多種教學模式在“操作系統”教學中的應用

姜　華　陳　晶　包　云　王亞敏

摘要:為了充分挖掘學生的主觀能動性,提高學生學習興趣和創新能力,分別針對課程教學和實驗教學適用的幾種教學模式進行了討論,并通過實例闡述了將其應用在教學過程中的方法和效果。實踐證明,不同教學模式的綜合運用提高了“操作系統”課程的教學質量,收到較好的效果。

關鍵詞:操作系統;教學模式;課堂教學;實驗教學

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1引言

“操作系統”是計算機及其相關專業的一門重要專業基礎理論課,其教學目標是培養學生理解和掌握計算機操作系統的基本工作原理、設計技術及設計方法,培養和訓練學生分析問題、解決問題的能力和系統軟件開發能力。但“操作系統”課程理論知識較多、概念性強且較抽象難懂。并且目前教材大多偏重理論,缺乏對各知識點的串聯和實例化講解,學生無法在課程學習中得到感性認識,難以引起學生的學習興趣和主動性,另外,軟件系統本身內部結合緊密且與硬件相關性較大,設計易于操作和理解系統化的實驗體系較困難,從而造成了學習“操作系統”課程無用的思想,降低了學生學習的積極性。

針對上述問題,在教學中應擺脫傳統的灌輸式教學,采用多種教學模式,引入多元化教學方法,充分挖掘學生的

主觀能動性,提高課程的教學質量。

2課堂教學模式的應用

為了提高課堂教學效果,提倡以學生為中心的教學模式。變單向式、灌輸式為啟發式、討論式、研究式教學。做到講授與討論相結合,以充分發揮其個性和特長,提高他們的綜合素質和能力。針對“操作系統”課程的特點,在教學中采用以下幾種教學模式。

2.1基于支架搭建的課堂講授模式

支架教學法是按照學生智力的“最鄰近發展區”為學生建立進一步理解問題所需要的“支架”,即組成知識的概念框架,并通過支架逐步把學生的智力提升到更高水平。

比如講授“進程管理”時,教師首先構建進程管理學習框架,包括進程的概念、進程管理、進程通信以及Windows中的線程。在講授將進程概念時,首先回顧學生熟知的“程序”概念,然后結合實際提出“程序存在的缺陷”問題讓學生思考討論,引出“進程”的概念。該方式即激發了學生探索新知識的興趣,又將新舊知識進行了對比融合。因此支架式的課堂講授模式通過搭建支架幫助學生建立知識間的聯系,加強對知識的理解,使學生在已有的舊知識和新知識間建立起適當的聯系,形成一個完整的知識體系。

2.2基于事件或問題再現的情境教學模式

教學中通過多種形式展示教學內容、制造學習動機、激發學生的學習興趣。設計一套集文字、動畫于一體的“操作系統”教學課件。對于經典的、難以理解的算法,采用動畫的形式進行直觀演示,并實時講解,不但吸引學生的注意力,而且可以幫助學生深刻理解算法的內涵。講授時通過引用生動有趣的例子,幫助學生理解和掌握操作系統原理中的一些重要而抽象的概念,同時也增加了學習的樂趣。

另外,在教學中要靈活運用現代化教學平臺,提高教學質量。教學網站是一項充分發揮現代信息技術,拓寬教學資源使用和學生受益范圍的舉措,也是讓學生更大程度獲得需要的信息和知識,了解整個課程教學過程,讓學生參與到教學中來,形成師生共建、共促質量的模式。教學網站的建立,利用教師社區發布課件,利用留言板與學生交流答疑,通過電子郵件向學生提供課外輔導渠道等,既對本專業學生提供了共享與交流環境,也為其他專業和遠程教學提供了網絡教學資源。為了進一步推進本課程多元化教學手段的研究和實踐進程,還應積極研制和開發功能完善的自動化考試系統、多媒體網上答疑系統、多媒體網絡教學系統等。

2.3基于任務驅動的探究教學模式

由于操作系統理論中的概念在實際操作系統中都有所體現,因此教學中把操作系統的基本概念、原理和實現技術與操作系統實例相結合,構造出相應的任務,提出針對性問題,安排專題課和討論課講授或討論操作系統相關的新技術、新方法,刺激學生思考以驅動和維持學習者學習的興趣和動機。通過提問、討論、復習等方式進行師生間的溝通,這種交互式方式,學生非常樂于接受。比如以Windows操作系統作為教學的實例,將其與操作系統原理有機結合起來,通過剖析Windows操作系統中概念的定義和算法的實現,加深對概念和原理的理解;通過在Windows平臺下基本原理、基本算法的實驗,不僅激發了學生的學習興趣,而且提高了分析問題、解決問題的能力,并培養了解決實際問題的基本技能。

