多元立體化教學(xué)模式在操作系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用

賀輝　陳海　孫瑋

【摘要】本文以培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，探索并實(shí)踐了傳統(tǒng)手段與新型媒介，實(shí)踐與理論及課堂內(nèi)外相結(jié)合的多元立體化教學(xué)模式，并提出了“知識(shí)獲取與能力提升互長(zhǎng)”的教學(xué)理念。

【關(guān)鍵詞】操作系統(tǒng) 多元立體化教學(xué)模式 過程考核 建構(gòu)主義

【基金項(xiàng)目】2013年廣東省教育廳科研項(xiàng)目“高效高精柔性電路板光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào)：2013LYM_0102）。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）01-0229-01

“操作系統(tǒng)”課程是計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，但其知識(shí)覆蓋面廣且抽象，若在學(xué)習(xí)過程中沒能充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，結(jié)果很容易使學(xué)生喪失對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，教學(xué)質(zhì)量與效果較低。更好地提高操作系統(tǒng)的教學(xué)質(zhì)量，是從事操作系統(tǒng)課程教學(xué)的老師共同追求的目標(biāo)。獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生一般理論基礎(chǔ)較為薄弱，但思維活躍。針對(duì)他們講授《操作系統(tǒng)》這門課要側(cè)重“實(shí)用、夠用”，教學(xué)重點(diǎn)要放在基本概念的講解分析、算法的設(shè)計(jì)和開發(fā)上。

本文將主要談?wù)撐覀円劳卸嗝襟w等教學(xué)手段和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)搭建的多元立體化教學(xué)平臺(tái)，在操作系統(tǒng)教學(xué)中的一些探索和體會(huì)及教學(xué)效果。

一、理論課講授：在建構(gòu)主義理論指導(dǎo)下，引導(dǎo)學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，化被動(dòng)接受知識(shí)為主動(dòng)探索未知

（一）多以實(shí)例剖析抽象概念和理論

操作系統(tǒng)的功能即為用戶程序提供抽象和管理計(jì)算機(jī)資源，因此《操作系統(tǒng)》課程的抽象概念是需要重點(diǎn)講解和分析的，是含混不清的一般性敘述？還是通過解析某個(gè)特定實(shí)例？我們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)后一種方式效果要好。

（二）注意理論聯(lián)系實(shí)踐，循循善誘

在課程講授過程中，盡可能的用身邊的客觀問題做實(shí)例，讓學(xué)生更好的理解相關(guān)的概念和算法。例如：在介紹頁(yè)面置換算法時(shí)，以新進(jìn)商品（頁(yè)面）要放入到超市貨架（內(nèi)存）為例說明當(dāng)貨架滿時(shí)將哪件商品換出合適。FIFO算法忽略了商品自身的重要性，因此FIFO算法并不合理。然后引導(dǎo)學(xué)生綜合考慮進(jìn)入超市的先后和重要性（即最近是否有顧客瀏覽或者購(gòu)買該商品）的置換算法（第二次機(jī)會(huì)頁(yè)面置換算法）會(huì)比較合理。接下來又拋出第二次機(jī)會(huì)算法經(jīng)常要在鏈表中移動(dòng)頁(yè)面降低了效率的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考更好的辦法，也就是把頁(yè)面保存在循環(huán)鏈表中，即時(shí)鐘頁(yè)面置換算法。如此，從生活的例子入手，一步一步引導(dǎo)學(xué)生思考，既可以加深對(duì)頁(yè)面置換算法的理解又可以增加課堂氣氛的活躍。無形中學(xué)生成為知識(shí)獲取的主體，可以進(jìn)一步引導(dǎo)其提出其它教材中未提到的頁(yè)面置換算法，從而為后續(xù)的設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)踐奠定理論基礎(chǔ)。

（三）善用比喻類比和動(dòng)畫

操作系統(tǒng)課程中有一些晦澀的理論和算法，直接講解很容易停留在抽象層面。此時(shí)采用恰當(dāng)?shù)谋扔?、類比或形象的?dòng)畫，學(xué)生會(huì)比較容易理解和消化。而對(duì)于一些操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和管理的算法的描述則可以借助Flash動(dòng)畫直觀而形象，學(xué)生表示很受用。此外，吸引學(xué)生參與到相關(guān)Flash動(dòng)畫制作工作當(dāng)中，將激發(fā)起極大學(xué)習(xí)興趣和積極性。

（四）習(xí)題講解同步，并引入實(shí)際操作系統(tǒng)平臺(tái)案例分析

每講完一個(gè)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)就輔助一定習(xí)題，鼓勵(lì)學(xué)生大膽思考，勇敢出錯(cuò)。然后針對(duì)學(xué)生出的典型錯(cuò)誤，結(jié)合知識(shí)點(diǎn)剖析，讓學(xué)生對(duì)抽象理論有深刻的理解并學(xué)會(huì)拿來解決實(shí)際問題。對(duì)于核心知識(shí)點(diǎn)，引入具體操作系統(tǒng)平臺(tái)案例深入分析，讓學(xué)生可以觸及進(jìn)程管理、內(nèi)存分配機(jī)制等內(nèi)核，使學(xué)生對(duì)研究開發(fā)嵌入式系統(tǒng)、交互系統(tǒng)等有了清晰認(rèn)知。

二、實(shí)踐教學(xué)改革：強(qiáng)調(diào)實(shí)踐出真知，同時(shí)強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的力量，實(shí)現(xiàn)知識(shí)和能力互長(zhǎng)

