一、课程简介
《操作系统》是yl7703永利集团官网开设的操作系统课程，面向计算机科学与技术专业员工，共计48学时，3学分，属于专业核心课程，本课程是面向计算机科学与技术专业开设的通识教育必修课，是高等院校工科计算机类专业的一门重要专业基础课程，具有理论性、综合性和实践性。通过讲解操作系统基本概念、进程描述与控制、进程调度、进程同步、存储器管理、虚拟存储器、输入输出系统、文件管理等内容，使员工深入理解计算机系统的核心运行机制，掌握操作系统管理资源、协调程序的底层逻辑，从而构建完整的计算机系统知识体系。通过课程学习，员工需学会分析操作系统如何实现进程调度、内存分配、文件管理等关键功能，理解并发执行、资源竞争等复杂问题的解决思路，培养从系统层面优化程序性能、排查运行故障的能力。同时将课程思政融入教学，培养员工创新精神和强烈的社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。
二、课程目标
（一）知识目标：
在基本原理方面，重点掌握操作系统的基本概念、基本原理、基本方法和主要功能；在核心技术方面，重点掌握操作系统关键技术的实现机制和具体方法。内容包括进程管理、进程调度、内存管理、文件管理、设备管理等。
（二）能力目标：
具备设计应用操作系统知识解决问题的可行方案，强化算法、模块化、软件代码分析等专业核心意识；能运用操作系统知识解决实际问题，具备分析和优化系统性能的能力。具备操作系统重所运用的理论、技术、方法等推广应用到其他领域的能力。
（三）思政目标：
通过本课程基础理论的学习，使员工逐步掌握科学的学习方法；通过进程调度的“公平性”设计，引导员工理解“公正”在技术与社会中的重要性。结合文件权限管理模块，强调遵守规则（如网络安全法）对系统安全的保障作用。通过系统资源分配案例，培养员工严谨负责的职业态度。
1.知识目标：
（1）掌握操作系统五大功能与四大特征：如进程管理、内存管理、文件管理、设备管理、作业管理，能够运用进程同步、调度、虚拟存储等原理解决并发与资源竞争问题。
（2）理解处理机调度的核心算法：包括FCFS、RR、MLFQ、CFS 等，熟悉调度指标（周转时间、等待时间方差、吞吐率）及其公平-效率权衡。
（3）熟悉存储器管理的基本机制：如分页、分段、段页式、请求调页、页面置换算法（LRU、Clock、OPT），能够解释计算机系统内存抖动与性能断崖现象。
（4）了解操作系统前沿趋势：如异构多核调度、可信执行环境（TEE）、微内核与形式化验证，拓宽员工系统软件研发视野。
2.能力目标：
（1）系统分析能力：掌握perf、BPF、SystemTap 等跟踪工具，能对 CPU 利用率、调度延迟、缺页异常进行定量分析并定位瓶颈。
（2）问题求解能力：通过设计“公平-效率”兼顾的调度策略，培养员工独立建模、算法实现与性能评估的综合能力。
（3）工程操作能力：熟练编译Linux 内核，添加自定义系统调用；能使用 Qemu+GDB 调试内核模块，完成从修改源码到性能测试的闭环。
（4）团队协作能力：在大型系统项目中分组承担调度器、内存池、文件系统加密等子模块，通过Git 协同与 Code Review 培养沟通与集成能力。
3.思政目标：
（1）科学精神培养：通过追溯国产操作系统“麒麟”“openEuler”迭代史，弘扬敢为人先、严谨求实的工程师文化，强化员工创新意识与底线思维。
（2）爱国主义教育：结合“天河”超算、嫦娥探月、北斗导航等国家重大工程中自主 OS 的关键作用，激发科技报国情怀与民族自豪感。
（3）社会责任感培养：通过讨论12306、双 11、健康码等高并发场景下的资源调度，引导员工树立“一行代码影响亿万人”的职业敬畏与责任担当。
（4）价值观塑造：借“进程公平调度”案例阐释社会主义核心价值观“公正”，将法治（《网络安全法》）、伦理（数据隐私）、可持续发展（绿色计算）融入系统设计，培养有温度、有使命感的系统软件人才。
三、课程思政案例
“公平与效率的辩证法——12306 春运调度中的中国方案”
（一）案例介绍
1．背景介绍：
2012—2023 年，12306 峰值日请求超 2000 亿次，瞬时并发 40 万 QPS，全球罕见。系统早期因“先来先服务”+“忙等待”导致大量请求饥饿，公平性缺失引发舆论质疑“技术冷漠”。2015 年起，技术团队引入“动态优先级+时间片分级+队列分层”三级调度模型，将公平性量化成“等待时间方差”指标，与效率指标“吞吐率”共同纳入目标函数，实现春运 90 秒内售罄阶段“零饥饿、低延迟、高吞吐”。该方案 2018 年获中国计算机学会科技进步一等奖，成为“中国智慧”解决超大规模并发资源分配的典范。
2．案例分析：
（1）技术-价值耦合点：进程调度“公平性”算法设计↔社会主义核心价值观“公正”；
（2）法律-技术耦合点：售票实名制、用户隐私脱敏、日志留存6个月↔《网络安全法》第21、42条；
（3）职业-伦理耦合点：核心调度模块1行代码bug将影响2亿旅客出行↔软件工程师社会责任。
（二）案例适用章节
