基于CDIO的成教操作系統(tǒng)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

袁宇麗　李堯

摘要：結(jié)合成人教育的特點(diǎn)，提出基于CDIO的課程教學(xué)構(gòu)架，指出應(yīng)首先確定課程教學(xué)內(nèi)容與知識(shí)體系并由此設(shè)計(jì)教學(xué)方案，從教學(xué)流程規(guī)劃、課堂表達(dá)、算法演示、實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)搭建、輔助學(xué)習(xí)平臺(tái)構(gòu)建5個(gè)方面規(guī)劃并制定一套適合該課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：CDIO；操作系統(tǒng)；課程教學(xué)；設(shè)計(jì)；算法

0、引言

操作系統(tǒng)課程是高等學(xué)校計(jì)算機(jī)各專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，該課程從操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源管理的觀點(diǎn)出發(fā)，闡述如何對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬、軟件資源進(jìn)行管理，使計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)一致地、有效地為各個(gè)用戶(hù)服務(wù)，充分發(fā)揮資源的使用效率，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量Ⅲ。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備研制、維護(hù)和使用操作系統(tǒng)的基本能力并具有從事操作系統(tǒng)方面研究的理論基礎(chǔ)，但在面向成教的操作系統(tǒng)課程教學(xué)中，由于成教生計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)薄弱，邏輯思維能力較為欠缺，對(duì)該課程中的相關(guān)原理理解較為困難，不能將理論與實(shí)際有機(jī)結(jié)合，操作動(dòng)手能力較差，因而使得課程教學(xué)效果與預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)相差較遠(yuǎn)，沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)開(kāi)設(shè)此門(mén)課程的意義。筆者結(jié)合近幾年的教學(xué)體會(huì)與分析研究，基于CDIO教學(xué)理念提出并制定了一套適合該課程的教學(xué)構(gòu)架。

1、基于CDIO的操作系統(tǒng)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

CDIO是一種全新的國(guó)際化工程教育模式，是Conceiving，Designing，Implementing andOperating的縮寫(xiě)，即“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作”，是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”（Pmiect-based education and learning）的集中概括和抽象表達(dá)。CDIO強(qiáng)調(diào)在加強(qiáng)基礎(chǔ)教育的同時(shí)關(guān)注工程實(shí)踐，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)；強(qiáng)調(diào)個(gè)人職業(yè)技能與人際溝通的技能并重；強(qiáng)調(diào)綜合創(chuàng)新能力，與社會(huì)大環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

對(duì)比以前，傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要包括組織上課、復(fù)習(xí)回顧、新課講授、鞏固運(yùn)用、課程小結(jié)5個(gè)環(huán)節(jié)，而教師對(duì)課堂的組織貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中。隨著多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，教師已將文字、圖片、聲音、視頻等多媒體教學(xué)手段融入到課堂教學(xué)中，教師應(yīng)充分利用這些教學(xué)資源，巧妙構(gòu)思并組織教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生實(shí)實(shí)在在地感受到知識(shí)的魅力與用處。例如，教師在講授操作系統(tǒng)發(fā)展史時(shí)可以分析演示幾個(gè)典型的操作系統(tǒng)演變過(guò)程；在講授進(jìn)程死鎖時(shí)可從多岔路口交通燈的管制過(guò)程出發(fā)分析其工作原理及作用。將生活中的常見(jiàn)事例引入課堂能活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

筆者結(jié)合操作系統(tǒng)課程自身特點(diǎn)及授課對(duì)象具體情況，以CDIO教育模式為指導(dǎo)，著重從以下幾個(gè)方面展開(kāi)教學(xué)：深入淺出地引入知識(shí)模塊；結(jié)合動(dòng)畫(huà)演示效果分析操作系統(tǒng)中常用算法的原理及執(zhí)行過(guò)程；合理搭建實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)；利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)拓寬學(xué)習(xí)空間。

1.1 CDIO環(huán)節(jié)之構(gòu)思——確定課程教學(xué)內(nèi)容與知識(shí)體系

根據(jù)操作系統(tǒng)課程的性質(zhì)及成教生自身特點(diǎn)，教師可規(guī)劃并制定科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容及知識(shí)體系，從了解、理解、掌握、應(yīng)用4個(gè)層面劃分知識(shí)點(diǎn)，將教學(xué)內(nèi)容劃分為以下知識(shí)模塊：①操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)介紹；②進(jìn)程管理與調(diào)度；③處理機(jī)調(diào)度與管理；④存儲(chǔ)管理；⑤設(shè)備管理；⑥文件管理。教師在每一模塊的教學(xué)過(guò)程中都應(yīng)該準(zhǔn)確地將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)定位在各個(gè)層面。授課教師也可以根據(jù)學(xué)生的具體情況，參照教學(xué)大綱適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)容量，真正做到因材施教，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手及應(yīng)用能力。

1.2 CDIO環(huán)節(jié)之設(shè)計(jì)——設(shè)計(jì)教學(xué)方案

這一環(huán)節(jié)要求提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，為學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)打下基礎(chǔ)。教師可按照從感性到理性的原則安排課程教學(xué)，結(jié)合實(shí)際案例組織教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)主動(dòng)建構(gòu)；利用多媒體教學(xué)手段和多種形式的教學(xué)資源，在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中保護(hù)學(xué)生的積極性；創(chuàng)造交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生的主動(dòng)建構(gòu)得以保障；開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境，能滿(mǎn)足個(gè)性化學(xué)習(xí)的要求；注重能力培養(yǎng)，使學(xué)生的主動(dòng)建構(gòu)得以發(fā)展。

