一個基于知識圖的計算機系統(tǒng)實踐模塊課程

周雪梅

樂山師范學院電子信息與人工智能學院 四川樂山 614000

目前,應用型高校越來越重視提高學生的實踐操作能力。信息時代的到來,信息技術(shù)技能的訓練成為大學生必要的課程。針對非計算機專業(yè)的新生開設(shè)的大學生信息技術(shù)基礎(chǔ)課程,對于系統(tǒng)軟件的安裝并沒有開出單獨的課程,學生缺少合適的課外練習,使得新生們的理論與實踐教學有脫節(jié)的現(xiàn)象,如何增強新生們的動手能力成為一個課題。

1 非計算機專業(yè)新生計算機模塊課程設(shè)計的目標

這里設(shè)計了一個短期訓練大學新生的計算機軟件短期課程項目,基于對計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的認知,幫助對計算機和軟件系統(tǒng)陌生的大學非計算機新生提高計算機操作技能,目標是能給予新生一個看得見、摸得著的計算機結(jié)構(gòu)實體,對照計算機知識結(jié)構(gòu)圖來提高對計算機系統(tǒng)的認知,并能達到如下目標:

(1)對以裸機為核心的計算機系統(tǒng)有感官認識,用系統(tǒng)思維來理解計算機邏輯機構(gòu)圖;

(2)學會基本安裝系統(tǒng)軟件和應用軟件的常用步驟,知道軟件安裝需要注冊等;

(3)學會基本的網(wǎng)絡(luò)命令和操作,可以修改IP等操作,并會殺毒和安全檢查;

(4)通過學習虛擬機的安裝和使用了解和熟悉操作系統(tǒng)的安裝,進一步理解以裸機為核心的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的概念。

2 非計算機專業(yè)新生計算機模塊課程設(shè)計的組織

本項目設(shè)計課程為32個學時,由教師演示和學生操作相結(jié)合,學生操作為主體的探究式教學來實現(xiàn)。由于大型電腦軟件的安裝時間都比較長,為了加強學生的記憶能力,本課程劃分成4個小模塊,每個模塊連續(xù)4個學時,在教師簡單示范下開始動手操作,集中訓練,加強記憶,使得學生可以比較好地完成實驗項目。在理解電腦整體邏輯結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上進行軟件安裝與系統(tǒng)維護,增強了學生的動手能力,在短短的4個模塊的32學時的訓練后,可以比較自如地在系統(tǒng)里進行軟件安裝與維護。

第一個模塊,介紹一下計算機的組成部分和軟件系統(tǒng)之間的關(guān)系,讓學生在整個系統(tǒng)概念上可以從看得見、摸得著的物理部件上去體會計算機的組成結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)的構(gòu)成。這里引進一個知識圖的結(jié)構(gòu),便于學生可以以全局和系統(tǒng)的角度去理解電腦的組成構(gòu)件和邏輯結(jié)構(gòu),并形成一個跟現(xiàn)實實體相對應的映射關(guān)系。這個計算機系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 計算機系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示,計算機整個系統(tǒng)可以視為上面的邏輯結(jié)構(gòu),也就是中心是一個物理實體即裸機,這是我們直接接觸的真實存在,就是不加軟件的硬件,主要組成是運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設(shè)備等組成,主要表現(xiàn)為CPU、內(nèi)存、顯示器、硬盤、鼠標鍵盤等。裸機是最核心的一部分,它的外面包裹的就是以操作系統(tǒng)為代表的接近底層的系統(tǒng)軟件,也包括其他可以調(diào)用底層物理接口的系統(tǒng)軟件,比如DBMS,虛擬機和硬件驅(qū)動軟件等,在系統(tǒng)軟件外面的一層是應用軟件,這層上就是我們平時接觸到的各種各樣的軟件,比如OFFICE、DW、Flash、PS、AutoCAD、3D MAX、MATLAB、SQL server等。運用這些軟件我們處理各種各樣的數(shù)據(jù),完成各種各樣的任務(wù)。給學生展示知識圖類似洋蔥結(jié)構(gòu),一層一層地剝開,便于學生從邏輯結(jié)構(gòu)上理解電腦的組成結(jié)構(gòu),并能將每個結(jié)構(gòu)跟物理世界可以感官到的實體結(jié)合,使得學生在整體上去認識計算機結(jié)構(gòu),包括硬件和軟件,是由裸機(即硬件)和外面一層一層的軟件(BIOS→硬件驅(qū)動軟件→操作系統(tǒng)/DBMS→應用軟件)加上去組成的。在這個模塊中,第一步給學生一個計算機的知識結(jié)構(gòu)圖來記憶和理解計算機系統(tǒng),第二步讓學生自己理解平時看到摸到的物體跟圖上的結(jié)構(gòu)相對應。

第二個模塊就是在認識計算機軟件和硬件的基礎(chǔ)上,結(jié)合公共計算機課程的要求進行OFFICE、DW、Flash和PS的安裝和卸載,在完成的過程中,要總結(jié)常規(guī)安裝每個大型軟件的過程:拷貝安裝軟件包→解壓軟件安裝包→雙擊運行安裝應用程序→注冊→第一次啟動→第一次運行→結(jié)束安裝整個過程。經(jīng)過這樣的過程,學生就可以很清楚地學習到常用的教學軟件的安裝和卸載過程。這里挑選了與大學信息技術(shù)基礎(chǔ)的課程相對應的軟件進行安裝,比如Dreamweaver CS5、Photoshop CS5等。安裝的過程可以讓學生熟悉安裝軟件的過程,知道常規(guī)的軟件安裝一般要經(jīng)歷的過程,如圖2所示。

