美丽的伊甸园——打造艺术课堂

窦金凤　郭忠文　蒋永国　唐瑞春

摘要:本文在研究计算机“操作系统”课程特征,借鉴其他教师宝贵经验的基础上,根据多年的教学感受,分析探讨了如何打造魅力课堂的方法。在实践中将其应用于“操作系统”的教学过程中,取得了良好的效果。最后本文给出了几点教学设计实例。希望与相关领域的教师共享,方便“操作系统”的教学、学习和应用。

关键词:课堂教学;教学设计;教案设计;操作系统;艺术

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

作为一线教师,每个人都希望能给自己的学生们创设一个充满魅力的课堂。当你站在讲台上看着你的学生们时而瞪大眼睛、屏住呼吸,时而兴趣盎然、兴致勃勃、掌声阵阵,时而思绪万千、如沐春风、如痴如醉……,你会情绪高涨,思路如滔滔江水,连绵不绝,你会感动!将你的知识、智慧、生命融入你的课堂,让学生沉浸在美的画面、诗的境界、爱的怀抱之中,那是一种艺术,是一种魅力,也是我魂牵梦绕、无限追寻的伊甸园!

站在讲台上讲授“计算机操作系统”这门课程已经七八年了,笔者一直在探索讲授“计算机操作系统”的课堂艺术魅力。“计算机操作系统”是计算机学科最重要的专业基础课程,是计算机专业的三大主干课程之一。其教学目标是培养学生的理论素质和动手能力,在掌握基础理论知识的同时,提高计算机实际应用水平,为社会提供满足需求的人才。该课程内容庞杂、涉及面广、概念抽象、原理性强,学生学习理解有一定难度。如何将这样一门典型的原理性课程讲透彻、讲明白,调动学生的积极性,提高学生的兴趣,打造一种具有艺术魅力的课堂氛围,这是一个值得不断探索、不断思考的问题。经过长期的教学观摩,听取了许多优秀教师的授课,更加地意识到课堂教学艺术的重要性和魅力。每一个教师都在根据自己学生的思维规律和心理特点,使用着他们的教学方法、手段和技巧等,他们散发出的人格魅力深深地感动、教育着笔者。在借鉴其他教师的经验技巧、聆听教学督导的心得建议后,通过本人的教学实践探讨适合“计算机操作系统”课程的艺术课堂。

2课前精心的设计和安排

要想上好任何一门课程,教师就必须在教学内容的组织与讲解、教学活动的推进与展开、教学方法和手段的应用等方面都要有精心的设计和安排。

首先,教师应该熟练把握课程内容,设计教学方案。花费时间、付出精力去研究、分析教材,直至使内容脉络分明,重点、难点清晰凸显。达到这一步,教师也就具备了对课程内容整体把握的能力,可以做到不拘泥于教材而是按照由简到繁、由易到难、由具体到抽象的学习认知规律,娴熟地驾驭课程的讲授。

其次,教师应重视教学设计,对课堂每个环节进行精心设计。这里包含的内容最多,要将本次课堂中,教学内容的组织与讲解、教学活动的推进与展开、教学方法和手段的应用等方面,都要涉及并且要到位。“细节决定成败”,“台上一分钟,台下十年功”。每次课前,都要对本次课堂的各个环节,包括旧内容的回顾,新内容的导入、概括、展开,中间的精彩穿插的安排,结束时的归纳总结等等。每个环节、每个步骤都要用心构思,备课花费的时间和精力要远远超过上课,一般一到两天,甚至更长。课下的功夫做足,课堂上一定会有满意的回报。

第三,多媒体课件的反复设计、修改。根据教学设计,认真设计和修改多媒体课件。多媒体课件代替或者部分代替了传统的板书,它给学生以美好的视觉、听觉和丰富的知识量。但是,如何按照授课思路,学生的思维,将知识丰富地渐进地、成功地、展现在学生面前,这需要花费很多精力和耐心。比如,用信号量机制实现进程同步问题的算法实现。在展示算法时,要按照有几个进程,进程包括那几个过程,如何加入信号量的wait、signal同步操作,分析算法实现正确与否,这样一些步骤,逐一的将算法语句展现出来,不能一下子跳出来。这样学生就可以按照讲课思路真正理解算法的实现过程和结论。当然,图的动态展示等等,都要花时间去认真完成,不能疏忽。比如,进程高级通信模型的理解,就应该按照如下思路:(1)发送方将信息复制到自己的发送区;(2)发送组建成消息,挂到消息队列;(3)接收方从消息队列取消息,复制到自己的接收区。将这个过程用图片演示清楚,每一条箭头、每一部分内容都要做到动态演示,方便学生理解。

