关键词CSP；MS-CAPI；数字证书；ActiveX控件；COM组件；NTLM；域控制器
1引言
在安全方面，微软开发并免费提供一套密码接口API(MS-CAPI)，使用这套API能够解决Windows操作系统中的密码安全问题。
像JAVA中的JCA/JCE一样，MS-CAPI隐藏了密码算法本身的一些繁琐内容，而仅体现出功能上的要求。MS-CAPI同样使用了引擎和类的方式，但它有自己的术语描述方法。在MS-CAPI中，提供者类等同于我们常说的CSP(CryptographicServiceProviders)。不同的厂家提供的CSP在内部实现代码上可能不尽相同，但是在对外接口上按照微软的定义都是完全一样的。MS-CAPI提供一套通用的但需要CSP支持的外包接口，应用程序开发者通过使用这套接口来实现密码安全功能。CSP的内部内容对于应用程序的开发者来说是透明的。MS-CAPI自带默认的微软CSP，这个CSP也可被其它第三方的CSP所替代。
图1MS-CAPI与CSP的关系
图2MS-CAPI方法与CSP
CSP实际上就是一个DLL文件，这个文件必须经过微软的签名才能保证它在Windows操作系统中的可用性，目前，微软免费对第三方的CSP进行签名。在应用过程中，Windows操作系统首先要验证签名合法性后才能正常使用。
2MS-CAPI
我们来看一段用VB写的小程序，这是运用MS-CAPI来生成数字签名的例子。例子本身很简单，但笔者还是给出了一定的注解，便于阅读。
//给需要签名的明文分配一个变量strPlainText
strPlainText=”明文数据”
//通过CAPICOM数字签名类创建一个对象，给对象命名oDigSig
setoDigSig=CreateObject(“CAPICOM.SignedData”)
//在数字签名对象和明文建立关联
oDigSig.Content=strPlainText
//设置输出数据仅为签名结果而不包含明文
fDetached=TRUE
//生成明文。通过调用数字签名对象的Sign方法，同时传递相应参数到方法中，变量signature包含签名结果
signature=oDigSig.Sign(Nothing，fDetached)
和JCA/JCE类似，MS-CAPI的最大优点就在于它是完全公开的，用户可以自由的使用。而且，它已经成为了IE和Windows2000以上操作系统的一部分。在未来的日子里，依靠微软的品牌效应再加上Windows操作系统庞大的用户群，很可能使得MS-CAPI成为相当流行的密码安全类软件。MS-CAPI另一大优点在于CAPICOM。CAPICOM是一个COM客户端，可以通过ActiveX控件或COM组件的形式进行密码函数的自动调用，CAPICOM用于处理基本的密码操作，如签名验证，数字信封，解密数字信封，加解密数据，检查数字证书的有效性等。CAPICOM可以用VB或VC进行调用。
3安全与Windows操作系统
3.1安全特征
(1)安全登录与反欺骗措施：安全登录要求管理员为所有用户设置一个口令用于登录。黑客会开发一个能够给用户显示登录界面的程序，然后通过某种方式在用户终端上运行，而不加怀疑的用户往往会认为这个登录界面就是系统的登录界面，并在其中输入自己的用户ID和口令，攻击者以此方式轻易地就能够截获用户ID和密码，并显示一个登录失败的错误信息给用户。Windows2000以上操作系统通过要求用户使用CTRL-ALT-DEL结合的方式进行登录来防止上述攻击。键盘驱动程序在捕捉到CTRL-ALT-DEL的序列以后，会通知系统调用正确的登录显示界面。在Windows中，是没有办法屏蔽CTRL-ALT-DEL三键组合消息的，因此，使得黑客欺骗变得无机可乘。
(2)任意访问控制：这种机制允许资源如文件的拥有者能够决定谁并且能够以哪种方式来访问资源。
(3)权限访问控制：这种机制允许系统管理员在出现问题的情况下，超越任意访问控制的范围。
(4)地址空间保护：Windows2000以上操作系统给每个进程提供独立的受保护的虚拟地址空间，这样就有效地防止了恶意的进程攻击。
(5)新页归零：这种机制保证了任何新页都是从内存地址二进制0开始的，这样一来，一个进程就无法知道它前面的那个进程到底做了些什么。
(6)安全审计：利用这个机制，系统管理员能够通过查询系统产生的日志了解系统的相关安全事件。
每个Windows2000的用户和用户组会被分配一个惟一的SID，这个SID由一个随机数和一个短的二进制的头标志组成。每个SID在全世界惟一。进程和线程只有在用户的SID下才能运行。每个进程在Windows2000下都有一个包含SID和其它信息的可访问令牌。系统中的每个资源(如文件)又都有一个对应的安全描述符，该描述符描述了哪个SID允许做哪些操作。
3.2用户认证
Windows2000使用Kerberos协议来完成用户身份认证。同时系统也支持WindowsNT的挑战／响应机制，这种机制又被称之为NTLM。NTLM以挑战／响应机制为基础，同时避免明文口令的简单传递。NTLM的工作原理如下：
(1)用户在登录界面上输入用户ID和口令。用户的计算机计算出口令的摘要值，同时在内存中销毁用户输入的口令。
(2)客户端将用户ID的明文传递到服务端。
(3)服务器传送16字节的随机数到客户端。
(4)客户端用口令计算出的摘要加密随机数，客户端将加密结果(客户端响应值)传送到服务器端。
(5)服务器将用户ID、传给客户端的随机数、客户端响应值(即客户端加密结果)传递给一台特殊的机器，我们称之为域控制器。在域控制器上保留着所有的用户ID和口令的消息摘要值。
(6)域控制器接收到从服务器端传来的上述数据以后，从数据库(SAM)中可以得到当前用户对应的口令消息摘要值，并且用它来加密从服务器端传来的随机数。
(7)域控制器通过比较从服务器端传来随机数加密结果(第5步)和自身计算得到的结果(第6步)的一致性，来判断用户的身份是否合法。
图3WindowsNTLM的认证过程
4结论
从安全性的角度来说，Windows系统本身还有诸多方面值得我们进行深入的研究，因为Windows系统的安全性被集成到了操作系统的方方面面，大多数安全决策被本地的安全颁发策略所控制，本文的侧重点仅在于关于密码安全基础的概念方面，力图使读者对于系统的安全特性有所了解，以便日后再进行深入研究。
参考文献
[1]SteveBurnett&StephenPaine著，冯登国，周永彬，张振峰，李德全等译．《密码工程实践指南》．清华大学出版社，2001.10
[2]BruceSchneier著，吴世忠等译．应用密码学——协议、算法与C源程序．机械工业出版社，2000
关键词:操作系统;课堂教学;教学实施
中图分类号:G642 文献标识码:B
1引言
操作系统是计算机系统的核心和灵魂,是最为基础的软件系统,构造极为复杂。“操作系统”课程是计算机相关专业的专业核心课程,通过该课程的学习不但要求学生掌握操作系统的基本理论和知识,具有剖析、设计和实现操作系统的基本能力,而且应该培养学生的软件开发能力、技术创新能力、科学作风与综合素质等。因此,计算机科学与技术专业的学生必须要学好这门专业课程。
由于操作系统理论性与实践性结合紧密,涉及学科抽象、理论、设计3个形态,与理论模型、算法设计、软件系统、工程实现、程序设计、领域应用等密切相关,具有理论性强、概念抽象、难以理解掌握,设计技巧高、实现机制精妙、代码量庞大,技术发展迅速、知识更新快、内容广泛且与多个方向交叉等特征,因此“操作系统”教学有相当难度。
多年来,我们积极开展“操作系统”课程建设,跟踪计算机科学与技术的新趋势、新技术、新方法,不断更新教学大纲、理论教材、实验教材、电子教案、教学方法、实验环节,革新课堂教学和实验教学的内容和手段,改进考核评分办法、探索加强能力培养的途径,组建和培养教学师资梯队,开发数字化网络支撑平台,多方位、立体化推进“操作系统”课程教学质量的提高。
教材建设是课程建设和人才培养的核心,本文以作者编著出版的理论课教材《操作系统教程》(第4版)为背景,结合教材的总体规划与建设,围绕“操作系统”讲什么?怎么讲?介绍多年来在“操作系统”课堂教学上的心得体会,以期抛砖引玉。
2操作系统理论教材的规划与建设
2.1教材建设历史
南京大学是国内最先开展操作系统研究与教学的单位之一,我校自1973年为计算机专业本课生开设“操作系统”课程开始,到2009年为止,30多年间,共出版操作系统教材7本。1980年出版《操作系统原理》(人民邮电出版社),1987年出版《分布式操作系统》(国防工业出版社),1989年出版《操作系统教程》(高教出版社)获1992年部级优秀教材奖,1995年出版《操作系统教程(第2版)》获1997年江苏省二类优秀课程奖,2003年出版《操作系统教程(第3版)》获2004年江苏省优秀课程群奖,2008年出版《操作系统教程(第4版)》被评为2008年教育部精品教材。
2.2 《操作系统教程(第4版)》教材建设思路
操作系统是计算机领域最活跃的分支之一,尽管其基础理论与技术已基本成熟,进入二十世纪九十年代后,随着计算机技术突飞猛进,操作系统新概念、新技术、新方法层出不穷。“操作系统”课程一方面要适应这种发展的趋势,即时更新教学内容;另一方面,也必须抓住操作系统最基本的原理和技术,注重基础理论知识教学。
