賈剛勇+趙偉華+劉真+周旭??
摘要:本文分析了學(xué)生在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程時的重點和難點,針對操作系統(tǒng)課程的特點提出了教學(xué)改革的思路及對策。
關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng);教學(xué)改革;教學(xué)對策
操作系統(tǒng)是計算機相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程,為計算機系統(tǒng)中所有應(yīng)用軟件提供管理和服務(wù),其他所有的應(yīng)用軟件只能通過操作系統(tǒng)使用計算機系統(tǒng)中的硬件資源。同時,操作系統(tǒng)為了提高計算機系統(tǒng)中資源的利用率和簡化程序員的編程復(fù)雜度,提供了很多資源管理方法和使用接口。因此,操作系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)尤為重要。本文以杭州電子科技大學(xué)操作系統(tǒng)課程教學(xué)為例,通過分析操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)中的重點以及學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的難點,針對這門課程自身特點,探討教學(xué)改革的新思路。
一、操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)中的重點
操作系統(tǒng)主要是計算機系統(tǒng)資源的管理軟件,針對系統(tǒng)中存在的各種資源進(jìn)行實時高效的管理,盡量滿足應(yīng)用程序的需求。主要涉及的資源包括處理器、內(nèi)存、外存以及其他外部設(shè)備。所以操作系統(tǒng)主要分為幾個子系統(tǒng):進(jìn)程管理子系統(tǒng)、內(nèi)存管理子系統(tǒng)、文件系統(tǒng)以及設(shè)備管理子系統(tǒng)。
針對進(jìn)程管理子系統(tǒng),學(xué)習(xí)的重點就是進(jìn)程的概念,為什么需要有進(jìn)程這個概念,也就是進(jìn)程這個概念提出的背景,進(jìn)程與熟悉的程序這個概念有什么區(qū)別和聯(lián)系,以及系統(tǒng)中并發(fā)執(zhí)行的多個進(jìn)程之間相互的關(guān)系等。針對內(nèi)存管理子系統(tǒng),重點就是地址映射和存儲資源的分配策略和算法。地址映射需要了解系統(tǒng)中存在的三種地址:邏輯地址、線性地址和物理地址。清楚這三種地址分別是什么意思,為什么需要三種不懂的地址,也就是有了這三種地址對系統(tǒng)會有什么樣的好處。存儲資源的分配策略和算法需要明白系統(tǒng)并發(fā)執(zhí)行過程中,各進(jìn)程共享內(nèi)存,操作系統(tǒng)需要通過分配策略和算法來實現(xiàn)進(jìn)程間的高效共享。針對文件系統(tǒng),重點就是物理存儲空間的管理方法,不同的管理方法形成了不同的文件系統(tǒng)。目錄管理的目的,以及區(qū)別目錄和普通文件。最后需要了解文件的共享和保護上的方法。
這些重要的知識點都需要學(xué)生從系統(tǒng)資源管理者的角度去理解,逐步形成系統(tǒng)的思維模式,能夠明確區(qū)分之前學(xué)習(xí)的應(yīng)用程序編程思維方式,要從應(yīng)用層轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)層的思維模式,這也是學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)最難的地方。
二、操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)過程中的難點
對于剛接觸操作系統(tǒng)課程的學(xué)生來說,最難的就是思維方式的轉(zhuǎn)變,從應(yīng)用程序的編寫者轉(zhuǎn)變成為系統(tǒng)資源的管理者。最需要轉(zhuǎn)變的幾個角度包括:
1從程序變成進(jìn)程
學(xué)完C語言,學(xué)生在思維里面有了根深蒂固的程序的概念。開始學(xué)習(xí)操作系統(tǒng),第一個需要轉(zhuǎn)變的就是從程序變成進(jìn)程。從應(yīng)用程序編寫者的角度出發(fā),只有程序。但是到了操作系統(tǒng),最多的是進(jìn)程。程序和進(jìn)程兩個概念的區(qū)別就是最開始的應(yīng)用思維和系統(tǒng)思維的碰撞。學(xué)生很難一下子就很好理解進(jìn)程這個概念。
