操作系统课程教学理论与实践如何有机融合？

2022 年 6 月 9 日 中国计算机学会

我国在信息科技前沿领域面临着“缺芯少魂”的局面。这里的“魂”指的就是以操作系统等为代表的核心基础软件。近年来，随着国外越来越多的制裁和技术封锁，我国越来越重视基础理论和基础软件研究。

操作系统是计算机中最基础、最底层的系统软件。与应用软件开发不同，操作系统的代码量大且与硬件联系极其紧密，因此操作系统的研发对开发者有着更高的要求。操作系统研发人员不仅需要能熟练地进行软件编程，也需要了解底层的计算进硬件知识。因此，相较于应用程序的开发人员，操作系统的人才培养难度更大、要求更高。

操作系统课程是计算机类专业的核心课程，未来，我国计算机事业的“魂”也必然由一代又一代的学生去铸就，所以操作系统课程的教学至关重要。然而这门基础性的关键课程，目前教学中，众多一线教师都在思考以下一些共性问题：

问题1：操作系统教学中理论与实践如何更好地结合？

将操作系统原理与实践相融合，能够有助于学生建立系统级思维。当前操作系统的原理授课侧重于把知识点打碎，让学生能够聚焦于某一问题，从而便于学生掌握和理解。这种学习方法会让学生在学习操作系统过程中经常出现“知其然，不知其所以然”的困惑。对于操作系统中某一技术（如处理器调度等），理解起来难度不大。但操作系统是一个系统级的“大象”，仅仅从知识碎片出发，学生容易出现“盲人摸象”的问题。因此如何帮助学生建立系统级的、整体的概念，是目前操作系统教学亟待解决的重要问题。

而实践课却能够有效地将碎片化的知识点联系起来。例如，操作系统对于进程的管理，不少教材采用单独的章节进行介绍。而在真正的操作系统内核实践中，进程管理、内存管理、文件系统等都是密不可分的。因此，操作系统的实践课程有助于学生“瞻前顾后”，将课程知识点串联起来，从而建立完整的系统级概念。

虽然原理课与实践课能够互相补充，但实践课与原理课如何有机融合仍然是一个非常值得探索的话题。

问题2：操作系统教学如何实现“因材施教”？

孔子强调教学要“有教无类、因材施教”。对于不同专业背景学生应设置不同的教学内容，采用适应学生所学专业特色的教学手段和方法。而目前操作系统的教学方案较为单一，对于计算机类专业采用统一的教学内容，很少有面向专业领域定制化操作系统原理与实践的教学内容。

因此，如何实现面向学生的个性化教学内容，根据学生实际学习情况定制个性化学习成长路径，是需要进行深入思辨的问题之一。

问题3：共享共建操作系统教材是否可行？

目前，国内外关于操作系统的教材以及在线教学内容非常多。

这么多的资源和内容实质上有不少存在重叠。计算机中有一个典型的“开源”思维。国外有句俚语叫：“Don’t reinvent the wheel”。Linux最大的成功也并非Linus Torvalds的代码写得多么好，而是在于其开源思想，这为现代计算机和软件技术的发展带来了巨大影响。既然有了那么多教学资源和素材，我们在进行操作系统课程改革时，能不能“择其善者而从之，其不善者而改之”？将开源的理念引入到操作系统的教材建设中来，建立共享共建的操作系统教学知识库？这是非常值得思考的问题，也值得我们探索。

问题4：操作系统领域的产学研融合现状如何，需要在哪些方面进行优化改进？

操作系统的教学一是为了培养未来担负起国家操作系统基础软件建设的核心技术人才，二是为了提高未来的计算机人才的系统和综合能力。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。不管是原理课程教学还是实践课程教学，目的都是为了让学生能够“学以致用”。因此，操作系统的产学研结合显得尤为重要。国产化操作系统事实上有不少企业在进行研发，而想要得到推广应用仍然受到软件生态以及易用性的困扰。操作系统的产学研如何能够有机结合、打通各个环节，是当下亟待优化改进的问题。

围绕上述操作系统教学中存在的问题，CCF青年精英大会专题论坛“强基铸‘魂’——操作系统课程的理实交融”将邀请国内从事操作系统一线教学的资深专家，共同探索操作系统教学中的桎梏、人才培养的能力短板等问题。论坛希望推动深度打造操作系统教学的知识图谱，构建条理化、逻辑清晰的知识体系等行动，为不同专业学生提供个性化的教学实施手段，为操作系统人才培养献言献策。该论坛由CCF主办，CCF YOCSEF郑州学术委员会承办。

本论坛的日程安排如下：

2022年6月11日下午13:30-17:30在线召开
报告时间	报告嘉宾	报告题目
13:30-13:50	陈向群教授，北京大学	如何理解操作系统教学的“魂”？
13:50-14:10	向勇副研究员，清华大学	利用开源工具改进操作系统教学效果
14:10-14:30	陈莉君教授，西安邮电大学	基于开源社区的操作系统教学与实践
14:30-14:50	夏虞斌副教授，上海交通大学	操作系统教学实践：产教研的融合
14:50-15:20	名师面对面 & 茶歇
15:20-15:40	蒋炎岩副研究员，南京大学	模型检验与并发
15:40-16:00	胡海江总监，麒麟软件有限公司教育发展中心	麒麟操作系统课程在高校的应用与实践探讨
16:00-17:30	Panel环节： 1.操作系统教学中理论与实践如何更好地结合？ 2.操作系统教学如何实现因材施教？ 3.共享共建操作系统教材是否可行？ 4.操作系统领域的产学研融合现状如何，需要在哪些方面进行优化改进？
论坛执行主席	数学工程与先进计算国家重点实验室副教授王俊超河南师范大学副教授李功丽

论坛举办及直播时间：6月11日13:30~17:30

在线直播间：（请提前关注和收藏）

欢迎参与论坛群讨论：

直播链接：

（请复制以下直播链接到浏览器打开观看）

https://mobile.ccf.org.cn/web/html7/TYMB.html?channelId=8a9e362c8113f20301812dde5943009b&superChannel=8a9e362c8113f20301812dcd8275005d&globalId=m9437899928309637121645058669061

https://www.withzz.com/live/895402771

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关于YEF 2022 大会围绕“计算+行业”的蓝图，以“ 大计算、大融合 ”为主题，邀请国内外来自高校、科研单位、大型IT企业的著名专家作高水平的学术、技术报告，同时还组织畅想未来的“思想秀”，展现计算机界青年创业者风采的“科技创业秀”，为大学生提供展示舞台的“大学生学术秀”。除此之外，本次YEF更推出“我国软件供应链安全问题及解决之道”、“探寻当代科技Heroine（女性英雄）的成长模型”、“安全可靠人工智能算法”、“大规模强化学习的未来之路”、“人工智能如何助力科学发现与计算？”等22个值得期待的观点论坛和技术论坛。另有“青科看未来——人工智能的发展困境和突破机遇”大会论坛和““计算+”的成功经验与所面临的挑战”大会论坛。