案例适用于第3章处理机调度与死锁——3.3 调度算法、3.4 调度评估指标。通过3.3、3.4学习，员工应掌握FCFS、RR、MLFQ等主流调度算法的核心思想与实现流程，能利用等待时间方差、吞吐率、响应比等指标量化评估公平-效率权衡；具备针对12306、云渲染等真实场景选择并改进调度策略的能力，树立“算法设计即社会责任”意识，将社会主义核心价值观“公正”转化为可测度的工程指标。
（三）课程思政教学设计
1．课前导入：
播放纪录片《中国超级计算机》片段，展示国产操作系统“天河”如何平衡资源分配效率与公平性，激发科技报国情怀。
2．课中实施：
① 理论讲授：教师对比 FCFS、RR、MLFQ 三种算法，用 12306 真实数据演示“等待时间方差”曲线，证明 MLFQ 在同等吞吐率下方差下降 62%。
② 情境体验：32 名员工扮演“进程”，手持“回家优先级”卡牌，现场模拟 FCFS 与 MLFQ 两轮调度，实测等待时间并计算方差，体验“公平”的可量化。
③ 法治渗透：播放“黄牛利用抢票插件被判刑”新闻 2 min，引导员工用 chmod、setuid 等命令设计“最小权限”售票终端，嵌入《网络安全法》第 27 条讨论。
④ 思政辩论：辩题“技术中立是否意味着开发者无需为公平性负责”，正方反方各 4 人，教师用“调度算法目标函数权重”作比喻总结：技术并非价值无涉，权重即立场。
⑤ 达成检测：学习通推送 2 道选择题，当堂正确率≥90% 视为知识点与思政点双达成。
3．课后总结：
课程思政融入后，员工能用“等待时间方差”论证公平，价值观显性化达标；但基础薄弱者辩论参与度仅30%，云实验编译等待过长。改进：①分层发放算法模板与“角色卡”，确保人人发言；②部署预编译云镜像，5分钟内完成内核重编，把更多课堂时间留给公平-效率探究与价值深化。
（四）案例特色与创新点
1．特色：
本案例以“12306春运调度”这一国字号、亿级并发真实场景为思政载体，将“公平-效率”技术权衡与社会主义核心价值观“公正”无缝衔接，实现价值观显性化、可量化；课堂让员工手持“优先级”卡牌扮演进程，现场测算等待时间方差，把抽象PCB、就绪队列转化为可触、可感的角色体验，破解操作系统理论晦涩难题；同时将《网络安全法》第21、27条写进实验评分细则，使法治教育从“讲座”变为“硬约束”，形成算法—法律—伦理三线并进的课程思政范式。
2．创新点：
（1）指标创新：首次把“等待时间方差”作为“公正”工程的量化出口，技术报告须同时呈现吞吐率与方差曲线，价值观不再抽象。
（2）评价创新：实验成绩30%赋给“合规性”，员工用chmod、setuid设计最小权限方案，并引用法条自证安全，实现知识—能力—价值一体化考核。
（3）方法创新：采用“角色沉浸式＋数据实证＋思政辩论”三环联动，课前数据预测、课中体感验证、课后价值升华，形成完整认知闭环；借助云桌面预编译镜像，5分钟完成内核重编，解决传统实验耗时痛点，让思政讨论真正占据课堂黄金时间。
四、课程评价
（一）评价方式：
本案例构建“三维三阶”评价矩阵。维度上，聚焦知识、能力、思政；阶段上，覆盖课前、课中、课后。课前让员工复习或采用调研等采集员工对公平的认同基线；课中依托学习通实时测验；课后以实验报告、思政反思短文并行，要求员工用200字自述“调度算法中的社会责任”。期末考试设有15%思政论述题，统一 Rubric，确保评分可比。所有数据汇入超星平台，自动生成知识、能力、思政达成度雷达图，实现可视化跟踪。
（二）评价结果：
知识目标：调度算法题平均分比往年有了同比提升，高阶思维题优秀率进一步提高；能力目标：员工能在实验报告中独立给出“公平-效率”权衡方案，其中个别员工能额外给出国产操作系统移植思路，体现创新迁移；思政目标：课前认同“技术人员应主动维护社会公平”；课程目标3（社会责任）达成度得到提升。员工反馈显示，认为“角色扮演＋法条引用”让价值观“看得见、摸得着、算得清”；督导听课评价“思政与技术无缝交融，课堂有温度、有深度”。数据表明，本案例有效实现知识、能力、价值三提升，为后续滚动改进提供精准数据支撑。
五、总结与反思
本案例以“12306春运调度”为载体，把“公平-效率”技术矛盾升华为社会主义核心价值观“公正”的量化探究，形成“算法—法律—伦理”三线并进的课程思政新模式。成功经验有三：一是国字号真实场景瞬间激活专业自豪感，员工从“被动听”转为“主动问”；二是将“等待时间方差”作为公正度量，价值观首次实现可测、可评、可改进；三是角色扮演、法条引用、思政辩论三阶递进，让课堂有“技术深度”更有“温度”。
然而，运行中也暴露短板：①辩论环节技术薄弱员工发言率仅三成，思维差异被放大；②云实验虽提速，但仍需员工自备环境，部分电脑因内核版本差异导致编译失败，影响体验；③现行评价虽设思政权重，但同组内“搭车”现象难识别，个体贡献度区分不足。
针对上述不足，拟采取三项改进：一是设计“分层任务包”，提供算法流程图模板与“观点卡”，让基础薄弱者照图说话，确保人人发声；二是建设课程专属容器镜像，预装已编译内核与benchmark，员工一键拉起，故障率降至5%以下，把黄金时间还给价值探究；三是引入“链上存证”小组互评，组内成员对每次实验贡献度实时打分并区块链记录，期末折算个人思政表现分，杜绝“搭车”，精准激励。
滚动改进后，本案例将在更大范围内示范“技术课也能讲出中国故事”，实现知识、能力、价值同步提升。
