“操作系統(tǒng)”進(jìn)程管理教學(xué)中的KM教學(xué)法應(yīng)用

李佳靜 徐慧 張帆

摘? 要：進(jìn)程管理是計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程當(dāng)中最重要的部分，也是以往教學(xué)中的難點(diǎn)。KM教學(xué)法能夠構(gòu)造多層遞階的知識(shí)系統(tǒng)，適合知識(shí)點(diǎn)復(fù)雜繁多的課程教學(xué)。該文提出了基于KM教學(xué)法的實(shí)踐，在進(jìn)程管理教學(xué)中融合了“知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖”和“思維導(dǎo)圖”，使學(xué)生既了解了進(jìn)程管理的章節(jié)整體結(jié)構(gòu)和內(nèi)在聯(lián)系，也掌握了知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯性，在教學(xué)中取得了理想的效果，證明了KM教學(xué)法的有效性。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)? 進(jìn)程管理? 知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖? 思維導(dǎo)圖? KM教學(xué)法

中圖分類號(hào)：TP316-4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）03（b）-0149-03

Abstract： Process management is the most important part of the course of computer operating system， and it is also a difficult section in the teaching. KM teaching method can construct multi-level hierarchical knowledge system， which is suitable for teaching courses with complex knowledge points. This paper puts forward the practice of KM-based teaching method， which integrates "knowledge logical structure diagram" and "mind map" in the process management teaching， so that students can understand the overall structure and internal relationship of process management， and also grasp the logic between knowledge points. Good results have been achieved in teaching， which proves the effectiveness of this method.

Key Words： Operating System; Process Management; Knowledge Logic Structure Map; Mind Map; KM Teaching Method

操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的核心，它管理著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的所有軟硬件資源，組織系統(tǒng)工作流程，并向用戶提供使用計(jì)算機(jī)的接口。操作系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的核心主干課程，也是進(jìn)行系統(tǒng)軟件開發(fā)的理論基礎(chǔ)。該課程圍繞著操作系統(tǒng)的基本功能展開，主要包括進(jìn)程管理、處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、文件管理和設(shè)備管理，具有內(nèi)容廣泛、概念繁多、知識(shí)抽象復(fù)雜的特點(diǎn)[1]。

進(jìn)程是現(xiàn)代操作系統(tǒng)中的重要概念，而進(jìn)程管理是最能體現(xiàn)操作系統(tǒng)原理的精髓部分。同時(shí)這部分的概念、思想和相關(guān)技術(shù)，對(duì)于之后的課程，包括并行計(jì)算和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，有著重要的作用和意義。在以往的學(xué)習(xí)當(dāng)中，學(xué)生對(duì)于進(jìn)程管理中大量的知識(shí)點(diǎn)難以掌握整體的結(jié)構(gòu)和其中的邏輯性，產(chǎn)生了畏難情緒，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳。KM教學(xué)法基于知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖和思維導(dǎo)圖，能夠構(gòu)造多層遞階的知識(shí)系統(tǒng)，符合學(xué)生學(xué)習(xí)思維的邏輯認(rèn)識(shí)過程，特別適合進(jìn)程管理部分教學(xué)。因此，該文將KM教學(xué)法貫穿于進(jìn)程管理的教學(xué)當(dāng)中，以改善教學(xué)效果。

1? KM教學(xué)法

KM教學(xué)法利用知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)圖與思維導(dǎo)圖，將課程的知識(shí)體系劃分為宏觀層面和微觀層面[2]。其中，K是指“知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)”（Knowledge Logic Structure），M是指“思維導(dǎo)圖”（Mind Mapping）。知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖在宏觀的整體框架上，描述知識(shí)子系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)系;思維導(dǎo)圖揭示形成概念證明與問題求解的思路，即知識(shí)的逐步細(xì)化過程。KM教學(xué)法通過結(jié)合“知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖”和“思維導(dǎo)圖”，構(gòu)造出整個(gè)課程下多層遞階的知識(shí)系統(tǒng)。KM教學(xué)法的實(shí)施過程包括“抽點(diǎn)—連線—成網(wǎng)—擴(kuò)展”等過程。KM教學(xué)法能夠系統(tǒng)而有重點(diǎn)的組織教學(xué)內(nèi)容，在理科課程的教學(xué)包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語言程序設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)等中已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的實(shí)踐[3-4]。

2? 基于KM教學(xué)法的進(jìn)程管理教學(xué)

2.1 主要教學(xué)內(nèi)容

進(jìn)程是操作系統(tǒng)在并發(fā)環(huán)境下能夠獨(dú)立執(zhí)行和分派的基本單位，進(jìn)程的動(dòng)態(tài)特性與學(xué)生們之前熟悉的程序有很大區(qū)別。進(jìn)程管理這一章節(jié)，主要內(nèi)容包括在并發(fā)環(huán)境下，操作系統(tǒng)對(duì)于單個(gè)進(jìn)程如何進(jìn)行管理控制、對(duì)于多個(gè)進(jìn)程如何協(xié)調(diào)和通信，以及進(jìn)程概念的發(fā)展。

以張堯?qū)W等學(xué)者編著的《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程（第四版）》[5]為例，在第三章進(jìn)程管理部分包括了3.1進(jìn)程的概念、3.2進(jìn)程的描述、3.3進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換、3.4進(jìn)程控制、3.5進(jìn)程互斥、3.6進(jìn)程同步、3.7進(jìn)程通信、3.8死鎖問題、3.9線程的概念和3.10線程分類與執(zhí)行等部分。

