案例法在操作系统原理教学中的应用

蔡学森，于繁华，戴金波，顾晗昕，周洋洋

(长春师范大学计算机科学与技术学院，吉林长春130032)

传统教学是以教师为主体、学生为从体的教育方式。是以学生为主、教师为辅的一种新型教学方式，能够帮助学生更高效地接受知识。

操作系统是计算机专业的重要基础课程，涵盖了现代操作系统的基本原理和实现方法，并与实际生活联系紧密。计算机操作系统原理这门课具有很强的理论性，单纯的直接授课会让学生很难接受学科知识，提不起学生的学习兴趣，进而导致学生效率较低。如何让学生快速吸收课本中的理论知识，使学生将理论和实际更好也结合起来成为操作系统原理教学过程中的一道难题。

1 案例教学法概述

案例教学法起源于1920年，被美国哈佛商学院率先推广运用。案例教学法最先应用于法学教育中，是英美法等国家法学院最主要的教学方法。之后这种教学方法从美国逐渐传播开来，直至1980年，才开始被广泛应用。80年代以后，我国教育界也开始探索案例教学法［1－3］。案例教学法是一种以案例为基础的教学法，教师在教学中扮演着设计者和激励者的角色，鼓励学生积极参与讨论，最终解决问题［4－5］。

案例教学法和传统教学法相比，具有显著的优点。首先，案例教学法是以案例为基础的教学方法，教师提供的案例可以鼓励学生独立思考。传统教学方法只是告诉学生如何去做，往往忽略了知识内容本身的实践性，导致学生对枯燥的理论知识感到乏味。而案例法则将真实的案例摆放在面前，让学生积极思考、积极探索，提高了学生的主体地位。其次，传统教学中的学生只追求书本上的学习内容，阻碍了学生能力的培养。案例教学法倾向于培养学生的实践和动手能力。最后，传统教学方法中教师是教学的主体，一般情况下都是老师讲解、学生听讲，老师讲多少、学生学多少，最后通过考试的方式来检验学生的学习成果。而案例法更注重学生和教师的双向交流，教师一开始提供案例的时候学生就要对案例有一个大概的理解和分析，学生在大脑中形成一个案例分析的框架，并且自主学习、消化案例里面涉及的知识。

捕捉到这些理论知识后，学生还要经过认真严密的思考，提出解决问题的方案。教师在验收学生的学习成果时也能发现其存在的问题，改善教学过程中存在的各种弊病，根据情况的不同补充新的教学内容，从而形成老师和学生之间的双向交流［6］。

2 案例法在实际教学中的应用

2.1 案例选取

教师根据课程特点以及学生的实际情况来选择一个学习对象，即案例或者项目。项目的选取要根据学生的实际情况，项目应生动形象、贴合实际，激发学生的学习兴趣。案例的难度要和教学大纲保持一致。案例选取要具有目的性和代表性，注重学生能力的培养。

2.2 案例教学

案例分析讲解是教学过程中最重要的环节，在案例讲解的过程中教师要对案例有较深的理解。如何运用案例更好地把理论知识实例化、结构化，是教师应当首先考虑的问题。

2.2.1 灵活应用实际案例，理论与实际相结合

操作系统是一门理论性较强的课程，知识点很多且较为抽象。在授课过程中，教师要扣住理论中的知识要点，把它融入到实际案例中。将案例作为一个媒介，通过分析案例中的关键问题，将理论知识传授给学生。在学习的过程中，学生更容易也更愿意以听案例学知识的方式进行学习。对于我们选取的案例而言，12306购票网站是一个涉及面比较广的网站，所涉及的计算机专业知识也更加庞杂，里面涵盖了很多的内容，例如进程管理部分、处理及调度与死锁问题、存储器管理等。教师通过逐一解释案例中的关键问题，达到讲解知识点的目的。

2.2.2 让学生学会自主思考

在案例教学中，教师应该通过引入问题的方式让学生自主思考。设置的问题应由易到难、循序渐进。

在我们选取的案例中，进程互斥问题是一个非常重要的内容。为了让学生更好、更快地理解这一部分内容，可以采用订票时发生的实际问题“如果两个人同时想买一张票会发生什么样的结果”来设置问题。在这个问题上学生会思考:订票系统有多个(例题中假设有两个)终端，进程T1和T2分别通过2个终端访问系统。由于进程是并发执行的，两个进程按照各自的速度执行，并发进程相互不能控制也不能预测对方的执行速度，假设T1和T2这两个执行序列如表1所示(题目中假设余票为50张，即共享变量p的初值为50)。