上述幾種教學模式在教學中不是獨立的,可根據需要綜合運用。表1以“進程同步”為例,說明多種教學模式在課堂教學中的運用。

3實驗教學模式的設計

“操作系統”實驗教學作為課堂教學的繼續,不僅是計算機教學中不可缺少的重要環節,也是課堂教學成效的初步體現。為了提高學生動手能力,使學生深入了解操作系統功能,體驗操作系統的具體實現,激勵學生在操作系統設計方面的創新精神,應精心構建“操作系統”課程實驗教學模式和體系。實驗模式的構建必須遵循如下原則:

(1) 注重理論聯系實際

“操作系統”課程實驗加入某些當前實際應用的操作系統的分析和應用,使學生既能很好地掌握“操作系統”課程的難點,又鍛煉了實踐技能。例如:學生可獲取Linux核心模塊源程序并實現對它們的剖析。即可以在熟悉基本的Linux命令基礎上解決一些基本的問題,也可以采用“替換式”實驗模式對該系統的一些功能模塊進行修改。

(2) 注重創新能力培養

通過開設“操作系統”課程設計,提高創新能力,為以后走上社會奠定良好的基礎。開設“實驗室課堂”,構建“操作系統案例庫”,結合課程實驗、應用實驗和綜合實驗加強學生系統編程與內核模塊設計的能力。這些案例既作為教學,也供學生自行設計,將優秀作品及時補充進案例庫,使學生能即學即用,從中發現和解決問題,通過實踐環節理解,拓展深層次思考,對學生的能力訓練收到很好的效果。

(3) 注重學生的團隊協作

“操作系統”實驗教學中可針對現代操作系統的主要部分設計幾個階段項目(如線程管理的實現,多道程序設計,虛存,網絡等),讓學生幾人一組分別設計實現各個項目,最后得到一個小的、真正的操作系統。每個同學在小組內都是一個參與者,學生自行分派個人在小組中的角色和任務,最后由小組成員匯報成果,根據小組各成員完成實驗任務的份量進行評價。通過該方法不僅能讓學生在實踐中真正體驗操作系統的實現技術在實際操作系統中的應用,而且可培養學生團結互助合作的精神。

綜上所述,可將實踐教學分為三個層次四種類型。三個層次即課程實驗、應用實驗和綜合實驗。四種類型具體包括:操作系統基礎實驗、操作系統原理實驗、基于操作系統程序設計和操作系統內核綜合實驗。在實踐過程中,充分發揮師生互動的作用,充分利用“實驗室課堂”和“案例庫”,完成相應實踐過程,達到能力訓練和啟發創新的目的。

4結束語

上述幾種模式在教學過程中應融會貫通在一起使用。其主旨是充分發揮教師的主導作用和學生的主體地位,變以教師為中心的課堂教學模式為老師控制下學生互動式課堂教學模式,形成以學生為中心的新的教學模式。

筆者采用新的教學模式對本校2004級計算機專業本科班學生進行嘗試,并與傳統模式教學班進行了對比。通過對問卷調查統計分析,實驗班對課程的教學滿意率為99.1%,而傳統班為87.4%,其中認為課程富有吸引力,趣味性強,手段豐富,提高創新能力等方面的比例均遠高于傳統班。因此,教學中通過運用多種教學模式,學生的學習興趣,獲取的信息量,以及動手能力和知識面有了很大程度的提高,收到了較為明顯的效果。另外從考試成績中也能看到教學模式改革的成效?？荚噺闹R掌握程度、綜合能力和創新能力等方面對學生進行測定,總成績=考試成績×60%+作業成績×10%+實驗成績×30%+課題研究×10%,結果表明,實驗班同學期末總成績平均分為89.9,普通班為72.5,該指標證明了教學中綜合運用多種教學模式,學生不僅掌握了基本知識點,而且擴展了知識面,提高了綜合研究水平,并且動手創新能力也顯著增加。通過學生對任課教師的教學評價結果統計,實驗班對教師的評教總分數為98.95,位列所有任課教師第一,說明了學生對教師教學方法改革的認可。

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