在教學(xué)實(shí)施過程當(dāng)中，通過引入KM教學(xué)法，先從總體上引入進(jìn)程管理章節(jié)的知識(shí)邏輯架構(gòu)，將各部分知識(shí)進(jìn)行有機(jī)的整合;在每個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)上則借助思維導(dǎo)圖來講解。

2.2 邏輯架構(gòu)圖

在KM教學(xué)法的指導(dǎo)下，將這些內(nèi)容進(jìn)行組織整理，得到“進(jìn)程管理”章節(jié)的知識(shí)邏輯架構(gòu)圖，如圖1所示。

將進(jìn)程管理的內(nèi)容分成3個(gè)部分，首先是對(duì)單個(gè)進(jìn)程的管理，包括了3.1，3.2，3.3和3.4的內(nèi)容;然后是在并發(fā)環(huán)境下，多個(gè)進(jìn)程之間可能的多種關(guān)系，包括3.5，3.6，3.7和3.8的內(nèi)容;之后是在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中為了提高并發(fā)度，對(duì)進(jìn)程技術(shù)進(jìn)行的發(fā)展，產(chǎn)生了線程。該知識(shí)邏輯架構(gòu)圖，包括了進(jìn)程管理的所有小節(jié)和它們之間的聯(lián)系。學(xué)生在看到該邏輯架構(gòu)圖后，對(duì)此章的知識(shí)脈絡(luò)有了清晰的了解。

2.3 思維導(dǎo)圖

對(duì)于每一個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)其中各個(gè)關(guān)聯(lián)的細(xì)節(jié)，建立思維導(dǎo)圖?！八梨i問題”是進(jìn)程管理當(dāng)中的一種特殊現(xiàn)象，對(duì)于理解操作系統(tǒng)的資源分配方法有著重要的意義。“死鎖問題”教學(xué)內(nèi)容包含了該節(jié)死鎖的基本概念、產(chǎn)生的必要條件、死鎖的避免、死鎖的檢測和死鎖的排除方法。這里以“死鎖問題”為例，建立3.8節(jié)中知識(shí)點(diǎn)的思維導(dǎo)圖，如圖2所示，主要包括死鎖的概念、產(chǎn)生死鎖的4個(gè)必要條件、死鎖的預(yù)防、死鎖的避免、死鎖的檢測和死鎖的解除。每個(gè)知識(shí)點(diǎn)又可以繼續(xù)細(xì)化，例如“死鎖的預(yù)防”包括定義、原理、方法和效果4個(gè)部分。通過該思維導(dǎo)圖，學(xué)生掌握了按照原理—具體方法—實(shí)施效果的思維方式，將每個(gè)知識(shí)細(xì)節(jié)掌握到了實(shí)處，而不是機(jī)械記憶。

“進(jìn)程管理”的知識(shí)邏輯框架圖和“死鎖問題”思維導(dǎo)圖的結(jié)合，一方面使得學(xué)生能夠掌握死鎖問題在“進(jìn)程管理”中地位和作用，即“死鎖問題”是在并發(fā)環(huán)境下多個(gè)進(jìn)程之間產(chǎn)生的一種異?，F(xiàn)象，是操作系統(tǒng)對(duì)多個(gè)并發(fā)進(jìn)程進(jìn)行管理時(shí)需要面對(duì)和解決的一個(gè)難題;另一方面學(xué)生也掌握了“死鎖問題”中各個(gè)細(xì)化知識(shí)點(diǎn)的延伸和發(fā)展的內(nèi)在邏輯性。這大大降低了課程學(xué)習(xí)的難度，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯增加。

3? 結(jié)語

該文在操作系統(tǒng)進(jìn)程管理教學(xué)中引入了KM教學(xué)法，強(qiáng)化學(xué)生的主體認(rèn)知過程，先將章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行組織整理，從總體上建立進(jìn)程管理的知識(shí)邏輯架構(gòu);然后在每個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)上建立思維導(dǎo)圖來體現(xiàn)其中知識(shí)細(xì)節(jié)的表達(dá)。該方法符合學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知思路，在教學(xué)效果上，學(xué)生既掌握了進(jìn)程管理的宏觀知識(shí)結(jié)構(gòu)，也掌握了具體知識(shí)細(xì)節(jié)的延伸和發(fā)展的內(nèi)在邏輯性。在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的教學(xué)效果，證明了KM教學(xué)法在操作系統(tǒng)課程教學(xué)中的有效性。同時(shí)，我們將在習(xí)題、上機(jī)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)新嘗試，以提高操作系統(tǒng)課程的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[5] 張堯?qū)W，宋虹，張高.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程[M].4版.北京：清華大學(xué)出版社，2013.

①基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)（項(xiàng)目編號(hào)：2009QJ15）。

作者簡介：李佳靜（1979—），女，漢族，黑龍江大慶人，博士，講師，研究方向：文本挖掘、信息抽取，網(wǎng)絡(luò)與信息安全。

徐慧（1961—），女，漢族，北京人，碩士，副教授，研究方向：數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘。

張帆（1973—），男，漢族，湖北孝感人，博士，講師，研究方向：搜索引擎，大數(shù)據(jù)處理。