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【关键词】衍生金融工具;风险管理;会计业务流程再造
一、研究背景
衍生金融工具的产生及使用,给国际金融市场带来了巨大活力,它以其特有的对冲和套期保值功能,有效规避利率、汇率或股市等基础产品市场价格发生不利变动所带来的系统性风险。因此,近十几年来,衍生金融工具成为国际银行业用以规避风险、开拓业务、谋取利润的经营手段,其在银行经营中的地位和作用日益突显。在我国,国内商业银行是开展金融衍生产品交易的主力军,主要从事自营衍生金融工具业务和代客衍生金融工具业务,业务品种有远期、期货、期权、互换及结构性产品等。从交易目的上看,商业银行代客衍生金融工具业务是在与客户进行衍生金融业务交易,即与其他交易对手进行反向交易,以消除市场风险,从交易中赚取一定比例手续费,承担很小的风险;而自营衍生金融工具业务则为基础工具套期保值目的而开展(从实际交易情况看目前此类交易量最大)或以盈利为目的而进行。虽然目前我国商业银行开展衍生金融工具交易的时间短、金额规模小、品种少,但随着国内金融市场的发展,不论从品种创新上,还是规模上都呈现快速上升趋势,不久的将来一定会被广泛使用。
由于衍生金融工具受外界影响变动大,加上本身构造的复杂性,使得它伴随着高风险,操作不当将会给商业银行带来潜在损失。上世纪90年代以来,衍生金融工具因其自身特点以及投机者的过度投机酿成了多次骇人听闻的巨额亏损和金融危机事件,全球的几乎每一场金融风险事件都与金融衍生工具有关,它的“双刃剑”效应成为风险管理的聚焦点。
与此同时,作为商业语言的会计也面临着不断满足衍生金融工具创新的风险管理的挑战。我国财政部于2006年2月15日颁布了新的《企业会计准则》,新准则的实施将原会计准则规定的在附注中披露的衍生金融工具纳入了表内核算,衍生金融工具的公允价值变动计入当期损益,使得市场价格的变动对损益的影响更大,衍生金融工具在不同的情况下可以成为资产或者负债。报表要求披露金融工具的账面价值和公允价值信息,同时披露对金融工具采用重要会计政策、计量基础等信息,要求披露与金融工具风险相关的描述性信息和数量信息。其中描述性信息包括风险管理目标、政策和过程以及计量风险的方法;风险敞口及其形成原因;数量信息包括风险敞口总括数据和各风险集中点的风险敞口金额;对金融资产和金融负债做到期限分析,判断企业面临的流动性风险并说明管理流动性风险的方法;市场风险(外汇风险、利率风险和其他价格风险)发生变动时,分析其对当期损益和权益产生的影响。这些都从形式上规定了要采用会计语言来揭示衍生金融工具信息,但是,会计流程的事后反映和原有的会计模式能否按照新准则的规定,有效地反映发展与变化中的衍生金融工具交易的真实程度,成为本研究的关注点。本文以会计业务流程再造为焦点,探讨如何对外提供可信的财务信息,以期对内满足商业银行全面风险管理的需求,实现有效决策,从实质上发挥会计的控制和风险预警功能。
二、衍生金融工具风险管理的会计需求
风险是指未来遭受损失的可能性。而风险管理则是指“银行或企业根据既定的目标,为防止其收入和债务受金融市场上各种不利因素的影响,以取得比较理想的风险承受程度的组合而进行的管理。它并不意味着要消除一切风险,而主要是把风险控制在所能接受的范围内。”即现代风险管理是在定性和定量分析基础上所建立的一整套管理程序,若其管理的范畴在全球内,就形成宏观金融管理;若其作用范围限定在企业内部,则形成微观风险管理。本文关注商业银行内部对衍生工具业务进行微观风险管理中对会计功能的需求以及其所产生的外部性。
(一)衍生金融工具的风险
