基于知識樹的操作系統(tǒng)遷移教學(xué)法

程昌品　周如旗　牟來彥

摘要：針對目前操作系統(tǒng)課程教學(xué)存在的問題，提出以建構(gòu)主義為指導(dǎo)的基于知識樹的遷移教學(xué)法，即提倡以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，識別或總結(jié)操作系統(tǒng)各章節(jié)知識點(diǎn)的內(nèi)在關(guān)系，自主畫出各章節(jié)知識點(diǎn)的“知識樹”，實(shí)現(xiàn)對知識點(diǎn)的總體把握、關(guān)聯(lián)記憶和有序排列，從而實(shí)現(xiàn)從領(lǐng)域知識到學(xué)生個(gè)體知識的遷移，形成學(xué)生知識體系的建構(gòu)。

關(guān)鍵詞：知識樹；遷移教學(xué)；知識遷移

1 目前操作系統(tǒng)課程教學(xué)存在的問題

操作系統(tǒng)原理課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的主干課程之一。操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)中所有的軟、硬件資源，為用戶和計(jì)算機(jī)之間提供了一個(gè)接口。操作系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了多種不同的操作系統(tǒng)，其組成結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)各有特色，也使得操作系統(tǒng)課程內(nèi)容龐雜、涉及面廣和概念抽象，教師不好教，學(xué)生不好學(xué)。目前，操作系統(tǒng)課程教學(xué)主要存在以下幾個(gè)方面的問題。

1）教學(xué)互動匱乏。

教師在進(jìn)行操作系統(tǒng)課程教學(xué)時(shí)，主要采用“灌輸式”教學(xué)法，導(dǎo)致學(xué)生主體地位不夠突出，學(xué)生思考的空間狹小，課堂缺乏互動，教學(xué)信息溝通不暢，在一定程度上加劇了“信息不對稱”。

2）教學(xué)內(nèi)容與其他課程脫節(jié)。

操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)組成原理等課程、操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)等脫節(jié)，學(xué)生不清楚操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科中的地位與作用。

3）實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱。

操作系統(tǒng)課程是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，學(xué)生對其基本概念和基本理論往往要通過實(shí)踐加以理解和深化，目前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程不足以滿足理論教學(xué)的需要。

2 知識樹

知識樹就是用樹的形式體現(xiàn)整個(gè)課程或章節(jié)的知識結(jié)構(gòu)和知識點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，其要領(lǐng)就是用樹干、樹枝、樹葉、果實(shí)等元素，將識記材料依據(jù)其從屬形成一棵知識“樹”。人們形象地把知識樹稱為學(xué)生學(xué)習(xí)的“地圖”，有了它，學(xué)生思維才不會跑偏，學(xué)生掌握的知識越多，“地圖”就越顯得重要。操作系統(tǒng)課程知識樹如圖1所示。

從圖1可以看出，操作系統(tǒng)有5大管理功能，正好是知識樹上的5個(gè)樹枝，樹枝上的樹葉或果實(shí)就是每個(gè)管理功能要掌握的主要內(nèi)容。在教學(xué)時(shí)，教師用板書或幻燈片的形式描繪出圖1，可使學(xué)生更加直觀地了解操作系統(tǒng)的知識體系；然后再運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法，多聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用類比教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)、探究式教學(xué)、案例引導(dǎo)教學(xué)等，使學(xué)生尋找到摘取操作系統(tǒng)“果實(shí)”的途徑。將知識樹用于操作系統(tǒng)課程教學(xué)有以下兩個(gè)方面的好處。

1）有利于教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)。

對教師來說，知識樹可以更好地幫助教師備課，對課程體系進(jìn)行系統(tǒng)全面的建構(gòu)：知識樹的梳理，使教師對教材內(nèi)容的研究更加深入；畫好知識樹后，教師在備課和講課時(shí)就有了目的性和針對性。對學(xué)生來說，教師引導(dǎo)學(xué)生畫出知識樹時(shí)，教材知識的脈絡(luò)就一目了然地展現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生明確了要掌握的知識，學(xué)習(xí)更加有效。

