一個基于知識圖的計算機系統實踐模塊課程

周雪梅

樂山師范學院電子信息與人工智能學院 四川樂山 614000

目前,應用型高校越來越重視提高學生的實踐操作能力。信息時代的到來,信息技術技能的訓練成為大學生必要的課程。針對非計算機專業的新生開設的大學生信息技術基礎課程,對于系統軟件的安裝并沒有開出單獨的課程,學生缺少合適的課外練習,使得新生們的理論與實踐教學有脫節的現象,如何增強新生們的動手能力成為一個課題。

1 非計算機專業新生計算機模塊課程設計的目標

這里設計了一個短期訓練大學新生的計算機軟件短期課程項目,基于對計算機系統結構圖的認知,幫助對計算機和軟件系統陌生的大學非計算機新生提高計算機操作技能,目標是能給予新生一個看得見、摸得著的計算機結構實體,對照計算機知識結構圖來提高對計算機系統的認知,并能達到如下目標:

(1)對以裸機為核心的計算機系統有感官認識,用系統思維來理解計算機邏輯機構圖;

(2)學會基本安裝系統軟件和應用軟件的常用步驟,知道軟件安裝需要注冊等;

(3)學會基本的網絡命令和操作,可以修改IP等操作,并會殺毒和安全檢查;

(4)通過學習虛擬機的安裝和使用了解和熟悉操作系統的安裝,進一步理解以裸機為核心的計算機系統結構圖的概念。

2 非計算機專業新生計算機模塊課程設計的組織

本項目設計課程為32個學時,由教師演示和學生操作相結合,學生操作為主體的探究式教學來實現。由于大型電腦軟件的安裝時間都比較長,為了加強學生的記憶能力,本課程劃分成4個小模塊,每個模塊連續4個學時,在教師簡單示范下開始動手操作,集中訓練,加強記憶,使得學生可以比較好地完成實驗項目。在理解電腦整體邏輯結構圖的基礎上進行軟件安裝與系統維護,增強了學生的動手能力,在短短的4個模塊的32學時的訓練后,可以比較自如地在系統里進行軟件安裝與維護。

第一個模塊,介紹一下計算機的組成部分和軟件系統之間的關系,讓學生在整個系統概念上可以從看得見、摸得著的物理部件上去體會計算機的組成結構和軟件系統的構成。這里引進一個知識圖的結構,便于學生可以以全局和系統的角度去理解電腦的組成構件和邏輯結構,并形成一個跟現實實體相對應的映射關系。這個計算機系統的知識結構圖如圖1所示。

圖1 計算機系統的知識結構圖

如圖1所示,計算機整個系統可以視為上面的邏輯結構,也就是中心是一個物理實體即裸機,這是我們直接接觸的真實存在,就是不加軟件的硬件,主要組成是運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備等組成,主要表現為CPU、內存、顯示器、硬盤、鼠標鍵盤等。裸機是最核心的一部分,它的外面包裹的就是以操作系統為代表的接近底層的系統軟件,也包括其他可以調用底層物理接口的系統軟件,比如DBMS,虛擬機和硬件驅動軟件等,在系統軟件外面的一層是應用軟件,這層上就是我們平時接觸到的各種各樣的軟件,比如OFFICE、DW、Flash、PS、AutoCAD、3D MAX、MATLAB、SQL server等。運用這些軟件我們處理各種各樣的數據,完成各種各樣的任務。給學生展示知識圖類似洋蔥結構,一層一層地剝開,便于學生從邏輯結構上理解電腦的組成結構,并能將每個結構跟物理世界可以感官到的實體結合,使得學生在整體上去認識計算機結構,包括硬件和軟件,是由裸機(即硬件)和外面一層一層的軟件(BIOS→硬件驅動軟件→操作系統/DBMS→應用軟件)加上去組成的。在這個模塊中,第一步給學生一個計算機的知識結構圖來記憶和理解計算機系統,第二步讓學生自己理解平時看到摸到的物體跟圖上的結構相對應。

第二個模塊就是在認識計算機軟件和硬件的基礎上,結合公共計算機課程的要求進行OFFICE、DW、Flash和PS的安裝和卸載,在完成的過程中,要總結常規安裝每個大型軟件的過程:拷貝安裝軟件包→解壓軟件安裝包→雙擊運行安裝應用程序→注冊→第一次啟動→第一次運行→結束安裝整個過程。經過這樣的過程,學生就可以很清楚地學習到常用的教學軟件的安裝和卸載過程。這里挑選了與大學信息技術基礎的課程相對應的軟件進行安裝,比如Dreamweaver CS5、Photoshop CS5等。安裝的過程可以讓學生熟悉安裝軟件的過程,知道常規的軟件安裝一般要經歷的過程,如圖2所示。