国际证券委员会和巴塞尔委员会将金融衍生工具风险分为市场风险、信用风险、流动性风险、操作风险和法律风险五类。市场风险是指由于汇率、利率或金融资产价格等市场因素的波动使衍生金融的持有头寸价值发生不利变动,从而影响投资者财务状况的风险。信用风险是金融衍生工具交易中合约对手违约或无力履行合约义务而带来的风险。资金流动性风险是金融衍生交易活动中交易者所面临风险的集中反映,当交易者无法按合约要求追加保证金时,将被交易所强制平仓,从而面临巨额亏损;而合约到期无法履行支付义务时,则最终将导致企业的破产清算。操作风险是指由于信息系统或内部控制的缺失,如人为错误、系统失败、不正当的程序、管理控制失误等,而导致意外损失的风险。金融衍生工具的多样性、复杂性、奇异性和技术性,使其较之基础金融工具面临更大的操作风险,这客观上要求衍生交易主体必须具备先进的管理模型、完备的控制系统和专业的技术人员。衍生交易的杠杆效应使得任何的决策失误都将导致巨大的风险暴露,但也正是由于这一交易机制,更容易诱发交易员的赌博心态,进而违规操作。法律风险是指衍生交易合约不能依法执行而产生损失的可能性,包括合约约定不明确、合约本身无效、交易对手不具备法律授权、相关条款缺乏明确的法律规定等。
(二)衍生金融工具风险管理与会计信息系统
1.会计在衍生金融工具风险管理中的作用
从系统论的角度看,会计是人造的提供经济信息系统,它与企业其他系统(如风险管理系统等)协同运作满足企业和社会经济大系统运行的需求,对内的功能是适应企业需求,反映各子系统的活动情况、监督各子系统的运行、参与其他子系统的控制;对外功能则提供充分反映企业状况的可信的财务会计信息。衍生金融工具的交易最终会引起商业银行的资金变动,表现在资产、负债及所有者权益等会计要素发生的增减变化上。新准则的资产负债观(盖地,2007)将其公允价值计价,注重交易事项的实质确认,并在列表披露中规定相关的风险披露,强调了决策有用,会计不容质疑地在对衍生金融工具风险管理中起到了反映和评价的作用。同时,会计对过去事项记录与积累也为反映未来现金流入与流出的衍生金融工具提供数据,帮助报表使用者对未来进行合理预测,利于风险管理。而且,衍生金融工具风险管理也包含着会计风险管理:如对由于计量方法的不同或对经济数据粉饰所造成的风险管理;对由于会计数据变化或会计政策选择所造成的风险。
2.衍生金融工具风险管理的会计需求
金融市场变动速度太快,衍生金融工具品种的多样性和不断创新也使风险表现了非线性,它的风险传递也是高速的,传递过程也十分复杂,所以建立在健全的数据程序之上的高品质信息的适用性对于风险管理非常重要。从衍生金融工具风险的识别、计量、监测、报告制度、程序和方法上,都希望会计的反映、预测、监督、控制职能充分发挥作用。因为经济信息中七成以上的数据来自会计,会计信息的适时提供,将使衍生金融工具风险管理与对其交易业务所表现的会计信息系统产生紧密的联系。会计系统与风险管理系统的协同运作是满足商业银行的全面风险管理需求,针对衍生金融工具交易的特殊业务,探讨协同运作方式——衍生金融工具会计业务流程再造,以提供风险导向的会计信息。
三、衍生金融工具会计业务流程再造
(一)衍生金融工具会计业务流程再造的内涵
1.流程与流程再造
《牛津英语大词典》将流程定义为:一个或一系列连续有规律的行动,这些行动以确定的方式发生或执行,导致特定结果的出现。一般来说,流程是由一系列单独的任务组成的,使一个输入经流程变成输出的全过程。AllanM·Scher认为,“流程对输入的处理可能是转变、转换或仅仅照顾其通过,以原样输出。”Davenport和Short将流程定义为“为特定客户或市场提供特定产品或服务而实施的一系列精心设计的活动”。
1993年,迈克尔·哈默等合著《再造企业——企业革命的宣言》,代表了得到广泛公认的对再造的定义。他认为,企业再造是对业务流程进行根本性的再思考和彻底的再设计,也是管理理念的变革。银行再造(Reengineeringthebank)在20世纪80年代初起源于美国,是国际银行业在网络金融时代、信息化浪潮中寻求银行管理新模式的具有革命性的实践,其定义为:商业银行充分借助现代信息技术,以客户为目标,以业务流程改革为核心,从根本上对银行的业务流程和管理模式重新设计,以期在成本、质量、客户满意度和反应模式上有所突破,使银行集中核心能力,获得可持续竞争的优势。
