比喻教學(xué)法在操作系統(tǒng)原理教學(xué)中的應(yīng)用

摘要:本文針對操作系統(tǒng)課程內(nèi)容抽象、晦澀的特點(diǎn)提出比喻教學(xué)法，使學(xué)生從比喻中深刻理解和熟練掌握相關(guān)概念和原理。結(jié)合進(jìn)程管理、存儲管理、設(shè)備管理相關(guān)知識，通過分析實(shí)際案例對比喻教學(xué)法進(jìn)行闡述。實(shí)踐證明，比喻教學(xué)法在教學(xué)探索中效果很好。

關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng);比喻教學(xué);案例分析

比喻教學(xué)法是一種打比方的方法，它將兩個本質(zhì)上有異曲同工之處的事物相聯(lián)系。通常的做法是，選擇一個學(xué)生熟悉的事物，將其引申至未知或抽象的事物，達(dá)到讓學(xué)生更好地認(rèn)識新事物的目的[1]。恰當(dāng)?shù)谋扔饔袝r勝過千言萬語，它可以化難為易，讓人豁然開朗。

操作系統(tǒng)原理是一門枯燥難學(xué)的課程，教師教學(xué)效果如何，學(xué)生學(xué)習(xí)效果如何，很大程度上取決于課堂教學(xué)效果[2]。該課程有不少抽象概念和理論，它讓教師感到束手無策，讓學(xué)生感到晦澀難懂。但如果教師在講解時能運(yùn)用幽默風(fēng)趣的語言，運(yùn)用比喻教學(xué)，運(yùn)用類比教學(xué)，寓教于樂，將抽象、費(fèi)解、空洞的教學(xué)內(nèi)容講得生動、淺顯易懂，他就能給學(xué)生留下深刻的印象。

比喻教學(xué)法是一種有效的授課方法，運(yùn)用這一技巧，可以使學(xué)生加深對概念的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果也會明顯改善，教學(xué)質(zhì)量將會有很大提高[3]。本文結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，著重討論比喻教學(xué)法在操作系統(tǒng)有關(guān)概念、原理中的運(yùn)用。

1比喻教學(xué)法案例分析

(1) 在操作系統(tǒng)原理課程中，第一個需要交代給學(xué)生的重要概念便是“操作系統(tǒng)”，只有在第一堂課將這個概念講得精彩，達(dá)到“引人入勝”的效果，才能激發(fā)學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣。

教材給出的專業(yè)定義是:操作系統(tǒng)是合理組織計算機(jī)的工作流程，有效控制和管理計算機(jī)系統(tǒng)的各類資源，并方便用戶使用計算機(jī)的程序集合[4]。為了使學(xué)生理解這一概念，我們使用如下方法類比。

如果把一個在計算機(jī)上操作的人比做部隊的“司令員”，那么組成計算機(jī)各部件的顯示器、主機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)等就像打仗時使用的槍支、炮彈、飛機(jī)、坦克等武器，面對這么多武器，司令員不可能十八般武器樣樣精通，更不可能親自使用每一支槍、每一發(fā)炮彈，這就需要有指揮使用每一種武器部隊的指戰(zhàn)員，這些指戰(zhàn)員構(gòu)成了調(diào)動并控制各種武器的指揮作戰(zhàn)的系統(tǒng)，這個作戰(zhàn)系統(tǒng)就相當(dāng)于計算機(jī)的操作系統(tǒng)。這種比喻以通俗易懂、生動有趣方式闡述了操作系統(tǒng)在計算機(jī)系統(tǒng)中的地位、功能和作用。

(2) “進(jìn)程”在整個操作系統(tǒng)課程中是一個非常重要的概念，它和我們熟悉的“程序”的概念既聯(lián)系又區(qū)別，是掌握后續(xù)其他主要概念和原理的重要基礎(chǔ)。為了幫助學(xué)生掌握這一概念，我們可以用鐵路交通管理的例子作比喻(如表1所示)。

其次，“進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換”的教學(xué)一直都是操作系統(tǒng)中的教學(xué)難點(diǎn)。學(xué)生不容易理解進(jìn)程各狀態(tài)的真正含義，較難掌握進(jìn)程狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換。對此，我們用社會人在不同學(xué)習(xí)和工作階段狀況，對進(jìn)程的五態(tài)模型進(jìn)行類比教學(xué)，使抽象概念生動形象化(如表2 所示)。

再次，在系統(tǒng)中，經(jīng)常有多個進(jìn)程相互配合完成一個共同的任務(wù)，這些進(jìn)程之間需要相互交換信息，這就是所謂的“進(jìn)程通信”。

我們可用人類社會中人與人之間的交往來類比進(jìn)程通信。系統(tǒng)中經(jīng)常同時并行運(yùn)行著不同身份的進(jìn)程，猶如社會中同時存在形形色色的人。我們可以將社會中的每一個人看做一個進(jìn)程，人與人之間或互斥地使用社會資源，或共同協(xié)作完成一定的工作。因此，人們在社會生活中，需要進(jìn)行有效控制與協(xié)調(diào)，每個人(進(jìn)程)都要學(xué)會與他人共享社會資源，也要學(xué)會與他人溝通(通信)，否則就不能很好地工作或生活。另外，每個進(jìn)程都可以間斷獲得或多或少的動力，但并不會由于某個一般身份進(jìn)程的原因，造成系統(tǒng)不能定時獲得控制權(quán)，這也就是所謂社會公平。用人際交往類比進(jìn)程通信使學(xué)生對進(jìn)程通信的理解由抽象、模糊變得具體、清晰。