表1 实现进程互斥前T1和T2的执行过程

表1所示的结果显然不正确，进程T1和T2都发生了购票行为，但是车票总数却只少了一张。此时可以抛出问题“为什么会发生把一张票卖给多个人的错误呢?”原因是两个进程交叉访问了出票的那段代码。为避免出现上述问题，引入了进程互斥这个概念，以此来保证并发程序不同时进入这个特别的区域，或者说不让他们同时访问共享变量。实现互斥后的进程执行过程如表2所示。

表2 实现进程互斥后T1和T2的执行过程

2.2.3 教师引导

教师要观察学生在思考过程中存在的问题以及错误。同时，在学生思考遇到困难或陷入误区时进行必要的指引。教师在引导的过程中要遵循以学生为主体的原则，激发学生的学习兴趣，不断提高他们自主思考的能力。在进程互斥这一段内容的讲解中，通过对实际情况的分析得出了发生错误的原因，自然而然地引出临界资源和临界区的概念，进而提出进程互斥的问题。例如，在实际的购票系统中，若两人想买同一张票，只有等前面的人购买结束后才能继续购买。我们称代表这张车票的变量为共享变量，称访问临界资源的那段程序代码为临界区。因为在一段时间内只允许一个进程访问或使用该资源，在操作系统中，当某一进程正在访问某临界区时，就不允许其他进程进入，即两个进程不能同时进入临界区，否则就会发生与时间有关的错误，这种进程之间相互制约的关系被称为互斥。解决互斥问题应该满足互斥和公平两个原则，即任意时刻只能允许一个进程处于同一共享变量的临界区，而不能使进程无限期地等待。任何进程只有进入了相应的临界区方可访问临界资源。有了这种约束关系，才能让购票顺利地进行下去。通过一个实际的案例，可以顺接出很多知识要点。

2.3 案例小结

在分析并解决案例中的问题后应进行及时的总结，概括这一节课中所涉及的知识点。学生和教师可以进行互动，讨论和总结案例分析过程中遇到的问题。学生对自己所学的知识点进行反思和归纳，发掘盲点，不断地扩大自己的学习知识面。教师应回顾整个教学过程，反思教学内容方面存在的问题，及时分析学生反馈回来的信息，逐步改进教学方法。

2.4 注意事项

计算机操作系统原理是一门理论性较强的课程，在很多的时候学生的理解能力会产生偏差，导致学习的进度变慢，从而影响了整体学习效率。大部分学生可能习惯了传统的教学方式，对新的教学方法产生一定的陌生感和畏惧感。这需要授课教师在项目选取上做好充分准备。项目选取要经典且贴近实际生活，项目的难易程度要适中，最好呈现出阶梯式的难易性，使项目适合学生学习。与此同时要注意时效性，制定较为严密的学习计划，合理分配时间。此外，教师应加强对学生的管理，提高学生的学习效率。

3 结语

案例法在实际教学当中的应用非常广泛，该教学法和传统的教学方式相比，具有显著的优越性。从学生的角度来讲，案例法可以更好地帮助学生理解案例，更加注重对学生能力的培养。学生在良好的环境下应积极、主动地学习，教师采用灵活的教学方式也是为了让学生能够更快、更容易地吸收课本中的理论知识，让学生学会自我思考，认识到自身的优缺点。从教师的角度来讲，案例法转变了以往的教学模式，从以教师为主转型以学生为主，让学生成为主体，教师辅助学生完成各个项目，在这个过程中教师要加强自身能力，更精准、更专业地为学生提供帮助和指导。

［1］Amy Raths McAninch.Teacher Thinking and the Case Method:Theory and Future Direction［Z］.1993.

［2］Christopher.A Selection of Cases on the Law of Contracts［Z］.1871.

［3］杨光富，张红菊.案例教学:从哈佛走向世界——案例教学发展历史研究［J］.外国中小学教育，2008(6):1－5.

［4］郭德红.案例教学:历史、本质和发展趋势［J］.高等理科教育，2008(1):22－24.

［5］郑金洲.案例教学:教师专业发展的新途径［J］.教育理论与实践，2002(7):36－41.

［6］吴安平，王明珠，王继忠.案例教学法研究与实践［J］.长春大学学报，2002(5):22－23.