2操作系統(tǒng)的功能理解
在介紹操作系統(tǒng)的功能時,我們會輕描淡寫地說操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)程序的啟動和結(jié)束。對于學(xué)生來講,壓根無法明白。筆者曾經(jīng)做過一項調(diào)查,兩個班總共92個人,能夠很好理解這項功能的人沒有一個。從中我們能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生的系統(tǒng)思維方式尚未形成之前,壓根無法理解這種描述。運行一個程序,操作系統(tǒng)需要為這個程序創(chuàng)建一個相應(yīng)的進(jìn)程,在這個創(chuàng)建過程中需要了解創(chuàng)建了哪些內(nèi)容,各內(nèi)容有什么作用。而當(dāng)一個進(jìn)程執(zhí)行結(jié)束之后,操作系統(tǒng)是如何回收這個進(jìn)程所占用的資源,并且是如何選擇新的進(jìn)程執(zhí)行的。
3并發(fā)執(zhí)行
多個進(jìn)程在一段時間內(nèi)同時執(zhí)行叫作并發(fā)運行。從應(yīng)用程序的角度出發(fā),每個應(yīng)用程序貌似都是獨占處理器的。進(jìn)程之間是如何并發(fā)執(zhí)行的,以及并發(fā)執(zhí)行需要的支持等。這些都是理解并發(fā)執(zhí)行概念的難點,也是理解現(xiàn)有操作系統(tǒng)必不可少的部分。
4尋址機制
在內(nèi)存管理子系統(tǒng)中,最重要也是最難的一部分內(nèi)存就是尋址,從邏輯地址轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢淼刂?。學(xué)生學(xué)完之后能知道怎么進(jìn)行邏輯地址轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢淼刂罚?,最關(guān)鍵的是學(xué)生無法理解為什么需要尋址,尋址的目的何在。對于尋址這部分內(nèi)容,筆者也進(jìn)行了一個調(diào)研。講完尋址這部分內(nèi)容,出了兩道地址轉(zhuǎn)換的題目。兩個班92個人,做對兩道的33人,對一道的27人,一道都沒對的32人,只有不到10人大體能夠明白為什么需要尋址。
5進(jìn)程控制塊和文件控制塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
進(jìn)程控制塊和文件控制塊等這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)中的作用是操作系統(tǒng)的難點。為什么說進(jìn)程控制塊和文件控制塊分別是進(jìn)程和文件在系統(tǒng)中的唯一標(biāo)識,系統(tǒng)如何通過這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理進(jìn)程和文件。學(xué)生理解起來都較難
三、操作系統(tǒng)課程教學(xué)改革的探討
[JP3]大學(xué)教育需要的是專業(yè)教育,讓學(xué)生形成專業(yè)的思維模式,帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入某一領(lǐng)域研究。因此,操作系統(tǒng)課程的教學(xué)過程中,針對操作系統(tǒng)課程本身具有的特殊性,注重培養(yǎng)系統(tǒng)思維。
器的使用要點進(jìn)行介紹,再現(xiàn)場演示實驗操作。學(xué)生分組實驗完成后,填寫實驗報告,教師再有針對性地講解。對學(xué)生來講就可能存在以下的不足:第一,由于教學(xué)課時的限制,實驗往往做得很匆忙,學(xué)生對實驗的要點掌握不牢固;第二,學(xué)生基礎(chǔ)知識參差不齊導(dǎo)致理解力和接收能力相差大,課堂上思考的時間不充足,學(xué)生機械地模仿教師,卻不明白為什么要這樣做,當(dāng)稍微有一點變化就不知道怎么操作;第三,由于學(xué)生人數(shù)多,實驗設(shè)備往往不足,勤奮好學(xué)的學(xué)生會積極動手進(jìn)行操作,而有的學(xué)生可能連儀器都不碰一下或者想動手做實驗但是缺少儀器。
3利用微信平臺具體的操作步驟