2.商业银行衍生金融工具会计流程与业务流程
一般认为,企业流程主要由会计流程、业务流程和管理流程组成,会计是连接业务流程和管理流程的桥梁,负责从业务流程中采集数据,经过加工后生成企业管理活动所需的信息,支持企业的管理活动。特别是衍生金融工具这样复杂的交易,更需要将会计流程与其业务流程紧密联系,例如适时了解业务中如何将复杂的结构性金融衍生产品拆分成简单的、基础的、流动性好的产品,并利用相对简单的产品平掉风险,进行会计的及时反映;公允价值广泛用于各类衍生金融工具交易的确认计量中,涉及公允价值的一个关键问题是,能否从可观察到的市场价格或通过有效的估价技术直接得到公允价值,公允价值的取得离不开对业务的了解和相应的模型估价。因此,衍生金融工具业务流程对会计流程的信息采取的时间、方式、质量以及加工后的信息至关重要,会促进会计流程的增值内容、会计流程中的增值作业的增加和非增值作业的减少,保证了信息的有用和可靠,有利于对衍生金融工具管理的决策。所以,衍生金融工具风险管理的信息需要通过其会计业务流程共同完成。
3.衍生金融工具会计业务流程再造
本文所指的衍生金融工具会计业务流程再造是银行再造的组成部分,它的内涵则是借用再造理念,强调以会计业务流程为改造对象和中心,以风险管理需要为目标,对现有的衍生金融工具会计业务流程进行根本上的再思考和彻底的再设计,利用先进的信息技术以及风险管理理念,从衍生金融工具业务中采集数据,加工成管理决策有用的风险导向的会计信息,在最大限度上实现会计流程的增值内容最大化,满足风险管理的需要。在实践中,会计业务流程再造虽然有创新,但绝不等于完全否定过去,现有流程中的合理部分应予以保留,并根据会计制度的变化、新业务的拓展和客户需求的变化不断加以完善。
(二)商业银行衍生金融工具会计业务流程再造的动因
1.商业银行会计业务流程的制约
我国商业银行现有的会计流程设计多是为了适应既有的组织结构和管理的需要,讲究统一性和标准化,相对缺乏差异性和多样化。具体的会计、业务流程由不同的职能部门设计,会计流程往往远离业务流程,彼此间缺少衔接和协调,会计信息所采集的数据以资金流信息为主,且是在经济活动发生之后进行的,忽略了大量的管理信息,导致信息隔阂和信息重复存储,财务人员在加工信息时仅仅对采集的信息进行排序、汇总、过账,而很少考虑会计信息和业务活动的关联性,这样的财务报告并非直接可用,必须经过若干后台加工后才能提交到使用者手中。这样的会计流程很显然已无法跟上瞬息万变的衍生金融工具的业务风险管理需求。
新会计准则中规定,要求衍生金融工具在财务报表附注中披露其风险信息,如银行所具备的风险管理系统和与之相关的风险管理政策和程序,其风险计量体系获取以公允价值计价的资产和负债信息,得到风险暴露总额与获准的银行风险管理限额进行比较的情况。而银监会根据《巴塞尔新资本协议》等的要求,从监管角度出发,指出商业银行在其所提供的监管报告中需揭示衍生金融工具风险管理情况和对银行监管资本的影响,但两者要求的口径的不一致使财会人员在加工统一数据上疲于奔命。当然,定性也好,定量也罢,期末风险估值数据也仅仅提供某一时点的风险水平,无法满足其风险管理所需的适时的高质量信息。
3.商业银行衍生金融工具业务开展与IT支持
目前,我国开展衍生金融工具交易的商业银行一般都根据西方商业银行衍生金融业务的管理方法建立了前、中、后台的业务运作体系,但具体有所差别:前台一般设在资金部(或国际部、外汇交易中心)负责交易的执行和头寸的管理;一般设在资金部(或国际部、外汇交易中心)的风险管理处或相关处室,负责交易事前、事中和事后的风险评估及交易额度管理;后台设在清算中心,负责交易清算和控制操作风险。大多数银行目前仅授权其境内分支机构开展代客衍生交易业务,并明确规定由总行集中营运,统一核算。
