“操作系统”进程管理教学中的KM教学法应用

李佳静 徐慧 张帆

摘  要：进程管理是计算机操作系统课程当中最重要的部分，也是以往教学中的难点。KM教学法能够构造多层递阶的知识系统，适合知识点复杂繁多的课程教学。该文提出了基于KM教学法的实践，在进程管理教学中融合了“知识逻辑结构图”和“思维导图”，使学生既了解了进程管理的章节整体结构和内在联系，也掌握了知识点之间的逻辑性，在教学中取得了理想的效果，证明了KM教学法的有效性。

关键词：操作系统  进程管理  知识逻辑结构图  思维导图  KM教学法

中图分类号：TP316-4                             文献标识码：A                         文章编号：1672-3791（2019）03（b）-0149-03

Abstract： Process management is the most important part of the course of computer operating system， and it is also a difficult section in the teaching. KM teaching method can construct multi-level hierarchical knowledge system， which is suitable for teaching courses with complex knowledge points. This paper puts forward the practice of KM-based teaching method， which integrates "knowledge logical structure diagram" and "mind map" in the process management teaching， so that students can understand the overall structure and internal relationship of process management， and also grasp the logic between knowledge points. Good results have been achieved in teaching， which proves the effectiveness of this method.

Key Words： Operating System; Process Management; Knowledge Logic Structure Map; Mind Map; KM Teaching Method

操作系统是现代计算机软件系统的核心，它管理着计算机系统中的所有软硬件资源，组织系统工作流程，并向用户提供使用计算机的接口。操作系统课程是计算机科学与技术专业本科生的核心主干课程，也是进行系统软件开发的理论基础。该课程围绕着操作系统的基本功能展开，主要包括进程管理、处理机管理、存储管理、文件管理和设备管理，具有内容广泛、概念繁多、知识抽象复杂的特点[1]。

进程是现代操作系统中的重要概念，而进程管理是最能体现操作系统原理的精髓部分。同时这部分的概念、思想和相关技术，对于之后的课程，包括并行计算和计算机网络等，有着重要的作用和意义。在以往的学习当中，学生对于进程管理中大量的知识点难以掌握整体的结构和其中的逻辑性，产生了畏难情绪，导致学习效果不佳。KM教学法基于知识逻辑结构图和思维导图，能够构造多层递阶的知识系统，符合学生学习思维的逻辑认识过程，特别适合进程管理部分教学。因此，该文将KM教学法贯穿于进程管理的教学当中，以改善教学效果。

1  KM教学法

KM教学法利用知识的逻辑结构图与思维导图，将课程的知识体系划分为宏观层面和微观层面[2]。其中，K是指“知识逻辑结构”（Knowledge Logic Structure），M是指“思维导图”（Mind Mapping）。知识逻辑结构图在宏观的整体框架上，描述知识子系统之间的内在关系;思维导图揭示形成概念证明与问题求解的思路，即知识的逐步细化过程。KM教学法通过结合“知识逻辑结构图”和“思维导图”，构造出整个课程下多层递阶的知识系统。KM教学法的实施过程包括“抽点—连线—成网—扩展”等过程。KM教学法能够系统而有重点的组织教学内容，在理科课程的教学包括数据结构、C语言程序设计、操作系统等中已经进行了广泛的实践[3-4]。

2  基于KM教学法的进程管理教学

2.1 主要教学内容

进程是操作系统在并发环境下能够独立执行和分派的基本单位，进程的动态特性与学生们之前熟悉的程序有很大區别。进程管理这一章节，主要内容包括在并发环境下，操作系统对于单个进程如何进行管理控制、对于多个进程如何协调和通信，以及进程概念的发展。

以张尧学等学者编著的《计算机操作系统教程（第四版）》[5]为例，在第三章进程管理部分包括了3.1进程的概念、3.2进程的描述、3.3进程状态及其转换、3.4进程控制、3.5进程互斥、3.6进程同步、3.7进程通信、3.8死锁问题、3.9线程的概念和3.10线程分类与执行等部分。

