调动学生积极性，提高“操作系统”课的教学质量

胡一之

摘要:本文针对“操作系统”课的特点,针对教师学生认为该课难教难学的现状,探讨如何调动学生学习积极性、以提高教学质量的方法。

关键词:操作系统;教学质量;积极性

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

“操作系统”课程特点是:理论性强、内容抽象、理解掌握有困难;学科内容广泛,与多个方向交叉;知识点多综合性强,灵活性大。因此无论教师还是学生都普遍认为该课难教难学。以往,在教学中教师单纯侧重于“教”字,而忽略了“学”字,尽管为此付出了许多,但教学效果不尽人意。

实际上教学是双边活动,老师和学生是互动的。既要注重“教”,更要注重“学”,因为学生是主体。本文探讨如何根据学生的心理特点,认知规律,与“操作系统”课程的特点有机地结合起来,调动学生的主观积极性,使学生对该课产生较浓厚的学习兴趣,变被动学为主动学,变难学为易学,变枯燥无味为生动活泼,变教师的注入式为师生互动式。通过在教学中培养学生良好的学习习惯,以提高分析问题、解决问题的能力。达到提高“操作系统”课的教学质量之目的。

2方法

2.1端正学习动机

学习与识记的效果离不开目的任务明确与否,会直接影响人的学习记忆的自觉性、积极性主动性及计划性。要想使学生学好“操作系统”课,就必须端正学习动机。通过上好“概论”课,达到这一目的。

为了使学生对操作系统这门课有一个了解,从一个简单的例子开始该课的教学:在字处理Word中,实现将H盘中的课程表.doc文件,复制到E盘上名字仍为课程表.doc文件。大家知道,在Windows 2000下,用户很容易实现这个功能。只要在“我的电脑”中,打开H盘,用鼠标右键单击文件课程表.doc的图标后,在出现的菜单中,选“复制”。再打开E盘,单击鼠标右键,在菜单中选“粘贴”。即可完成两个文件复制的操作。用户所要做的,只是“点点鼠标”而已。而在计算机系统内部。首先,需使H盘的驱动器工作,找到你所需要找的文件“课程表.doc”。然后,将其读入内存(缓冲区)中,再在E盘上找到可以存放该文件的存储空间。最后,将内存中的源文件作为目标文件写到E盘上。在这个过程中,姑且不考虑具体实现的细节,只从功能上大致分析一下。磁盘工作,由设备管理负责,文件的读写,由文件管理负责,缓冲区以及盘空间的分配,由存储管理负责,各管理程序的运行和协调,由处理机来实现。为什么用户操作能够“弹指一挥间”,如此轻松?只因有Windows 2000操作系统的存在,复杂的工作均由操作系统“不声不响”、“默默无闻”、“毫无怨言”地完成。若是没有操作系统的存在,所有的工作都由用户自己做,可想而知难度该有多大啊?在计算机系统中,离了操作系统,用户几乎是寸步难行。由此可见操作系统是计算机系统的核心和灵魂,是计算机系统必不可少的组成部分,它也是计算机教学的核心内容是计算机相关专业的核心课程。正因为这样,它被作为计算机专业考研全国统考课之一,占150分中的35分。再结合就业问题,近年来普遍认为:计算机专业的学生不好找工作。其实笔者认为,由于计算机的普及会使用计算机的人多了,但真正钻进计算机系统内部,对计算机系统了如指掌的人,能承担起系统设计任务的人并不多。作为计算机及相关专业的毕业生,你为什么要去争有关计算机方面的较低层次的那杯羹呢。而“操作系统”这门课,恰恰是打开通向计算机领域金字塔大门的金钥匙。从计算机公司高薪聘请系统分析员等较高层次人才的事实,就可见一斑。千里之遥,始于足下,你想跻身与计算机行业高薪人才中吗?那你就从操作系统学起吧。

回过头来,再看看操作系统在计算机系统中,究竟充当一个什么样的角色呢?通俗地讲,它就是计算机系统中的一个高级“管家”,作为一个合格的管家,应该想方设法地把这个“家”管好,让“雇主”满意。在计算机系统中,这个“管家”要管理:处理机、存储器、设备、文件等各种各样的系统资源,使其最大限度地发挥作用。最后,达到用户有一个良好地工作环境,可以随心所欲地指挥计算机为我所用。

最后,鼓励学生现在使用计算机是“弹指一挥间”,今后在你们的努力下开发出具有特殊功能的操作系统,只要“说一下”、“想一下”,计算机就可乖乖地按着你的想法为你服务了。盼望着这一天早日到来,同学们行动吧……

2.2遵循学生认知规律

端正了学习动机是学好“操作系统”课的前提。但不等于所有的学习障碍都被扫清了,该课的特点依然存在。当任课教师满怀豪情地在课堂上滔滔不绝地讲述“进程”、“同步”、“互斥”、“P、V操作”时,由于内容抽象、难懂而学不懂时,甚至放弃时,教师的积极性也随之被打消了。这就要求教师,一定要遵循学生的认知规律,针对知识点的特点,采用由形象到抽象,由具体到理论,由浅入深,由易到难,分散难点,循序渐进地教学方法,使学生具有持续的学习积极性,方可收到较好的教学效果。

比如,在讲授用锁来实现进程互斥问题时,以火车上的厕所为例:先要看一下厕所门上的把手标识是“有人”还是“无人”。只要当“无人”时,你才能进入厕所。而你一旦进入厕所后将门锁上时,把手标识也随之由“无人”变成了“有人”,防止其他人进入。当你方便完后,打开厕所门的同时,标识“有人”也变成了“无人”。形象地描述了用“锁”实现进程互斥地进入临界区的全过程。并抽象出互斥模型为:

