基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的“操作系統(tǒng)”教學(xué)方法研究

武　偉　魏　曉

摘要:“操作系統(tǒng)”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和軟件工程專業(yè)的主干課程之一。由于課程的理論性強(qiáng),概念抽象,難于理解,造成了學(xué)生學(xué)習(xí)的困難。本文在“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法的理論指導(dǎo)下,設(shè)計(jì)了適合“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)的任務(wù),并在教學(xué)中加以應(yīng)用。通過(guò)幾年的實(shí)踐,形成了“操作系統(tǒng)”課程建設(shè)和課堂教學(xué)的一些新思路和新觀點(diǎn),并得到了同行和學(xué)生的認(rèn)可。

關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng);任務(wù)驅(qū)動(dòng);教學(xué)改革

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1引言

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最核心、最基礎(chǔ)的系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)的原理及實(shí)現(xiàn)方法是從事計(jì)算機(jī)專業(yè)的人員必須掌握的基本知識(shí)。在CC2004中,“操作系統(tǒng)”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 和軟件工程專業(yè)的主干課程。因此,教授好“操作系統(tǒng)”課程,是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和軟件工程專業(yè)必須做到的基本要求。同時(shí),“操作系統(tǒng)”又是一門理論性較強(qiáng)的課程,一些應(yīng)用型本科院校的學(xué)生對(duì)該門課程的重要性認(rèn)識(shí)不足,因此,如何把操作系統(tǒng)理論與實(shí)踐相結(jié)合,設(shè)計(jì)出一種能夠引起學(xué)生興趣的教學(xué)方法,是擺在“操作系統(tǒng)”教學(xué)人員面前的一個(gè)課題。

隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的不斷發(fā)展,計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)今非昔比。隨著操作系統(tǒng)的發(fā)展,課程內(nèi)容也在不斷更新充實(shí),在教學(xué)中,如何把握課程的發(fā)展方向,課程重點(diǎn)是什么,學(xué)生應(yīng)該理解和掌握的內(nèi)容是什么,如何把所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去,都是課程建設(shè)中應(yīng)該思考的問題。

2 “操作系統(tǒng)”課程特點(diǎn)

根據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為“操作系統(tǒng)”課程在教學(xué)過(guò)程中有以下特點(diǎn):

(1) 專業(yè)知識(shí)涉及面廣,知識(shí)結(jié)構(gòu)分散

“操作系統(tǒng)”課程所需要的基礎(chǔ)知識(shí)面較廣,必須具備“高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”等多門課程的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。學(xué)生在知識(shí)結(jié)構(gòu)不完備,缺乏系統(tǒng)性訓(xùn)練的情況下,要學(xué)好操作系統(tǒng)是不容易的,一些學(xué)生只求考試獲得通過(guò)。因此,只能采取死記硬背的學(xué)習(xí)方式,學(xué)習(xí)效果較差,教學(xué)質(zhì)量無(wú)法得到保障。

“操作系統(tǒng)”課程涉及到處理器管理、存儲(chǔ)器管理、I/O設(shè)備管理、文件管理和用戶接口等五個(gè)專題,每個(gè)專題的知識(shí)結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立,專題與專題之間的聯(lián)系不太密切。這造成了教師在授課中難以把握重點(diǎn),學(xué)生學(xué)習(xí)沒有條理性等問題。

(2) 實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱,理論難以聯(lián)系實(shí)際

研究型大學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié),可以以剖析操作系統(tǒng)的內(nèi)核,編制部分操作系統(tǒng)模塊為目標(biāo);但在應(yīng)用型本科院校,學(xué)生如果以上述目標(biāo)作為實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是有困難的。學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)不夠扎實(shí),研究能力不夠強(qiáng),這些都導(dǎo)致了“操作系統(tǒng)”課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱。一些學(xué)生學(xué)習(xí)完操作系統(tǒng)后,死記硬背了一堆理論知識(shí),卻不知道這些知識(shí)將怎樣應(yīng)用。學(xué)完課程不久,所背理論知識(shí)也就遺忘殆盡。

