案例法在操作系統(tǒng)原理教學(xué)中的應(yīng)用

蔡學(xué)森，于繁華，戴金波，顧晗昕，周洋洋

(長春師范大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長春130032)

傳統(tǒng)教學(xué)是以教師為主體、學(xué)生為從體的教育方式。是以學(xué)生為主、教師為輔的一種新型教學(xué)方式，能夠幫助學(xué)生更高效地接受知識。

操作系統(tǒng)是計算機專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，涵蓋了現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本原理和實現(xiàn)方法，并與實際生活聯(lián)系緊密。計算機操作系統(tǒng)原理這門課具有很強的理論性，單純的直接授課會讓學(xué)生很難接受學(xué)科知識，提不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進而導(dǎo)致學(xué)生效率較低。如何讓學(xué)生快速吸收課本中的理論知識，使學(xué)生將理論和實際更好也結(jié)合起來成為操作系統(tǒng)原理教學(xué)過程中的一道難題。

1 案例教學(xué)法概述

案例教學(xué)法起源于1920年，被美國哈佛商學(xué)院率先推廣運用。案例教學(xué)法最先應(yīng)用于法學(xué)教育中，是英美法等國家法學(xué)院最主要的教學(xué)方法。之后這種教學(xué)方法從美國逐漸傳播開來，直至1980年，才開始被廣泛應(yīng)用。80年代以后，我國教育界也開始探索案例教學(xué)法［1－3］。案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法，教師在教學(xué)中扮演著設(shè)計者和激勵者的角色，鼓勵學(xué)生積極參與討論，最終解決問題［4－5］。

案例教學(xué)法和傳統(tǒng)教學(xué)法相比，具有顯著的優(yōu)點。首先，案例教學(xué)法是以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，教師提供的案例可以鼓勵學(xué)生獨立思考。傳統(tǒng)教學(xué)方法只是告訴學(xué)生如何去做，往往忽略了知識內(nèi)容本身的實踐性，導(dǎo)致學(xué)生對枯燥的理論知識感到乏味。而案例法則將真實的案例擺放在面前，讓學(xué)生積極思考、積極探索，提高了學(xué)生的主體地位。其次，傳統(tǒng)教學(xué)中的學(xué)生只追求書本上的學(xué)習(xí)內(nèi)容，阻礙了學(xué)生能力的培養(yǎng)。案例教學(xué)法傾向于培養(yǎng)學(xué)生的實踐和動手能力。最后，傳統(tǒng)教學(xué)方法中教師是教學(xué)的主體，一般情況下都是老師講解、學(xué)生聽講，老師講多少、學(xué)生學(xué)多少，最后通過考試的方式來檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。而案例法更注重學(xué)生和教師的雙向交流，教師一開始提供案例的時候?qū)W生就要對案例有一個大概的理解和分析，學(xué)生在大腦中形成一個案例分析的框架，并且自主學(xué)習(xí)、消化案例里面涉及的知識。

捕捉到這些理論知識后，學(xué)生還要經(jīng)過認真嚴密的思考，提出解決問題的方案。教師在驗收學(xué)生的學(xué)習(xí)成果時也能發(fā)現(xiàn)其存在的問題，改善教學(xué)過程中存在的各種弊病，根據(jù)情況的不同補充新的教學(xué)內(nèi)容，從而形成老師和學(xué)生之間的雙向交流［6］。

2 案例法在實際教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 案例選取

教師根據(jù)課程特點以及學(xué)生的實際情況來選擇一個學(xué)習(xí)對象，即案例或者項目。項目的選取要根據(jù)學(xué)生的實際情況，項目應(yīng)生動形象、貼合實際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。案例的難度要和教學(xué)大綱保持一致。案例選取要具有目的性和代表性，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)。

2.2 案例教學(xué)

案例分析講解是教學(xué)過程中最重要的環(huán)節(jié)，在案例講解的過程中教師要對案例有較深的理解。如何運用案例更好地把理論知識實例化、結(jié)構(gòu)化，是教師應(yīng)當首先考慮的問題。

2.2.1 靈活應(yīng)用實際案例，理論與實際相結(jié)合

操作系統(tǒng)是一門理論性較強的課程，知識點很多且較為抽象。在授課過程中，教師要扣住理論中的知識要點，把它融入到實際案例中。將案例作為一個媒介，通過分析案例中的關(guān)鍵問題，將理論知識傳授給學(xué)生。在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生更容易也更愿意以聽案例學(xué)知識的方式進行學(xué)習(xí)。對于我們選取的案例而言，12306購票網(wǎng)站是一個涉及面比較廣的網(wǎng)站，所涉及的計算機專業(yè)知識也更加龐雜，里面涵蓋了很多的內(nèi)容，例如進程管理部分、處理及調(diào)度與死鎖問題、存儲器管理等。教師通過逐一解釋案例中的關(guān)鍵問題，達到講解知識點的目的。

2.2.2 讓學(xué)生學(xué)會自主思考

在案例教學(xué)中，教師應(yīng)該通過引入問題的方式讓學(xué)生自主思考。設(shè)置的問題應(yīng)由易到難、循序漸進。

在我們選取的案例中，進程互斥問題是一個非常重要的內(nèi)容。為了讓學(xué)生更好、更快地理解這一部分內(nèi)容，可以采用訂票時發(fā)生的實際問題“如果兩個人同時想買一張票會發(fā)生什么樣的結(jié)果”來設(shè)置問題。在這個問題上學(xué)生會思考:訂票系統(tǒng)有多個(例題中假設(shè)有兩個)終端，進程T1和T2分別通過2個終端訪問系統(tǒng)。由于進程是并發(fā)執(zhí)行的，兩個進程按照各自的速度執(zhí)行，并發(fā)進程相互不能控制也不能預(yù)測對方的執(zhí)行速度，假設(shè)T1和T2這兩個執(zhí)行序列如表1所示(題目中假設(shè)余票為50張，即共享變量p的初值為50)。