教師在授課過(guò)程中應(yīng)該合理組織教學(xué)流程，精心策劃教學(xué)方案，可以“內(nèi)容復(fù)習(xí)一新課引入一主題教學(xué)一總結(jié)回顧一課堂練習(xí)”作為主線(xiàn)開(kāi)展教學(xué)。在每一章中引入該章內(nèi)容導(dǎo)讀，概述該章主要內(nèi)容及教學(xué)要求，讓學(xué)生先從整體上了解該章的知識(shí)框架，清楚地認(rèn)識(shí)到該章的重、難點(diǎn)所在。在某一具體章節(jié)的教學(xué)中，教師可將微格教學(xué)思想及微格教學(xué)5個(gè)環(huán)節(jié)（導(dǎo)人、板書(shū)、提問(wèn)、講解、課結(jié)）很好地融入該門(mén)課程。

教師需要構(gòu)建和諧的課堂教學(xué)氛圍，將教學(xué)過(guò)程視為是教師有目的、有計(jì)劃引導(dǎo)學(xué)生在掌握系統(tǒng)的科學(xué)文化基礎(chǔ)知識(shí)和形成基本技能的基礎(chǔ)上，促進(jìn)學(xué)生身心全面發(fā)展的過(guò)程。教學(xué)過(guò)程是學(xué)生在教師指導(dǎo)下的一種積極主動(dòng)認(rèn)知過(guò)程，是師生的雙向交流與合作過(guò)程。教師應(yīng)重視課堂提問(wèn)，以操作系統(tǒng)中的一些基礎(chǔ)理論或簡(jiǎn)單應(yīng)用為提問(wèn)內(nèi)容，可以請(qǐng)學(xué)生參與回答，也可以自問(wèn)自答，這樣既能幫助鞏固知識(shí)，又能活躍課堂氣氛并將學(xué)生的學(xué)習(xí)成效及時(shí)反饋給任課教師。

1.3 CDIO環(huán)節(jié)之實(shí)現(xiàn)

1）課堂表達(dá)。

考慮到成教生的自身特點(diǎn)，教師在該門(mén)課程教學(xué)中應(yīng)盡量做到用語(yǔ)通俗易懂，將一些操作系統(tǒng)中本身較為抽象的術(shù)語(yǔ)及定義轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮樾蜗蠡吧罨恼Z(yǔ)言。對(duì)于某些基本概念，教材的定義都非常嚴(yán)謹(jǐn)而規(guī)范，但是教師可以通過(guò)自己的理解將其簡(jiǎn)化，不要求學(xué)生死記硬背，而是知其意，概其義，如講到進(jìn)程與程序之間的關(guān)系時(shí)，教師可以這樣描述：程序好比一份菜譜，是靜態(tài)的，而進(jìn)程就像一位廚師按照菜譜炒菜的過(guò)程，是運(yùn)行的、動(dòng)態(tài)的，二者相輔相成，進(jìn)程存在的目的就是為了執(zhí)行程序，而程序又是以進(jìn)程的形式存在以接受操作系統(tǒng)的調(diào)度。

再以存儲(chǔ)管理為例，學(xué)生通常不容易建立起存儲(chǔ)管理的過(guò)程思維圖，教師可將其與生活中的實(shí)際結(jié)合起來(lái)進(jìn)行闡述。操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理如同一個(gè)大農(nóng)場(chǎng)主管理著一個(gè)大莊園，當(dāng)有農(nóng)戶(hù)需要租用田地時(shí)，農(nóng)場(chǎng)主就分配一塊地給他種（用戶(hù)區(qū)分配），等到地里長(zhǎng)出了果實(shí)（結(jié)果出來(lái)后），農(nóng)場(chǎng)主還得收回這塊地（存儲(chǔ)空間回收）。為了管好這片田地，農(nóng)場(chǎng)主還要管好莊園的門(mén)，凡是要進(jìn)去種地的，都得由他根據(jù)申請(qǐng)人的需要讓其到位置確定的實(shí)際田地干活（把邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址）。莊園里還有一些大家可以共同使用的地方，如農(nóng)場(chǎng)主的花園、工具房等，大家可以進(jìn)去，也可以使用，但是不許改變?nèi)魏维F(xiàn)有的東西，還有每個(gè)農(nóng)戶(hù)只能在自己的地里耕種，如果有人越權(quán)侵犯別人的領(lǐng)土就要受到懲罰（共享和保護(hù)）。當(dāng)然，再大的地也不夠多，農(nóng)場(chǎng)主為了多賺些錢(qián)，當(dāng)把所有的地都租出去的時(shí)候，他會(huì)想辦法把有些種田人暫時(shí)不種的那塊地里的東西連地皮一起挖出來(lái)，放到倉(cāng)庫(kù)里堆著，然后把地騰出來(lái)租給別人種（這就是“虛擬存儲(chǔ)”）。通過(guò)這樣一個(gè)生活中的實(shí)例，教師可以更加形象、直觀地讓學(xué)生理解存儲(chǔ)管理的過(guò)程及相關(guān)定義，再以此為基礎(chǔ)分析其工作原理，讓學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)，這也是一個(gè)知識(shí)逐步升華的過(guò)程。endprint