(3)P，V操作是保證并發(fā)進(jìn)程正確執(zhí)行的一種安全機(jī)制，它本身來源于交通指示燈(紅綠燈)的啟發(fā)。P，V操作是兩個過程，由二者來控制一個信號S(假設(shè)S是紅燈的個數(shù))。每個進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)前都要先執(zhí)行P操作，退出臨界區(qū)時執(zhí)行V操作。但很多同學(xué)不能準(zhǔn)確理解P，V操作的物理意義，對此，我們用這樣一個比喻來講解這個問題(如表3所示)。

(4) 內(nèi)存管理中的基本分頁式管理，其基本要點(diǎn)是邏輯分頁、物理分塊、地址映射、頁表機(jī)制等，為了讓學(xué)生理解其基本原理，我們以大型賓館(假設(shè)所有的客房都是標(biāo)準(zhǔn)雙人間，部分客房已經(jīng)住進(jìn)客人)接待新婚旅行團(tuán)為例來類比講解(如表4所示)。

(5) 設(shè)備I/O方式經(jīng)歷了不斷發(fā)展的過程，但始終貫穿著一個宗旨，即盡量減少主機(jī)對I/O控制的干預(yù)，把CPU從繁雜的I/O控制事務(wù)中解脫出來，以便更多地去完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)。為了講解和比較每種方式的特點(diǎn)，我們把CPU比做醫(yī)生，用一些醫(yī)院業(yè)務(wù)的場景來類比講解I/O的幾種控制方式(如表5所示)。

2教學(xué)效果

在近年的操作系統(tǒng)原理課程教學(xué)中，我們不斷摸索，并將比喻法教學(xué)模式應(yīng)用于部分班級的教學(xué)實(shí)踐，在每個章節(jié)結(jié)束時的課堂小考中，我們將比喻教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的效果進(jìn)行對照實(shí)驗，表6給出某學(xué)期三個章節(jié)課堂小考的成績統(tǒng)計情況。

對照實(shí)驗中的班級為同一年級同一專業(yè)的兩個平行班級，甲班、乙班按不同章節(jié)交叉實(shí)施比喻法教學(xué)。從表6中可以發(fā)現(xiàn)，采用比喻教學(xué)的班級，其相同知識點(diǎn)小考的高分比例、平均分和及格率均高于未實(shí)施比喻教學(xué)的平行班級，這說明比喻教學(xué)在操作系統(tǒng)原理課程教學(xué)中取得了效果。

3結(jié)語

操作系統(tǒng)原理具有涉及面廣、概念多、理論性強(qiáng)、算法原理較抽象的特點(diǎn)，針對操作系統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生難學(xué)、教師難教現(xiàn)象，我們在課程教學(xué)中，大量采用比喻教學(xué)法，結(jié)果表明，比喻運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)可以使學(xué)生更好地掌握所學(xué)知識點(diǎn)，教學(xué)效果顯著提高?；诖?，我們也可以將比喻教學(xué)模式推廣應(yīng)用到類似操作系統(tǒng)原理及其他課程教學(xué)中去。只要認(rèn)真探索，我們就可以將枯燥抽象的問題與生活中的事物建立起聯(lián)系，就可以將專業(yè)性很強(qiáng)的概念、原理與自然界、日常生活的現(xiàn)象或生活實(shí)例相類比，使抽象的概念變得生動形象、易于理解、易于接受[5]。由此，學(xué)生對理工科一些枯燥難學(xué)的課程也會感興趣、樂于接受，其學(xué)習(xí)成績自然會得到提高。

參考文獻(xiàn) :

[1] 徐學(xué)福. 論類比教學(xué)模式[J]. 廣西師范大學(xué)學(xué)報:哲學(xué)社會科學(xué)版，1998，34(2):27-32.

[2] 楊恒伏. 類比教學(xué)模式在操作系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 教育與教學(xué)研究，2008(24):76-77.

[3] 韓小翠. 比喻教學(xué)法在《微機(jī)原理應(yīng)用》中的運(yùn)用[J]. 臨沂師范學(xué)院學(xué)報，2005，6(27):116-118.

[4] 湯小丹. 計算機(jī)操作系統(tǒng)西安電子科技大學(xué)出版社[M]. 3版. 西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

[5] 鄒恒明. 上海交通大學(xué)“操作系統(tǒng)”精品課程的立體化建設(shè)[J]. 計算機(jī)教育，2006(7):14-16.

Application of Metaphorical Teaching Method in Operating System Course

LI Xian-feng， HAN Li-mao， HU Bo

(School of Information Engineering，Yancheng Institute of Technology， Yancheng 224051， China)

Abstract: For most students， principle of operating system is an abstract and boring subject. Teachers should take different methods to stimulate students’ interest so as to enhance their enthusiasm for learning. This article proposes metaphorical teaching method to instruct abstract and obscure basic theory of operating system course so that students could profoundly understand and adroitly master some concepts and theories. This article uses severalimportant samples about related chapters to describe metaphorical teaching method. Metaphorical teaching method made great effects in teaching exploring.

Key words: operating system; metaphorical teaching; case analysis

(編輯:郭小明)