調動學生積極性，提高“操作系統”課的教學質量

胡一之

摘要:本文針對“操作系統”課的特點,針對教師學生認為該課難教難學的現狀,探討如何調動學生學習積極性、以提高教學質量的方法。

關鍵詞:操作系統;教學質量;積極性

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1引言

“操作系統”課程特點是:理論性強、內容抽象、理解掌握有困難;學科內容廣泛,與多個方向交叉;知識點多綜合性強,靈活性大。因此無論教師還是學生都普遍認為該課難教難學。以往,在教學中教師單純側重于“教”字,而忽略了“學”字,盡管為此付出了許多,但教學效果不盡人意。

實際上教學是雙邊活動,老師和學生是互動的。既要注重“教”,更要注重“學”,因為學生是主體。本文探討如何根據學生的心理特點,認知規律,與“操作系統”課程的特點有機地結合起來,調動學生的主觀積極性,使學生對該課產生較濃厚的學習興趣,變被動學為主動學,變難學為易學,變枯燥無味為生動活潑,變教師的注入式為師生互動式。通過在教學中培養學生良好的學習習慣,以提高分析問題、解決問題的能力。達到提高“操作系統”課的教學質量之目的。

2方法

2.1端正學習動機

學習與識記的效果離不開目的任務明確與否,會直接影響人的學習記憶的自覺性、積極性主動性及計劃性。要想使學生學好“操作系統”課,就必須端正學習動機。通過上好“概論”課,達到這一目的。

為了使學生對操作系統這門課有一個了解,從一個簡單的例子開始該課的教學:在字處理Word中,實現將H盤中的課程表.doc文件,復制到E盤上名字仍為課程表.doc文件。大家知道,在Windows 2000下,用戶很容易實現這個功能。只要在“我的電腦”中,打開H盤,用鼠標右鍵單擊文件課程表.doc的圖標后,在出現的菜單中,選“復制”。再打開E盤,單擊鼠標右鍵,在菜單中選“粘貼”。即可完成兩個文件復制的操作。用戶所要做的,只是“點點鼠標”而已。而在計算機系統內部。首先,需使H盤的驅動器工作,找到你所需要找的文件“課程表.doc”。然后,將其讀入內存(緩沖區)中,再在E盤上找到可以存放該文件的存儲空間。最后,將內存中的源文件作為目標文件寫到E盤上。在這個過程中,姑且不考慮具體實現的細節,只從功能上大致分析一下。磁盤工作,由設備管理負責,文件的讀寫,由文件管理負責,緩沖區以及盤空間的分配,由存儲管理負責,各管理程序的運行和協調,由處理機來實現。為什么用戶操作能夠“彈指一揮間”,如此輕松?只因有Windows 2000操作系統的存在,復雜的工作均由操作系統“不聲不響”、“默默無聞”、“毫無怨言”地完成。若是沒有操作系統的存在,所有的工作都由用戶自己做,可想而知難度該有多大啊?在計算機系統中,離了操作系統,用戶幾乎是寸步難行。由此可見操作系統是計算機系統的核心和靈魂,是計算機系統必不可少的組成部分,它也是計算機教學的核心內容是計算機相關專業的核心課程。正因為這樣,它被作為計算機專業考研全國統考課之一,占150分中的35分。再結合就業問題,近年來普遍認為:計算機專業的學生不好找工作。其實筆者認為,由于計算機的普及會使用計算機的人多了,但真正鉆進計算機系統內部,對計算機系統了如指掌的人,能承擔起系統設計任務的人并不多。作為計算機及相關專業的畢業生,你為什么要去爭有關計算機方面的較低層次的那杯羹呢。而“操作系統”這門課,恰恰是打開通向計算機領域金字塔大門的金鑰匙。從計算機公司高薪聘請系統分析員等較高層次人才的事實,就可見一斑。千里之遙,始于足下,你想躋身與計算機行業高薪人才中嗎?那你就從操作系統學起吧。