《操作系统教程(第4版)》(以下简称“第4版”)以“科学性、系统性、先进性、实用性”为教材编著指导思想,从理论、抽象、设计3个形态的高度来组织教学内容,将整个教材划分成十个知识单元:(1)概念与原理;(2)进程和线程;(3)同步、通信和死锁;(4)处理器管理和调度;(5)存储管理与虚拟存储器;(6)设备管理;(7)文件管理与虚拟文件系统;(8)安全与保护;(9)结构与设计、典型操作系统实例;(10)网络与分布式操作系统。教材安排布局和内容组织紧密围绕十个知识单元,有系统、有层次、有广度、有深度地展开全书内容。
第4版教材总体规划与建设过程中,着重考虑了以下几点:
(1) 既要涵盖传统操作系统的基本概念、技术和方法,又要融合现代操作系统的最新技术发展和应用。
(2) 注意理论联系实际,相关概念或原理内容,精选现代操作系统实例作剖析与对比,有益于学生深入理解基本概念和原理,牢固掌握设计与实现的技术和方法。
(3) 强调四讲:讲概念、讲原理,讲方法、讲编程。
以并发进程知识点为例,表1为进程通信知识点及层次安排,给出了自底向上构筑操作系统中“并发问题”解决方案的知识框架。从程序并发执行出现的与时间有关的错误问题出发,逐层深入、逐步展开与阐述,讲解并发程序设计从低级通信原语到高级通信原语,从面向指令的低级程序设计到面向语言的高级程序设计转化的过程,体现了操作系统并发性解决方案自底向上的构筑过程和不同层次。在每个层次上,不但讲概念和原理,也讲具体方法和用来求解经典同步问题的编程(伪代码)例子,使学生容易掌握这些重点与难点,既有利于学生正确理解概念和原理,又能培养学生的动手实践能力和分析解决问题的能力。
(4) 归纳综合、总结提高,从对概念和技术的散碎的感性认识,上升到系统的、理论的高度。资源管理是操作系统最重要的功能之一,目前所见国内外教科书都会讨论这些内容,但鲜有系统地论述的。第4版教材作了尝试与探索,归纳综合资源管理有关知识点,进行系统深化和总结提高。首先,给出资源管理的三种技术:复用技术、虚化技术和抽象技术,阐述每种技术的定义、用途和用法。其次,讨论操作系统中三种最基础抽象:进程抽象、虚存抽象和文件抽象,于是可面向进程而不是处理器、面向虚存而不是实存、面向文件而不是磁盘,也就是不直接面向硬部件进行处理,这样一来操作系统资源管理工作就会变得简单与有效。至此,就能从理论高度掌握资源管理技术,为教好学好操作系统打下良好基础。
(5) 注重基础知识,加强技能训练。确保基础理论和知识在课程中的地位,只有掌握理论和知识,才能为创新能力培养打好基础,这一点在第4版教材编写中予以关注。全书编写200多道应用题,作为实践和技能训练的内容之一。通过让学生多做各种类型应用题达到强化技能训练的目的,也是加强能力培养的一个重要方面。
(6) 注意与实验课教材的衔接。充分体现操作系统理工紧密结合,理论与实践紧密结合的特点。课堂教学以传授理论和知识为主,实验教学以操作和实验为主,理论可在实验中得到检验并指导实践,实验有利于对理论的理解并促进理论的发展。另外编写配套实验教材《Linux操作系统实验教程》,两本教材相辅相成完成“操作系统”教学任务。
3 “操作系统”课堂教学实施中的有关问题
Abstract: The author made some improvements and gave practical and concrete measures for the problems that students always feel abstract and difficult to understand in the teaching of computer operating system course, combining with his teaching experience in teaching.
关键词: 计算机操作系统;教学改革;教学内容;教学方法
Key words: computer operating system;teaching reform;teaching content;teaching methods
中图分类号:TP316文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)28-0164-01
0引言
操作系统课程是计算机科学与技术专业的一门基础核心课程。本课程从操作系统实现资源管理的管理的观点出发,阐述如何对计算机系统中的硬、软件资源进行管理,使计算机系统协调一致地、有效地为用户服务,充分发挥资源的使用效率,提高计算机系统的服务质量。通过本课程的学习使学生掌握计算机操作系统的控制计算机硬件的基本原理以及设计方法和实现技术。但该课程教学过程中普遍重点偏向操作系统原理的理论教学,而学生在没有学习该课程前对操作系统的认识只是在使用层面,使得学生在学习的过程中总觉得本课程所学内容与实际所用操作系统的偏差很大。从而导致学生在学习本课程的过程中缺乏兴趣和信心,教学效果很不理想。
1教学过程中存在的问题
1.1 教学内容侧重理论,实践环节薄弱操作系统课程要有好的教学效果,就要引导学生自己动手设计、实现一个具体操作系统实例。但要做到这一点并不容易,这不仅要求学生在学习该课程之前就要掌握汇编语言、C语言、计算机硬件、操作系统结构等多种知识,而且还需要学生抽出大量的时间和精力放在该实验上。这样的要求学生不易做到。因此现有的教学过程往往重点偏向操作系统原理的理论教学,对学生的实践环节不是很注重。
1.2 教学目标与社会需求脱节本课程的教学目标要使学生掌握计算机操作系统的控制计算机硬件的基本原理以及设计方法和实现技术,这个教学目标使得学生能够具备自主研发操作系统软件的能力,本身没有问题,但由于计算机行业本身的特点,前沿的技术总是掌握在少数公司的手里,同时还有版权的保护问题,使得学生投入大量精力自主开发的操作系统软件没有多大的实际意义。而市场上更需要的是对现有的操作系统能够熟练使用和对其内核进行修改、编译的人才。
1.3 教学方法简单、教学手段匮乏近年来,计算机操作系统的发展飞快,新的开发思想和基本概念不断涌现并随着市场的需求出现了多种不同的操作系统产品。但部分高校教师仍采用“黑板、粉笔”的传统教学手段讲授理论知识,即使有些教师使用了电子教案,也只是单纯地播放理论知识课件,不能做到与实践联系紧密的教学内容,使得学生感觉到课程枯燥难学,难以激发学生的学习兴趣。
2计算机操作系统课程教学改革的措施
2.1 把握开头、激发兴趣好的开始是成功的一半,好的开头可以很好的提高学生的学习兴趣,激发学生的学习热情,使学生由被动学习转为主动学习,学习效率能得到大幅提高。初始课程内容应包含以下内容。
2.1.1 编写简单的引导程序和内核,通过自己编写的简单引导程序和操作系统内核启动计算机裸机,使得学生对计算机的启动和操作系统内核有个感性的认识,结合课本目录启发学生一个完善的操作系统内核所必须具备的功能,并引导学生了解通过操作系统理论课程的学习可以对现有简单内核进行完善。从而激发学生的学习兴趣。
2.1.2 引导学生进行linux操作系统入门学习,使得学生对linux操作系统感到不再陌生,并使学生明确认识到可以通过以后的学习掌握linux操作系统内核编译和裁剪等技术。同时提供市场linux操作系统相关就业信息,使得学生能感到linux操作系统内核的学习可以学以致用。提高学生的学习热情。
2.1.3 对操作系统课程做一个简单明要的介绍,使学生认识到,学习本课程不仅可以掌握操作系统课程理论知识,同时还可以培养学生自身的逻辑思维能力,有助于对其它理论课程的理解,可为以后学习新型操作系统及和开发应用软件打下坚实的基础。
2.2 理论联系实际,加强实践教学环节操作系统是一门理论性比较强的课程。但单纯的理论讲解很容易使学生感到枯燥乏味。因此操作系统课程的实践是一个非常重要的教学环节。但要引导学生去编码实现一个具备内存管理、进程调度、文件管理等功能的小型操作系统对刚学操作系统课程的学生来说不太容易实现。所用建议实践教学环节应该分为以下步骤进行:①老师演示,学生感官认识。在此过程中,老师先完成一个具有引导功能、中断功能和能够实现简单命令功能的实模式操作系统内核雏形,但整个操作系统架构不是很完善,功能也比较欠缺。之后通过理论课程的学习引导学生突破实模式和补全内存管理、设备管理、文件管理等模块程序。②将操作系统的每一大管理功能分为一个项目,分组让学生实现,不同的小组完成不同的功能模块,所有项目的完成,就实现了一个具备基本功能的操作系统。③最终引导学生去研究阅读Linux内核原代码,学习linux内核源代码的含义和linux操作系统的设计方法和具体实现技术。
2.3 教学方法与教学手段的改进在教学中,教师实行启发式教学,把培养学生学习兴趣作为入门向导,改变以教师为中心的课堂教学方式更改为以教师引导,学生完成过程的合作式课堂教学方式。在整个教学过程中,做到不是教师强迫学生去学,而是学生为了解决自己遇到的问题不得不自己去学的形式。这样效果会更好,效率也高。积极不断地革新教学手段,重视现代信息技术和现代教育手段在教学中的应用。多媒体教学设备和方法的使用对学生对一些抽象概念的理解很有帮助。多媒体教学图文并茂,而且可以自由往返以前所讲的内容进行复习和重复。也可以方便的插入各种图片及影音资料,这对激发学生的学习兴趣和吸引学生的注意力很有帮助。
3结语
教学是大学教师的根本任务,为了提高教学质量,对教学改革的探索与实践是很有意义的事情。教学改革的研究不仅可以不断提高授课技巧,还能获得学生的尊重和学校的认可。本文从课程教学改革方面进行了一些的探索,本文的探索只是作者在“操作系统”课程教学过程中的一点心得体会,希望能与同行分享。
参考文献:
[1]罗宇,邹鹏,邓胜兰.操作系统[M].北京:电子工业出版社,2007,2版.
