案例法在操作系統原理教學中的應用

蔡學森，于繁華，戴金波，顧晗昕，周洋洋

(長春師范大學計算機科學與技術學院，吉林長春130032)

傳統教學是以教師為主體、學生為從體的教育方式。是以學生為主、教師為輔的一種新型教學方式，能夠幫助學生更高效地接受知識。

操作系統是計算機專業的重要基礎課程，涵蓋了現代操作系統的基本原理和實現方法，并與實際生活聯系緊密。計算機操作系統原理這門課具有很強的理論性，單純的直接授課會讓學生很難接受學科知識，提不起學生的學習興趣，進而導致學生效率較低。如何讓學生快速吸收課本中的理論知識，使學生將理論和實際更好也結合起來成為操作系統原理教學過程中的一道難題。

1 案例教學法概述

案例教學法起源于1920年，被美國哈佛商學院率先推廣運用。案例教學法最先應用于法學教育中，是英美法等國家法學院最主要的教學方法。之后這種教學方法從美國逐漸傳播開來，直至1980年，才開始被廣泛應用。80年代以后，我國教育界也開始探索案例教學法［1－3］。案例教學法是一種以案例為基礎的教學法，教師在教學中扮演著設計者和激勵者的角色，鼓勵學生積極參與討論，最終解決問題［4－5］。

案例教學法和傳統教學法相比，具有顯著的優點。首先，案例教學法是以案例為基礎的教學方法，教師提供的案例可以鼓勵學生獨立思考。傳統教學方法只是告訴學生如何去做，往往忽略了知識內容本身的實踐性，導致學生對枯燥的理論知識感到乏味。而案例法則將真實的案例擺放在面前，讓學生積極思考、積極探索，提高了學生的主體地位。其次，傳統教學中的學生只追求書本上的學習內容，阻礙了學生能力的培養。案例教學法傾向于培養學生的實踐和動手能力。最后，傳統教學方法中教師是教學的主體，一般情況下都是老師講解、學生聽講，老師講多少、學生學多少，最后通過考試的方式來檢驗學生的學習成果。而案例法更注重學生和教師的雙向交流，教師一開始提供案例的時候學生就要對案例有一個大概的理解和分析，學生在大腦中形成一個案例分析的框架，并且自主學習、消化案例里面涉及的知識。

捕捉到這些理論知識后，學生還要經過認真嚴密的思考，提出解決問題的方案。教師在驗收學生的學習成果時也能發現其存在的問題，改善教學過程中存在的各種弊病，根據情況的不同補充新的教學內容，從而形成老師和學生之間的雙向交流［6］。

2 案例法在實際教學中的應用

2.1 案例選取

教師根據課程特點以及學生的實際情況來選擇一個學習對象，即案例或者項目。項目的選取要根據學生的實際情況，項目應生動形象、貼合實際，激發學生的學習興趣。案例的難度要和教學大綱保持一致。案例選取要具有目的性和代表性，注重學生能力的培養。

2.2 案例教學

案例分析講解是教學過程中最重要的環節，在案例講解的過程中教師要對案例有較深的理解。如何運用案例更好地把理論知識實例化、結構化，是教師應當首先考慮的問題。

2.2.1 靈活應用實際案例，理論與實際相結合

操作系統是一門理論性較強的課程，知識點很多且較為抽象。在授課過程中，教師要扣住理論中的知識要點，把它融入到實際案例中。將案例作為一個媒介，通過分析案例中的關鍵問題，將理論知識傳授給學生。在學習的過程中，學生更容易也更愿意以聽案例學知識的方式進行學習。對于我們選取的案例而言，12306購票網站是一個涉及面比較廣的網站，所涉及的計算機專業知識也更加龐雜，里面涵蓋了很多的內容，例如進程管理部分、處理及調度與死鎖問題、存儲器管理等。教師通過逐一解釋案例中的關鍵問題，達到講解知識點的目的。

2.2.2 讓學生學會自主思考

在案例教學中，教師應該通過引入問題的方式讓學生自主思考。設置的問題應由易到難、循序漸進。

在我們選取的案例中，進程互斥問題是一個非常重要的內容。為了讓學生更好、更快地理解這一部分內容，可以采用訂票時發生的實際問題“如果兩個人同時想買一張票會發生什么樣的結果”來設置問題。在這個問題上學生會思考:訂票系統有多個(例題中假設有兩個)終端，進程T1和T2分別通過2個終端訪問系統。由于進程是并發執行的，兩個進程按照各自的速度執行，并發進程相互不能控制也不能預測對方的執行速度，假設T1和T2這兩個執行序列如表1所示(題目中假設余票為50張，即共享變量p的初值為50)。