回過頭來,再看看操作系統在計算機系統中,究竟充當一個什么樣的角色呢?通俗地講,它就是計算機系統中的一個高級“管家”,作為一個合格的管家,應該想方設法地把這個“家”管好,讓“雇主”滿意。在計算機系統中,這個“管家”要管理:處理機、存儲器、設備、文件等各種各樣的系統資源,使其最大限度地發揮作用。最后,達到用戶有一個良好地工作環境,可以隨心所欲地指揮計算機為我所用。

最后,鼓勵學生現在使用計算機是“彈指一揮間”,今后在你們的努力下開發出具有特殊功能的操作系統,只要“說一下”、“想一下”,計算機就可乖乖地按著你的想法為你服務了。盼望著這一天早日到來,同學們行動吧……

2.2遵循學生認知規律

端正了學習動機是學好“操作系統”課的前提。但不等于所有的學習障礙都被掃清了,該課的特點依然存在。當任課教師滿懷豪情地在課堂上滔滔不絕地講述“進程”、“同步”、“互斥”、“P、V操作”時,由于內容抽象、難懂而學不懂時,甚至放棄時,教師的積極性也隨之被打消了。這就要求教師,一定要遵循學生的認知規律,針對知識點的特點,采用由形象到抽象,由具體到理論,由淺入深,由易到難,分散難點,循序漸進地教學方法,使學生具有持續的學習積極性,方可收到較好的教學效果。

比如,在講授用鎖來實現進程互斥問題時,以火車上的廁所為例:先要看一下廁所門上的把手標識是“有人”還是“無人”。只要當“無人”時,你才能進入廁所。而你一旦進入廁所后將門鎖上時,把手標識也隨之由“無人”變成了“有人”,防止其他人進入。當你方便完后,打開廁所門的同時,標識“有人”也變成了“無人”。形象地描述了用“鎖”實現進程互斥地進入臨界區的全過程。并抽象出互斥模型為:

(1) 進入區:申請臨界區的互斥權。即:用來判斷臨界區中是否有其他進程?有,未得到互斥權,只好等待。無,得到互斥權,可進入臨界區。

(2) 臨界區:訪問臨界資源。

(3) 退出區:釋放了臨界區的互斥權。

在這個模型中,缺一不可。進入區與退出區的位置也不可顛倒。

再比如,講授經典進程同步問題中的典型問題之一:生產者-消費者問題時,用兩句話來概括問題的關鍵。即:保證不出現,“供不應求”和“供大于求”。由于生產者和消費者是互相獨立的主體,要想解決供需矛盾,可在生產者進程與消費者進程中,利用兩種機制,一個叫做等待機制,一個是喚醒機制來實現它們之間的相互等待和相互喚醒即達到“同步”。在這里假設生產者將生產出的產品放在倉庫里,消費者到倉庫里取出產品去消費。這樣一來,二者之間需要解決兩對矛盾。首先,生產者在生產產品之前,要判斷一下,可供放置產品的倉庫是否還有空閑的位置?若有,則可繼續生產(用等待機制P操作實現)。生產者每生產一個產品,放入倉庫時,產品數量計數值加1和判斷有無等待產品的消費者?若有,需將其喚醒(用喚醒機制V操作實現)。沒有空位置,生產者要等待。其次,消費者到倉庫去取產品之前,也要判斷一下倉庫里此時是否有可供消費的產品?若沒有,消費者等待。有產品便可取走去消費,(用等待機制P操作實現),還要看看有沒有等待倉庫空閑位置的生產者,有的話也需要喚醒(用喚醒機制V操作實現)。從中可得到應該設置一個表示倉庫是否有空閑位置的信號量,還要設置一個表示倉庫中是否有可供消費的產品的信號量。根據需要利用“P、V操作”來實現兩類進程的同步。