第三個模塊,以Windows 7為例學習操作系統(tǒng)的內(nèi)部組成和系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)IP的設(shè)置,重點學習IPConfig和Ping兩個命令的使用,使得學生對網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)置和IP、DNS、HTTP、ftp、WWW、域名等都有個基本的認識,能夠設(shè)置IP并測試網(wǎng)絡(luò)連通性,然后學習通過360殺毒和360安全衛(wèi)士的安裝和使用來進行系統(tǒng)優(yōu)化、學習殺毒、系統(tǒng)優(yōu)化等基礎(chǔ)知識和技能,盡快地學習操作系統(tǒng)的各個組成部分和維護,如圖3所示。

圖3 配置IP

最后一個模塊是學習安裝虛擬機,虛擬機有很好的演示安裝操作系統(tǒng)的功能。在這個模塊里,學生學習安裝虛擬機,然后在虛擬機里安裝Windows操作系統(tǒng)的整個過程。整個過程可以學習到安裝和設(shè)置操作系統(tǒng),并在安裝好的操作系統(tǒng)里安裝各種應用軟件,將第二個模塊和第三個模塊的學習結(jié)合在一起,在新安裝的操作系統(tǒng)里安裝各種應用軟件,進行系統(tǒng)IP的配置等,使得學生可以綜合運用前幾個模塊的知識和技能,進行前三個模塊的整合學習,如圖4所示。

圖4 安裝虛擬機并打開畫圖

3 課程前后的問卷調(diào)查

為了更加了解學生們的實踐操作能力情況,這里設(shè)計了一個軟件安裝與維護課前預備調(diào)查。問卷調(diào)查的內(nèi)容如下:

(1)我安裝過軟件嗎?(是/否)

(2)我平時玩電腦游戲和手機嗎?(是/否)

(3)我對電腦的熟悉程度:(從未使用/使用過但未裝過軟件/裝過軟件但不熟悉/可以熟練安裝并熟悉軟件系統(tǒng))

(4)我學習軟件安裝的目的是什么?

(5)我想學習什么類型的軟件安裝?

(6)我希望從課中學到什么?

(7)在我安裝軟件中,遇到什么樣的問題?

(8)我有什么其他問題和建議?

通過對學生的調(diào)查,大多數(shù)學生都安裝過軟件,平時也玩電腦游戲和手機,而且部分同學的電腦游戲玩得很熟,90%的學生都選擇“裝過軟件但不熟悉”,10%的學生“可以熟練安裝并熟悉軟件系統(tǒng)”(這部分的同學往往是玩網(wǎng)游很熟的)。隨著電腦的普及,學生們對電腦的熟悉程度也比前幾屆的學生好很多,但是對計算機系統(tǒng)的組成并不是那么清晰。所以,針對他們的計算機系統(tǒng)實踐的模塊訓練課程就變得比較重要了。通過基于計算機結(jié)構(gòu)知識圖的實操課程模塊,可以在短時間內(nèi)提高學生們的技能熱情,增加對計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成的整體認識,為計算機實踐技能打下良好的基礎(chǔ)。

課程結(jié)束后也對新生做了問卷調(diào)查,學生們自認為比學習前計算機實踐技能都有了提高,課前選擇“裝過軟件但不熟悉”的學生都選擇了“可以熟練安裝并熟悉軟件系統(tǒng)”,原來選擇“使用過但未裝過軟件”的學生都選擇了“裝過軟件但不熟悉”。結(jié)果表明,這個課程模塊確實提高了新生們對計算機整體的系統(tǒng)認知,而且還熟悉了安裝軟件的步驟,了解了平時怎樣去使用計算機,解決使用計算機的一些常見的問題。

4 課后反饋

本課程模塊共招募了兩次,每次9～20名非計算機專業(yè)新生,說明新生們迫切想提高自己的計算機實踐操作技能。通過調(diào)查比較學生學習前和學習后的變化,結(jié)果顯示,95%的學生從對計算機一無所知到可以獨立地進行系統(tǒng)的安裝和維護,而且比未培訓以前幾乎要高一個檔次的熟練操作能力。通過這四個模塊的學習,所有學生認為這32個學時的學習對提高計算機操作技能有很好的作用,從而對計算機操作樹立了自信,培養(yǎng)了興趣,并在該學期完成的大學信息技術(shù)基礎(chǔ)的課程中普遍取得了不錯的成績。有的學生學會了修改IP并能連通的時候,非常自信地說自己學會了網(wǎng)絡(luò)配置。此外,在學習中還讓學生自發(fā)組成小組,在小組中讓先學會的學生帶不會的學生,不僅增加了學生間的友誼,還活躍學習氣氛。學生在輕松的環(huán)境中學習到計算機知識,提高了計算機操作能力,并激發(fā)了學習興趣。

在課程項目過程中,由于學生原來對計算機的熟悉程度不同,完成情況也有所不同,尤其是大學前基本很少接觸電腦的同學提高的程度要明顯些。總的來說,參加課程的學生在不同程度上提高了計算機操作技能水平。

結(jié)語

以上就是一個基于計算機系統(tǒng)知識圖的計算機實踐技能模塊,這個模塊目的就是要提高大學新生對計算機系統(tǒng)的認知,提高計算機應用操作能力,重點提高計算機軟件操作和維護能力,為以后平時的學習和獨立使用電腦打下堅實的基礎(chǔ)。該項目在招募期間受到了新生們的普遍歡迎,學生們想快速提高自己的計算機操作能力的熱情高漲。實踐證明,本模塊課程項目很適合對計算機了解很少的大學非計算機專業(yè)新生,最終的模塊課程學習效果很明顯。