(3) 理論性強(qiáng),概念抽象,不易理解

“操作系統(tǒng)”課程主要講授操作系統(tǒng)原理,算法設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法。課程理論性強(qiáng),概念抽象,既有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略,又有核心模塊的設(shè)計(jì)思想,內(nèi)容龐雜,涉及面廣,對(duì)于這樣的課程,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。

3任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式研究

3.1理論依據(jù)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義基礎(chǔ)上的教學(xué)方法。它強(qiáng)調(diào)教學(xué)活動(dòng)應(yīng)該通過(guò)設(shè)計(jì)一項(xiàng)重大任務(wù)或問題以支撐學(xué)習(xí)者積極的學(xué)習(xí)活動(dòng),幫助學(xué)習(xí)者成為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體。設(shè)計(jì)真實(shí)的、具有挑戰(zhàn)性的、開放的任務(wù)環(huán)境和問題環(huán)境,誘發(fā)、驅(qū)動(dòng)并支撐學(xué)習(xí)者探索,提供機(jī)會(huì)并支撐學(xué)習(xí)者同時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過(guò)程進(jìn)行反思與調(diào)控。

所謂“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”是學(xué)習(xí)者通過(guò)完成教師布置的任務(wù),將自己所學(xué)的知識(shí)與技能能夠真正內(nèi)化。其中任務(wù)蘊(yùn)含了學(xué)習(xí)者應(yīng)該掌握的知識(shí)與技能,也蘊(yùn)含了學(xué)習(xí)者需要的能力訓(xùn)練要求。而且學(xué)習(xí)者完成任務(wù)的過(guò)程應(yīng)該是一個(gè)不斷提出問題、解決問題的過(guò)程。學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程必須與任務(wù)的主題相結(jié)合。

3.2教學(xué)實(shí)踐

由于“操作系統(tǒng)”課程在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有舉足輕重的作用,學(xué)生能否學(xué)好該課程,對(duì)其未來(lái)發(fā)展有重大影響。因此,采用新的,能夠引起學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)興趣的教學(xué)方法,是我們?cè)谡n程建設(shè)中要重點(diǎn)解決的問題。

我們希望,通過(guò)本門課程的學(xué)習(xí),學(xué)生不但能夠掌握操作系統(tǒng)的基本理論、設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方法,還要培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力和終身學(xué)習(xí)的思想,為其今后的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

基于上述想法,我們?cè)凇安僮飨到y(tǒng)”課程的課堂教學(xué)中推行“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法。通過(guò)與推行改革之前的教學(xué)方法比較,采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法后,學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握明顯優(yōu)于以前,自主學(xué)習(xí)能力逐漸培養(yǎng)起來(lái),更加具有研究開拓,不斷進(jìn)取的思想和能力。

4任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的應(yīng)用

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法實(shí)施一般可分為任務(wù)設(shè)計(jì)、分析探索和效果評(píng)價(jià)等3個(gè)階段。

4.1任務(wù)設(shè)計(jì)階段

在“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法中,任務(wù)的提出是前提條件,是整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的核心。任務(wù)設(shè)計(jì)的好壞,直接決定著教學(xué)效果的成敗。因此,任務(wù)設(shè)計(jì)是“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法的第一步,也是整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。

教師要站在稍超前于學(xué)生智能發(fā)展水平的高度上,提出有利于學(xué)生掌握技能、獲取知識(shí)的有意義的任務(wù),設(shè)計(jì)的任務(wù)應(yīng)能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師在實(shí)踐教學(xué)中若能創(chuàng)造一種真實(shí)的問題情境,無(wú)疑能提高學(xué)生的求知欲。

