類比教學模式在操作系統教學中的應用

摘要：筆者根據多年教學實踐，結合“操作系統”課程自身的特點，將類比教學模式應用于教學全過程。本文主要闡述了類比教學模式的基本原理、實施步驟，及其在操作系統教學中的實際應用與效果。

關鍵詞：操作系統；類比教學；進程；教學效果

中圖分類號：G642.41 文獻標識碼：B

1類比教學模式基本原理

所謂類比，就是借助于兩類不同本質事物之間的相似性，通過比較將一種已經熟悉或掌握的特殊對象的知識推移到另一種新的特殊對象上去的推理手段。類比法主要涉及三個要素，一個是當作類比參照物的事物或現象，稱之為“類比源”；另一個是我們待解決問題的事物或現象，稱之為“類比泉”；有一個因素是類比的基礎或橋梁，即事物、現象間存在的某種屬性上的相似性，稱之為“類比知識單元”。概念、基本原理、算法的教學是“操作系統”教學的重點。不同的概念、基本原理、算法具有不同的內涵和外延。在高校“操作系統”教學中，類比教學則是通過把學生熟悉的知識與陌生的知識相比較，為認識新事物提供線索和方向，以加強知識間的橫向聯系與溝通，從而達到舉一反三的目的。用類比的方法講解“操作系統”的概念、基本原理、算法，不僅能易于教學，而且可擴展學生的視野、提高分析和綜合遷移能力。類比教學模式遵循了學生的認知規律，因而能有效提高教學效果。針對類比教學的特點，其教學過程實施步驟可總結如下：

(1)引入類比泉，即介紹要學習的新概念、新的算法或原理。

(2) 找出類比源，即提示與類比泉具有相似性的概念、事物或生活實例。類比源要求生動、形象，所反映出的現象應是學生已知的、熟悉的、生活中常見的實例。

(3) 確定類比知識單元，即確定類比泉和類比源之間的相似性，找出、比較類比泉與類比源所反映的兩類現象之間的相似屬性。

(4) 用圖形等方式直觀地把類比泉和類比源的相似特征表示出來。

(5) 對類比泉作總結，通過類比泉和類比源的相似特征的直觀表示來引導學生綜合理解新學概念、算法、原理的各個屬性及其整體聯系，以便讓學生全面掌握所學知識點。

(6) 最后指出類比的不足之處。由于類比對象是兩個不同的現象或概念，它們之間既有聯系又有區別，然而由于思維定勢的影響，學生容易把只有類比源才具有的屬性也移植到類比泉上去，引起對類比泉的誤解，即產生學習上的負遷移。因此必要時，教師應注意指出類比泉與類比源之間的不同之處。

2類比教學法在操作系統教學中的應用

2.1操作系統整體、部分之間的類比教學

在講授完操作系統第一章緒論中“操作系統的作用、目的和任務”這一知識點后，我們知道了操作系統是控制和管理計算機系統內各種硬件和軟件資源、有效地組織多道程序運行的系統軟件，是用戶與計算機硬件之間的接口，其主要目的是方便用戶使用計算機和充分利用計算機軟硬件資源、提高系統資源利用率。有了這一認識之后，根據其操作對象不同，我們可以很方便地類比出操作系統五大功能的主要目的和任務，如表1所示。

通過這樣的類比教學，使學生在整體上對操作系統這門課程有了一個清晰的認識，有利于其后各章節的教學。

2.2用生活實例進行類比教學

實際上，操作系統的許多原理來源于許多我們常見的生活實例。通過把這些人類生活中常見的現象引入到操作系統教學中來，可以激發學生學習興趣，從而有效提高教學效果。

進程狀態及其轉換的教學一直都是操作系統中的教學難點。學生不容易理解進程各狀態的真正含義，較難掌握進程狀態的相互轉換。但若用人的各種不同生活階段對進程狀態進行類比教學，將使抽象的概念進一步生動形象，能有效提高課堂教學效益。表2給出了進程狀態與人的不同生活階段的相似性類比。

在系統中，經常會有多個進程需要相互配合去完成一個共同的任務，這些進程之間往往需要相互交換信息，這就是進程通信的任務。我們可用人類社會中人與人之間的交往來類比進程通信，社會中的每一個人可以看成是一個進程，人與人之間或互斥地使用社會資源，或共同協作完成一定工作。因此，人們在社會生活中，也得進行有效控制與協調，每個人(進程)都要學會與他人共享社會資源，也要學會與他人溝通(通信)，否則將不能很好地工作或生活。通過用人際交往來類比進程通信，使得學生對進程通信的理解由抽象、模糊變得更為具體、清晰，印象更為深刻。

2.3操作系統各原理、算法之間的類比教學

操作系統各章節、各算法原理之間其實是相通的，存在許多相似之處，很適合采用類比教學。在講授完存儲器管理這一部分后，我們就可采用類比、前后貫穿的方式來進行文件管理的教學。存儲器管理的主要任務是為用戶作業分配主存空間，以提高主存利用率，由于文件是存儲在外存空間，相應地文件管理的主要任務就是為用戶文件分配外存空間，以提高外存空間利用率。文件管理中許多存儲分配算法與存儲器管理中相應算法存在很大的相似性，采用對比教學有助于降低教學臺階，加深學生對相關知識的掌握。

比如，外存順序結構的存儲分配類似于主存的可變分區存儲管理，也是分配到一個連續的存儲空間。其中文件目錄相當于已分分區表，空閑文件目錄相當于空閑分區表；而外存索引結構的存儲分配類似于主存的頁式存儲管理，也是把文件分配到一個不連續的存儲空間。其中文件目錄相當于主存分配表，索引表相當于頁表，位示圖與頁式存儲管理中的位示圖相同。必須注意的是，存儲器管理中是為作業分配主存空間，而文件管理中是為文件分配外存空間。

3教學效果

在多年的“操作系統”課程教學中，我們一直將類比教學模式應用于教學實踐中，并將類比教學與傳統教學進行了多年對照實驗，表3給出了近3年操作系統考試情況對照實驗結果。

其中對照實驗中所采用班級為同一年級同一專業的兩個平行班級，甲班為實施對比教學的班級，乙班為未實施類比教學的班級。從表3中可以發現，采用對比教學的班級，其歷年考試平均分與及格率均高于未實施對比教學的平行班級，說明實施對比教學的班級整體水平要好于未

實施對比教學的平行班級。低的標準差也表明實施對比教學的班級學生成績分布較均衡。總的來說，說明對比教學在操作系統教學中的應用取得了好的教學效果。

4結束語

“操作系統”具有涉及面廣、概念多、理論性強、算法原理較抽象的特點，針對操作系統教學中普遍存在的學生難學教師難教現象，我們在“操作系統”教學工作中，大量地采用了類比教學法，多年教學實踐表明教學效果得到了顯著提高。學生認為抽象的理論不再抽象，而是與自然界、日常生活的現象或生活實例相對應；提高了學生的學習積極性，提高了教學質量和效果。同時，類比教學模式不僅可以用在操作系統教學中，而且可以推廣應用在其它課程教學中。

參考文獻

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