基于CDIO的成教操作系統(tǒng)課程教學(xué)設(shè)計

袁宇麗　李堯

摘要：結(jié)合成人教育的特點，提出基于CDIO的課程教學(xué)構(gòu)架，指出應(yīng)首先確定課程教學(xué)內(nèi)容與知識體系并由此設(shè)計教學(xué)方案，從教學(xué)流程規(guī)劃、課堂表達、算法演示、實驗教學(xué)平臺搭建、輔助學(xué)習(xí)平臺構(gòu)建5個方面規(guī)劃并制定一套適合該課程的教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：CDIO；操作系統(tǒng)；課程教學(xué)；設(shè)計；算法

0、引言

操作系統(tǒng)課程是高等學(xué)校計算機各專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程從操作系統(tǒng)實現(xiàn)資源管理的觀點出發(fā)，闡述如何對計算機系統(tǒng)中的硬、軟件資源進行管理，使計算機協(xié)調(diào)一致地、有效地為各個用戶服務(wù)，充分發(fā)揮資源的使用效率，提高計算機系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量Ⅲ。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備研制、維護和使用操作系統(tǒng)的基本能力并具有從事操作系統(tǒng)方面研究的理論基礎(chǔ)，但在面向成教的操作系統(tǒng)課程教學(xué)中，由于成教生計算機理論基礎(chǔ)知識相對薄弱，邏輯思維能力較為欠缺，對該課程中的相關(guān)原理理解較為困難，不能將理論與實際有機結(jié)合，操作動手能力較差，因而使得課程教學(xué)效果與預(yù)期的教學(xué)目標相差較遠，沒有真正實現(xiàn)開設(shè)此門課程的意義。筆者結(jié)合近幾年的教學(xué)體會與分析研究，基于CDIO教學(xué)理念提出并制定了一套適合該課程的教學(xué)構(gòu)架。

1、基于CDIO的操作系統(tǒng)課程教學(xué)設(shè)計

CDIO是一種全新的國際化工程教育模式，是Conceiving，Designing，Implementing andOperating的縮寫，即“構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作”，是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”（Pmiect-based education and learning）的集中概括和抽象表達。CDIO強調(diào)在加強基礎(chǔ)教育的同時關(guān)注工程實踐，加強實踐環(huán)節(jié)；強調(diào)個人職業(yè)技能與人際溝通的技能并重；強調(diào)綜合創(chuàng)新能力，與社會大環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

對比以前，傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要包括組織上課、復(fù)習(xí)回顧、新課講授、鞏固運用、課程小結(jié)5個環(huán)節(jié)，而教師對課堂的組織貫穿于整個教學(xué)過程中。隨著多媒體技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，教師已將文字、圖片、聲音、視頻等多媒體教學(xué)手段融入到課堂教學(xué)中，教師應(yīng)充分利用這些教學(xué)資源，巧妙構(gòu)思并組織教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生實實在在地感受到知識的魅力與用處。例如，教師在講授操作系統(tǒng)發(fā)展史時可以分析演示幾個典型的操作系統(tǒng)演變過程；在講授進程死鎖時可從多岔路口交通燈的管制過程出發(fā)分析其工作原理及作用。將生活中的常見事例引入課堂能活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

筆者結(jié)合操作系統(tǒng)課程自身特點及授課對象具體情況，以CDIO教育模式為指導(dǎo)，著重從以下幾個方面展開教學(xué)：深入淺出地引入知識模塊；結(jié)合動畫演示效果分析操作系統(tǒng)中常用算法的原理及執(zhí)行過程；合理搭建實驗教學(xué)平臺；利用網(wǎng)絡(luò)平臺拓寬學(xué)習(xí)空間。

1.1 CDIO環(huán)節(jié)之構(gòu)思——確定課程教學(xué)內(nèi)容與知識體系

根據(jù)操作系統(tǒng)課程的性質(zhì)及成教生自身特點，教師可規(guī)劃并制定科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容及知識體系，從了解、理解、掌握、應(yīng)用4個層面劃分知識點，將教學(xué)內(nèi)容劃分為以下知識模塊：①操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識介紹；②進程管理與調(diào)度；③處理機調(diào)度與管理；④存儲管理；⑤設(shè)備管理；⑥文件管理。教師在每一模塊的教學(xué)過程中都應(yīng)該準確地將相關(guān)知識點定位在各個層面。授課教師也可以根據(jù)學(xué)生的具體情況，參照教學(xué)大綱適當調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和知識容量，真正做到因材施教，切實提高學(xué)生的實際動手及應(yīng)用能力。