任務(wù)的設(shè)計(jì)要有明確的目標(biāo),只有任務(wù)明確、編排合理方能達(dá)到預(yù)期的效果,教師要在學(xué)習(xí)總體目標(biāo)的框架下,根據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律把知識(shí)點(diǎn)分成一個(gè)個(gè)相對(duì)容易完成的小任務(wù)。這些任務(wù)與任務(wù)之間不是孤立的,而是互相聯(lián)系、相輔相成的,通過(guò)小任務(wù)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,循序漸進(jìn)地完成。任務(wù)設(shè)計(jì)應(yīng)注意學(xué)生的個(gè)體差異,分別提出恰當(dāng)?shù)幕灸繕?biāo)、發(fā)展目標(biāo)?；灸繕?biāo)通過(guò)努力人人都應(yīng)達(dá)到,而發(fā)展目標(biāo)則可以鼓勵(lì)學(xué)有余力的同學(xué)繼續(xù)追求,從而培養(yǎng)學(xué)生積極探索、勇于開拓的精神。

根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平及課堂教學(xué)的不同階段,任務(wù)的形式一般有三種:

(1) 第一種形式:任務(wù)要求非常明確,有統(tǒng)一的模式,學(xué)生根據(jù)教師布置的任務(wù),只需完成一兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的任務(wù)即可。如在存儲(chǔ)管理中給學(xué)生講授了固定分區(qū)的思想之后,要求學(xué)生設(shè)計(jì)出固定分區(qū)管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種形式比較適合于教學(xué)的初級(jí)階段。

(2) 第二種形式:任務(wù)的一部分內(nèi)容是教師明確要求的,另一部分允許學(xué)生自由發(fā)揮。如在講解了連續(xù)分區(qū)存儲(chǔ)管理之后,分析連續(xù)存儲(chǔ)管理方式的缺點(diǎn),要求學(xué)生設(shè)計(jì)一種離散存儲(chǔ)管理方式,方法不限,給學(xué)生留有發(fā)揮的余地。這種形式比較適合于教學(xué)的第二階段。

(3) 第三種形式:教師只給出任務(wù)的原則性的要求,大部分內(nèi)容由學(xué)生自由發(fā)揮。如給學(xué)生介紹在大型系統(tǒng)中,對(duì)讀盤的速度要求很高,要求學(xué)生對(duì)信息傳輸所花時(shí)間進(jìn)行分析,找出主要矛盾,并設(shè)計(jì)一種或幾種調(diào)度算法優(yōu)化讀盤速度。這種形式適用于學(xué)有余力的同學(xué)發(fā)展其積極探索、勇于開拓的精神。

4.2分析探索階段

分析任務(wù)是任務(wù)驅(qū)動(dòng)法中必要的環(huán)節(jié)。教師對(duì)任務(wù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?有利于學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中少走彎路,減少盲目性。一般來(lái)說(shuō),任務(wù)給出后,教師不要急于講解,應(yīng)該先讓學(xué)生討論、分析任務(wù),搜集相關(guān)的資料,分析完成任務(wù)需要做哪些事情,存在哪些問題。如果完成任務(wù)的知識(shí)沒有學(xué)習(xí)過(guò),即含在任務(wù)中的新知識(shí)點(diǎn),這也是任務(wù)所要解決的問題。

教師對(duì)任務(wù)分析之后,就是學(xué)生自主探索的階段。這是學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)技能的階段,在這一過(guò)程中,教師盡量不要直接告訴學(xué)生如何去解決面臨的問題,可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)膯l(fā),給出合理建議,提供學(xué)生所需的資料,也可以參與其中討論。教師設(shè)計(jì)的任務(wù)可以由學(xué)生個(gè)人完成,也可以分小組完成。“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法的任務(wù)是使學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體。

4.3總結(jié)評(píng)價(jià)階段

由于學(xué)生認(rèn)知水平及時(shí)間的限制,學(xué)生完成了任務(wù)并不等于完成了知識(shí)技能的建構(gòu)。還必須對(duì)任務(wù)完成情況進(jìn)行分析評(píng)價(jià),對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行總結(jié)反思,分析其完成任務(wù)過(guò)程中的得失。