3课堂中艺术的展现

3.1统一的课堂标准

有一个课堂标准是可以制定并适合于每种课程的,那就是每次课堂都应包含如下内容:回顾上次课堂内容;归纳概括本次课堂内容;演绎本次课堂内容;总结本次课堂内容。采用问题导入式、实例分析、类比教学等惯例教学方法。

3.2特色教学

真正做到以学生为主体,让学生参与课堂教学。传统的课堂做法常常是教师自己讲自己的,学生爱听不听,被动地接受新知识。如何将学生被动的接受性学习变为主动的研究性学习,在教学设计中应该有所体现,并且付诸实施。比如,课堂模拟、课堂讨论、学生提问、实例分析、问卷分析、作业习题跟进等等。课堂模拟让学生动起来,参与到实景教学中,要提前设计,写出设计内容、设计过程、结论等。一个课堂模拟结束后,它的内容可以贯穿整次课堂的原理理解,效果很好,学生理解就会很深入。每次课堂都要安排一到两个课堂讨论,设计讨论主题,让学生自助发言,鼓励新思路产生,最后总结,进行思路规整。基于操作系统理论知识与前沿知识脱节现象,积极补充前沿知识。由于课时有限,通过问卷方式让学生利用课堂以外的时间去了解操作系统的相关实时动向,然后在课堂中花五分钟左右的时间进行“操作系统前沿知识”汇总讲授,既扩展学生思路,锻炼动手能力,又扩充教师的知识,毕竟人多力量大!实际问题分析,讲授完了理论知识,利用现行操作系统的分析和类比实例帮助学生理论联系实际,将原理知识融会贯通。所有上述课堂手段要达到理想的教学效果,需要查阅大量的书籍、资料,用心去设计每个过程。比起常规教学,这一过程需要付出更多的时间、精力和耐心,但学生的学习积极性得到了极大提高,学生更加尊重教师的劳动!

新内容的导入,建立“最近发展区”。导入实际上是一个设疑的过程,通过引发认知冲突,呈现一些能建立新旧知识之间联系的内容,使学生回顾已有的知识经验,产生对新知识的学习兴趣。通过引导式问题的引入,使学生带着问题听课等等方法,渐进式展现新知识。通过启发式问题导入,在提问-启发-回答-补充-总结中加深理解。在课程讲授过程中,穿插问题,引导、鼓励学生主动思考,寻找解决方案,大胆回答问题(个别回答、集中回答交叉),然后展开讲解。提出问题、分析问题、导入下面的新知识。问题环环相扣,新知识渐进导入,增加学生的理解。比如,在内存连续分配的几种方式讲授过程中,由学生思考并且提出问题寻找当前这一种分配方式会产生的问题,然后教师分析,由学生提出解决方案,教师再分析导入下一种分配方式的讲解,问题环环相扣,最后,渐进式将所有分配方式讲授完整。学生皱眉思考、会心微笑,轻松接收新知识。引导学生带问题听课,渐进式讲授新知识。如“覆盖、交换与虚拟内存技术一样吗?”这一问题,教师不直接下结论,给同学们留下悬念,激发学生兴趣,带着问题思考,渐进式展现新知识,最后在下次课堂做出总结。一方面,激励学生听课兴趣,另一方面,观察学生听课质量。提出问题或者讨论后,一定要给出分析结论,不能只作一般的工作,失去学生的信任,减弱学生的兴趣。

艺术融入。多媒体不仅仅代替板书的效果,而且可以增加视觉、听觉美感。在课堂中适当的加入动画、音乐这些“调味品”会收到意想不到的效果,让学生沉浸在美的画面、诗的境界、音乐的沐浴、爱的怀抱之中。

建立并不断丰富教学网站。将本课程的课件、课堂的演示文件、教学常规文件以及动画、视频、现代操作系统的前沿知识资料等辅助教学资料放入课程网站。这样做,不仅可以使学生更多地了解这门课程,也为学生提供了一个跨越时空的学习交流平台,便于来自不同专业的选课同学相互学习、共同进步。为了帮助学生及时解决学习中的疑难问题,采用邮件、课堂提问、课下答疑等方法,并及时将典型问题反馈到课堂中。通过学生的提问,发现新颖思路,予以鼓励!