关键词：操作系统；验证性实验；设计性实验
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)02-0368-02
Teaching Reform of Operating System Principles Course Combining with Experiment
ZHANG Jun
(Hulunbeir College, Hulunbeir 021008, China)
Abstract: To applied undergraduate college and academy, operating system principles course is a professional core course in computer sci? ence and technology major, which emphasizes that theory and practice should combine closely with each other. In this paper, replication experiment of operating system course is firstly discussed in order to improve students’ profound understanding of operating system knowl? edge. Then comprehensive design experiment teaching is carried out and implemented gradually. At last several typical examples of design experiment have been listed.
Key words: operating system; replication experiment; design experiment
操作系统是计算机系统中的一个系统软件，位于裸机和其它系统软件之间，它是这样一些程序模块的集合-----它们管理和控制着计算机系统中的软硬件资源，合理地组织计算机系统的工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，在用户和计算机之间起到接口的作用。操作系统是目前最复杂、技术含量最高的软件，在计算机专业软、硬件课程的设置上起着承上启下的作用，其中的许多设计思想、技术和算法都可以推广和应用到大型的、复杂的系统设计，以及其它领域。因此，其教学目标应重在培养学生理解和掌握计算机操作系统的基本工作原理、设计技术及设计方法，培养学生开发系统软件和大型应用软件的意识和能力，同时还要让学生了解现代操作系统的新思想、新技术和发展研究动向。操作系统实验部分的教学比较重要，对理解操作系统的理论知识和具体实现技术，体验该课程的抽象思维方法，培养规范的系统程序设计能力，都具有十分重要的意义。本文就呼院操作系统实验课程分析了从验证性实验到综合设计性实验的过度，并提出了解决操作系统课程实验困难的一些设想。
1呼院操作系统实验课程改革的必要性
1.1操作系统课程教学的特点
1）操作系统原理教学以课堂讲授为主，形成了一种“灌输式”的教学方法，对启发式、讨论式和研究式的教学方法采用的比较少，进而导致学生创新能力不强。
2）操作系统原理教学内容理论性过强，实践性较弱，这样的教学形式不利于对学生创新能力的培养。学生缺少自己动手分析具体操作系统实例的能力，课程设计和实现环节几乎没有，学生参与研究性学习的机会少，不能激发学生学习操作系统的兴趣。
3）操作系统原理教学手段过于单一，仅局限于课程教学、多媒体教学、案例教学等少数教学手段，没能充分利用实验室环境的优势，进而影响了学生的学习兴趣。
1.2我校现状
近几年呼院计算机系都招收高职类的本科生，由于学生的类别是高职，所以操作系统课程的实验只是开设一些验证性的实验和阅读大量的现成源代码。例如：了解Windows XP的系统信息与注册表；winXP任务管理器的使用；FAT32与NTFS文件的区别等。随着学生学习积极性的不断提高和学生对专业知识需求的增加，只是开设这些简单的验证性实验并不能满足学生学习操作系统课程的需要，再加上操作系统课程理论教学本身的束缚，使得我们必须开设一些综合设计性的实验，利用学过的程序设计语言自己编一些程序，来配合完成操作系统理论课程和实验课程的进一步强化。
2操作系统实验课程改革与初步分析
2.1从课堂讲授的“灌输式”向实验室的“互动式”转变
“互动式”教学就是在教学过程中让学生充分利用实验室中的实验环境而完成教学的方式。它培养了学生的参与意识、动手能力和思维能力，并能激发学生的学习兴趣，也能对以前学过的语言进行巩固和复习，是一种良好的教学方式。它符合素质教育所提倡的“教为主导，学为主体”的教学思想，使学生由被动变主动。
结合本校大学生自身的特点，采用“打比方-案例式-讨论式”的模式，充分发挥其“学为主体”的作用。例如，在讲授某个重点内容时，可让同学先预习，再由老师通过案例提出一些问题，学生带着这些问题去讨论研究，然后在实验室解决，从而将遗忘部分补足。而后，由老师就该内容做总结，提出重点部分和难点部分要求学生掌握，并请学生总结学习心得，写出实验报告，使其进一步透彻掌握该内容。最后，提出思考题和作业题给学生练习。经过这样一套程序下来，尽管教师没有逐条讲授，但学生掌握的程度却比平常高。同时还可以鼓励学生参与课题研究。通过把与课程内容有关的科研课题进行分解，在授课过程中提出，让学生自愿结成小组进行资料搜集和研究，充分发挥协作精神，促进教学相长。
2.2从以“理论”为中心向以“实践”为中心的教学模式转变
操作系统原理是一门理论性和实践性都很强的课程，它来自于客观需要，现正运行在各种不同类型的机器上。操作系统中的概念在实际操作系统中体现，操作系统的实现技术在实际操作系统中实施。因此，要加强该门课程的实践教学环节。根据该门课程的特点，通过开拓思维、研究实例和实际实践，培养学生从理论中来，到理论中去，再进一步升华为理论的创新能力。
1）建立“案例－原理－实践”的教学模式。根据操作系统的特点，摒弃过去只注重书本内容的教学方法，引进实际工作的案例。通过案例分析，促使学生从实际出发，从现实的角度看待问题、分析问题、解决问题，不再局限于书本上的条条框框。而穿插于案例分析之中的原理介绍，使学生潜移默化地学会运用原理。对操作系统设计的亲身实践，使得学生把所学转化为所用，并在所用中不断加深与把握对操作系统的理解，避免高分低能的现象。
2）建立“与生活联系起来”的深入浅出讲解模式。由于操作系统的许多原理本来就来源于生活。如进程同步与生活中约会、乘车的类似性；缓冲区与超市、图书馆的类似性；层次结构与人类上层建筑、人际关系的类似性等。通过把这些人类生活中常见的机制引入到教学中进行类比分析，使枯燥的操作系统原理变得生动有趣，再结合着一些编程语言来实现，从而提高学生的学习兴趣。
3）采用“模拟”教学法，为学生提供一个在仿真模拟环境中创新的机会。在实践性教学环节上，可以通过和一些企业合作，使用最新的软件工具，搭建项目实践的先进实验平台。鼓励学生在实践环节上进行创新，提出自己的见解和设计，并在实验室加以验证，从根本上和底层次上深化对操作系统的理解和掌握。
4）以“趣味性”激起学习的兴趣。通过第一线精英的现身说法，讲解在设计过程中遇到的具体问题和采用的具体解决方法，将操作系统的原理在实践中进行分析，促使学生从现实的角度分析和解决问题。穿插于案例分析之中的原理介绍，使学生潜移默化地学会运用原理、把握精髓、深入浅出，使学生真正清楚操作系统的奥妙，从而提高学生对操作系统的兴趣。
