程中,可以引导学生看到事物辩证统一的关系,既要看到事物相互联系的方面,亦不能忽视事物之间的相互區别,培养学生从多方面、多角度观察事物内在的矛盾与相互间联系的能力。

3.3 教学评价的设计

教学评价是在教学环节结束后对教学效果、教学目标达成程度的考察,在融入思政元素后,教学评价在考核专业知识的基础上也需要对学生掌握思政观点的程度进行考查。操作系统原理课程的存储管理机制这一小节中融入的思政元素以马克思主义哲学观为主,旨在培养学生的创新意识、全局意识以及辩证的思维方式,教师在课后可以通过专门设计的试题、问卷考查学生这一方面的能力成长情况;另外也可以通过行为观察、讨论谈话的方式,了解思政目标的达成情况。

4 结束语

操作系统原理课程是计算机学科中理论性较强的专业课程,在教学过程中通过问题为导向,挖掘探讨思政元素的切入点、课程内容与思政元素的融合方式以及教学环节后的思政目标评价,其与思政元素的融合对其他课程也具有一定的借鉴价值。但在教学设计实践的过程中,教学方式依然沿用了传统的教学方式,思政元素的融入度不高,在后续的教学设计改进中还需要进一步的研究。

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