第三個模塊,以Windows 7為例學習操作系統的內部組成和系統中網絡IP的設置,重點學習IPConfig和Ping兩個命令的使用,使得學生對網絡中的設置和IP、DNS、HTTP、ftp、WWW、域名等都有個基本的認識,能夠設置IP并測試網絡連通性,然后學習通過360殺毒和360安全衛士的安裝和使用來進行系統優化、學習殺毒、系統優化等基礎知識和技能,盡快地學習操作系統的各個組成部分和維護,如圖3所示。

圖3 配置IP

最后一個模塊是學習安裝虛擬機,虛擬機有很好的演示安裝操作系統的功能。在這個模塊里,學生學習安裝虛擬機,然后在虛擬機里安裝Windows操作系統的整個過程。整個過程可以學習到安裝和設置操作系統,并在安裝好的操作系統里安裝各種應用軟件,將第二個模塊和第三個模塊的學習結合在一起,在新安裝的操作系統里安裝各種應用軟件,進行系統IP的配置等,使得學生可以綜合運用前幾個模塊的知識和技能,進行前三個模塊的整合學習,如圖4所示。

圖4 安裝虛擬機并打開畫圖

3 課程前后的問卷調查

為了更加了解學生們的實踐操作能力情況,這里設計了一個軟件安裝與維護課前預備調查。問卷調查的內容如下:

(1)我安裝過軟件嗎?(是/否)

(2)我平時玩電腦游戲和手機嗎?(是/否)

(3)我對電腦的熟悉程度:(從未使用/使用過但未裝過軟件/裝過軟件但不熟悉/可以熟練安裝并熟悉軟件系統)

(4)我學習軟件安裝的目的是什么?

(5)我想學習什么類型的軟件安裝?

(6)我希望從課中學到什么?

(7)在我安裝軟件中,遇到什么樣的問題?

(8)我有什么其他問題和建議?

通過對學生的調查,大多數學生都安裝過軟件,平時也玩電腦游戲和手機,而且部分同學的電腦游戲玩得很熟,90%的學生都選擇“裝過軟件但不熟悉”,10%的學生“可以熟練安裝并熟悉軟件系統”(這部分的同學往往是玩網游很熟的)。隨著電腦的普及,學生們對電腦的熟悉程度也比前幾屆的學生好很多,但是對計算機系統的組成并不是那么清晰。所以,針對他們的計算機系統實踐的模塊訓練課程就變得比較重要了。通過基于計算機結構知識圖的實操課程模塊,可以在短時間內提高學生們的技能熱情,增加對計算機系統結構和組成的整體認識,為計算機實踐技能打下良好的基礎。

課程結束后也對新生做了問卷調查,學生們自認為比學習前計算機實踐技能都有了提高,課前選擇“裝過軟件但不熟悉”的學生都選擇了“可以熟練安裝并熟悉軟件系統”,原來選擇“使用過但未裝過軟件”的學生都選擇了“裝過軟件但不熟悉”。結果表明,這個課程模塊確實提高了新生們對計算機整體的系統認知,而且還熟悉了安裝軟件的步驟,了解了平時怎樣去使用計算機,解決使用計算機的一些常見的問題。

4 課后反饋

本課程模塊共招募了兩次,每次9～20名非計算機專業新生,說明新生們迫切想提高自己的計算機實踐操作技能。通過調查比較學生學習前和學習后的變化,結果顯示,95%的學生從對計算機一無所知到可以獨立地進行系統的安裝和維護,而且比未培訓以前幾乎要高一個檔次的熟練操作能力。通過這四個模塊的學習,所有學生認為這32個學時的學習對提高計算機操作技能有很好的作用,從而對計算機操作樹立了自信,培養了興趣,并在該學期完成的大學信息技術基礎的課程中普遍取得了不錯的成績。有的學生學會了修改IP并能連通的時候,非常自信地說自己學會了網絡配置。此外,在學習中還讓學生自發組成小組,在小組中讓先學會的學生帶不會的學生,不僅增加了學生間的友誼,還活躍學習氣氛。學生在輕松的環境中學習到計算機知識,提高了計算機操作能力,并激發了學習興趣。

在課程項目過程中,由于學生原來對計算機的熟悉程度不同,完成情況也有所不同,尤其是大學前基本很少接觸電腦的同學提高的程度要明顯些。總的來說,參加課程的學生在不同程度上提高了計算機操作技能水平。

結語

以上就是一個基于計算機系統知識圖的計算機實踐技能模塊,這個模塊目的就是要提高大學新生對計算機系統的認知,提高計算機應用操作能力,重點提高計算機軟件操作和維護能力,為以后平時的學習和獨立使用電腦打下堅實的基礎。該項目在招募期間受到了新生們的普遍歡迎,學生們想快速提高自己的計算機操作能力的熱情高漲。實踐證明,本模塊課程項目很適合對計算機了解很少的大學非計算機專業新生,最終的模塊課程學習效果很明顯。