2.3建立“验证性”实验到“综合设计性”实验的过度
作为普通本科院校，操作系统实验课程按深度分为五个层次，即：使用级（指如何使用操作系统，包括对命令、系统调用和系统文件的使用）、观察级（指通过使用级的接口，从外部观察操作系统的内部工作过程和结构）、系统管理级（指系统或设备的安装、配置和性能调整）、源码阅读级（指少量源代码阅读）和实现级（指实现一个操作系统某些模块的子功能）。而我校由于知识体系的局限性只开设了前四个层次的实验，对于实现级还没真正落实和研究，而综合设计性实验必不可少，所以在此基础上开设设计与实现的实验迫在眉睫。开设综合设计性的实验要求学生具有很好的程序设计语言功底和逻辑思维能力，培养学生这方面的能力也是教师现在最主要的职责。
3科学地组织设计性实验的教学内容
操作系统的功能分为处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户接口五个模块，由此设计的实验教学内容如下：
3.1处理机管理模块
该模块包括进程调度、进程互斥、进程同步、进程通信、进程死锁子模块。其中比较典型的同步算法有生产者与消费者问题、读者与写者问题、哲学家进餐问题、司机与售票员问题、图书馆管理问题、父亲分水果问题等等。还有进程的创建（fork）、进程撤销、进程挂起、进程激活、进程阻塞、进程唤醒等原语的实现都可以作为设计和实现的实验题目。
3.2存储器管理模块
该模块包括分区、分页、分段、段页式存储管理方式，而现代操作系统主要以动态存储分配方式来实现虚拟存储，让学生模拟一些替换存储空间的算法，对该算法编程来实现相关操作。其中经常使用的算法有FIFO，LRU等。
3.3设备管理模块
该模块包括缓冲区队列的管理，磁盘设备的管理等。因为I/O设备的低速与CPU设备的高速之间的速度不匹配，使得CPU的大量时间处于等待状态，降低了CPU的利用率，所以设置缓冲区可以很好的解决这个矛盾。在此知识结构中可以实现编写一个简单的键盘驱动程序模块等。
3.4文件管理和用户管理模块
该模块包括文件存储空间的管理，文件的相关操作命令。用户管理模块包括命令接口和系统调用。这两个模块知识简单，属于操作类，所以在这就不用设置综合设计性的实验。
4结束语
随着计算机应用向纵深方向进一步拓展，计算机操作系统课程的重要性日益凸显，然而传统的操作系统原理教学模式重视理论知识的教授、忽略实践的重要性、教学手段单一等缺陷，致使学生无法深入掌握操作系统原理的精髓，因此积极探索操作系统原理教学模式的实验改革具有十分重要而深远的意义。本文从三个角度提出了相应的改革措施，即从“灌输式”教学模式向“互动式”实验模式转变，增强学生的自学能力和编程能力；从以“理论”为中心向“理论与实践并重”的教学模式转变，增强学生的动手能力和创新能力；从“验证性”实验到“综合设计性”实验教学模式的转变，以期对操作系统原理教学和实验模式改革有所启发，使学生充分利用所学知识和技能，认识到操作系统课程在计算机科学领域中的重要地位和作用。
参考文献：
[1]范辉.操作系统原理与实训教程[M].北京:高等教育出版社,2003.
[2]王振邦.高职操作系统原理课程教学改革初探[J].计算机教育,2007(18).
关键词:计算机操作系统;四阶段学习方法;多层次实验;
中图分类号:G642 文献标识码:B
1引言
“计算机操作系统”是计算机专业的主干课程之一。内容多而杂,涉及范围广,系统性不强。加之其处于计算机的内核,看不见,摸不着,难讲,难学。近年来课程团队成员潜心研究“操作系统”课程的教学体系,积极进行教学改革,形成了我们独特的教学思路、教学内容、教学方法及实验设置。
2循序渐进的教学改革思路
根据“操作系统”课程的特点,以及多年来对“操作系统”教学实践的体会,借鉴他人及国内外在该课程教学上的经验和成果,确定了如下“操作系统”教学改革的总思路。
(1) 以学生为本的教学理念
在教学时充分考虑学生在教学中的作用,逐步从以教师为中心的教学模式过渡到教师、学生并重,到最终实现以学生为中心的教学模式。以学生为中心,就是要改变教师在教学中的位置,教师在教学中不再是一个主要的讲解者,而更重要的是一个教学的组织者,让学生更多的参与到教学的各个环节当中去。坚持以教授学生基础知识、基本技能为主,注重培养学生的分析问题,解决问题的能力,做到授之以渔而非授之以鱼。
在“操作系统”的教学过程中,我们总会根据教学情况拿出一到两次课的时间,让学生就操作系统的有关问题
在全班做报告并组织学生讨论。教师事先布置一些讨论题目,供学生选择;学生也可以根据自己的兴趣选题。通过查阅资料、撰写报告、制作报告课件、做报告等一系列环节,可以培养学生的资料查阅、资料组织、文字组织、口头表达等能力。学生报告后,教师组织学生讨论,然后由教师进行点评,充分发挥学生的主观能动性。实践证明,这种方式大大地开阔了学生的视野,是对课堂教学的非常有益的补充,起到了很好的教学效果。
(2) 有机结合的课程体系
我们的“计算机操作系统”课程从最初的仅由“操作系统原理”单门课程,发展到涵盖“计算机操作系统原理”、“Windows操作系统核心技术”(微软精品课程)、“计算机操作系统课程设计”、“系统级程序设计”(引自美国卡耐基-美隆大学)、“高级操作系统”等课程的课程群,形成了从操作系统基本原理(“计算机操作系统原理”)、到实际操作系统设计和实现技术(“Windows操作系统核心技术”)、到操作系统实践(“计算机操作系统课程设计”及“系统级程序设计”),到高级操作系统技术(“高级操作系统”)的循序渐进地、涵盖原理、技术、设计、编程实践的课程体系。这几门课程相互衔接、相互补充、有机配合共同打造操作系统教学的课程体系。本科学生从三年级开始学习该课程群。
(3) 四阶段学习方法
操作系统是学生使用计算机时最先接触到的系统,而且在今后的学习、工作和生活中会不断地和操作系统打交道,所以操作系统的学习不仅仅是“操作系统”一门课的事情,而是与多门课程相关、需要长期学习的过程。操作系统学习的这种特点势必要求操作系统的教学也应该是一个阶段性的、循序渐进的过程,它应该涉及包括“操作系统”课程在内的多门课程以及与“操作系统”教学相关的很多环节,是一个教学体系。
我们认为,仅就操作系统知识体系的学习而言应该包括四个阶段:第一个阶段是从学生学习“计算机导论”等课开始,通过这些课程的学习以及日常和各种课程的上机实习,学生应该对操作系统有一个初步的、直观的了解。第二阶段是“计算机操作系统原理”课程及其它相关课程的学习,学生可以系统、完整的学习操作系统的基本原理、构成及其设计思想,并学习有关操作系统的实现技术。第三阶段是“操作系统”教学的实践课程,通过在具体操作系统(Unix或Windows)下的应用实践,对操作系统的各个知识点有更深刻的认识,并有可能设计、开发出创新性的思想和软件,从而提高学生分析、解决问题的能力。第四个阶段就是在以后的工作和学习中对操作系统的使用和理解,这一阶段有时候是终生的,一方面是操作系统在不断的发展和演化,另一方面是因为操作系统的使用和对其理解的相互补长。其中第二、三阶段应该作为“操作系统”教学的主要阶段,其他两个阶段是操作系统知识体系学习的必要补充。
(4) 理论与实践相结合的教学方法
操作系统处于整个计算机系统软件的最底层,抽象而不易理解,如果仅仅在课堂教学中讲解操作系统的原理,往往不易理解,甚至使人感到枯燥乏味。在长期的教学实践中我们地深深体会到,只有教学和实践相结合,理论和实践并重才能取得良好的教学效果。实践中我们体会到,所谓理论和实践相结合有两方面的含义,其一是指讲述操作系统的基本原理时必须与具体的操作系统实现(Unix或Windows)相结合,使学生理解抽象的理论在具体的操作系统中是如何实现的,有何异同;其二是指,学习理论知识的同时,一定要安排相关的实践环节,通过实践加深对理论的理解,培养学生分析解决问题的能力。
