比喻教學法在操作系統原理教學中的應用

摘要:本文針對操作系統課程內容抽象、晦澀的特點提出比喻教學法，使學生從比喻中深刻理解和熟練掌握相關概念和原理。結合進程管理、存儲管理、設備管理相關知識，通過分析實際案例對比喻教學法進行闡述。實踐證明，比喻教學法在教學探索中效果很好。

關鍵詞:操作系統;比喻教學;案例分析

比喻教學法是一種打比方的方法，它將兩個本質上有異曲同工之處的事物相聯系。通常的做法是，選擇一個學生熟悉的事物，將其引申至未知或抽象的事物，達到讓學生更好地認識新事物的目的[1]。恰當的比喻有時勝過千言萬語，它可以化難為易，讓人豁然開朗。

操作系統原理是一門枯燥難學的課程，教師教學效果如何，學生學習效果如何，很大程度上取決于課堂教學效果[2]。該課程有不少抽象概念和理論，它讓教師感到束手無策，讓學生感到晦澀難懂。但如果教師在講解時能運用幽默風趣的語言，運用比喻教學，運用類比教學，寓教于樂，將抽象、費解、空洞的教學內容講得生動、淺顯易懂，他就能給學生留下深刻的印象。

比喻教學法是一種有效的授課方法，運用這一技巧，可以使學生加深對概念的理解，激發學生的學習興趣，學習效果也會明顯改善，教學質量將會有很大提高[3]。本文結合筆者的教學實踐，著重討論比喻教學法在操作系統有關概念、原理中的運用。

1比喻教學法案例分析

(1) 在操作系統原理課程中，第一個需要交代給學生的重要概念便是“操作系統”，只有在第一堂課將這個概念講得精彩，達到“引人入勝”的效果，才能激發學生對該課程的學習興趣。

教材給出的專業定義是:操作系統是合理組織計算機的工作流程，有效控制和管理計算機系統的各類資源，并方便用戶使用計算機的程序集合[4]。為了使學生理解這一概念，我們使用如下方法類比。

如果把一個在計算機上操作的人比做部隊的“司令員”，那么組成計算機各部件的顯示器、主機、鍵盤、鼠標等就像打仗時使用的槍支、炮彈、飛機、坦克等武器，面對這么多武器，司令員不可能十八般武器樣樣精通，更不可能親自使用每一支槍、每一發炮彈，這就需要有指揮使用每一種武器部隊的指戰員，這些指戰員構成了調動并控制各種武器的指揮作戰的系統，這個作戰系統就相當于計算機的操作系統。這種比喻以通俗易懂、生動有趣方式闡述了操作系統在計算機系統中的地位、功能和作用。

(2) “進程”在整個操作系統課程中是一個非常重要的概念，它和我們熟悉的“程序”的概念既聯系又區別，是掌握后續其他主要概念和原理的重要基礎。為了幫助學生掌握這一概念，我們可以用鐵路交通管理的例子作比喻(如表1所示)。

其次，“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。對此，我們用社會人在不同學習和工作階段狀況，對進程的五態模型進行類比教學，使抽象概念生動形象化(如表2 所示)。

再次，在系統中，經常有多個進程相互配合完成一個共同的任務，這些進程之間需要相互交換信息，這就是所謂的“進程通信”。

我們可用人類社會中人與人之間的交往來類比進程通信。系統中經常同時并行運行著不同身份的進程，猶如社會中同時存在形形色色的人。我們可以將社會中的每一個人看做一個進程，人與人之間或互斥地使用社會資源，或共同協作完成一定的工作。因此，人們在社會生活中，需要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)，否則就不能很好地工作或生活。另外，每個進程都可以間斷獲得或多或少的動力，但并不會由于某個一般身份進程的原因，造成系統不能定時獲得控制權，這也就是所謂社會公平。用人際交往類比進程通信使學生對進程通信的理解由抽象、模糊變得具體、清晰。

