PI教學(xué)法在操作系統(tǒng)課程中的應(yīng)用

胡樹煜+王琢

（1.錦州醫(yī)科大學(xué)，遼寧 錦州 121001；2.遼寧省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)校 ，遼寧 錦州 121001）

[摘 要] 操作系統(tǒng)課程一直以來都采用傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)，學(xué)生對(duì)于概念、原理難以理解，教學(xué)效果不好。在操作系統(tǒng)課程中使用PI教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，是課程改革的重大舉措。通過實(shí)踐驗(yàn)證，不但在考試成績(jī)上取得了明顯的提高，而且在培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)習(xí)慣、科學(xué)態(tài)度、團(tuán)結(jié)合作、語(yǔ)言表述、綜合能力等方面都有突出的貢獻(xiàn)，教學(xué)效果顯著。PI教學(xué)法是操作系統(tǒng)這類理論性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)的課程的簡(jiǎn)便快捷的教學(xué)方法，值得推廣使用。

[關(guān)鍵詞] 同伴教學(xué)法；PI；操作系統(tǒng)；課程教學(xué) ；導(dǎo)引案

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 03. 121

[中圖分類號(hào)] G642.4；TP319 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2017）03- 0223- 02

0 引 言

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)中必不可少的系統(tǒng)軟件，它控制著整個(gè)計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源，為用戶提供的是一個(gè)靈活方便、安全可靠的操作環(huán)境。所以，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程成為了計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的必修課程。操作系統(tǒng)課程主要講述操作系統(tǒng)的概念、功能、分類、作業(yè)管理和接口技術(shù)、進(jìn)程管理、調(diào)度機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備管理以及面向?qū)ο蟮牟僮飨到y(tǒng)等內(nèi)容，這些內(nèi)容大部分都是概念、理論、方法和過程等，實(shí)際應(yīng)用的例子較少，課程比較枯燥和乏味，學(xué)生只靠教師的講解難于理解和記憶，學(xué)習(xí)效果不好。在操作系統(tǒng)課程中應(yīng)用PI（Peer Instruction）教學(xué)法，是操作系統(tǒng)課程的一項(xiàng)重大改革。

PI教學(xué)法，也被稱為“同伴教學(xué)法”，是在自然科學(xué)理論課程中廣泛應(yīng)用的一種教學(xué)方法，它是通過教師提出的思考問題，學(xué)生作答并通過閱讀資料、闡述觀點(diǎn)、討論、分析形成自己結(jié)果，教師輔助講解和總結(jié)分析的知識(shí)遷移過程。PI教學(xué)法適合于理論內(nèi)容復(fù)雜繁多、實(shí)踐內(nèi)容應(yīng)用較少的課程，通過PI教學(xué)法有效幫助學(xué)生理解和記憶內(nèi)容，效果顯著。

1 PI教學(xué)法的流程結(jié)構(gòu)

PI教學(xué)法的具體實(shí)施過程，如圖1所示。

PI教學(xué)法分兩條主線同時(shí)進(jìn)行，教師通過融合知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)導(dǎo)引案例，然后再給學(xué)生布置閱讀資料和范圍，在課上引入導(dǎo)引案，提出思考問題，針對(duì)于學(xué)生的提問中進(jìn)行解釋作答，然后將學(xué)生分成若干討論小組，并在學(xué)生闡述答案，討論設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行巡視、旁聽或者給出建議，將學(xué)生提交上來的答案，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤率，分析答案及成因，最后做講解、分析和總結(jié)的過程。

學(xué)生主線閱讀教師布置的材料、查找網(wǎng)絡(luò)資料進(jìn)行預(yù)習(xí)，對(duì)教師課堂上提出的問題進(jìn)行初步預(yù)答，有疑問的問題可以向教師進(jìn)行提問，在小組內(nèi)闡述自己的觀點(diǎn)和答案，試圖用自己的觀點(diǎn)說服組內(nèi)其他成員，以求達(dá)到意見一致，并形成新的答案，將答案提交給教師，在教師進(jìn)行講解答案后，如果有疑問再進(jìn)行討論，最后形成自己知識(shí)和技能的過程。

2 PI教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)

學(xué)生在同齡伙伴之間互相傳授知識(shí)，符合學(xué)生心理發(fā)展規(guī)律，更容易接受知識(shí)，PI教學(xué)法還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

2.1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

PI教學(xué)法改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在教師提出問題前學(xué)生已經(jīng)閱讀了相關(guān)資料，是有準(zhǔn)備的學(xué)習(xí)課程。學(xué)生通過PI教學(xué)法的教學(xué)，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生了興趣，樹立了主體意識(shí)，形成了自主學(xué)習(xí)的態(tài)度。

2.2 培養(yǎng)學(xué)生良好習(xí)慣

PI教學(xué)法不但可以培養(yǎng)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)，開拓了思維，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，在分析問題，形成答案時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生積極、獨(dú)立思考的好習(xí)慣。

2.3 培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

通過學(xué)習(xí)討論，不但培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、平等的合作精神、思維的獨(dú)立意識(shí)、勇于創(chuàng)新的精神，更提高了學(xué)生分析問題、解決問題、反思問題的能力。

