操作系統(tǒng)課程課堂教學(xué)策略探究

文章編號(hào)：1672-5913(2008)06-0087-02

摘要：筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從課程教學(xué)的實(shí)際出發(fā)，對(duì)操作系統(tǒng)課程的教學(xué)方法、教學(xué)手段進(jìn)行了較深入的研究，總結(jié)出一些行之有效的教學(xué)方法，并在教學(xué)實(shí)踐中收到了很好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；引導(dǎo)式教學(xué)；案例教學(xué)；多媒體

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

筆者在多年的操作系統(tǒng)課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，每學(xué)期開課初始，總有學(xué)生反映操作系統(tǒng)太抽象、太難懂、太枯燥、理論性太強(qiáng)。并且教師又往往采用“灌輸式”的教學(xué)方式，使學(xué)生更沒了學(xué)習(xí)的積極性，忽視了教學(xué)中學(xué)生的主體地位。

針對(duì)以上問題，筆者通過對(duì)操作系統(tǒng)教學(xué)方法和教學(xué)手段多年的摸索與研究，對(duì)該課程的教學(xué)方法進(jìn)行大膽改進(jìn)，受到學(xué)生的一致好評(píng)，現(xiàn)總結(jié)出以下幾點(diǎn)行之有效的教學(xué)改革措施，與同行共享。

1教師必須明確操作系統(tǒng)課程與相關(guān)專業(yè)其他課程間的關(guān)系

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生必須掌握的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生了解和使用計(jì)算機(jī)的必備知識(shí)。本課程的先修課程為高級(jí)程序設(shè)計(jì)——C語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理以及匯編語(yǔ)言等課程。在講操作系統(tǒng)之前，首先要告訴學(xué)生操作系統(tǒng)本身就是一個(gè)系統(tǒng)軟件，而軟件就是一個(gè)程序的集合。前面已經(jīng)學(xué)習(xí)的C語(yǔ)言等就是用來編寫程序的。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序的管理則可用下面的公式說明二者之間的關(guān)系：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) + 算法 = 程序

明白了操作系統(tǒng)與C語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，就能讓學(xué)生很清楚地認(rèn)識(shí)到“操作系統(tǒng)是一組管理計(jì)算機(jī)硬件資源和軟件資源，對(duì)各類作業(yè)進(jìn)行合理的調(diào)度，以方便用戶使用的程序的集合”，而且能夠明白學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的目的就是掌握操作系統(tǒng)是如何管理計(jì)算機(jī)的硬件資源和軟件資源。

同時(shí)，操作系統(tǒng)為進(jìn)一步學(xué)習(xí)Linux/Unix、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等后續(xù)課程打下了基礎(chǔ)?？梢?，在計(jì)算機(jī)專業(yè)課程設(shè)置中，操作系統(tǒng)起到了承上啟下的作用。

2注重講授理論知識(shí)的同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

以往教學(xué)，通常采用課堂講授方式，僅僅注重理論知識(shí)的講解，實(shí)踐很少甚至為零。若在講解理論知識(shí)的同時(shí)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，就能使學(xué)生“理論聯(lián)系實(shí)際”，使抽象的知識(shí)變得清晰、形象、直觀。例如在介紹操作系統(tǒng)的概念時(shí)，增加一次實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生練習(xí)安裝Windows 2000操作系統(tǒng)，并應(yīng)用安裝后的操作系統(tǒng)執(zhí)行新建文件、查看系統(tǒng)資源管理器、清理磁盤等操作。學(xué)生就能對(duì)操作系統(tǒng)有一個(gè)很直觀的認(rèn)識(shí)，而且操作系統(tǒng)就是一個(gè)大程序，或者說就是一個(gè)軟件，它來管理外存空間、內(nèi)存空間、中央處理器CPU、鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器等硬件資源，也由它來管理硬盤上存儲(chǔ)的文件、內(nèi)存中運(yùn)行或等待運(yùn)行的可知性文件——進(jìn)程、Word應(yīng)用程序、Excel應(yīng)用程序等軟件資源。

3在課堂講授的同時(shí)，引入引導(dǎo)式教學(xué)方法和案例教學(xué)方法

始終采用課堂講授的方式，勢(shì)必效果欠佳。若適當(dāng)采用引導(dǎo)式教學(xué)方法，就能很好的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；而適當(dāng)采用案例教學(xué)方法，則可以使難懂的知識(shí)講解變得淺顯易懂。例如，分頁(yè)系統(tǒng)中的地址轉(zhuǎn)換機(jī)制的講解，若用引導(dǎo)式教學(xué)方法，就會(huì)達(dá)到很好的教學(xué)效果。教學(xué)過程可以設(shè)置為如圖1所示。