(3)P，V操作是保證并發進程正確執行的一種安全機制，它本身來源于交通指示燈(紅綠燈)的啟發。P，V操作是兩個過程，由二者來控制一個信號S(假設S是紅燈的個數)。每個進程進入臨界區前都要先執行P操作，退出臨界區時執行V操作。但很多同學不能準確理解P，V操作的物理意義，對此，我們用這樣一個比喻來講解這個問題(如表3所示)。

(4) 內存管理中的基本分頁式管理，其基本要點是邏輯分頁、物理分塊、地址映射、頁表機制等，為了讓學生理解其基本原理，我們以大型賓館(假設所有的客房都是標準雙人間，部分客房已經住進客人)接待新婚旅行團為例來類比講解(如表4所示)。

(5) 設備I/O方式經歷了不斷發展的過程，但始終貫穿著一個宗旨，即盡量減少主機對I/O控制的干預，把CPU從繁雜的I/O控制事務中解脫出來，以便更多地去完成數據處理任務。為了講解和比較每種方式的特點，我們把CPU比做醫生，用一些醫院業務的場景來類比講解I/O的幾種控制方式(如表5所示)。

2教學效果

在近年的操作系統原理課程教學中，我們不斷摸索，并將比喻法教學模式應用于部分班級的教學實踐，在每個章節結束時的課堂小考中，我們將比喻教學與傳統教學的效果進行對照實驗，表6給出某學期三個章節課堂小考的成績統計情況。

對照實驗中的班級為同一年級同一專業的兩個平行班級，甲班、乙班按不同章節交叉實施比喻法教學。從表6中可以發現，采用比喻教學的班級，其相同知識點小考的高分比例、平均分和及格率均高于未實施比喻教學的平行班級，這說明比喻教學在操作系統原理課程教學中取得了效果。

3結語

操作系統原理具有涉及面廣、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學生難學、教師難教現象，我們在課程教學中，大量采用比喻教學法，結果表明，比喻運用恰當的教學可以使學生更好地掌握所學知識點，教學效果顯著提高。基于此，我們也可以將比喻教學模式推廣應用到類似操作系統原理及其他課程教學中去。只要認真探索，我們就可以將枯燥抽象的問題與生活中的事物建立起聯系，就可以將專業性很強的概念、原理與自然界、日常生活的現象或生活實例相類比，使抽象的概念變得生動形象、易于理解、易于接受[5]。由此，學生對理工科一些枯燥難學的課程也會感興趣、樂于接受，其學習成績自然會得到提高。

參考文獻 :

[1] 徐學福. 論類比教學模式[J]. 廣西師范大學學報:哲學社會科學版，1998，34(2):27-32.

[2] 楊恒伏. 類比教學模式在操作系統教學中的應用[J]. 教育與教學研究，2008(24):76-77.

[3] 韓小翠. 比喻教學法在《微機原理應用》中的運用[J]. 臨沂師范學院學報，2005，6(27):116-118.

[4] 湯小丹. 計算機操作系統西安電子科技大學出版社[M]. 3版. 西安:西安電子科技大學出版社，2007.

[5] 鄒恒明. 上海交通大學“操作系統”精品課程的立體化建設[J]. 計算機教育，2006(7):14-16.

Application of Metaphorical Teaching Method in Operating System Course

LI Xian-feng， HAN Li-mao， HU Bo

(School of Information Engineering，Yancheng Institute of Technology， Yancheng 224051， China)

Abstract: For most students， principle of operating system is an abstract and boring subject. Teachers should take different methods to stimulate students’ interest so as to enhance their enthusiasm for learning. This article proposes metaphorical teaching method to instruct abstract and obscure basic theory of operating system course so that students could profoundly understand and adroitly master some concepts and theories. This article uses severalimportant samples about related chapters to describe metaphorical teaching method. Metaphorical teaching method made great effects in teaching exploring.

Key words: operating system; metaphorical teaching; case analysis

(編輯:郭小明)