2）有利于學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)。

建構(gòu)主義理論認(rèn)為學(xué)習(xí)的意義已從記憶和復(fù)述知識轉(zhuǎn)向發(fā)現(xiàn)和使用知識，從而實(shí)現(xiàn)知識體系有意義的建構(gòu)。應(yīng)用知識樹進(jìn)行操作系統(tǒng)課程的教學(xué)，可較好地契合建構(gòu)主義理論的要求，幫助學(xué)生把握操作系統(tǒng)知識體系的構(gòu)成元素，解讀各構(gòu)成元素之間的關(guān)系，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)課本知識到學(xué)生領(lǐng)悟知識的遷移。

值得注意的是，知識樹的構(gòu)建需要學(xué)生本人在模仿的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的理解與認(rèn)識獨(dú)立完成，這樣學(xué)生才能不斷地從中吸取知識，培養(yǎng)興趣，收獲快樂。學(xué)生要注意千萬不能直接照抄或復(fù)制其他同學(xué)的知識樹，否則很難建構(gòu)個(gè)性化的知識結(jié)構(gòu)，收不到良好效果。

3 遷移教學(xué)法

葉圣陶先生指出，“教任何功課，最終目的都在于達(dá)到不需要教。假如學(xué)生進(jìn)入這樣一種境界：能夠自己去探索，自己去辨析，自己去歷練，從而獲得正確的知識和熟練的能力，豈不是就不需要教了嗎？而學(xué)生所以要學(xué)要練，就為要進(jìn)入這樣的境界。給指點(diǎn)，給解說，卻隨時(shí)準(zhǔn)備少指點(diǎn)，少講說，最后做到不指點(diǎn)，不講說。這好比牽著手走，卻隨時(shí)準(zhǔn)備放手。在這上頭，教者可以下好多功夫?！边@番話道出了遷移教學(xué)的根本問題。教師傳道、授業(yè)、解惑，最高境界是使學(xué)生達(dá)到舉一反三、觸類旁通的學(xué)習(xí)效果。老子說“授人以魚，不如授人以漁”，說的是傳授給人既有知識，不如傳授給人學(xué)習(xí)知識的方法，如果想永遠(yuǎn)有魚吃，那就要學(xué)會釣魚的方法，“授人以漁”的教學(xué)方法同近代教育學(xué)提出的遷移教學(xué)有著異曲同工之妙。遷移教學(xué)基本思路如圖2所示。

由圖2不難看出，遷移教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的不同之處在于遷移教學(xué)強(qiáng)調(diào)把傳統(tǒng)的以教師為中心的“灌輸式”教學(xué)法，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。在教學(xué)活動中，教師應(yīng)是博學(xué)多才的引導(dǎo)者，是引領(lǐng)學(xué)生步入知識王國的“導(dǎo)游”，學(xué)生則是充滿好奇心、滿懷強(qiáng)烈求知欲望的“游客”，在興趣與探究精神的感召下，主動獲得暢游知識王國的獨(dú)特體驗(yàn)。在遷移教學(xué)中，學(xué)習(xí)材料的組織、學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、教師的指導(dǎo)方法，都是影響學(xué)習(xí)遷移的重要因素，尤其是教師有意識的指導(dǎo)有助于學(xué)習(xí)的積極遷移或者實(shí)現(xiàn)正遷移。教師在教學(xué)時(shí)有意識地運(yùn)用啟發(fā)式、引導(dǎo)式、授人以漁的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生比較學(xué)習(xí)材料的異同，啟發(fā)學(xué)生概括總結(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極遷移。

4 基于知識樹的遷移教學(xué)過程示例

基于知識樹的遷移教學(xué)法可分為繪制知識樹、分析探索和總結(jié)評價(jià)等3個(gè)階段。

1）繪制知識樹。

繪制知識樹的目的在于啟發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)順向遷移。例如，在復(fù)習(xí)請求式分頁存儲管理知識時(shí)，基于學(xué)生已學(xué)習(xí)過實(shí)存分頁存儲管理，教師可以要求學(xué)生在復(fù)習(xí)時(shí)理出主要知識點(diǎn)，包括分頁管理的基本思想、分頁地址變換、性能評價(jià)、頁表等，進(jìn)而總結(jié)出實(shí)存分頁存儲管理的局限性，然后自然引出請求式分頁管理的必要性，指導(dǎo)學(xué)生畫出知識樹。分頁管理知識樹如圖3所示。