IT技术的迅猛发展、网络的应用使得银行构建信息系统,进行实时跟踪、反映、处理其各项经济活动成为可能,各种交易和事项在发生时即可实时记录、实时处理、实时报告,满足了包括衍生金融工具风险管理在内的各项需求。网络环境下的会计模式、理论的研究,也为衍生金融工具会计业务流程再造提供了理论和发展的支持,成为其再造的动力。
(三)衍生金融工具会计业务流程再造设想
1.衍生金融工具会计业务流程再造的方法支持和核心策略建议
流程再造的具体方法主要是流程要素分析法,有二要素分析法和四要素分析法。在二要素分析法下,流程可以被广义地理解为做任何事情的方式,包含客体流和主体工作流。流程再设计的出发点就是改变这两个基本要素,使它们最大限度地发挥作用。具体方法有:改变客体或客体的载体、改变主体、实现主体工作与客体流之间的转换。在四要素分析法下,将流程分为活动、活动之间的联结方式、活动的承担者以及完成的方式等4个基本要素。流程再造可从4个要素上寻求突破。如活动本身的突破,有活动的整合、活动的分离和活动的废除;活动间关系的突破有两种可能:一是活动的某一顺序发生突破性的变化,导致一个高效运作的新流程产生,二是活动间的逻辑关系发生突破性变化,从而获得一个新的流程;活动承担者的突破;活动实现方式的突破主要体现在探索信息技术更为有效的利用。
衍生金融工具会计业务流程再造的核心策略是会计与业务流程之间信息的转换,应为增值的作业;利用网络环境、IT技术以及各处理模块,进行适时(just-in-time)在线(on-line)的信息加工、提供与应用;会计确认、核算、加工三阶段的处理在网络支持下,由相应的模型系统处理完成,形成适时的信息数据库。在各处理阶段的信息是可分离的,可选取的,当应用信息时可根据不同需求经授权提取,形成相应的报告:如适时的风险管理信息提取,适时的财务报表披露,风险预警等。
2.衍生金融工具业务流程再造设想
在衍生金融工具会计业务流程再造过程中,衍生金融工具业务流程的风险控制是关键,其增值作业的增加和非增值作业的减少,是会计流程再造的价值增值前提。现代经济高度社会化分工的必然结果是银行完全可以借用外部资源,把许多业务流程环节交由其它企业去协作完成。例如,利用业务外包将银行的局部性的信息技术业务委托给外部厂商或集成商去做,而自己只做核心部分,将流程分解到新兴的参与者,让他们只需专门服务于各自的领域,银行做其核心业务流程,掌握其核心信息。专门的风险管理部门负责对衍生交易各种可能的风险进行事前的评估,对交易对手的信用状况进行详细的调查和评估,对每一笔交易的风险特性进行测试并提出应对措施。风险管理部门应采取先进可靠的风险评估模型,准确测量衍生交易头寸变化时风险价值的变化情况,估计可能出现的极端情况下的风险状况。在此基础上,建立衍生交易的止损点和风险预警线,以便有效地管理市场风险和操作风险,并利用适时的财务报表充分披露。
【参考文献】
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关键词:经济管理;复杂适应理论系统;仿真研究
近年来,经济管理复杂适应系统的发展又上了一个新台阶,成为了一个融合多学科的专业领域,虽然经济管理复杂适应系统杂事还没有明确的定义,但是部分的学者将它归纳为简单的科学基础上的还原理论和经济理论。并且在此基础上糅合了经济管理系统论和人文精神,因此,加大了研究过程中的工作难度。
1 经济管理复杂适应系统的简单介绍
1.1 复杂适应系统的简单介绍
其实,复杂适应系统(Complex Adaptive System,以下简称CAS)理论是美国霍兰(John Holland)教授于1994年,在Santa fe研究所成立十周年时正式提出的。复杂适应系统(CAS)理论的提出对于人们认识、理解、控制、管理复杂系统提供了新的思路。CAS理论包括微观和宏观两个方面。复杂性和复杂系统的研究作为当前科学研究的热点是系统科学发展的新阶段已被有些科学家誉为“21世纪的科学”。尽管近代的系统方法是从20世纪40年展起来的,但一些朴素的系统思想却早在二、三千年前就在东西方出现了。