3.3教学语言

许多名师的课堂教学,都有一种潜在的“魔力”——极富感染力的,充满艺术魅力的教学语言。如果把课堂教学比作是诗,那么教学语言无疑是流动着的韵律;如果把课堂教学比作是乐,那么教学语言无疑就是跳动着的音符。教学语言作为课堂教学中最重要的教学工具,它的艺术魅力,无疑直接影响着教学活动的效果,值得我们去研究。教学语言要具有明确的导向性,激励性。富有情感感染力的评价语言,可以点出学生思维表达中的语言精华,最大限度的调动了学生学习主动性、积极性。比如,一个同学在通过电子邮件提问题,得到答复后,他又发给笔者的邮件内容,让人感动!于是在课堂中,笔者给学生说了这样一席话:“在课堂的学习中,我一直强调思想点的掌握,虽然大家觉得原理课程跟不上实际应用潮流发展,但是思想却是永恒不衰的。下面是一个同学在通过电子邮件提问题,在我答复后,又发给我的邮件内容:“我能基本能明白老师的意思。本来还有点疑问要问老师:为什么存在作业调度(多道批处理系统)的系统中会出现时间片完成的概念。按照老师举的例子,我对这个问题也明白了。感觉自己现在对经典的,完美符合概念的问题比较容易接受,对这种超出经典范围的实际问题接受起来容易钻牛角尖。剩下的我再自己看看就好了。谢谢老师。”多么聪明的回答,多么智慧的语言,老师在上课中就没有想到这样一句确切而又完美的话——“经典的,完美符合概念的问题”、“超出经典范围的实际问题”。谢谢你的定义,老师跟你们学到了很多东西,谢谢!

教师课堂教学语言表达形式是多种多样的,一句生动、幽默、真心的评价语,或是一个会心的微笑,一个亲切的点头,一次真心的鼓掌……给予学生的不仅仅是别具匠心的奖赏,更是让学生从中体会成功的甜蜜。教学语言在课堂中散发着艺术魅力,课堂因此而更有味道。

4教学设计实例

4.1课堂模拟——哲学家进餐问题

(1) 设计内容:每位同学在右边放一支笔(当筷子),形成一个哲学家进餐的场景;

(2) 角色要求:听到教师说“1,2,3”就开始拿起笔,同学们一起拿,从右边开始,再拿左边。教师说“1,2,3,停”,就要停止争夺。

(3) 可能出现的问题分析:①每人只拿到一支笔(筷子),没有拿到两支笔(筷子)的学生,所有人无法“进餐”,进入死锁状态。②有的同学没有拿到,有的同学拿了一支,有的拿了两支。打破死锁的条件。边分析,便讲课,给出结论。

学生共分9组,模拟效果非常成功。在这个场景模拟中,一方面,调解了学生听课气氛;另一方面,学生理解问题更加深入,而且学生能做到主动思考。比如:由于同学的规则感,第一个问题成功出现,借机分析死锁问题。当问第二个问题时(为什么有的同学拿了一支笔,有的拿了两只?),有的同学气愤地说:“他赖皮,违反规则!”问:“为什么?他怎么违反规则的?”这位同学说:“他先拿左边的,后拿右边的!”笔者引导道:“大家注意了,前面出现了死锁,这位赖皮的同学给了我们一个解决方案,大家说是什么?”大家纷纷抢答,借这个机会,笔者给出了第一个解决死锁的方案。接着,笔者继续问同样的问题,有的同学说:“老师,他硬抢走的!”这就是剥夺资源了,也是一种解决方案。

4.2课堂讨论——基本分页式管理与基本分段式管理的区别

在讲授完存储管理的离散分配方式后,通过讨论的方式给出基本分页式、基本分段式管理的区别。在讨论过程中,学生提出很多新颖的思路,予以鼓励,并且规整得出分析结论。借助分析双方各有优缺点的机会,导入新知识点——段页式管理方式。

4.3小贴士,思想点、知识点提醒

小贴士:分区使用表和空闲分区链、空闲分区表很简单,教材中也没做很多说明,容易被忽略。它们可是在连续分区的内存分配和回收中,起着重要的角色!