(5) 教学、科研相互补充
西北工业大学的建校目标就是要建设国内一流、国际知名的研究性大学。这就必然要求我们的教师要教学科研双肩挑,使我们的学生不但能学到基本的专业理论知识,而且能学到较新的知识、了解其发展动态。我们教学团队老师都是多年从事(嵌入式)操作系统、系统软件科研与开发的教师,主持或参加了多项国家或省部级项目、863项目、自然科学基金项目等,取得了多项科研成果。我们深深懂得教学与科研相长的道理,以及教学和科研相结合的重要性。所以教学中把我们在科研中取得的成果,如进程实时调度算法、快速文件系统等,不断的融入到教学当中。
3丰富多彩的教学手段
经过多年的建设,教学模式已从最初的纯理论教学改革为“课堂教学+课内实验”,发展成为现在的“课堂教学+课内实验+课程设计”,强化了实践教学环节,培养了学生的动手能力以及分析和解决问题的能力;课程的教学手段已由传统的“粉笔+黑板”方式发展为全程多媒体的现代化教学,不但增加了信息量,提高了教学效率,而且教学效果有了质的飞跃。
(1) 双语教学。根据当前教学与国际接轨,培养国际化复合型人才的要求,我们在计算机学院和软件学院的“操作系统” 教学中采用了双语教学。参考了大量的国内外相关的资料,特别是国外权威的经典教材,制作了电子教案。针对学生对全英文电子教案不能完全适应的现实,采用部分内容中英文并举的方式,取得了良好的教学效果。
(2) 多样的授课方式。为了提高学生的自主性和积极性,让学生积极地参与到教学环节当中,在某些章节开设讨论课,事先就某一内容让学生查找资料,准备讨论提纲,设计相关的算法。然后在课堂上组织学生讲解,然后进行讨论。课堂上学生踊跃发言,获得了较好的效果。为了鼓励学生的积极性,把讨论发言的成绩记入学生的平时成绩。
(3) 多样化的教材体系。电子教案主要是用于教师教学,把抽象的教学内容通过动画等手段融入电子教案中,效果良好。与此同时,学生也迫切需要相关的电子课件在课下学习。我们组织人员开发了“操作系统”多媒体教学课件,通过“操作系统小精灵”引领学生学习课程,图、文、声并茂,激发了学生主动学习的积极性。鼓励学生利用所学的操作系统的知识,就某个知识点编程制作动画课件,使学生不但加深了对操作系统知识的理解,还提高了他们的编程能力。
(4) 寓教于乐,活跃课堂气氛。操作系统的许多内容抽象不易理解,所以打比方、寻找相关的生活实例就成了课堂内外的重要工作之一。如操作系统的概念与社会大家庭,并发、并行与金庸笔下的快刀手,LRU算法与食堂排队吃饭等等都出现在课堂中。当发现学生注意力不集中时,故事、笑话、趣闻就成了活跃课堂气氛的有力工具,但这些绝不脱离课堂的主题。
(5) 以身作则,言传身教,自觉育人。课堂教学是体现教师教学态度、责任心的最直接场合,教师的一言一行都对学生起潜移默化的作用,学生会不自觉地以教师的行为作为自己行为的准则。因此,课堂教学是教书育人的重要环节。教师必须以身作则,严格要求自己,以自己严谨求实的科学态度,积极进取的精神状态,兢兢业业的工作作风去感染学生、带动学生、教育学生,培养他们作为新世纪人才应有的素质和能力,并使他们在人生成长的重要时期树立正确的人生观。
(6) 课堂授课和网络教学相结合。为充分利用网络这个先进的载体,我们已开发了“计算机操作系统网上教学系统”,其功能主要包括教师教学资源的、作业的布置、课程安排公告、学生成绩的统计和分析;辅导老师批改作业、上传资料和答疑;学生下载资料、提交作业和课程论坛;网上教学课件的浏览、在线考试和试题库查询
等。网上系统对课堂教学起到了有机的补充作用。
4多层次的实践环节
(1) 指导思想
如何在短时间内掌握操作系统设计思想与系统软件设计方法,并能把所学知识应用于软件设计和开发一直是“操作系统”课程教学探索的难点和热点。为了使学生更深刻地理解操作系统原理与设计方法,掌握有关系统软件的基本设计思想,加大课程实验环节的深度和难度,将更多的工程实际问题引入教学实验,成为解决这一问题的关键。为此,我们把操作系统的实践环节分成两个阶段:第一阶段是“操作系统”课程的课内实验环节,与“操作系统原理”在同一学期开设。第二个阶段是“操作系统课程设计”环节,在“操作系统原理”的下一学期开设。该课程作为与“操作系统原理”课程相辅助的实践环节,是一门实践类的专业基础课程。
通过实验课程,不仅可以使学生深入理解和掌握操作系统的知识和运用这些知识的能力,而且可以深化学生对主流操作系统的理解、培养学生良好的理论与实际相结合的意识、提高学生分析问题和解决问题的能力。
实践性课程的基本指导思想是以操作系统实践课程作为纽带,将“操作系统原理”课程与实际的软件设计与开发能力结合起来,加强培养学生对计算机系统的整体认识,从理论和实践两方面深化学生对软硬件系统体系结构的理解。实验内容的安排遵循由浅入深、循序渐进、精讲多练的原则,培养学生对计算机操作系统的深入理解,使学生全面了解操作系统的特点,熟练掌握操作系统的基本设计方法和系统工作原理。
(2) 实验设置
本着因材施教的原则,并依据实验的深度,将实验内容分为三个层次:
① 体验性实验:使用操作系统的相关工具或编制简单的程序,观察程序的运行,了解操作系统的各种行为,从而体会操作系统的相关概念;
② 验证性实验:通过分析有关操作系统的源码,修改相关的程序或实现教科书(参考资料)上的相应算法,验证操作系统中的原理和算法;
③ 创新性实验:结合具体操作系统源码的分析,针对操作系统的某些算法的不足,对其进行改进或提出新的算法并实现。
其中创新性实验主要针对选修“高级操作系统”的硕士研究生及部分优秀的本科生。
通过研究其他院校的实验内容和安排,吸收国外先进的经验,并结合“循序渐进、融会贯通、精讲多练”的原则,确立了在课内实验环节中以体验性实验为主、辅以验证应实验;在课程设计教学中以验证性实验为主、辅以创新性实验教学方针。
实验安排上从体验性实验开始,可以使学生及时上手,排除畏难心理。在验证性实验的安排上,把操作系统的实验和系统级程序设计、软件工程等相关课程的知识融为一体,把实验进一步分为:应用程序型的、模块型的。使学生举一反三,融会贯通。
实验前,给学生讲解具体的实验安排,要求学生事先编好程序,自己做一次CPU,反复检查程序,以提高上机实验的效率。
5加强国际合作,创立精品课程
计算机学科是一个发展非常迅猛的学科,目前,国际上主流的操作系统Windows和Unix的核心技术主要掌握在微软、IBM、SUN等国外大公司的手里。站在巨人的肩膀上,学习他们的先进技术和教学手段是提高我们的教学质量的捷径。
为此我们积极申报微软、SUN等国际知名大公司的有关操作系统的精品课程。已经申请到教育部-微软精品课程“基于WRK的操作系统课程设计”、微软精品课程“Windows操作系统核心技术”和SUN公司的OpenSolaris项目。这些精品课程的建设,使我们获得了很多宝贵的教学资源和与国内外同行交流的机会,开阔了教师的视野,提升了教师的教学水平,大大地加快了操作系统课程群的改革步伐。
6结束语
通过多年的“操作系统”教学实践,我们在教学理念、教学内容、教学方法、实验教学等几个方面实施了教学改革,提出了以学生为本、循序渐进的四阶段教学理念,形成了涵盖操作系统原理、技术、设计、编程实践多个方面的课程体系。教学过程中注重理论与实践相结合、教学与科研相互补充,采用丰富多彩的教学手段,强化实践性教学环节,设计了多层次的实验内容。取得了较好的教学效果。
参考文献:
[1] 邹恒明. 上海交通大学“操作系统”精品课程的立体化建设[J]. 计算机教育,2006(7):13-16.