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的“切入點(diǎn)”。實(shí)踐教學(xué)的廣泛性和立體性使其在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力過程中具有不可替代的作用。我們?cè)跅盍炔扇　爸鼗A(chǔ)、重實(shí)踐、重創(chuàng)新的多方位教學(xué)模式”啟發(fā)下，根據(jù)獨(dú)立學(xué)院的實(shí)際學(xué)情，提出了以實(shí)驗(yàn)（包括基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)）和項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)為核心的實(shí)踐教學(xué)模式，確保實(shí)踐內(nèi)容的可操作性和連貫性、漸進(jìn)性。

（一）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：以一個(gè)具體的操作系統(tǒng)（Linux）為例進(jìn)行與課程知識(shí)點(diǎn)直接相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如基于Linux命令的進(jìn)程創(chuàng)建，讓學(xué)生將學(xué)到的知識(shí)馬上進(jìn)行實(shí)踐操作，有利于知識(shí)的鞏固和洞察操作系統(tǒng)的具體行為，進(jìn)而深入理解操作系統(tǒng)的精髓。

（二）設(shè)計(jì)性仿真實(shí)驗(yàn)：與具體平臺(tái)無關(guān)，如銀行家算法模擬，重點(diǎn)在于通過實(shí)驗(yàn)掌握核心算法，并為后續(xù)的綜合性實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)做準(zhǔn)備。

（三）綜合性實(shí)驗(yàn)：引入開源的Linux系統(tǒng)內(nèi)核分析，布置對(duì)內(nèi)核進(jìn)行修改的綜合性實(shí)驗(yàn)，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的興趣和主動(dòng)性，又訓(xùn)練學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力。

（四）項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)：最后在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生在開源代碼基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的小型操作系統(tǒng)，從而大大提升應(yīng)用實(shí)踐能力。

此外，實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了若干思考題，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)相關(guān)理論，以進(jìn)一步提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。并針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)和能力的參差不齊，提出了分層次教學(xué)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求分為最高目標(biāo)和最低要求，規(guī)定所有學(xué)生必須都完成最低要求內(nèi)容，而對(duì)達(dá)到最高目標(biāo)的學(xué)生有加分獎(jiǎng)勵(lì)。為實(shí)現(xiàn)新形式下應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，協(xié)同合作能力培養(yǎng)不可或缺，在實(shí)踐教學(xué)上體現(xiàn)在：在上機(jī)過程中，由于學(xué)生太多，在鼓勵(lì)同學(xué)們優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的基礎(chǔ)上分了組，從而可以優(yōu)先對(duì)組長(zhǎng)指導(dǎo)，然后由組長(zhǎng)指導(dǎo)學(xué)生；同組同學(xué)相互探討解決在實(shí)踐設(shè)計(jì)過程中遇到的各種問題和程序錯(cuò)誤。當(dāng)問題較普遍的時(shí)候，當(dāng)堂或者下一次課的講授中集中說明講解。課后學(xué)生上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告（設(shè)置提交期限，超過期限將扣分甚至不得分）。在實(shí)踐教學(xué)中依然遵從了學(xué)生為主體，老師引導(dǎo)和協(xié)助的建構(gòu)主義理念。

三、評(píng)價(jià)方式改革：過程性評(píng)價(jià)為主的多元一體評(píng)價(jià)方式，激發(fā)學(xué)生更大的積極性和進(jìn)取心，化知識(shí)獲取為能力提升

改變傳統(tǒng)以單一的試卷形式進(jìn)行的總結(jié)性、知識(shí)性考核方式，探索以能力為導(dǎo)向的過程性評(píng)價(jià)機(jī)制，淡化期末考試。采用平時(shí)考核與期終考核相結(jié)合、知識(shí)評(píng)價(jià)與能力評(píng)價(jià)相結(jié)合的課程學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式。采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式，引導(dǎo)和推動(dòng)學(xué)生循序漸進(jìn)地完成教師設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容，促使學(xué)生從被動(dòng)的知識(shí)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的知識(shí)探索者，構(gòu)建各自的知識(shí)樹，并使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐步訓(xùn)練和養(yǎng)成良好的紀(jì)律性、溝通合作的技能、多元思維方式等綜合素質(zhì)和能力。

我們采用概念闡釋到位的經(jīng)典外文教材及譯本，講述過程中注重采用實(shí)例分析，避免含混不清的一般性敘述；完整的實(shí)驗(yàn)講義和明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，將實(shí)踐教學(xué)落到實(shí)處，真正實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合；教學(xué)內(nèi)容由淺及深、層進(jìn)式教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)更好的貼合了我們實(shí)際學(xué)情。我們課程團(tuán)隊(duì)通過多種教學(xué)手段相互補(bǔ)充，集課堂、實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)于一體，初步形成了多維立體化教學(xué)模式：“課內(nèi)教師教學(xué) + 課外學(xué)生小組學(xué)習(xí)+創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)踐”，“常規(guī)教學(xué) + 實(shí)驗(yàn)教學(xué) + 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”，“課上多媒體教學(xué)為主/板書為輔 + 啟發(fā)引導(dǎo)為主/講授為輔 + 現(xiàn)場(chǎng)習(xí)題和案例集中剖析”及 “課后作業(yè)練習(xí) + 上機(jī)實(shí)踐+ 畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目演練”。這些探索和改革顯著改善了教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

賀輝（1980.1-），女，漢族，博士，北京師范大學(xué)珠海分校副教授，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。