通过小贴士提醒学生加深理解思想点比较重要但是容易忽略的地方。

4.4音乐小故事——“大海的故事”

在讲授连续分配方式和离散分配方式时,伴随着美丽大海的歌声,讲述了一个自制的音乐故事:

“在浩瀚的大海上;

我们静静地倾听着海的歌声;

远处游来一群小鱼,望不到边;

一只海鸥飞过;

嗖,它叼起一条小鱼;

这只小鱼很无奈地说:

哎!我们鱼群的鱼太多了,

没有一个岩石的洞能做我们的家,

我们只能在海里游荡!

海鸥嘲笑地说:

这不简单吗,多找几个岩洞,分开住就好了!

就在海鸥张嘴的时候,小鱼说:知道了!谢谢!

便游进了大海,无影无踪了!

海鸥愣了……”

悠扬的音乐、美丽的诗词、顽皮的笑话,蕴育着所学的原理。故事讲完,整个教室安静了一分钟,然后就是阵阵掌声,一个故事,一个笑话,一个原理!

4.5问卷

问卷一:目前,Intel公司研制的计算机多核技术风靡全球,请大家根据提供的资料和网上调查,分析下列问题:

(1) 计算机多核与计算机多处理机的硬件体系有何不同?发展情况?

(2) 针对两者的操作系统,现在的发展情况如何?

(3) 你认为计算机多核操作系统有哪些技术要解决?

将全班同学分成9个组,规定时间间按组收取电子版,在多处理机调度后分析总结,讲授单处理机、超线程、多核与多处理机的相关知识。

4.6教学信息反馈

学生提问:能不能让服务员管理筷子,那样就不会出现死锁了?

回答:这是一个集中式思想,很好。一个人集中管理就不会出现个别哲学家不了解全局,只顾资源竞争的问题。如果实现它,需要建立一个服务员进程,大家考虑用什么思路去解呢,需要几个进程呢,有什么优缺点呢?鼓励学生去思考、尝试。并给出提示:整理一下思路,将信号量及wait和signal原语都放在服务员进程里,不出现在哲学家进程里。有什么优点?

这个提问说明学生认真思考问题了,讲到信号量机制,就能提出于后面新知识管程机制类似的想法。要予以鼓励和分析。“看来,你们中出现一个小科学家也很容易,就看你有没用心!”在讲管程机制前进行这一教学信息的反馈分析,便于引入管程机制,学生很轻松的就理解这一机制了。

5结束语

在这样的课堂中,充满自信、充满激励、充满赏识、充满尊重、充满期待。学生在课堂上身心自由。他们能说自己想说的话,能充分地表达自己的思想和见解。在这里,

微笑是教室里灿烂的阳光,笑脸是课堂上永不凋谢的花朵。每一张脸都是那么自信,那么满足。这是美的世界,这是梦想的伊甸园——艺术课堂。追求无止境,打造有魅力的艺术课堂是我们每个教师的理想与追求,让我们一起分享经验,一起共勉吧!

参考文献:

[1] Andrew S. Tanenbaum, Modern Operating System[M]. 2nd ed. Englewood Cliffs, New Jersey:Prentice Hall,2001.

[2] 汤子瀛,哲凤屏,汤小丹.计算机操作系统(修订版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.

[3] 维果茨基. 维果茨基教育论著选[M]. 余震球,选译.北京:人民教育出版社,1994:5-17.

[4] 王文静. 维果茨基心理学理论述评[J]. 心理学探新,2000,22(4):8-11.

[5] 周苏,金海溶,李洁. 操作系统原理实验[M]. 北京:科学出版社,2003.