奥地利学者,一般系统论创立者贝塔朗菲(v Bertalanffy)曾指出:“我们要是正确地提出和评价现代系统论就不能把它看作时髦一时的产物,而应把它看作与人类思想史交织发展的一种现象。”除此之外,亚里士多德作为古希腊百科全书式的伟大学者他的思想是古代朴素系统观中最丰富、最有价值的遗产,特别是他的“整体大于部分之和”的观念至今还是系统论的一条基本原则。复杂适应系统有以下几个特征。第一,它是基于适应性主体,适应性主体具有感知和效应的能力,自身有目的性、主动性和积极的“活性”,能够与环境及其他主体随机进行交互作用,自动调整自身状态以适应环境,或与其他主体进行合作或竞争,争取最大的生存和延续自身的利益。但它不是全知全能的或是永远不会犯错失败的,错误的预期和判断将导致它趋向消亡。因此,也正是主体的适应性造就了纷繁复杂的系统复杂性。同时逐渐的趋于混沌的边缘。复杂适应系统具有将秩序和混沌融入某种特殊的平衡的能力,它的平衡点就是混沌的边缘,也即一个系统中的各种要素从来没有静止在某一个状态中,但也没有动荡到会解体的地步。一方面,每个适应性主体为了有利于自己的存在和连续,都会稍稍加强一些与对手的相互配合,这样就能很好地根据其他主体的行动来调整自己,从而使整个系统在共同演化中向着混沌的边缘发展;另一方面,混沌的边缘远远不止是简单地介于完全有秩序的系统与完全无序的系统之间的区界,而是自我发展地进入特殊区界。在这个区界中,系统会产生涌现现象。
1.2 经济管理复杂适应系统的基本理论
经济管理系统作为人类社会的衍生系统,是科学研究的一个重要领域,其悠久的历史可以和人类社会媲美,它也是当代复杂性科学研究的一个重要领域。经济管理复杂适应系统主要就是复杂是一个系统在经济管理方面的应用。经济管理复杂适应系统作为复杂性科学研究的重要领域,是伴随着人类社会为产生的,以人为主体单位,并且构成组织系统,对于环境具有较强的适应能力,简单来说,就是以人和由人构成的组织为基本元素所构成的具有适应能力的系统。因为该系统主要的元素就是人,所以在该系统中,更加注重人的思考行为方式研究。正是由于人的行为的复杂性,给系统的运行带来了极大的不可预见性和不可描述性经济管理复杂适应系统作为以人为主要构成元素的复杂系统,在对它进行研究时,对人(或由人构成的组织)的思考、行为方式的刻划和理论模型的建立是不可避免的。在经济学的模型中,所有的构成元素都被货币化,因此,忽略了具有复杂性的细节问题。在社会模型中,构成元素都被看作是文化的产物,导致个人的思维与行为方式都被约束在文化与道德的范围内。而在心理学模型中,个人具备社会学模型中个人的特点,同时也具有一定个人的创造力和适应性,他们有自己的欲望,这些欲望之间不具备可以替代的关系。
2 经济管理复杂适应系统的仿真研究
2.1 经济管理复杂适应系统仿真的研究
仿真即用另一数据处理系统,主要是用硬件来全部或部分地模仿某一数据处理系统以致于模仿的系统能象被模仿的系统一样接受同样的数据,执行同样的程序获得同样的结果。系统仿真技术集成了计算机技术、网络技术、图形图像技术,面向对象技术多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识,是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础,以计算机和各种物理效应设备为工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。一般的仿真系统分类两大类,连续系统仿真及离散事件系统仿真,连续系统仿真是指对那些系统状态量随时间连续变化的系统的仿真研究。而离散事件系统仿真则是指对那些系统状态只在一些时间点上由于某种随机事件的驱动而发生变化的系统进行仿真试验。
2.2 经济管理复杂适应系仿真模型
