案例法在操作系統(tǒng)原理教學(xué)中的應(yīng)用

蔡學(xué)森，于繁華，戴金波，顧晗昕，周洋洋

(長春師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長春130032)

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

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，涵蓋了現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法，并與實(shí)際生活聯(lián)系緊密。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理這門課具有很強(qiáng)的理論性，單純的直接授課會讓學(xué)生很難接受學(xué)科知識，提不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生效率較低。如何讓學(xué)生快速吸收課本中的理論知識，使學(xué)生將理論和實(shí)際更好也結(jié)合起來成為操作系統(tǒng)原理教學(xué)過程中的一道難題。

1 案例教學(xué)法概述

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

案例教學(xué)法和傳統(tǒng)教學(xué)法相比，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。首先，案例教學(xué)法是以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，教師提供的案例可以鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考。傳統(tǒng)教學(xué)方法只是告訴學(xué)生如何去做，往往忽略了知識內(nèi)容本身的實(shí)踐性，導(dǎo)致學(xué)生對枯燥的理論知識感到乏味。而案例法則將真實(shí)的案例擺放在面前，讓學(xué)生積極思考、積極探索，提高了學(xué)生的主體地位。其次，傳統(tǒng)教學(xué)中的學(xué)生只追求書本上的學(xué)習(xí)內(nèi)容，阻礙了學(xué)生能力的培養(yǎng)。案例教學(xué)法傾向于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和動(dòng)手能力。最后，傳統(tǒng)教學(xué)方法中教師是教學(xué)的主體，一般情況下都是老師講解、學(xué)生聽講，老師講多少、學(xué)生學(xué)多少，最后通過考試的方式來檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。而案例法更注重學(xué)生和教師的雙向交流，教師一開始提供案例的時(shí)候?qū)W生就要對案例有一個(gè)大概的理解和分析，學(xué)生在大腦中形成一個(gè)案例分析的框架，并且自主學(xué)習(xí)、消化案例里面涉及的知識。

捕捉到這些理論知識后，學(xué)生還要經(jīng)過認(rèn)真嚴(yán)密的思考，提出解決問題的方案。教師在驗(yàn)收學(xué)生的學(xué)習(xí)成果時(shí)也能發(fā)現(xiàn)其存在的問題，改善教學(xué)過程中存在的各種弊病，根據(jù)情況的不同補(bǔ)充新的教學(xué)內(nèi)容，從而形成老師和學(xué)生之間的雙向交流［6］。

2 案例法在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 案例選取

教師根據(jù)課程特點(diǎn)以及學(xué)生的實(shí)際情況來選擇一個(gè)學(xué)習(xí)對象，即案例或者項(xiàng)目。項(xiàng)目的選取要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，項(xiàng)目應(yīng)生動(dòng)形象、貼合實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。案例的難度要和教學(xué)大綱保持一致。案例選取要具有目的性和代表性，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)。

2.2 案例教學(xué)

案例分析講解是教學(xué)過程中最重要的環(huán)節(jié)，在案例講解的過程中教師要對案例有較深的理解。如何運(yùn)用案例更好地把理論知識實(shí)例化、結(jié)構(gòu)化，是教師應(yīng)當(dāng)首先考慮的問題。

2.2.1 靈活應(yīng)用實(shí)際案例，理論與實(shí)際相結(jié)合

操作系統(tǒng)是一門理論性較強(qiáng)的課程，知識點(diǎn)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(diǎn)，把它融入到實(shí)際案例中。將案例作為一個(gè)媒介，通過分析案例中的關(guān)鍵問題，將理論知識傳授給學(xué)生。在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生更容易也更愿意以聽案例學(xué)知識的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。對于我們選取的案例而言，12306購票網(wǎng)站是一個(gè)涉及面比較廣的網(wǎng)站，所涉及的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識也更加龐雜，里面涵蓋了很多的內(nèi)容，例如進(jìn)程管理部分、處理及調(diào)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(guān)鍵問題，達(dá)到講解知識點(diǎn)的目的。

2.2.2 讓學(xué)生學(xué)會自主思考

在案例教學(xué)中，教師應(yīng)該通過引入問題的方式讓學(xué)生自主思考。設(shè)置的問題應(yīng)由易到難、循序漸進(jìn)。

在我們選取的案例中，進(jìn)程互斥問題是一個(gè)非常重要的內(nèi)容。為了讓學(xué)生更好、更快地理解這一部分內(nèi)容，可以采用訂票時(shí)發(fā)生的實(shí)際問題“如果兩個(gè)人同時(shí)想買一張票會發(fā)生什么樣的結(jié)果”來設(shè)置問題。在這個(gè)問題上學(xué)生會思考:訂票系統(tǒng)有多個(gè)(例題中假設(shè)有兩個(gè))終端，進(jìn)程T1和T2分別通過2個(gè)終端訪問系統(tǒng)。由于進(jìn)程是并發(fā)執(zhí)行的，兩個(gè)進(jìn)程按照各自的速度執(zhí)行，并發(fā)進(jìn)程相互不能控制也不能預(yù)測對方的執(zhí)行速度，假設(shè)T1和T2這兩個(gè)執(zhí)行序列如表1所示(題目中假設(shè)余票為50張，即共享變量p的初值為50)。

