多种教学模式在“操作系统”教学中的应用

姜　华　陈　晶　包　云　王亚敏

摘要:为了充分挖掘学生的主观能动性,提高学生学习兴趣和创新能力,分别针对课程教学和实验教学适用的几种教学模式进行了讨论,并通过实例阐述了将其应用在教学过程中的方法和效果。实践证明,不同教学模式的综合运用提高了“操作系统”课程的教学质量,收到较好的效果。

关键词:操作系统;教学模式;课堂教学;实验教学

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

“操作系统”是计算机及其相关专业的一门重要专业基础理论课,其教学目标是培养学生理解和掌握计算机操作系统的基本工作原理、设计技术及设计方法,培养和训练学生分析问题、解决问题的能力和系统软件开发能力。但“操作系统”课程理论知识较多、概念性强且较抽象难懂。并且目前教材大多偏重理论,缺乏对各知识点的串联和实例化讲解,学生无法在课程学习中得到感性认识,难以引起学生的学习兴趣和主动性,另外,软件系统本身内部结合紧密且与硬件相关性较大,设计易于操作和理解系统化的实验体系较困难,从而造成了学习“操作系统”课程无用的思想,降低了学生学习的积极性。

针对上述问题,在教学中应摆脱传统的灌输式教学,采用多种教学模式,引入多元化教学方法,充分挖掘学生的

主观能动性,提高课程的教学质量。

2课堂教学模式的应用

为了提高课堂教学效果,提倡以学生为中心的教学模式。变单向式、灌输式为启发式、讨论式、研究式教学。做到讲授与讨论相结合,以充分发挥其个性和特长,提高他们的综合素质和能力。针对“操作系统”课程的特点,在教学中采用以下几种教学模式。

2.1基于支架搭建的课堂讲授模式

支架教学法是按照学生智力的“最邻近发展区”为学生建立进一步理解问题所需要的“支架”,即组成知识的概念框架,并通过支架逐步把学生的智力提升到更高水平。

比如讲授“进程管理”时,教师首先构建进程管理学习框架,包括进程的概念、进程管理、进程通信以及Windows中的线程。在讲授将进程概念时,首先回顾学生熟知的“程序”概念,然后结合实际提出“程序存在的缺陷”问题让学生思考讨论,引出“进程”的概念。该方式即激发了学生探索新知识的兴趣,又将新旧知识进行了对比融合。因此支架式的课堂讲授模式通过搭建支架帮助学生建立知识间的联系,加强对知识的理解,使学生在已有的旧知识和新知识间建立起适当的联系,形成一个完整的知识体系。

2.2基于事件或问题再现的情境教学模式

教学中通过多种形式展示教学内容、制造学习动机、激发学生的学习兴趣。设计一套集文字、动画于一体的“操作系统”教学课件。对于经典的、难以理解的算法,采用动画的形式进行直观演示,并实时讲解,不但吸引学生的注意力,而且可以帮助学生深刻理解算法的内涵。讲授时通过引用生动有趣的例子,帮助学生理解和掌握操作系统原理中的一些重要而抽象的概念,同时也增加了学习的乐趣。

另外,在教学中要灵活运用现代化教学平台,提高教学质量。教学网站是一项充分发挥现代信息技术,拓宽教学资源使用和学生受益范围的举措,也是让学生更大程度获得需要的信息和知识,了解整个课程教学过程,让学生参与到教学中来,形成师生共建、共促质量的模式。教学网站的建立,利用教师社区发布课件,利用留言板与学生交流答疑,通过电子邮件向学生提供课外辅导渠道等,既对本专业学生提供了共享与交流环境,也为其他专业和远程教学提供了网络教学资源。为了进一步推进本课程多元化教学手段的研究和实践进程,还应积极研制和开发功能完善的自动化考试系统、多媒体网上答疑系统、多媒体网络教学系统等。

2.3基于任务驱动的探究教学模式

由于操作系统理论中的概念在实际操作系统中都有所体现,因此教学中把操作系统的基本概念、原理和实现技术与操作系统实例相结合,构造出相应的任务,提出针对性问题,安排专题课和讨论课讲授或讨论操作系统相关的新技术、新方法,刺激学生思考以驱动和维持学习者学习的兴趣和动机。通过提问、讨论、复习等方式进行师生间的沟通,这种交互式方式,学生非常乐于接受。比如以Windows操作系统作为教学的实例,将其与操作系统原理有机结合起来,通过剖析Windows操作系统中概念的定义和算法的实现,加深对概念和原理的理解;通过在Windows平台下基本原理、基本算法的实验,不仅激发了学生的学习兴趣,而且提高了分析问题、解决问题的能力,并培养了解决实际问题的基本技能。