所谓系统仿真(system simulation),就是根据系统分析的目的,在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上,建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型,据此进行试验或定量分析,以获得正确决策所需的各种信息。中国学者认为:系统仿真就是在计算机上或(/和)实体上建立系统的有效模型(数字的、物理效应的或数字物理效应混合的模型),并在模型上进行系统试验。对于经济管理复杂适应系统仿真的模型有很多。首先就是美国的SADIA的ASPEN的模型。ASPEN是美国Snadia国家实验室在上世纪九十年代中期采用多主体仿真技术开发的一个美国经济模型。由于ASPEN模型中强调仿真经济中的微观主体,所观察的各种经济指标拥有实在的微观基础,其微观与宏观的构成关系与现实经济有较强更加接近。ASPEN中包含了家庭、厂商、政府、银行、联邦储备、金融市场等多种类型的主体,这些主体在劳动力市场、产品市场、金融市场中扮演着与现实经济中对应微观个体相同的角色。90年代末,Snadia实验室在ASPEN的基础上对模型进行了改进,从而ASPEN-EE模型诞生了。在这个模型中,关注的焦点是短期电力市场的内部行为和外部影响。除此之外,还有CommASPEN模型。该模型是在ASPEN-EE上进行改进的,继续延用ASPEN的模型运行机制,但是对软件的类体系结构进行了重新设计。CommASPEN模型中的类主要包括主体、市场、基础设施等几种类型。为适应不同仿真应用的要求,CommASPEN对主体类与市场类的设计更加一般化,可以方便地将该模型改造为一个新的模型。在模型中增加了一个通信网络,厂商或家庭等主体都可以通过该网络进行商品的交易。该特点使得模型与现代经济的特点更加贴近,在模型中已显现出供应链的概念。除此之外,还有N-ABLE模型。2004年,snadia国家实验室的研究人员又研发出了新一代多主体经济实验平台N-ABLE,以分析美国社会中各类基础设施与经济的相互依存关系。与ASPEN、ASPEN-EE、CommASPEN模型。有所不同的是,N-ABLE以图形界面方式向用户提供模型输入/输出,允许用户动态地改变模型参数,以模仿诸如停电、港口关闭等多种类型的外部冲击。
结束语
经济管理越来越复杂,因此,只有对相应的经济管理食杂适应系统仿真进行仔细的研究,才能更好的对经济进行管理。虽然现在我国对于经济管理食杂适应系统仿真的研究还处于起步阶段,但是相信随着我国相关工作人员的努力一定会更加完善。
参考文献
操作系统是对计算机的各类软、硬件资源进行管理以充分利用计算机系统中的各类资源,并向用户提供良好的工作环境和运行界面的系统软件。操作系统论文作为在计算机硬件上铺设的第一层软件,提供了用户使用计算机的接口。因此,操作系统开发人员既具有软件开发方面的知识,也要了解硬件的相关知识。操作系统是一门综合性课程,它由许多概念、设计思想及算法等构成,因此,具有概念抽象、理论性强、知识点多等特点。操作系统是计算机专业一门重要的专业主干课,其教学目标是帮助学生了解计算机硬件和软件的关系、掌握操作系统各种功能的实现算法,注重通过对操作系统抽象的理论知识及系统结构的学习,培养学生开发和设计大型软件的思维和方法,提高学生软件开发能力。因此,操作系统这门课程配有相应的实验课程。
然而在实际教学中发现,该课程并未能有效的提高学生独立开发软件的能力,仅仅实现了让学生了解操作系统的构成及功能实现这一基本教学目标。这个问题的出现与我们课程特点密不可分。首先,课程设置偏向理论,课程内容偏向软件设计和算法实现,虽配套有实验课程,但比例较低,不利于提高学生的实践能力。其次,操作系统涉及到各类软硬件资源,因此,需要专门的实验平台,否则,直接采用传统的编码和调试方法及有可能导致系统崩溃。最后,对于操作系统这种大型软件的开发,需要学生具有较强的编程开发能力,实际上,很多学生并不能快速有效地将算法转化为可执行程序,少数学生虽能快速实现局部功能但对软件的整体思维和开发能力欠缺,目前大部分的实验工作主要集中与操作系统部分子系统功能的实现。本文对操作系统理论教学及实验教学中学生遇到的各种问题进行归纳总结,进而探讨培养学生的软件整体开发思维和方法,提高学生的独立软件开发能力。