以土的含水率實驗教學(xué)方法為例。其教學(xué)方法是在傳統(tǒng)所用方法的基礎(chǔ)上,運用微信平臺作為輔助教學(xué)手段。先將土的含水率實驗的實驗步驟以簡明扼要的形式制作成Powerpoint文檔。為什么不選用Word呢?是因為Powerpoint文檔制作出來的文件,色彩明麗,圖文并茂,視覺沖擊感強烈,能激發(fā)學(xué)生閱讀的興趣,并且印象深刻。視覺效果是微信制作需考慮的首要因素。簡單明了有利于學(xué)生理清實驗步驟,學(xué)習(xí)起來思路清晰,同時一個實驗不致于花太多時間來學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)時間太長了容易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。一個實驗的學(xué)習(xí)時間控制在15分鐘內(nèi)為宜;一個實驗的Powerpoint文檔制作以5~8頁為宜;視頻經(jīng)過剪輯后在10分鐘內(nèi)為宜。合理控制單個實驗項目的學(xué)習(xí)時間是微信制作的關(guān)鍵。第二步,錄制土的含水率實驗的操作視頻??赡苡腥藭?,既然有該實驗的文檔資料,為什么還要錄制視頻?文檔資料和視頻資料相結(jié)合,也就是理論和實踐相結(jié)合才能讓學(xué)生更好地明白儀器的使用方法,更容易理解試驗步驟,掌握實驗操作要領(lǐng),掌握數(shù)據(jù)處理方法,對實驗結(jié)果進(jìn)行分析,有針對性地學(xué)好本實驗。第三步,將Powerpoint文檔資料和視頻文檔資料上傳到二維碼生成器軟件,就可以生成該試驗的二維碼了。網(wǎng)上有免費的二維碼生成器軟件,操作起來快速、方便,成本低。第四步,學(xué)生通過微信平臺掃描該二維碼,就可以隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。
以下是筆者制作的兩張土的含水率實驗的PPT,本來該實驗共有5頁,限于篇幅取前面兩張(圖1、圖2)。經(jīng)調(diào)查,學(xué)生通過微信平臺掃二維碼學(xué)習(xí)該實驗后,普遍認(rèn)為文字簡潔易懂,畫面感強,能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,同時再配以該實驗的操作視頻,使學(xué)生能更好地掌握該試驗的操作方法。也達(dá)到了本課程培養(yǎng)學(xué)生實踐操作技能的目標(biāo)。
4運用微信平臺的優(yōu)點
道路材料將微信平臺作為輔助教學(xué)手段,其優(yōu)點如下:(1)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。書本上是長篇的文字?jǐn)⑹?,枯燥單調(diào),而打開微信觀摩實驗,簡單明了,圖文并茂并且還配有視頻,學(xué)習(xí)起來更加輕松愉快,更感興趣。(2)學(xué)習(xí)方便,不受時間、地點限制。書本攜帶不方便,并且只能在教室學(xué)習(xí),而微信教學(xué)法可以讓學(xué)生利用空余時間隨時隨地掃描二維碼來學(xué)習(xí)。(3)有利于學(xué)生更好地掌握知識點,方便學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。
若學(xué)生在實訓(xùn)時對某個試驗不是特別熟悉,點開微信掃描二維碼就可以復(fù)習(xí)一下該實驗,能使學(xué)生更好地鞏固知識點。(4)有利于提高學(xué)生的實踐操作能力。學(xué)生通過反復(fù)觀看實驗的操作視頻,能了解正確的實驗操作方法,然后動手做實驗,找出自己實驗不規(guī)范的地方,這樣重復(fù)練習(xí),可以大大提高學(xué)生的動手能力。
三、結(jié)束語
微信平臺運用于我系路橋?qū)I(yè)道路材料課程中,經(jīng)過兩個學(xué)期的實踐運用,該教學(xué)方法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強了學(xué)生對知識點的掌握,學(xué)生的理論和實踐成績均有明顯的提高,因此,該教學(xué)方法在實驗教學(xué)中起到了非常重要的作用。
參考文獻(xiàn):
[1]陳曉明道路材料[M]北京:人民出版社,2008
[2]郭琳微信公眾平臺在教學(xué)服務(wù)中的應(yīng)用[J]職大學(xué)報,2014(6)
[3]馮志強微信公眾平臺在高校中的應(yīng)用研究[J]無線互聯(lián)科技,2013(9)