表1 實現進程互斥前T1和T2的執行過程

表1所示的結果顯然不正確，進程T1和T2都發生了購票行為，但是車票總數卻只少了一張。此時可以拋出問題“為什么會發生把一張票賣給多個人的錯誤呢?”原因是兩個進程交叉訪問了出票的那段代碼。為避免出現上述問題，引入了進程互斥這個概念，以此來保證并發程序不同時進入這個特別的區域，或者說不讓他們同時訪問共享變量。實現互斥后的進程執行過程如表2所示。

表2 實現進程互斥后T1和T2的執行過程

2.2.3 教師引導

教師要觀察學生在思考過程中存在的問題以及錯誤。同時，在學生思考遇到困難或陷入誤區時進行必要的指引。教師在引導的過程中要遵循以學生為主體的原則，激發學生的學習興趣，不斷提高他們自主思考的能力。在進程互斥這一段內容的講解中，通過對實際情況的分析得出了發生錯誤的原因，自然而然地引出臨界資源和臨界區的概念，進而提出進程互斥的問題。例如，在實際的購票系統中，若兩人想買同一張票，只有等前面的人購買結束后才能繼續購買。我們稱代表這張車票的變量為共享變量，稱訪問臨界資源的那段程序代碼為臨界區。因為在一段時間內只允許一個進程訪問或使用該資源，在操作系統中，當某一進程正在訪問某臨界區時，就不允許其他進程進入，即兩個進程不能同時進入臨界區，否則就會發生與時間有關的錯誤，這種進程之間相互制約的關系被稱為互斥。解決互斥問題應該滿足互斥和公平兩個原則，即任意時刻只能允許一個進程處于同一共享變量的臨界區，而不能使進程無限期地等待。任何進程只有進入了相應的臨界區方可訪問臨界資源。有了這種約束關系，才能讓購票順利地進行下去。通過一個實際的案例，可以順接出很多知識要點。

2.3 案例小結

在分析并解決案例中的問題后應進行及時的總結，概括這一節課中所涉及的知識點。學生和教師可以進行互動，討論和總結案例分析過程中遇到的問題。學生對自己所學的知識點進行反思和歸納，發掘盲點，不斷地擴大自己的學習知識面。教師應回顧整個教學過程，反思教學內容方面存在的問題，及時分析學生反饋回來的信息，逐步改進教學方法。

2.4 注意事項

計算機操作系統原理是一門理論性較強的課程，在很多的時候學生的理解能力會產生偏差，導致學習的進度變慢，從而影響了整體學習效率。大部分學生可能習慣了傳統的教學方式，對新的教學方法產生一定的陌生感和畏懼感。這需要授課教師在項目選取上做好充分準備。項目選取要經典且貼近實際生活，項目的難易程度要適中，最好呈現出階梯式的難易性，使項目適合學生學習。與此同時要注意時效性，制定較為嚴密的學習計劃，合理分配時間。此外，教師應加強對學生的管理，提高學生的學習效率。

3 結語

案例法在實際教學當中的應用非常廣泛，該教學法和傳統的教學方式相比，具有顯著的優越性。從學生的角度來講，案例法可以更好地幫助學生理解案例，更加注重對學生能力的培養。學生在良好的環境下應積極、主動地學習，教師采用靈活的教學方式也是為了讓學生能夠更快、更容易地吸收課本中的理論知識，讓學生學會自我思考，認識到自身的優缺點。從教師的角度來講，案例法轉變了以往的教學模式，從以教師為主轉型以學生為主，讓學生成為主體，教師輔助學生完成各個項目，在這個過程中教師要加強自身能力，更精準、更專業地為學生提供幫助和指導。

［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］楊光富，張紅菊.案例教學:從哈佛走向世界——案例教學發展歷史研究［J］.外國中小學教育，2008(6):1－5.

［4］郭德紅.案例教學:歷史、本質和發展趨勢［J］.高等理科教育，2008(1):22－24.

［5］鄭金洲.案例教學:教師專業發展的新途徑［J］.教育理論與實踐，2002(7):36－41.

［6］吳安平，王明珠，王繼忠.案例教學法研究與實踐［J］.長春大學學報，2002(5):22－23.