1 问题归纳
1.1 局部思维方式
所谓局部思维方式是指学生在学习操作系统知识时,只关注当前学习或实践的内容与知识点,很少能将当前知识与前面的知识联系起来,这导致学习完一个知识点后,学生很可能不知道该知识点是为了解决什么样的问题。这样的局部思维方式是学生长期的学习过程中养成的不良习惯,不仅在学习操作系统这门课程中出现,在其他课程的学习中也同样存在。
操作系统是一个整体性软件,各章节的知识都是相互关联的,因此,在这门课程的学习过程中,这种局部思维方式带来的问题就更加明显。下面总结了几种由局部性思维带来的普遍性问题。
关注知识细节,忽视知识的宏观应用。实际教学中发现,很多学生在学习的过程中常常发生一叶障目的现象,通常的表现是学习了当前的知识点后,不知道学习该内容的目的,或者不知道该知识是用于实现操作系统的哪部分的功能的,因此,常常在学期结束后询问学生什么是操作系统,它有哪些构成和基本功能,很多学生还是一头雾水。这些主要是由于学生缺少以宏观的视角来看待和解决问题的能力,不能正确认识每个细小知识点在整个宏观问题中所处的位置。这就好比学生们仔细认真的观察了一砖一瓦(各个细小知识点)却不知道砖瓦是用来盖房子(开发大型的系统软件操作系统)的,或者即使知道使用砖瓦来盖房子,也不知道在什么地方什么时候使用什么材料来盖房子,概其主要原因就是学生过于关注一砖一瓦的实现细节而忘记关注砖瓦的使用过程,即只关注微观的知识细节,而忘记学习宏观的知识应用方式,这也是现在学生学习中的普遍性问题。
关注知识点个体,忽视整体联系。操作系统课程中,每个章节内容对应部分子功能的实现,每个子功能相互协作才能构成一个完整的操作系统软件。学生在学习过程中较多关注每个子功能的实现,而忽视了它们之间的联系,因此,无法有效的将各个子功能拼接成一个完整的系统软件。例如,学生不清楚I/O系统与用户之间的接口在哪,如何让处理机管理系统、存储管理系统、I/O系统等协同工作,等等。
1.2 知识储备不足
实际教学中,除了上述局部性思维方式外,学生知识储备不足也是影响课程学习的另一主要原因。我们知道操作系统是一门综合性课程,想要学好操作系统,既要了解软件开发的相关知识,也要有硬件的基础,因此,知识储备不足会直接影响操作系统的学习。其表现归纳如下。
⑴ 常见的概念模糊。例如,逻辑地址空间与物理地址空间、程序的链接、数据结构、虚拟化等等常见概念的理解模糊。还有很多同学不了解内存单元的地址,更不知道内存地址的作用是什么,因此,在介绍地址映射、数据装入内存的过程需要花费大量的时间去补充基础知识。
⑵ 硬件基础薄弱。计算机系统硬件组成知识薄弱,不了解计算机系统的工作流程,不了解计算机常见硬件的基本功能和基本特性。
⑶ 代码实现能力差。操作系统实验课程的教学中看到学生的编程能力普遍较差,且没有软件开发基础和思维方式,很多学生只注重功能的实现,不关注各个部分的接口,导致各子系统可以正常运行,但是,无法拼接成完整系统。主要表现为编码随意,乱用GOTO语句,数据结构定义不规范,指针使用随意。例如,通过printf(“%d\n”,i),学生编写输入语句scanf(“%d\n”,&i),而实际规范的语句应为scanf("%d",&i)。
2 操作系统课程教学的几点思考
基于上述问题,本文针对操作系统教学提出几点改进意见。
2.1 理论与实践相结合
注重理论教学的同时,也要加强学生的实际应用能力的提高。现在的学生更加看重知识的实用性,将自己所学知识转化为实际应用和实践是学生自主学习的主要内在推动力。单纯的进行理论教学,会让学生感觉操作系统是一门生涩枯燥毫无用处的一门课程。