在教学实施过程当中，通过引入KM教学法，先从总体上引入进程管理章节的知识逻辑架构，将各部分知识进行有机的整合;在每个具体的知识点上则借助思维导图来讲解。

2.2 逻辑架构图

在KM教学法的指导下，将这些内容进行组织整理，得到“进程管理”章节的知识逻辑架构图，如图1所示。

將进程管理的内容分成3个部分，首先是对单个进程的管理，包括了3.1，3.2，3.3和3.4的内容;然后是在并发环境下，多个进程之间可能的多种关系，包括3.5，3.6，3.7和3.8的内容;之后是在现代操作系统中为了提高并发度，对进程技术进行的发展，产生了线程。该知识逻辑架构图，包括了进程管理的所有小节和它们之间的联系。学生在看到该逻辑架构图后，对此章的知识脉络有了清晰的了解。

2.3 思维导图

对于每一个具体的知识点，根据其中各个关联的细节，建立思维导图。“死锁问题”是进程管理当中的一种特殊现象，对于理解操作系统的资源分配方法有着重要的意义。“死锁问题”教学内容包含了该节死锁的基本概念、产生的必要条件、死锁的避免、死锁的检测和死锁的排除方法。这里以“死锁问题”为例，建立3.8节中知识点的思维导图，如图2所示，主要包括死锁的概念、产生死锁的4个必要条件、死锁的预防、死锁的避免、死锁的检测和死锁的解除。每个知识点又可以继续细化，例如“死锁的预防”包括定义、原理、方法和效果4个部分。通过该思维导图，学生掌握了按照原理—具体方法—实施效果的思维方式，将每个知识细节掌握到了实处，而不是机械记忆。

“进程管理”的知识逻辑框架图和“死锁问题”思维导图的结合，一方面使得学生能够掌握死锁问题在“进程管理”中地位和作用，即“死锁问题”是在并发环境下多个进程之间产生的一种异常现象，是操作系统对多个并发进程进行管理时需要面对和解决的一个难题;另一方面学生也掌握了“死锁问题”中各个细化知识点的延伸和发展的内在逻辑性。这大大降低了课程学习的难度，使得学生的学习兴趣明显增加。

3  结语

该文在操作系统进程管理教学中引入了KM教学法，强化学生的主体认知过程，先将章节内容进行组织整理，从总体上建立进程管理的知识逻辑架构;然后在每个具体的知识点上建立思维导图来体现其中知识细节的表达。该方法符合学生学习的认知思路，在教学效果上，学生既掌握了进程管理的宏观知识结构，也掌握了具体知识细节的延伸和发展的内在逻辑性。在教学实践中取得了良好的教学效果，证明了KM教学法在操作系统课程教学中的有效性。同时，我们将在习题、上机实验和课程设计等各个环节进行创新尝试，以提高操作系统课程的教学质量。

参考文献

[1] 李华昱，张琼声，郑秋梅，等.操作系统课程知识体系建设及教学探索[J].高等理科教育，2018，139（3）：113-118.

[2] 杨炳儒，张桃红.理工科课堂KM教学法研究[J].现代大学教育，2006（4）：83-85.

[3] 杨炳儒.KM教学论研究与实践[J].北京科技大学学报：社会科学版，2012，28（1）：89-92，145.

[4] 舒文豪，钱文彬，杨珺.基于KM教学法的《操作系统》课程的教学探索与实践[J].教育教学论坛，2017（50）：115-117.

[5] 张尧学，宋虹，张高.计算机操作系统教程[M].4版.北京：清华大学出版社，2013.

①基金项目：中央高校基本科研业务费（项目编号：2009QJ15）。

作者简介：李佳静（1979—），女，汉族，黑龙江大庆人，博士，讲师，研究方向：文本挖掘、信息抽取，网络与信息安全。

徐慧（1961—），女，汉族，北京人，硕士，副教授，研究方向：数据库与数据挖掘。

张帆（1973—），男，汉族，湖北孝感人，博士，讲师，研究方向：搜索引擎，大数据处理。