1.2 CDIO環(huán)節(jié)之設(shè)計——設(shè)計教學(xué)方案

這一環(huán)節(jié)要求提高學(xué)生的感性認識，為學(xué)生主動建構(gòu)打下基礎(chǔ)。教師可按照從感性到理性的原則安排課程教學(xué)，結(jié)合實際案例組織教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生實現(xiàn)主動建構(gòu)；利用多媒體教學(xué)手段和多種形式的教學(xué)資源，在各個教學(xué)環(huán)節(jié)中保護學(xué)生的積極性；創(chuàng)造交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生的主動建構(gòu)得以保障；開發(fā)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺，為學(xué)生創(chuàng)造一個交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境，能滿足個性化學(xué)習(xí)的要求；注重能力培養(yǎng)，使學(xué)生的主動建構(gòu)得以發(fā)展。

教師在授課過程中應(yīng)該合理組織教學(xué)流程，精心策劃教學(xué)方案，可以“內(nèi)容復(fù)習(xí)一新課引入一主題教學(xué)一總結(jié)回顧一課堂練習(xí)”作為主線開展教學(xué)。在每一章中引入該章內(nèi)容導(dǎo)讀，概述該章主要內(nèi)容及教學(xué)要求，讓學(xué)生先從整體上了解該章的知識框架，清楚地認識到該章的重、難點所在。在某一具體章節(jié)的教學(xué)中，教師可將微格教學(xué)思想及微格教學(xué)5個環(huán)節(jié)（導(dǎo)人、板書、提問、講解、課結(jié)）很好地融入該門課程。

教師需要構(gòu)建和諧的課堂教學(xué)氛圍，將教學(xué)過程視為是教師有目的、有計劃引導(dǎo)學(xué)生在掌握系統(tǒng)的科學(xué)文化基礎(chǔ)知識和形成基本技能的基礎(chǔ)上，促進學(xué)生身心全面發(fā)展的過程。教學(xué)過程是學(xué)生在教師指導(dǎo)下的一種積極主動認知過程，是師生的雙向交流與合作過程。教師應(yīng)重視課堂提問，以操作系統(tǒng)中的一些基礎(chǔ)理論或簡單應(yīng)用為提問內(nèi)容，可以請學(xué)生參與回答，也可以自問自答，這樣既能幫助鞏固知識，又能活躍課堂氣氛并將學(xué)生的學(xué)習(xí)成效及時反饋給任課教師。

1.3 CDIO環(huán)節(jié)之實現(xiàn)

1）課堂表達。

考慮到成教生的自身特點，教師在該門課程教學(xué)中應(yīng)盡量做到用語通俗易懂，將一些操作系統(tǒng)中本身較為抽象的術(shù)語及定義轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮樾蜗蠡吧罨恼Z言。對于某些基本概念，教材的定義都非常嚴謹而規(guī)范，但是教師可以通過自己的理解將其簡化，不要求學(xué)生死記硬背，而是知其意，概其義，如講到進程與程序之間的關(guān)系時，教師可以這樣描述：程序好比一份菜譜，是靜態(tài)的，而進程就像一位廚師按照菜譜炒菜的過程，是運行的、動態(tài)的，二者相輔相成，進程存在的目的就是為了執(zhí)行程序，而程序又是以進程的形式存在以接受操作系統(tǒng)的調(diào)度。

再以存儲管理為例，學(xué)生通常不容易建立起存儲管理的過程思維圖，教師可將其與生活中的實際結(jié)合起來進行闡述。操作系統(tǒng)的存儲管理如同一個大農(nóng)場主管理著一個大莊園，當有農(nóng)戶需要租用田地時，農(nóng)場主就分配一塊地給他種（用戶區(qū)分配），等到地里長出了果實（結(jié)果出來后），農(nóng)場主還得收回這塊地（存儲空間回收）。為了管好這片田地，農(nóng)場主還要管好莊園的門，凡是要進去種地的，都得由他根據(jù)申請人的需要讓其到位置確定的實際田地干活（把邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址）。莊園里還有一些大家可以共同使用的地方，如農(nóng)場主的花園、工具房等，大家可以進去，也可以使用，但是不許改變?nèi)魏维F(xiàn)有的東西，還有每個農(nóng)戶只能在自己的地里耕種，如果有人越權(quán)侵犯別人的領(lǐng)土就要受到懲罰（共享和保護）。當然，再大的地也不夠多，農(nóng)場主為了多賺些錢，當把所有的地都租出去的時候，他會想辦法把有些種田人暫時不種的那塊地里的東西連地皮一起挖出來，放到倉庫里堆著，然后把地騰出來租給別人種（這就是“虛擬存儲”）。通過這樣一個生活中的實例，教師可以更加形象、直觀地讓學(xué)生理解存儲管理的過程及相關(guān)定義，再以此為基礎(chǔ)分析其工作原理，讓學(xué)生由感性認識上升為理性認識，這也是一個知識逐步升華的過程。endprint