合理地應(yīng)用案例教學(xué)會(huì)使抽象的理論知識(shí)明朗化。例如搶占式優(yōu)先進(jìn)程調(diào)度算法，其解題的策略是從進(jìn)程就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)優(yōu)先權(quán)值最高的進(jìn)程P1，優(yōu)先為其分配CPU，即優(yōu)先執(zhí)行。若在P1執(zhí)行過程中又有一個(gè)新進(jìn)程Pi進(jìn)入就緒隊(duì)列，且其優(yōu)先權(quán)值高于正在執(zhí)行的進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)值，這時(shí)新進(jìn)程Pi立即搶占進(jìn)程P1的CPU，Pi開始執(zhí)行。若只是按照課本上如此講解，學(xué)生也能聽懂，但印象不會(huì)很深。若在講解理論的同時(shí)，添加一個(gè)實(shí)例，就會(huì)使學(xué)生理解起來更加容易，印象也會(huì)增深，而且加強(qiáng)了學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。下面看一個(gè)具體的實(shí)例：

圖1 分頁(yè)系統(tǒng)的地址轉(zhuǎn)換過程流程圖

已知有P1，P2，P3，P4，P5五個(gè)進(jìn)程，它們到達(dá)內(nèi)存的先后時(shí)間分別是第0秒，第2秒，第4秒，第6秒，第7秒；他們的執(zhí)行時(shí)間分別是5秒，3秒，2秒，4秒，6秒；優(yōu)先權(quán)分別是9，5，12，7，3；若調(diào)度算法采用搶占式優(yōu)先權(quán)高者優(yōu)先進(jìn)程調(diào)度的方法，給出這5個(gè)進(jìn)程的完成時(shí)間以及每個(gè)進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間。

通過本例的詳細(xì)講解，可以使同學(xué)們更加清楚給調(diào)度算法的思路，最終結(jié)果如圖2所示。

圖2 搶占式優(yōu)先權(quán)高者優(yōu)先進(jìn)程調(diào)度算法實(shí)例

4合理引用多媒體教學(xué)

在操作系統(tǒng)的課程教學(xué)中，若能合理的應(yīng)用多媒體課件教學(xué)，也能達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。例如在講解利用信號(hào)量機(jī)制解決生產(chǎn)者——消費(fèi)者問題時(shí)，若將該問題的解決過程做成動(dòng)態(tài)執(zhí)行的教學(xué)課件，不僅能吸引學(xué)生的注意力，而且能讓學(xué)生清楚地認(rèn)識(shí)生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程在記錄型信號(hào)量的控制下是如何同步執(zhí)行的，從而達(dá)到將知識(shí)點(diǎn)“由難變易”，提高教學(xué)效率的目的，演示過程界面如圖3所示。

圖3 實(shí)例演示界面

5引用“問題—探究”教學(xué)模式

“問題—探究”教學(xué)模式是一種教師設(shè)置問題環(huán)境，并給出問題，然后啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生積極思考，自己尋求解決的方法策略；然后教師根據(jù)學(xué)生的解決方案給出分析；最后由教師給出解決問題的方法?！皢栴}—探究”教學(xué)方法使學(xué)生在教學(xué)過程中變被動(dòng)為主動(dòng)，充分體現(xiàn)了學(xué)生在教學(xué)中的主體地位和教師的主導(dǎo)地位。將教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”融為一體。

例如在講解銀行家算法時(shí)，不要急于介紹銀行家算法的解決步驟，而是先給出問題。系統(tǒng)中有3類臨界資源，其中A類臨界資源10個(gè)；B類臨界資源5個(gè)；C類臨界資源7個(gè)；此時(shí)共有5個(gè)進(jìn)程P1，P2，P3，P4，P5共享這3類臨界資源，并且在T0時(shí)刻，系統(tǒng)中5各進(jìn)程的資源分配情況如圖4所示(T0時(shí)刻系統(tǒng)是安全的)。

圖4 進(jìn)程資源分配圖

現(xiàn)進(jìn)程P5提出資源請(qǐng)求Requst5(1，2，1)，問系統(tǒng)能否分配。

該問題提出后，由學(xué)生自己去尋求答案。實(shí)踐證明，有些同學(xué)可以找到正確的解決方法。在充分發(fā)揮學(xué)生的探究能力后，然后由教師給出銀行家算法。

第一步：request5<=need5;

第二步：request5<=available;

第三步：預(yù)分配

need5=need5-request5;

available= available-request5;

allocation5=allocation5+ request5;

第四步：安全檢測(cè)，求安全序列；若安全序列存在，分配；否則不分配。從而避免了死鎖的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 湯子瀛. 操作系統(tǒng)[M]. 西安電子出版社，2001.

[2] Peter Baer Galvin， Greg Gagne. 操作系統(tǒng)概念[M]. 北京:高等教育出版社.