(1) 进入区:申请临界区的互斥权。即:用来判断临界区中是否有其他进程?有,未得到互斥权,只好等待。无,得到互斥权,可进入临界区。

(2) 临界区:访问临界资源。

(3) 退出区:释放了临界区的互斥权。

在这个模型中,缺一不可。进入区与退出区的位置也不可颠倒。

再比如,讲授经典进程同步问题中的典型问题之一:生产者-消费者问题时,用两句话来概括问题的关键。即:保证不出现,“供不应求”和“供大于求”。由于生产者和消费者是互相独立的主体,要想解决供需矛盾,可在生产者进程与消费者进程中,利用两种机制,一个叫做等待机制,一个是唤醒机制来实现它们之间的相互等待和相互唤醒即达到“同步”。在这里假设生产者将生产出的产品放在仓库里,消费者到仓库里取出产品去消费。这样一来,二者之间需要解决两对矛盾。首先,生产者在生产产品之前,要判断一下,可供放置产品的仓库是否还有空闲的位置?若有,则可继续生产(用等待机制P操作实现)。生产者每生产一个产品,放入仓库时,产品数量计数值加1和判断有无等待产品的消费者?若有,需将其唤醒(用唤醒机制V操作实现)。没有空位置,生产者要等待。其次,消费者到仓库去取产品之前,也要判断一下仓库里此时是否有可供消费的产品?若没有,消费者等待。有产品便可取走去消费,(用等待机制P操作实现),还要看看有没有等待仓库空闲位置的生产者,有的话也需要唤醒(用唤醒机制V操作实现)。从中可得到应该设置一个表示仓库是否有空闲位置的信号量,还要设置一个表示仓库中是否有可供消费的产品的信号量。根据需要利用“P、V操作”来实现两类进程的同步。

2.3培养学生分析问题和解决问题的能力

“操作系统”课中的概念多,繁杂,也是影响学习效果的原因之一。为了培养学生分析问题、解决问题的能力,引导学生找出问题的共性和特性。通过掌握共性,再利用比较得出特性,可大大减少知识的记忆量。

如在讲进程控制块的定义时,“进程控制块(PCB)是进程存在的标志,其内容为系统对进程进行管理所需要的全部信息。”只要将上述定义中带有下划线的名词做一个替换,就可得到线程控制块、作业控制块、文件控制块等被管理对象的控制块的定义。这是它们的共性。而特性可从各对象的定义中寻找答案。如线程是进程内的一个相对独立的执行流。一般认为,进程是资源的分配单位,线程是CPU的调度单位。因此,线程控制块的内容一定与所属进程控制块的内容相关。它的内容较少,因为有关资源分配等多数信息已经记录于所属进程的PCB中,剩下的是有关CPU调度的信息,如标识信息、状态信息、调度参数、现场信息、链接指针。举一反三,善于比较和鉴别,就会使学习变得轻松起来了。

在讲授进程三种基本状态时,启发学生既然进程的运行状态可分成系统态和用户态,那么其余的两种状态是否可以一分为二或一分为三呢?三种状态之间的转换图中,哪条边应该有?哪条边不应该有?为什么?让学生们课后去讨论。在讲到作业状态转换图时,又把前面讲过的进程状态转换图拿来,与之比较,从中找出进程调度与作业调度之间的联系和区别。众所周知,学生们缺乏理论联系实际的能力。而理论联系实际的能力是解决问题能力培养的基础。实际的系统与理论中所介绍的内容,往往都有一定的差别。这一点一定要和学生说清楚。应该在教学中培养学生理论联系实际的学习方法。结合Windows的线程状态转换图,指出由于Windows操作系统是多处理机操作系统,因此,在它的转换图中要体现出来。其中的“备用”状态,就是一种特殊的就绪状态,是已经分得处理机,但暂时还需等待的状态。

2.4培养学生的自学能力

笔者认为教学中突出重点,梳理所讲述的内容,培养学生的自学能力和良好学习方法,有时要比传授一般性知识内容更重要。

比如在讲操作系统类型时,它有10多种。引导学生重点掌握三种基本的操作系统类型,即:多道批处理系统、

分时系统、实时系统。其它类型可看成是基本类型的“混和运算”,或在基本类型基础上增添某些功能,便可得到另外的类型。如通用操作系统,是基本操作系统的“混和运算”。而网络操作系统,可看作在基本操作系统的基础上,添加了网络管理功能。即:网络操作系统=基本操作系统+网络管理。

又如操作系统的各大管理名目繁多,不易为学生所掌握,引导学生将其分为两步:(1)为被管理对象建立一个某某控制块、根据被管理对象的特点,利用相应的算法,实现其管理目标。(2)如在管理中出现各种无法解决的问题,就会转到相应的中断处理程序,去解决。

类似的例子很多,不在此赘述。总之笔者是想通过这种方法,培养学生举一反三、变复杂为简单的自学能力。正如常言所说,授人以鱼,不如授之以渔。

3结束语

通过上述教学方法的改进,学生对学习本课的积极性显著提高。表现在上课出勤率高,课堂的学习氛围浓烈,认真思考,师生教和学的活动同步,变一言堂为多言堂,生动活泼。不仅使学生能轻松愉快地学好这门功课。同时也使教师在学生的信息反馈中受益匪浅。

参考文献:

[1] 胡静. 让理论课也生动起来[J]. 烟台大学学报,2007(20):45-47.

[2] 叶奕乾. 普通心理学[M]. 上海:华东师大出版社,2004:172-178.