評(píng)價(jià)的第一階段是教師參與學(xué)生的總結(jié)性討論,對(duì)存在問題進(jìn)行分析,對(duì)不完善的地方做相應(yīng)的修改,如有必要,可以在班級(jí)集體交流中進(jìn)行討論,從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。

評(píng)價(jià)的第二階段是教師對(duì)學(xué)生完成任務(wù)的方案及實(shí)施方法給予評(píng)價(jià)和總結(jié)。評(píng)價(jià)的內(nèi)容包括:學(xué)生是否完成了對(duì)新知識(shí)的理解、掌握和熟練應(yīng)用,以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,同學(xué)間相互協(xié)作的能力和創(chuàng)造性,解決問題的能力如何等等。教師的評(píng)價(jià)應(yīng)注意保護(hù)學(xué)生的自尊心和信心,充分肯定其優(yōu)點(diǎn),使學(xué)生體驗(yàn)到成功者的快樂,以保持良好的學(xué)習(xí)勢(shì)頭。

評(píng)價(jià)活動(dòng)主要是學(xué)生和學(xué)生之間以及學(xué)生與教師之間的交流,也是一個(gè)合作學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。在這樣一個(gè)合作性的集體中,具有不同知識(shí)結(jié)構(gòu)、不同思維方式、不同風(fēng)格的學(xué)生,可以在交流過(guò)程中互相啟發(fā)、互相補(bǔ)充,在相互交流中產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)。而教師也可從學(xué)生的一些創(chuàng)意作品中得到啟發(fā),達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)的效果。任務(wù)評(píng)價(jià)活動(dòng)使教師和學(xué)生在某種程度上都得到了發(fā)展。

教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)不僅是學(xué)生成果的靜態(tài)評(píng)價(jià),還包括學(xué)習(xí)過(guò)程的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。通過(guò)教師的點(diǎn)評(píng)幫助學(xué)生總結(jié)完成任務(wù)的過(guò)程和方法,促使學(xué)生反思自己的思路和行為,把所學(xué)的知識(shí)和技能消化。

5結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)教學(xué)改革,“操作系統(tǒng)”課程已經(jīng)由原來(lái)學(xué)生不愿意聽課,只求能夠過(guò)關(guān)的課程,變成了最愛上的課程之一。學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中,不但學(xué)到了操作系統(tǒng)的基本知識(shí),而且學(xué)會(huì)了科學(xué)思考問題的方法,考試成績(jī)及能力培養(yǎng)雙豐收,經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐,“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法在“操作系統(tǒng)”課程的教學(xué)中取得了明顯的成效,使“操作系統(tǒng)”這樣一門原來(lái)大家都認(rèn)為難教的課程,成為最受學(xué)生歡迎的課程之一,受到了同行的肯定和學(xué)生的積極參與。

目前,我們正在研究如何深化教學(xué)改革,把改革成果推廣到專業(yè)教育的各個(gè)層面,為專業(yè)教學(xué)水平的提高做出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn):

[1] 呂品.《操作系統(tǒng)原理》課程“互動(dòng)式”教學(xué)研究與探索[J].安陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2006(4):26-28.

[2] 李卓玲. 應(yīng)用型本科計(jì)算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)方案的制定策略與實(shí)施[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版,2006,2(4): 35-36.

[3] 張明新.《計(jì)算機(jī)組成原理》課程在高等師范院校中的教學(xué)改革探討[J].淮北煤師院學(xué)報(bào),2007(3):33-37.

[4] 管致錦. 基于實(shí)驗(yàn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)的操作系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 南通工學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2004(2):56-59.

[5] 寧偉,于永春,杜明. 任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的探索與實(shí)踐[J]. 能源技術(shù)與管理,2006(1):62-65.