在教学中,我们将理论和实践相互结合,详细阐述理论知识,让学生充分理解相关工作原理及实现算法,再通过配套实验课程指导学生将理论知识转化为实际应用,通过这一转化过程,提高学生对操作系统实用性的认识,激发学生自我学习的内在动力。理论转化为实践的过程中,学生会逐渐发现只有扎实的理论基础积累才能快速的转化成实践,提高了学生对理论知识学习的重视程度,从而形成理论指导实践,再由实践去反思理论的良性循环。
在理论转化成实践的过程中,学生能够将空泛的概念落到具体实处加深印象和理解,例如,内存的物理地址空间,可以通过编码的调试过程查看每个内存单元的存储内容,充分理解内存的数据存储及变化。除此之外,通过理论转化代码实现的过程能够快速有效的提高学生的编程能力,发现自己在编码方面的不足和问题,以及提高自身的软件设计能力。
2.2 整体与局部相结合
建立学生对于操作系统的整体概念,关于处理机管理、存储器管理、I/O设备管理、文件管理及用户接口等模块都是操作系统的子系统,这些子系统相互关联、相互协作才能实现操作系统对各种软硬件资源进行管理并为用户提供良好工作环境的功能。
教学中充分强调操作系统的整体结构和设计方法,在对整体结构和功能充分了解以后,再介绍操作系统的模块划分。透彻讲解每模块的设计思想和功能实现,让学生在潜移默化中学习软件开发的思维方式和解决方案,逐渐提高学生运用已学的设计思想解决问题的能力。只有对每个子模块具体功能原理和实现方法充分掌握后才能快捷迅速的将它们从理论知识转化成代码,也只有在每个子功能的代码都能充分实现的情况下,才有可能将它们连接成一个完整的大型的操作系统软件。
整体是由局部组成,只有每一子模块都实现了才有可能连接成整体,而整体不是对每个子模块的简单拼凑,各个模块之间如何相互协调共同完成用户任务是需要在一开始的软件整体设计中考虑的问题,此外,软件设计之初我们还需考虑各子模块之间的接口。因此,在整个教学过程中,我们遵循“整体-局部-整体”的一个教学过程。通过这个过程,让学生充分了解整体与部分之间的相互关系,加深理解。
2.3 层次式教学
操作系统课程是按年级统一开课的,但是同一个年级,不同学生的差别也很大,比如,他们各自的知识储备、自身的理解力和领悟力、兴趣爱好,比如有的善于思考而有的喜欢动手编程等等。因此,对不同学生采用统一标准显然是不合适的,对于能力强、精力充沛的学生,这个统一的标准不能激发他们的潜能,而对于知识储备相对较弱、能力稍差的学生,这样的统一标准又会打击自信心。因此,对于操作系统无论是理论教学还是实验教学,都建议采用层次式教学,对于不同水平的学生提出不同要求。
在理论教学中,我们将掌握操作系统的基本概念、设计思想和算法作为基本教学目标,对于能力较强的学生在教学中提示一些课本中没有的知识点去拓展知识空间和思维方法,比如:在学习了用户空间和内核空间的基本概念后,让有能力的学生了解用户空间的数据如何与内核空间的数据进行交互,实现两者之间数据交互的方法有哪些。而对于那些动手能力较强的学生可以引导他们用1~2种方式去实现将用户空间的数据传递到内核空间内。
在实验教学中,基本的教学目标是独立实现操作系统中的基本算法,如进程同步、进程调度算法、银行家算法及内存的分配回收算法等等。对于能力较强的学生可以引导他们去读一些开源linux操作系统的源代码,有选择的对部分功能模块进行优化改进,然后再编译链接,最终将该改进植入操作系统中,以此激发学生的学习兴趣。
3 结束语
操作系统课程的教学不仅需要教师不断更新教学内容和教学工具,还要求教师能够根据学生的特点因材施教。本文总结了归纳操作系统在理论教学和实验教学中出现的一些常见问题,如局部思维方式问题和知识储备不足代码实现能力差的问题,并针对这些问题提出三点改进建议:强调整体与局部之间的相互关系,形成整体-局部-整体的教学模式;要求理论联系实际,将理论知识应用到具体实践中去,从理论到代码实践,再通过代码实践过程反思理论方法的有效的教学方法;针对不同学生采用层次式教学手段,设定基本教学目标,对于完成基本教学目标的同学引导其完成更高层教学目标,提高学生学习兴趣和能力。
参考文献(References):