2.3培養學生分析問題和解決問題的能力

“操作系統”課中的概念多,繁雜,也是影響學習效果的原因之一。為了培養學生分析問題、解決問題的能力,引導學生找出問題的共性和特性。通過掌握共性,再利用比較得出特性,可大大減少知識的記憶量。

如在講進程控制塊的定義時,“進程控制塊(PCB)是進程存在的標志,其內容為系統對進程進行管理所需要的全部信息。”只要將上述定義中帶有下劃線的名詞做一個替換,就可得到線程控制塊、作業控制塊、文件控制塊等被管理對象的控制塊的定義。這是它們的共性。而特性可從各對象的定義中尋找答案。如線程是進程內的一個相對獨立的執行流。一般認為,進程是資源的分配單位,線程是CPU的調度單位。因此,線程控制塊的內容一定與所屬進程控制塊的內容相關。它的內容較少,因為有關資源分配等多數信息已經記錄于所屬進程的PCB中,剩下的是有關CPU調度的信息,如標識信息、狀態信息、調度參數、現場信息、鏈接指針。舉一反三,善于比較和鑒別,就會使學習變得輕松起來了。

在講授進程三種基本狀態時,啟發學生既然進程的運行狀態可分成系統態和用戶態,那么其余的兩種狀態是否可以一分為二或一分為三呢?三種狀態之間的轉換圖中,哪條邊應該有?哪條邊不應該有?為什么?讓學生們課后去討論。在講到作業狀態轉換圖時,又把前面講過的進程狀態轉換圖拿來,與之比較,從中找出進程調度與作業調度之間的聯系和區別。眾所周知,學生們缺乏理論聯系實際的能力。而理論聯系實際的能力是解決問題能力培養的基礎。實際的系統與理論中所介紹的內容,往往都有一定的差別。這一點一定要和學生說清楚。應該在教學中培養學生理論聯系實際的學習方法。結合Windows的線程狀態轉換圖,指出由于Windows操作系統是多處理機操作系統,因此,在它的轉換圖中要體現出來。其中的“備用”狀態,就是一種特殊的就緒狀態,是已經分得處理機,但暫時還需等待的狀態。

2.4培養學生的自學能力

筆者認為教學中突出重點,梳理所講述的內容,培養學生的自學能力和良好學習方法,有時要比傳授一般性知識內容更重要。

比如在講操作系統類型時,它有10多種。引導學生重點掌握三種基本的操作系統類型,即:多道批處理系統、

分時系統、實時系統。其它類型可看成是基本類型的“混和運算”,或在基本類型基礎上增添某些功能,便可得到另外的類型。如通用操作系統,是基本操作系統的“混和運算”。而網絡操作系統,可看作在基本操作系統的基礎上,添加了網絡管理功能。即:網絡操作系統=基本操作系統+網絡管理。

又如操作系統的各大管理名目繁多,不易為學生所掌握,引導學生將其分為兩步:(1)為被管理對象建立一個某某控制塊、根據被管理對象的特點,利用相應的算法,實現其管理目標。(2)如在管理中出現各種無法解決的問題,就會轉到相應的中斷處理程序,去解決。

類似的例子很多,不在此贅述。總之筆者是想通過這種方法,培養學生舉一反三、變復雜為簡單的自學能力。正如常言所說,授人以魚,不如授之以漁。

3結束語

通過上述教學方法的改進,學生對學習本課的積極性顯著提高。表現在上課出勤率高,課堂的學習氛圍濃烈,認真思考,師生教和學的活動同步,變一言堂為多言堂,生動活潑。不僅使學生能輕松愉快地學好這門功課。同時也使教師在學生的信息反饋中受益匪淺。

參考文獻:

[1] 胡靜. 讓理論課也生動起來[J]. 煙臺大學學報,2007(20):45-47.

[2] 葉奕乾. 普通心理學[M]. 上海:華東師大出版社,2004:172-178.