表1 實現(xiàn)進程互斥前T1和T2的執(zhí)行過程

表1所示的結(jié)果顯然不正確，進程T1和T2都發(fā)生了購票行為，但是車票總數(shù)卻只少了一張。此時可以拋出問題“為什么會發(fā)生把一張票賣給多個人的錯誤呢?”原因是兩個進程交叉訪問了出票的那段代碼。為避免出現(xiàn)上述問題，引入了進程互斥這個概念，以此來保證并發(fā)程序不同時進入這個特別的區(qū)域，或者說不讓他們同時訪問共享變量。實現(xiàn)互斥后的進程執(zhí)行過程如表2所示。

表2 實現(xiàn)進程互斥后T1和T2的執(zhí)行過程

2.2.3 教師引導(dǎo)

教師要觀察學(xué)生在思考過程中存在的問題以及錯誤。同時，在學(xué)生思考遇到困難或陷入誤區(qū)時進行必要的指引。教師在引導(dǎo)的過程中要遵循以學(xué)生為主體的原則，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不斷提高他們自主思考的能力。在進程互斥這一段內(nèi)容的講解中，通過對實際情況的分析得出了發(fā)生錯誤的原因，自然而然地引出臨界資源和臨界區(qū)的概念，進而提出進程互斥的問題。例如，在實際的購票系統(tǒng)中，若兩人想買同一張票，只有等前面的人購買結(jié)束后才能繼續(xù)購買。我們稱代表這張車票的變量為共享變量，稱訪問臨界資源的那段程序代碼為臨界區(qū)。因為在一段時間內(nèi)只允許一個進程訪問或使用該資源，在操作系統(tǒng)中，當某一進程正在訪問某臨界區(qū)時，就不允許其他進程進入，即兩個進程不能同時進入臨界區(qū)，否則就會發(fā)生與時間有關(guān)的錯誤，這種進程之間相互制約的關(guān)系被稱為互斥。解決互斥問題應(yīng)該滿足互斥和公平兩個原則，即任意時刻只能允許一個進程處于同一共享變量的臨界區(qū)，而不能使進程無限期地等待。任何進程只有進入了相應(yīng)的臨界區(qū)方可訪問臨界資源。有了這種約束關(guān)系，才能讓購票順利地進行下去。通過一個實際的案例，可以順接出很多知識要點。

2.3 案例小結(jié)

在分析并解決案例中的問題后應(yīng)進行及時的總結(jié)，概括這一節(jié)課中所涉及的知識點。學(xué)生和教師可以進行互動，討論和總結(jié)案例分析過程中遇到的問題。學(xué)生對自己所學(xué)的知識點進行反思和歸納，發(fā)掘盲點，不斷地擴大自己的學(xué)習(xí)知識面。教師應(yīng)回顧整個教學(xué)過程，反思教學(xué)內(nèi)容方面存在的問題，及時分析學(xué)生反饋回來的信息，逐步改進教學(xué)方法。

2.4 注意事項

計算機操作系統(tǒng)原理是一門理論性較強的課程，在很多的時候?qū)W生的理解能力會產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致學(xué)習(xí)的進度變慢，從而影響了整體學(xué)習(xí)效率。大部分學(xué)生可能習(xí)慣了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，對新的教學(xué)方法產(chǎn)生一定的陌生感和畏懼感。這需要授課教師在項目選取上做好充分準備。項目選取要經(jīng)典且貼近實際生活，項目的難易程度要適中，最好呈現(xiàn)出階梯式的難易性，使項目適合學(xué)生學(xué)習(xí)。與此同時要注意時效性，制定較為嚴密的學(xué)習(xí)計劃，合理分配時間。此外，教師應(yīng)加強對學(xué)生的管理，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3 結(jié)語

案例法在實際教學(xué)當中的應(yīng)用非常廣泛，該教學(xué)法和傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，具有顯著的優(yōu)越性。從學(xué)生的角度來講，案例法可以更好地幫助學(xué)生理解案例，更加注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)。學(xué)生在良好的環(huán)境下應(yīng)積極、主動地學(xué)習(xí)，教師采用靈活的教學(xué)方式也是為了讓學(xué)生能夠更快、更容易地吸收課本中的理論知識，讓學(xué)生學(xué)會自我思考，認識到自身的優(yōu)缺點。從教師的角度來講，案例法轉(zhuǎn)變了以往的教學(xué)模式，從以教師為主轉(zhuǎn)型以學(xué)生為主，讓學(xué)生成為主體，教師輔助學(xué)生完成各個項目，在這個過程中教師要加強自身能力，更精準、更專業(yè)地為學(xué)生提供幫助和指導(dǎo)。

［1］Amy Raths McAninch.Teacher Thinking and the Case Method:Theory and Future Direction［Z］.1993.

［2］Christopher.A Selection of Cases on the Law of Contracts［Z］.1871.

［3］楊光富，張紅菊.案例教學(xué):從哈佛走向世界——案例教學(xué)發(fā)展歷史研究［J］.外國中小學(xué)教育，2008(6):1－5.

［4］郭德紅.案例教學(xué):歷史、本質(zhì)和發(fā)展趨勢［J］.高等理科教育，2008(1):22－24.

［5］鄭金洲.案例教學(xué):教師專業(yè)發(fā)展的新途徑［J］.教育理論與實踐，2002(7):36－41.

［6］吳安平，王明珠，王繼忠.案例教學(xué)法研究與實踐［J］.長春大學(xué)學(xué)報，2002(5):22－23.