操作系統課程啟發式教學方法探索

趙靜文 劉翔 石蘊玉 湯顯

摘要：傳統的以知識講解為主的操作系統課程教學，無法激活學生學習興趣，導致學生解決問題能力欠缺，創新能力不足，無法滿足社會及企業的需求。實踐表明，探索啟發式和研究性教學，不僅能夠提高操作系統課程的教學成效，而且能轉換學生的學習方式，幫助學生從根源理解問題，加深學生的思考深度，提高學生獨立思考、團隊合作及創新能力，甚至可以將操作系統專業知識中的哲學道理應用到生活中，多方位提高學生的個人能力。

關鍵詞：操作系統;內存管理;啟發式教學;獨立思考

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）10-0240-02

一、教學現狀和問題

近年來社會及企業對于計算機人才需求猛增，但學生對計算機學科知識缺乏深入思索，理解淺薄，無法應對公司層出不窮的突發問題。操作系統課程作為一門內容涵蓋廣、涉及多門先行課程的重點課程，內容復雜多樣，抽象難懂[1]。尤其對于以應用型人才為培養目標的院校來說，以傳統的教學方式進行教學，原本內容繁多的課程愈發枯燥難懂，學生缺乏學習動力，難以獲得成就感，很難自主學習提高個人學習及實踐能力。為了改變這一現狀，需要對傳統教學方法進行反思，并在不斷嘗試中探索適用于激發學生興趣、培養學生能力的教學方法。

二、啟發式教學方法討論

以教師為主體的教學模式不易調動學生的積極性，容易陷入知識灌輸、忽視學生能力培養的旋渦。與之相反，啟發式教學充分考慮教學的本質，強調以學生為學習的主體，教師作為輔助角色調動學生學習積極性[2];強調在系統學習知識的同時，完成對學生智力的開發，培養學生獨立思考的能力;強調對學生內在學習動力的激發，培養學生的自學能力;強調理論知識的應用，通過實踐實現理論應用化，培養學生的創新能力[3]。以下分別以“調度算法有什么用”和“內存空間如何管理”為例，提出啟發式教學的兩種實現方法和教學目標，引入啟發式教學方法并對其進行探討。

“內存空間如何管理”引導學生通過獨立思考提出解決策略，通過小組合作提交本組內存管理解決方案初級版本，繼而小組間進行頭腦風暴，指出其他組所提內存管理方法的不足及優點，并在小組內開展討論，對本組方案加以修正，提交小組管理方法修正版。最終由教師教授學生現今操作系統所用內存管理策略，引導學生指出現存方法的不足，并提出所設想可能的解決方法。“調度算法有什么用”以一道貼近生活的問題引入，讓學生主動并積極地思考在有先后安排限制的條件下如何安排工作順序可以獲得最高的效率，通過此問題幫助學生完全憑借個人獨立思考得到對“調度”概念的清晰認知，具備濃厚的成就感，此時提出“若你面對計算機中的若干進程，你會如何安排讓CPU的效率更高”迫使學生對進程調度展開拓展性獨立思考。

三、辯論式啟發

1.課前準備。課前教師通過對學生的性格和能力做初步了解，為之后小組人員分配做準備，并在本節授課前講授程序的裝入和鏈接、內存管理的功能等基礎知識;布置學生了解內存空間的物理組成，以便在課堂討論快速進入思考。

2.分組。在了解學生個性的基礎上合理分配小組成員，將能力相對較好、基礎薄弱、積極性高、活躍、性格內向等性格迥異但明顯互補的學生分散在每個小組，為促進學生之間互相促進、互相學習創造條件。當對學生提出內存空間如何管理的問題時，每位學生都有自己的想法，但由于知識儲備量、思考方式不同，每個人提出的管理策略均存在亮點與明顯不足，小組間可通過討論修改存在缺陷的部分，得到小組內存管理方案的初級版。

3.頭腦風暴。在小組討論前，教師提出一個可類比于內存管理的貼近生活的問題：“假設一家公司共100人，老板承諾為100人提供住宿，但這家公司只能滿足50人的住宿，公司老板如何利用現有資源滿足100人的休息要求？[4]”并以普遍存在的輪班制引導學生提出錯開時間使用宿舍的解決方式，幫助學生在內存管理解決方案思考中拓寬思路，向虛擬內存的方向思考。在組內和組間討論中，對于內存管理解決方案涉及的每個點，每個人對其他人提出的觀點不斷提出追問，迫使雙方深入思索，直到一方自陷矛盾無言以對，從而得到對這一點的最佳解決方法，即在不斷辯駁中反思不足，形成每組內存管理解決方案的修改版。