上述几种教学模式在教学中不是独立的,可根据需要综合运用。表1以“进程同步”为例,说明多种教学模式在课堂教学中的运用。

3实验教学模式的设计

“操作系统”实验教学作为课堂教学的继续,不仅是计算机教学中不可缺少的重要环节,也是课堂教学成效的初步体现。为了提高学生动手能力,使学生深入了解操作系统功能,体验操作系统的具体实现,激励学生在操作系统设计方面的创新精神,应精心构建“操作系统”课程实验教学模式和体系。实验模式的构建必须遵循如下原则:

(1) 注重理论联系实际

“操作系统”课程实验加入某些当前实际应用的操作系统的分析和应用,使学生既能很好地掌握“操作系统”课程的难点,又锻炼了实践技能。例如:学生可获取Linux核心模块源程序并实现对它们的剖析。即可以在熟悉基本的Linux命令基础上解决一些基本的问题,也可以采用“替换式”实验模式对该系统的一些功能模块进行修改。

(2) 注重创新能力培养

通过开设“操作系统”课程设计,提高创新能力,为以后走上社会奠定良好的基础。开设“实验室课堂”,构建“操作系统案例库”,结合课程实验、应用实验和综合实验加强学生系统编程与内核模块设计的能力。这些案例既作为教学,也供学生自行设计,将优秀作品及时补充进案例库,使学生能即学即用,从中发现和解决问题,通过实践环节理解,拓展深层次思考,对学生的能力训练收到很好的效果。

(3) 注重学生的团队协作

“操作系统”实验教学中可针对现代操作系统的主要部分设计几个阶段项目(如线程管理的实现,多道程序设计,虚存,网络等),让学生几人一组分别设计实现各个项目,最后得到一个小的、真正的操作系统。每个同学在小组内都是一个参与者,学生自行分派个人在小组中的角色和任务,最后由小组成员汇报成果,根据小组各成员完成实验任务的份量进行评价。通过该方法不仅能让学生在实践中真正体验操作系统的实现技术在实际操作系统中的应用,而且可培养学生团结互助合作的精神。

综上所述,可将实践教学分为三个层次四种类型。三个层次即课程实验、应用实验和综合实验。四种类型具体包括:操作系统基础实验、操作系统原理实验、基于操作系统程序设计和操作系统内核综合实验。在实践过程中,充分发挥师生互动的作用,充分利用“实验室课堂”和“案例库”,完成相应实践过程,达到能力训练和启发创新的目的。

4结束语

上述几种模式在教学过程中应融会贯通在一起使用。其主旨是充分发挥教师的主导作用和学生的主体地位,变以教师为中心的课堂教学模式为老师控制下学生互动式课堂教学模式,形成以学生为中心的新的教学模式。

笔者采用新的教学模式对本校2004级计算机专业本科班学生进行尝试,并与传统模式教学班进行了对比。通过对问卷调查统计分析,实验班对课程的教学满意率为99.1%,而传统班为87.4%,其中认为课程富有吸引力,趣味性强,手段丰富,提高创新能力等方面的比例均远高于传统班。因此,教学中通过运用多种教学模式,学生的学习兴趣,获取的信息量,以及动手能力和知识面有了很大程度的提高,收到了较为明显的效果。另外从考试成绩中也能看到教学模式改革的成效。考试从知识掌握程度、综合能力和创新能力等方面对学生进行测定,总成绩=考试成绩×60%+作业成绩×10%+实验成绩×30%+课题研究×10%,结果表明,实验班同学期末总成绩平均分为89.9,普通班为72.5,该指标证明了教学中综合运用多种教学模式,学生不仅掌握了基本知识点,而且扩展了知识面,提高了综合研究水平,并且动手创新能力也显著增加。通过学生对任课教师的教学评价结果统计,实验班对教师的评教总分数为98.95,位列所有任课教师第一,说明了学生对教师教学方法改革的认可。

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