[2] 史广顺,韩维桓,袁晓洁. 南开大学“操作系统”课程建设的思考[J]. 计算机教育,2006(7):21-24.
【关键词】南京电大 Struts J2EE 毕业设计 毕业论文
1 研究背景
进入新世纪以来，计算机网络技术在国内发展迅速，特别是在教育领域，教育产业化进程不断推进，高校间强强联合、不断实现资源共享。随着国内高校规模不断的扩张，合理并有效运用教育教学资源，推进教育管理方式转变，推进教育教学过程化管理，已成为各大高校重点关注的问题。目前，网络化管理技术已经在教育教学领域中的学生学籍管理、学生成绩管理、课程设置等方面都有了广泛运用。高校教学过程中一个非常重要的环节就是毕业设计（论文），与其它课程管理类似，其主要使用单机管理方式或是手工管理方式实现，包括对毕业设计（论文）步骤中的基本信息与成绩的输入输出实施管理，而毕业设计（论文）中的选题、过程控制与质量管理，以及整个毕业设计（论文）环节效果的统计分析等一系列环节都没有纳入系统管理中。
现阶段部分高校对毕业设计（论文）做法一般为指导老师前期给出参考题目，并通过纸质文件的形式发给学生，学生再从中完成选题或自行申报课题，由于正在毕业实习的学生比较分散，容易导致指导老师和学生之间沟通不畅，造成有些学生课题选择冲突；同时在教师指导学生毕业论文中后期，有大量表格由人工发放、填写、回收，导致效率极其低下；毕业设计（论文）完成阶段，通常需要运用纸质存储或者刻录光盘提交最终论文，常常导致资料堆积如山，查找不便。所以使用传统的手工管理方式对毕业设计（论文）资料进行管理不仅耗时费力，而且不利于教学管理工作者准确、及时地把握学生完成毕业设计（论文）的进展情况，给管理造成较大程度的困扰，甚至影响毕业设计（论文）的质量。因此，在这种情况下管理者应该充分利用高校的计算机资源和网络优势，按照具体管理规定研发出一款为高校量身定制的管理软件，完成对毕业设计（论文）网络化管理，这不仅重要，而且符合高校无纸化办公的发展潮流，这将进一步推动高校信息化建设的进程。
南京电大早在1999年成为教育部批准的首批电大人才培养方式改革与开放教育试点项目示范单位，属于“统筹规划、分级办学、分级管理”类型的远程开放教育教学系列的“省级电大”。至2014年春季，南京电大培养的教育本、专科学生已达52397人，每学年参加毕业设计（论文）的学生达到1800人，因此研发出一套南京电大毕业设计（论文）管理系统是非常有必要的。
2 系统分析
系统分析是站在企业应用系统内部，从抽象的概念高度上分析系统需求，敲定企业应用系统的要素、组成及结构，因而给出系统的分析模型，并为企业应用系统设计给出依据。在此我们给出一些功能性分析和非功能性分析的示例。
功能性分析要求南京电大毕业设计（论文）管理系统应该可以满足不同用户对南京电大对毕业设计（论文）管理的要求，按课题启动、申报课题管理、论文指导管理、论文答辩管理、论文终审管理等系列流程，能够实现不同角色应有的功能。南京电大学生可以浏览南京电大关于论文方面的公告，可以选择导师、提交课题，可以与导师交流，可以对自己的开题报告、论文及系统中资源进行上传和下载；南京电大教师可以选择自己的学生、查看学生课题、论文情况，可以对学生提交的课题、论文进行审阅，可以对自己的学生发出通知，向本校教务员汇报工作；分校教务员完成本校通知工作，维护本校教师与学生信息，向市校汇报本校论文工作；市校教务员可以对分校教务员、教师进行权限分配、调整；系统管理员需要完成业务数据备份、角色信息调整、系统安全运行、运行维护等工作。每一个用户登录南京电大毕业设计（论文）管理系统后都可以维护自己的个人信息，都可以利用南京电大毕业设计（论文）管理系统提供的查询与打印功能，都可以从系统中下载需要的资源，根据需要上传文档。
非功能性分析主要包括时间上响应不可以太慢，从而影响用户的操作，应在5ms-9ms之间；必须能够对所录入的业务数据快速的处理，得出执行结果，基本处理过程时间不可延迟过多，至多1-3秒；对学生的申请以及教师指导结果的传送和转化时间能够满足用户心理预期，不影响用户的使用，适应用户的任务需求为关键；对录入的课题申报、指导意见、答辩结果等要能够在短时间内产生响应结果与相关的查询。适应性上应该对录入的课题申报、指导意见、答辩结果等要能够在短时间内产生响应结果与相关的查询；运行环境需要支持Windows系列、Unix等不同运行操作平台，对于将沓鱿值牟僮髌教ǎ系统可作进一步的维护以满足其稳定性；接口流量不可过小，与其他系统能进行快速的数据交换与处理；大约在5-10年时间能够正常使用；运行期应对系统进行必要的更新维护，使其更加健全。
3 系统设计
南京电大毕业设计（论文）管理系统包括学生操作模块、导师操作模块、分校教务员操作模块、市校教务员操作模块、系统管理员操作模块。其中学生操作模块包括选择导师、申报课题、课题维护、论文过程汇报、浏览与回复导师意见等功能；导师操作模块包括选择学生、审阅学生课题、审阅学生论文、向本校教务处汇报、有关通知、浏览学校通知等功能；分校教务员操作模块包括维护本校学生、维护本校教师、与教师联络、向市校教务处汇报论文工作、本校通知、浏览市校通知等功能；市校教务员操作模块包括审核分校指导老师资格、审核分校上报答辩小组信息、完成终审论文成绩录入、向市校教务处汇报论文工作、市校通知等功能；系统管理员包括操作模块、包括角色信息管理、分校教务人员管理、市校教务人员管理、系统维护记载、系统安全管理、系统备份等功能。
图1中虚线框中登录系统、维护个人信息、查询与打印、上传下载材料等功能，学生操作模块、导师操作模块、分校教务员操作模块、市校教务员操作模块、系统管理员操作模块等模块都需要这四项功能，因此将它们单独列出。
4 技术简介
南京电大毕业设计（论文）管理系统运用Struts框架，Java的Web应用中运用的技术比较多，也较为复杂，所以研发过程中可选择的技术也多，项目管理必须考虑到开发人员个人的特长对开发任务进行合理分工，这就需要设计人员在系统设计阶段考虑周到。MVC模式可以很好的将业务数据模型和业务处理模型分离出来，这样研发出独立的业务组件，以便于在编写表示层页面阶段可以保证数据的一致性。在处理表示层页面文件和模型之间关系过程中，控制器就成为两者的桥梁，这样使得南京电大毕业设计（论文）管理系统项目能够成为一个整体的、系统化的工程。Struts框架在南京电大毕业设计（论文）管理系统中就起到了这个作用，在研发阶段可以很好的运用该框架开展开发项目，开发人员能够选择合适的模型组件。
在图2中，JSP和Struts为开发人员提供的一组标签能够完成页面的表示与数据显示等功能，使得开发人员可以编写丰富的视图功能。
5 系统实现
南京电大毕业设计（论文）管理系统各个部分的研发工作主要包括以下几个步骤：
5.1 创建视图
该系统采用Struts技术，视图的编写主要运用JSP技术，但和传统的JSP技术相比有两个明显不同。
（1）该系统在Struts下运用JSP技术研发视图，在页面文件中没有包括任何的脚本程序，仅是单纯的实现数据传递以及获得与显示从数据库返回的数据，对业务数据的处理和页面的跳转都是在业务层中执行。
（2）Struts框架给出了一组可扩充的自定义标签库，主要包含Bean标签、 Logic标签、HTML标签与模板标签。通过运用标签，能够简化编写用户界面的过程，而且更好地完成数据的封装。
5.2 创建模型
模型利用JavaBean组件，设计和实现系统的业务逻辑。根据不同的操作请求从Action派生特定Action类，调用由Bean组成的业务组件，建立由ActionForm 的派生类达到对客户层表单参数的封装。
5.3 创建控制器
在南京电大毕业设计（论文）管理系统中，中心控制器是由Struts提供(ActionServlet)，程序员一般无需对该ActionServlet执行二次研发；负责特定业务处理的Action类则是研发者研发任务的重点，这部分Action对象中会执行全部业务操作，处理结束，由Struts的中心控制器转向到JSP页面，把处理结果返回到客户端。
5.4 创建配置文件
包括两个配置文件web.xml和struts-config.xml，用来定义Struts系统中模块之间的交互。通过对该两个配置文件的定义，将Struts框架中MVC各部分联系起来，完成了一个真正的MVC系统。
南京电大毕业设计（论文）管理系统开启阶段学生申请导师界面见图3。
6 结束语
本文对现阶段高校毕业设计（论文）管理状况充分调研，分析总结现阶段高校毕业设计（论文）管理系统主要缺陷，在掌握毕业设计（论文）管理系统的需求基础上，结合南京电大毕业设计（论文）管理的实H状况，探讨了南京电大毕业设计（论文）管理系统设计与实现。本系统基于网络B/S方式设计思路，采用Struts框架技术与SQL Server2014数据库技术进行设计，具有一定的参考价值。
参考文献
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[3]陈泽强,徐梅玲.基于.NET的毕业设计管理系统的设计与实现[J].电子技术与软件工程,2013.