3 “PI教學(xué)法”的應(yīng)用實(shí)例

以“進(jìn)程互斥”一節(jié)課程為例：

3.1 導(dǎo)引案準(zhǔn)備

在上課之前，教師將本節(jié)課程的內(nèi)容布置給學(xué)生，要求學(xué)生閱讀“進(jìn)程互斥”課程的相關(guān)教材、輔導(dǎo)書、網(wǎng)絡(luò)資料的內(nèi)容，準(zhǔn)備思考題如下：

（1）進(jìn)程互斥的資源背景是什么？掌握進(jìn)程互斥的概念還需要掌握哪兩個(gè)定義？

（2）進(jìn)程互斥準(zhǔn)則的作用是什么？

（3）互斥的加鎖和信號(hào)量管理的PV原語(yǔ)效率是一樣的嗎？

（4）用P、V原語(yǔ)描述進(jìn)程互斥實(shí)現(xiàn)的過程。

思考題中不但融合了學(xué)過的相關(guān)知識(shí)作為復(fù)習(xí)，而且有新問題的提出，要求學(xué)生進(jìn)行探索。思考題的答案并不能在資料中直接得到，需要學(xué)生通過查閱資料，對(duì)問題分析、總結(jié)才能得出答案。

3.2 課上引入導(dǎo)引案

教師帶領(lǐng)學(xué)生簡(jiǎn)單的復(fù)習(xí)進(jìn)程、進(jìn)程控制的內(nèi)容，簡(jiǎn)述進(jìn)程互斥發(fā)生的可能情境，教師提出準(zhǔn)備好的思考問題。學(xué)生根據(jù)掌握的知識(shí)，對(duì)思考題作答，形成自己的答案，寫在答題紙上。并向教師提出問題如下：

（1）臨界區(qū)內(nèi)是否允許并發(fā)進(jìn)程交叉執(zhí)行？

（2）可靠性高的互斥的加鎖是怎么實(shí)現(xiàn)的？

教師根據(jù)學(xué)生提出的此類問題，綜合相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)做簡(jiǎn)要的回答或提示。

3.3 學(xué)生分組討論

學(xué)生在教師所劃分的小組內(nèi)對(duì)試題進(jìn)行討論，每個(gè)人依次說明自己的答案內(nèi)容、依據(jù)和分析過程，闡述自己的理論以達(dá)到求同的過程，組員根據(jù)其他成員提供的答案或教師的建議，分析自己的答案，作為借鑒和參考，再次形成自己的答案。

3.4 匯總問題答案

學(xué)生提交答案，教師根據(jù)學(xué)生答案進(jìn)行匯總，統(tǒng)計(jì)試題的錯(cuò)誤率，調(diào)整教學(xué)方案，對(duì)錯(cuò)誤率較高的試題，進(jìn)行分析成因，設(shè)計(jì)好知識(shí)講解過程。

3.5 分析總結(jié)答案

教師根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)錯(cuò)誤率高的思考題（3）進(jìn)行詳細(xì)講解：

互斥的加鎖和信號(hào)量管理的PV原語(yǔ)效率是不一樣的，互斥的加鎖在可靠性和執(zhí)行效率上存在一定的問題，每個(gè)進(jìn)程能否進(jìn)入臨界區(qū)是靠自己程序的測(cè)試進(jìn)行判斷的，沒有獲得執(zhí)行機(jī)會(huì)的進(jìn)程顯然無法進(jìn)行判斷，從而產(chǎn)生不公平的現(xiàn)象。而已經(jīng)測(cè)試的程序又占用了大量的CPU時(shí)間，所以跟信號(hào)量管理的PV原語(yǔ)比起來效率低下。

并分析錯(cuò)誤的成因：是由于學(xué)生認(rèn)為互斥的加鎖也可以通過硬件或者軟件的設(shè)置來優(yōu)化而成。

同時(shí)對(duì)錯(cuò)誤率低的問題簡(jiǎn)要介紹答案，總結(jié)本課程所涉及的知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)和難點(diǎn)。并分析學(xué)生在討論過程中存在的問題，給出相關(guān)教學(xué)建議。

4 結(jié) 語(yǔ)

使用PI教學(xué)法在操作系統(tǒng)課程中進(jìn)行教學(xué)，具有一定的代表性和示范性，教學(xué)效果顯著，較大程度的提升了學(xué)生的知識(shí)體系、認(rèn)知能力、綜合素質(zhì)。雖然PI教學(xué)法對(duì)原有的教學(xué)模式產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖擊，但是它的應(yīng)用范圍還很小，只是在眾多的原理課程中進(jìn)行應(yīng)用。還需要在掌握基本過程和用法的同時(shí)，逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，使更多的學(xué)生受益。

主要參考文獻(xiàn)

[1]肖滿，倪學(xué)文. 同伴教學(xué)法在食品工程原理實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用[J]. 大學(xué)教育，2016（1）：31-32.

[2]張萍，涂清云，莫艷萍. 課堂中的合作學(xué)習(xí)——同伴教學(xué)法對(duì)物理概念學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012（6）：56-59.

[3]韓建夫. 基于“同伴教學(xué)法”思想政治理論課教學(xué)創(chuàng)新探析[J]. 長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2015（4）：137-141.