表1 實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥前T1和T2的執(zhí)行過程

表1所示的結(jié)果顯然不正確，進(jìn)程T1和T2都發(fā)生了購票行為，但是車票總數(shù)卻只少了一張。此時(shí)可以拋出問題“為什么會發(fā)生把一張票賣給多個(gè)人的錯(cuò)誤呢?”原因是兩個(gè)進(jìn)程交叉訪問了出票的那段代碼。為避免出現(xiàn)上述問題，引入了進(jìn)程互斥這個(gè)概念，以此來保證并發(fā)程序不同時(shí)進(jìn)入這個(gè)特別的區(qū)域，或者說不讓他們同時(shí)訪問共享變量。實(shí)現(xiàn)互斥后的進(jìn)程執(zhí)行過程如表2所示。

表2 實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥后T1和T2的執(zhí)行過程

2.2.3 教師引導(dǎo)

教師要觀察學(xué)生在思考過程中存在的問題以及錯(cuò)誤。同時(shí)，在學(xué)生思考遇到困難或陷入誤區(qū)時(shí)進(jìn)行必要的指引。教師在引導(dǎo)的過程中要遵循以學(xué)生為主體的原則，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不斷提高他們自主思考的能力。在進(jìn)程互斥這一段內(nèi)容的講解中，通過對實(shí)際情況的分析得出了發(fā)生錯(cuò)誤的原因，自然而然地引出臨界資源和臨界區(qū)的概念，進(jìn)而提出進(jìn)程互斥的問題。例如，在實(shí)際的購票系統(tǒng)中，若兩人想買同一張票，只有等前面的人購買結(jié)束后才能繼續(xù)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(qū)。因?yàn)樵谝欢螘r(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程訪問或使用該資源，在操作系統(tǒng)中，當(dāng)某一進(jìn)程正在訪問某臨界區(qū)時(shí)，就不允許其他進(jìn)程進(jìn)入，即兩個(gè)進(jìn)程不能同時(shí)進(jìn)入臨界區(qū)，否則就會發(fā)生與時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤，這種進(jìn)程之間相互制約的關(guān)系被稱為互斥。解決互斥問題應(yīng)該滿足互斥和公平兩個(gè)原則，即任意時(shí)刻只能允許一個(gè)進(jìn)程處于同一共享變量的臨界區(qū)，而不能使進(jìn)程無限期地等待。任何進(jìn)程只有進(jìn)入了相應(yīng)的臨界區(qū)方可訪問臨界資源。有了這種約束關(guān)系，才能讓購票順利地進(jìn)行下去。通過一個(gè)實(shí)際的案例，可以順接出很多知識要點(diǎn)。

2.3 案例小結(jié)

在分析并解決案例中的問題后應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的總結(jié)，概括這一節(jié)課中所涉及的知識點(diǎn)。學(xué)生和教師可以進(jìn)行互動(dòng)，討論和總結(jié)案例分析過程中遇到的問題。學(xué)生對自己所學(xué)的知識點(diǎn)進(jìn)行反思和歸納，發(fā)掘盲點(diǎn)，不斷地?cái)U(kuò)大自己的學(xué)習(xí)知識面。教師應(yīng)回顧整個(gè)教學(xué)過程，反思教學(xué)內(nèi)容方面存在的問題，及時(shí)分析學(xué)生反饋回來的信息，逐步改進(jìn)教學(xué)方法。

2.4 注意事項(xiàng)

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理是一門理論性較強(qiáng)的課程，在很多的時(shí)候?qū)W生的理解能力會產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致學(xué)習(xí)的進(jìn)度變慢，從而影響了整體學(xué)習(xí)效率。大部分學(xué)生可能習(xí)慣了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，對新的教學(xué)方法產(chǎn)生一定的陌生感和畏懼感。這需要授課教師在項(xiàng)目選取上做好充分準(zhǔn)備。項(xiàng)目選取要經(jīng)典且貼近實(shí)際生活，項(xiàng)目的難易程度要適中，最好呈現(xiàn)出階梯式的難易性，使項(xiàng)目適合學(xué)生學(xué)習(xí)。與此同時(shí)要注意時(shí)效性，制定較為嚴(yán)密的學(xué)習(xí)計(jì)劃，合理分配時(shí)間。此外，教師應(yīng)加強(qiáng)對學(xué)生的管理，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3 結(jié)語

案例法在實(shí)際教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用非常廣泛，該教學(xué)法和傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，具有顯著的優(yōu)越性。從學(xué)生的角度來講，案例法可以更好地幫助學(xué)生理解案例，更加注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)。學(xué)生在良好的環(huán)境下應(yīng)積極、主動(dòng)地學(xué)習(xí)，教師采用靈活的教學(xué)方式也是為了讓學(xué)生能夠更快、更容易地吸收課本中的理論知識，讓學(xué)生學(xué)會自我思考，認(rèn)識到自身的優(yōu)缺點(diǎn)。從教師的角度來講，案例法轉(zhuǎn)變了以往的教學(xué)模式，從以教師為主轉(zhuǎn)型以學(xué)生為主，讓學(xué)生成為主體，教師輔助學(xué)生完成各個(gè)項(xiàng)目，在這個(gè)過程中教師要加強(qiáng)自身能力，更精準(zhǔn)、更專業(yè)地為學(xué)生提供幫助和指導(dǎo)。

［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(xué):從哈佛走向世界——案例教學(xué)發(fā)展歷史研究［J］.外國中小學(xué)教育，2008(6):1－5.

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

［5］鄭金洲.案例教學(xué):教師專業(yè)發(fā)展的新途徑［J］.教育理論與實(shí)踐，2002(7):36－41.

［6］吳安平，王明珠，王繼忠.案例教學(xué)法研究與實(shí)踐［J］.長春大學(xué)學(xué)報(bào)，2002(5):22－23.