关键词：操作系统实验教学；实践能力；能力培养
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）38-0252-02
一、引言
操作系统是计算机及相关专业的一门重要基础课程，操作系统实验教学作为教学辅助环节十分重要，它的作用在于通过动手做实验，帮助学生解决从抽象理论到具体对象的认识问题，培养学生应用知识解决问题的能力。而目前我们的实验教学中还存在着很多问题，这些问题导致很大一部分学生学完课程之后只懂得空洞的理论，缺乏实践经验，因此需要从思想上重视操作系统实验教学，从教学内容和考评方式上改进以往的实验教学模式，从而提高学生的实践能力。
二、存在的问题
操作系统实验课程的主要目的一是帮助学生理解操作系统的基本概念、原理和机制，二是培养学生应用操作系统知识的能力，同时提高他们的实践能力和创新能力。而以往的课程实验中教师主要关注通过实验学员是否更好地理解和掌握了概念、原理，对实践能力和创新能力则关注不足。
这就导致学生在实验做完之后虽然加深了对操作系统理论和技术的理解，但脱离了操作系统的实际，并没有获得具体操作系统内部实现的感性认识，对整个操作系统的全局观仍然没有建立，分析问题和解决问题的能力没有得到提高。
三、强化课程实验，细化能力培养
为了将能力培养落实到具体的教学过程中，必须将其细化到各个教学环节中，尤其是实践教学的各个环节。课程实验是实践教学的主要环节之一。下面通过对实验内容、指导方法、考评方式等几个方面的改革，来达到强化课程实验，细化能力培养的目的，全面提高学生独立分析和解决问题的能力。
1.激发学生兴趣。教师可以提一些与操作系统相关的问题让学生课后思考，例如病毒和木马是如何攻击操作系统使之瘫痪的？如何终止正常的进程？为什么病毒进程无法被终止？因为提的问题贴近实际，会很大程度提高做实验的兴趣，他们也会更乐于去动手找出解决的方法。同时计算机发展速度很快，学生对新鲜事物有强烈的好奇心和接受能力，所以可以鼓励他们从网上了解关于操作系统的最新知识，下载一些最新版本的操作系统试用版进行使用，在使用的过程中培养他们的实践能力。
2.改进课程组织。操作系统在本科阶段的课程内容是原理与应用的交叉，根据不同培养对象在理论与应用之间分配权重。根据计算机相关专业培养对象的特点，将实验学时定为30学时，以国产的麒麟操作系统为实验环境，按照认知渐进的要求，由易到难安排实验内容。实验题目的确定以课程中的知识点为依据，使学生能够找到本实验在课程知识体系中的位置，和与其他知识点的联系。操作系统课程实验内容包括算法模拟型、使用验证型、代码分析验证型、系统设计型四类，教学中主要使用了其中三类，一共6个实验，如表1所示。
这六个实验，由浅入深。其中，实验0和实验1是对麒麟操作系统的基本应用，实验2和实验3是对原理中进程部分的典型算法进行模拟，实验4是对操作系统内核的裁剪，实验5是在理解文件系统的基础上设计的类Ext2文件系统。通过这几个实验，学员不仅可以了解实际操作系统的内部结构，而且可以合理运用相关理论知识实现操作系统核心运行机制，逐步将操作系统原理与应用融会贯通。
3.改进指导方法。实验过程中出现的错误和疑难问题，教师不要急于给出最后答案，而是通过逐步引导，让学生自己认识到问题所在，并通过讨论等形式来找到解决问题的方法，最后教师可以指出改进的方向，真正做到“授之以渔”而非“授之以鱼”。
实验教学不但要让学生理解如何做，还要让他们懂得为什么这么做、还可以怎么做、如何做得更好，留给他们广阔的思考、发挥和创造的空间。
例如：在课程设计中，两个学生用不同的程序设计出了相同的功能，那么就要进一步引导对两种方法进行对比，哪一种性能更优，为什么更优。培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
4.完善考评方式。过去课程实验的考评都是学期末交一个实验的设计报告，这种方式导致很多学生整个学期只做一个实验或者最后交作业时抄袭同学的报告，不能起到提高动手能力的目的。
新的考评方式中规模小、难度低的使用型和算法模拟型实验要求学生独立完成，而规模大、难度高的设计型实验让学生以小组为单位完成。学生根据优差结合、志愿和指定相结合方式分成小组，小组中需要明确每个人的角色和任务，最后根据学生在小组中承担的任务量和完成质量进行考评。实验结束，要求演示实现过程，并撰写设计报告（包括设计思路、采取方案、取得的成果、遇到的问题、总结与体会），每个实验根据难度和复杂度按一定的百分比计入成绩。通过实验、演示和报告的撰写，不仅锻炼了分析问题、解决问题的能力，而且提高了撰写论文的能力，为以后毕业论文的撰写打下基础。同时采用小组分工合作的方式也培养了学生之间的团队协作能力。
5.合理安排课程实验开设时间。以前的实验课一般安排在学期末，而这个时候是期末考试复习阶段，许多学生忙于理论课考试复习，无暇顾及课程设计，直接影响了实验的教学质量。
因此课程设计应晚理论课两周左右开始，教材中的前两章讲完之后就可以进行前3个实验（实验0、实验1和实验2）。这样既可以通过实验来及时巩固理论知识的学习，又不会和理论课考试发生冲突。
四、结束语
实践教学是教学实施过程中不可忽略的一个重要环节，不仅要求学员掌握本课程的基础知识和技能，还要使学员掌握从事科学研究的各种基本技能、方法和思维方式，具有分析问题和解决问题的能力，能够将理论与实践相结合，形成自主创新意识，培养优秀的专业素养。
参考文献：
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[4]成娅辉，姚宏.操作系统实验教学改革的探讨[J].邵阳学院学报：社会科学版，2008，（S1）：244.
[5]朱克敌.项目开发管理课程设计教学方法研究与实践[J].计算机教育，2010，（16）：88.
Research on teaching model of "operation system" course based on cloud computing
Ouyang Chunping， Yang Xiaohua， Yu Ying， Li Xiaoyun
（College of computer science and technology， University of South China， Hengyang， Hunan 421001， China）
Abstract： The content of "operating system" course is abstract and closely related to computer hardware. "Operating system" is widely considered to be a difficult core course of computer major for both teachers and students. In this paper， a reform scheme of applying cloud computing to "operating system" course teaching is proposed， which includes task-driven theoretical teaching， autonomous teaching content expansion， and layered teaching practice. The practice shows that this teaching mode can help students to master the course emphasis and overcome difficulties， improve students' autonomous learning ability， and it may promote the development of quality education in computer professional objective.