4.知識講授。教師結合學生所提方案引入現今操作系統所用內存管理策略，讓學生和所在小組提出的解決方法作對比，分別指出本小組所提方法和現存方法的不足，并提出所設想的可能的解決方法。最后由教師對小組方案和現今方法作對比，從用戶使用角度提出各自存在的優點及不足，促進學生對本堂課提出方案的反思，加深對于內存管理現有方法的認識，并通過實例教導學生針對項目提出方案解決問題最終的目標是滿足用戶需求。

四、貼近生活式引導思考

1.提出問題。在進程調度課程開始前，教師向學生提出問題：“A同學正在學習蒸雞蛋，打雞蛋需要1分鐘，切蔥花需要2分鐘，攪拌雞蛋需要2分鐘，洗鍋需要2分鐘，燒水需要6分鐘，蒸雞蛋需要8分鐘，他完成這些工作一共用了21分鐘。你認為他的工作安排合理嗎？若是由你來完成，你會如何安排蒸雞蛋的步驟？你認為最少花多長時間可以蒸熟雞蛋？”以這道題引入，讓每個學生經過思考后發表自己的意見。每位學生發表個人意見后，教師再次提出問題，此次不再是簡單的生活問題，而是一個簡單的進程調度的題目，根據多個進程的運行時間和優先級安排調度算法，繼續由每位學生自主思索并記錄自己的解決策略，并向全班匯報自己的策略具備何種功能，教師對每位學生提出算法的優點進行表揚，通過此種方式提高學生的自信心和思考的積極性。

2.知識學習。教師在每次提問后結合課本講授相關概念，在蒸雞蛋的思考后講授進程調度的概念，在各自進程調度策略功能的匯報后講授進程調度的時機、目標以及調度性能的評價標準，帶領同學們一起對自己提出的調度方法做出評價，反思自己方法的缺點及改進方法。教師在學生獨立思索及反思后介紹常用的進程調度算法，并由學生對這些算法做出評價，對比自己提出的解決策略，思索進一步改進的方法，加深對進程調度的理解。

3.應用于生活。教師在課程基本內容講授之余，提議學生聯系課程開始的蒸雞蛋問題，引發學生對生活的思考，教導學生科學管理自己的時間，學習進程調度算法的思想，根據個人任務的優先級及先后順序合理安排時間，達成時間的高效利用。

五、結語

科學技術迅猛發展，現今社會上的教學方法不斷創新并投入實踐，每種方法都有自己的針對性，并取得相應的成果。在這些創新和實踐中，教師作為教學工作核心的要素，肩負重任。但最重要的是，不能忘記教學的本質目標是學生的學習，因此必須突出學生的主體地位，根據學生和課程的特點靈活選擇教學軟硬件，加強學生的課堂參與度，激發學生的內在學習動力，培養學生的自學能力;加深學生對知識點的思索，完成對學生智力的開發，培養學生獨立思考的能力;通過加大課堂實踐鞏固學生對知識點的掌握，實現理論應用化，培養學生的創新能力。以培養應用型人才為目標的院校實踐表明，探索啟發式和研究性教學，不僅能夠提高操作系統課程的教學成效，而且能轉換學生的學習方式，幫助學生從根源理解問題，加深學生的思考深度，提高學生的獨立思考和創新能力，滿足社會和企業的需求，并且可以將操作系統專業知識中的哲學道理應用到生活中，全面提高學生的個人能力。

參考文獻：

[1]湯小丹，梁紅兵，哲鳳屏，等.計算機操作系統[M].第4版.西安：西安電子科技大學出版社，2014：153-157.

[2]馬曉丹，尹淑欣，邰建華.操作系統課程知識體系構建及研究性教學探索[J].高師理科學刊，2019，（1）.

[3]陳琦，劉儒德.當代教育心理學[M].第2版.北京師范大學出版社，2007.

[4]李凌云，田生文.操作系統課程多元化教學方法探討[J].中國現代教育裝備，2019，（1）.

Exploration of Heuristic Teaching Methods for Operating System Courses

ZHAO Jing-wen， LIU Xiang， SHI Yun-yu， TANG Xian

（School of? Electronic and Electrical Engineering， Shanghai University of Engineering Science，

Shanghai 201620， China）

Abstract：Traditional teaching of operating system course based on knowledge explanation cannot activate students' interest in learning，resulting in students' lack of problem-solving ability and innovation ability，unable to meet the needs of society and enterprises.Practice shows that exploring heuristic and research-based teaching can not only improve the teaching effect of operating system courses，but also transform students' learning methods，help students understand problems from their roots，deepen students' thinking depth，improve students' independent thinking，teamwork and innovation ability，and even apply philosophical principles learned from operating system professional knowledge to life，finally improve students' personal abilities in many ways.

Key words：operating system;memory management;heuristic teaching;independent thinking