需要說明的是知識樹繪制的主體應(yīng)該是學(xué)生，教師不能代替學(xué)生包辦。知識樹的構(gòu)建主要取決于學(xué)生對知識中概念關(guān)系的理解，因此具有很強(qiáng)的主觀性，不一定要求一致，教師可提供一些知識樹范例讓學(xué)生模仿，圖3所示的分頁管理知識樹只是一個(gè)范例，并不是唯一的分頁管理知識樹。教學(xué)實(shí)踐表明，讓學(xué)生參與知識樹繪制有很多益處，不僅令學(xué)生很好地復(fù)習(xí)了所學(xué)知識，而且對加深學(xué)生理解有著不可替代的作用。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可舉辦學(xué)生知識樹演講比賽，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的積極性，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。endprint

2）分析探索。

分析探索的目的是引導(dǎo)學(xué)生分析、探索問題，實(shí)現(xiàn)知識點(diǎn)的積極遷移。一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)起促進(jìn)作用的遷移，叫正遷移，也叫積極遷移。學(xué)生通過構(gòu)建和學(xué)習(xí)圖3所示的分頁管理知識樹，發(fā)現(xiàn)它有一些要改進(jìn)的問題，如當(dāng)一個(gè)用戶程序的頁數(shù)大于當(dāng)前總空閑內(nèi)存塊數(shù)時(shí)，系統(tǒng)就不能將該程序裝入運(yùn)行，即用戶程序?qū)⑹艿轿锢韮?nèi)存大小的限制。為了解決這個(gè)問題，人們提出虛存分頁管理。教師要啟發(fā)學(xué)生探討虛存分頁管理的基本思想，引導(dǎo)學(xué)生明確這是一種以時(shí)間換空間的技術(shù)。對于虛存分頁管理，教師不要急于講解，應(yīng)該先讓學(xué)生利用自己繪制的知識樹進(jìn)行討論、分析、自主探索，在這一過程中，教師盡量不要直接告訴學(xué)生如何解決面臨的問題，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)膯l(fā)，給出合理建議，提供學(xué)生所需的資料，也可以參與其中討論。

3）總結(jié)評價(jià)。

教師要組織學(xué)生針對前兩個(gè)階段的工作制訂評價(jià)方案和完成教學(xué)評價(jià)，進(jìn)而了解學(xué)生的認(rèn)知水平，如學(xué)生對知識樹中虛存分頁管理問題的描述與解決方案不盡完整。教師此時(shí)需對虛存分頁管理中要解決的3個(gè)問題進(jìn)行概括總結(jié)，同時(shí)講解為此引入的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：修改后的頁表以及必要的請調(diào)策略和淘汰策略，還要對該虛存管理的性能進(jìn)行評價(jià)。在淘汰策略的講解中引出下節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——頁面置換算法，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識知識之間的層次遞進(jìn)關(guān)系。最后，教師要布置一些精選的練習(xí)題讓學(xué)生分析思考，同時(shí)要求學(xué)生細(xì)化和完善分頁管理知識樹。這一教學(xué)環(huán)節(jié)的要點(diǎn)是教師需根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況有重點(diǎn)、有針對性地精講，對學(xué)生已掌握的內(nèi)容不必一一重復(fù)，要充分運(yùn)用討論式、交互式教學(xué)方法與學(xué)生互動，利用生動形象的語言（包括肢體語言）活躍課堂氣氛，通過創(chuàng)設(shè)積極的學(xué)習(xí)氛圍啟發(fā)學(xué)生思考問題，樂于學(xué)習(xí)，主動學(xué)習(xí)。

5 結(jié)語

綜上所述，知識樹與遷移教學(xué)法較好地契合了建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。教師在實(shí)施操作系統(tǒng)相關(guān)知識的教學(xué)時(shí)，應(yīng)遵循以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)教學(xué)單元各知識點(diǎn)的內(nèi)在關(guān)系，促使學(xué)生自主地畫出教學(xué)單元的知識樹，在頭腦中建立起完整的知識體系，提高教學(xué)質(zhì)量。

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（編輯：宋文婷）endprint