Key words： operating system； cloud computing； theoretical teaching model； teaching practice reform
0 引言
“操作系统”课程是计算机专业的核心课程之一，计算机硬件基础、程序设计语言、数据结构、、软件设计和计算方法等多门课程均是它的前导课程。“操作系统”课程具有概念抽象、理论性和实践性强等特点，对提高学生的思维能力、动手能力、创新能力具有十分重要的意义[1]。云计算是计算机领域新兴的一种理念和技术，“云计算辅助教学”则是云计算技术在教育教学领域的新应用场景。云计算平台的虚拟化及通用性的特点将为高校发展网络辅助教学提供改革与创新的契机[2]。因此，我们提出了利用云计算技术搭建操作系统教学辅助平台，从理论学习、课外自学以及课程实践等三个方面进行操作系统教学模式的柔性化改革，以求取得良好的教学效果，适应素质教育的发展，提高学生的综合能力。
1 操作系统课程教学的现状
归纳目前“操作系统”课程教学模式的特点有以下[3-4]。
⑴ 传统的操作系统课程教学偏重于理论知识的讲解，内容抽象且庞杂，学生很难将这些抽象的理论知识与实际操作系统中的功能一一对应。由于不能与实际系统相结合，使得学生无法系统地掌握课程内容，造成了学生对课程学习的畏难心理。
⑵ 操作系统课程的理论教学主要采用的是课堂授课方式，教师是知识的权威者，是传授知识的主体，因而形成一种“灌输式”的教学方法。启发式、案例式、讨论式等教学方法采用较少，缺少自主思考空间，使得学生对本来就晦涩难懂的操作系统原理知识更加难以消化理解。
⑶ 理论授课与课程实践独立开展是操作系统课程实践中普遍采用的模式。操作系统课程实践环节往往放在所有理论课程结束之后，集中10个课时完成一些主要算法的实现。然而有些内容在理论学习阶段就一知半解，有些甚至已经被学生忘之脑后，由于实践学时有限，最终学生都以交差的心态完成实践任务。所以这种将理论与实践完全割离的教学方式，难以帮助学生建立起完整的课程知识体系。
现代化网络信息设施的缺失，不能为师生提供一个贯穿整个操作系统课程体系的交流平台，学生的疑问不能得到及时的解答，前面的知识尚未掌握又被灌输新的知识，长而久之，将导致实践环节培养的失败[5]。因此，计算机操作系统课程的教学方法和实践模式的柔性化改革势在必行。Google云计算平台是一个面向非技术人群的所见即所得的网络平台，基于它搭建的辅助教学平台，将使学生不再受时间、地点的束缚，只需通过网络和简易的终端设备就可以在线查看“云端”的电子教案、教学视频，还可以实现多人协作讨论及实验。这种云计算支持的辅助教学方式，可以解决“操作系统”课程教学中理论抽象难懂，教师灌输式教学、实践滞后脱节等一系列问题[6-7]。因此，我们提出了基于Google云计算的教学辅助平台为基础的“操作系统”课程教学模式的柔性化改革新思路。
2 操作系统课程改革的具体实施环节
笔者结合多年的操作系统课程教学经验，对如何实施云计算支持的“操作系统”课程改革提出几点建议，具体思路可分为以下三个环节。
2.1 互动式理论教学模式的柔性化改革
在我国传统的课堂教学模式中，教师通常作为主体，采用提示、引导、渗透、归纳、分析等方式一味地向学生灌输理论知识，培养的学生虽基础扎实，但其独立思考能力和创造能力都被严重束缚。而且由于操作系统课程中理论知识的抽象性，灌输式的教学更加使得课堂上的2个课时的理论授课变得紧张，学生难以消化。为了提高课堂教学效率，强调学生主体地位，及时发现学生理论学习中的问题，我们考虑建立一个基于Google教育云套件的教学辅助平台，为启发式、案例式、讨论式等教学方法的实施提供信息支持。
首先，利用Google教育云套件制作课程教学辅助网站，分成教学任务详解、课前任务解析、课后教学评价、前沿知识解读、实践教学社区与教学资源中心等几大模块。在每堂课开始之前，准备几个与重点内容相关的，学生容易理解的日常生活中的实例设置问题，如：进程同步问题与马路上十字路口信号灯的关系、磁盘访问的移臂算法与电梯移动的相似性特征等问题等。学生可以登录网站中的课前任务解析模块，浏览本次课的重点内容及需要讨论的问题，让学生有充足的时间对问题进行思考和查阅资料。在课堂上安排学生对课前准备的问题展开讨论，鼓励学生互相提问。在课堂讨论的过程中，教师只是起到引导作用，可以参与学生的探讨，而非直接给出答案。
其次，教师课后把这节课程所使用的教学文档和相关素材等上传到辅助教学平台中的教学资源中心进行共享，学生可以在课后自由浏览、查看和下载。这种问题驱动式和互动式教学方式，增强了师生互动，既培养了学生自主学习的能力，也激发了学生学习操作系统课程的兴趣。
2.2 开放式教学内容扩充的柔性化改革
教学中不仅要归纳基本教材的主要知识点，还要结合当前课程教学的新知识，积极引导学生有效利用各种现代化资源，随时跟踪了解国际操作系统发展的动态和热点、难点问题。课堂的二小时教学内容毕竟有限，除基本知识点外，无法涵盖大量的扩展知识点，所以在教学内容的改革环节，我们仍然利用基于Google教育云套件的课程教学辅助平台，为学生提供自主协作学习环境，通过发挥学生的主观能动性获取一些与当前国内外操作系统发展相关的前沿知识，从而形成对课堂基本知识点教学内容的有效补充。
在教学辅助平台中的前沿知识解读模块，教师设定一些可选的与目前操作系统实际应用相关的专题分类，例如新兴的Android手机操作系统原理介绍，Mac操作系统与Windows操作系统的实例比较，以及多核操作系统的实现机理和设计思想等。学生在给定范围内自主选题，然后组成研究学习小组（3-4人为一组），利用各种参考资料和google docs文档云服务，对某个前沿专题展开协作学习和研究，并撰写报告。在以小组形式完成报告的过程中，学生必须进行协作交流和讨论，这样可有效地培养学生运用信息技术解决学科问题的能力，提高了学生自主学习的积极性，也扩大了其理论知识面，建立了更全面的课程知识体系。除此之外，教师可利用云计算教学辅助平台，创建基于Web的操作系统习题库及测试平台。该平台将从习题库中随机抽取多道不同类型的题目，自动生成一套测试题，在学生提交答案后，可以实时进行纠错和评分。这种开放式测试平台可以帮助学生随时进行知识点的查漏补缺，可以作为课堂教学的有效补充。
2.3 分层式课程实践的柔性化改革
对于课程实践的改革，我们设计六个主题实验，涵盖了计算机操作系统原理中的重要概念与方法，如进程创建、进程同步、处理机调度、文件管理、存储管理及设备管理等核心内容。这些主题又可以划分为算法验证和系统设计两个不同的层次。算法验证主要针对单个知识点的教学实践，如对处理机调度算法（FIFO、RR）、进程调度算法（FCFS、FPF）等进行编程实现。系统设计则是针对每个实践主题开发模拟系统，如进程管理模拟系统，则会包括进程创建、进程同步，以及进程调度的多个算法的集成实现。在进行实践教学时，学生以小组形式完成实验任务，每个小组选择一个主题，人数一般4-5人，要求学生通过云计算教学辅助平台按组提交实验报告及相应的代码。
在课程实践教学的改革中，我们借助云计算辅助教学平台开发了实践教学社区，向学生提供在线作业提交及嵌入式编译环境的服务，同时也能帮助老师实时地掌握各小组课程实践完成的进度，及时发现存在的问题，并通过教学社区提供的gmail邮箱服务、google talk实时通讯服务与学生共同进行方法探讨。这种基于云计算的分层式课程实践改革，无论从实践内容还是实践方法上都是具有创新性的。分层式的实践内容设置，不仅让学生通过算法验证环节可以加深对每节课知识点的理解与掌握，也可以通过系统设计环节提升学生对于操作系统整体知识体系的认识，帮助提高学生的实际软件设计、编程能力。基于云计算辅助教学平台的课程实践方案，进一步增强了实践环节中师生的互动，教师的实时检查与评价可以充分调动学生的自主学习热情。学生的在线系统开发与即时讨论，不仅为课程实践教学提供了便利的软硬件平台，也培养了学生及时发现问题，主动解决问题的多元能力。
3 结束语
在信息技术迅猛发展的时代，“操作系统”课程也应该与时俱进，为此，我们更新了教材中陈旧的内容，加入一些最新的计算机操作系统理论和技术，对传统的灌输式教学方法进行改革。所以，在制定“操作系统”课程理论与实践教学的改革方案时，我们针对传统操作系统课程教学中存在的问题，强调充分发挥学生的主体作用，利用信息技术丰富教学形式，把柔性化改革贯穿到理论教学模式，教学内容扩充，实践教学改进等多个教学活动环节中，从而提高学生自主学习能力，使学生系统掌握操作系统课程理论知识，增强了学生创造性实践的能力，提高了自身素质。
