PI教學(xué)法在操作系統(tǒng)課程中的應(yīng)用

胡樹煜+王琢

（1.錦州醫(yī)科大學(xué)，遼寧 錦州 121001；2.遼寧省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學(xué)校 ，遼寧 錦州 121001）

[摘 要] 操作系統(tǒng)課程一直以來都采用傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)，學(xué)生對于概念、原理難以理解，教學(xué)效果不好。在操作系統(tǒng)課程中使用PI教學(xué)法進行教學(xué)，是課程改革的重大舉措。通過實踐驗證，不但在考試成績上取得了明顯的提高，而且在培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)習(xí)慣、科學(xué)態(tài)度、團結(jié)合作、語言表述、綜合能力等方面都有突出的貢獻，教學(xué)效果顯著。PI教學(xué)法是操作系統(tǒng)這類理論性強、綜合性強的課程的簡便快捷的教學(xué)方法，值得推廣使用。

[關(guān)鍵詞] 同伴教學(xué)法；PI；操作系統(tǒng)；課程教學(xué) ；導(dǎo)引案

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 03. 121

[中圖分類號] G642.4；TP319 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）03- 0223- 02

0 引 言

操作系統(tǒng)是計算機軟件系統(tǒng)中必不可少的系統(tǒng)軟件，它控制著整個計算機的硬件和軟件資源，為用戶提供的是一個靈活方便、安全可靠的操作環(huán)境。所以，計算機操作系統(tǒng)課程成為了計算機專業(yè)學(xué)生的必修課程。操作系統(tǒng)課程主要講述操作系統(tǒng)的概念、功能、分類、作業(yè)管理和接口技術(shù)、進程管理、調(diào)度機管理、存儲管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備管理以及面向?qū)ο蟮牟僮飨到y(tǒng)等內(nèi)容，這些內(nèi)容大部分都是概念、理論、方法和過程等，實際應(yīng)用的例子較少，課程比較枯燥和乏味，學(xué)生只靠教師的講解難于理解和記憶，學(xué)習(xí)效果不好。在操作系統(tǒng)課程中應(yīng)用PI（Peer Instruction）教學(xué)法，是操作系統(tǒng)課程的一項重大改革。

PI教學(xué)法，也被稱為“同伴教學(xué)法”，是在自然科學(xué)理論課程中廣泛應(yīng)用的一種教學(xué)方法，它是通過教師提出的思考問題，學(xué)生作答并通過閱讀資料、闡述觀點、討論、分析形成自己結(jié)果，教師輔助講解和總結(jié)分析的知識遷移過程。PI教學(xué)法適合于理論內(nèi)容復(fù)雜繁多、實踐內(nèi)容應(yīng)用較少的課程，通過PI教學(xué)法有效幫助學(xué)生理解和記憶內(nèi)容，效果顯著。

1 PI教學(xué)法的流程結(jié)構(gòu)

PI教學(xué)法的具體實施過程，如圖1所示。

PI教學(xué)法分兩條主線同時進行，教師通過融合知識點進行設(shè)計導(dǎo)引案例，然后再給學(xué)生布置閱讀資料和范圍，在課上引入導(dǎo)引案，提出思考問題，針對于學(xué)生的提問中進行解釋作答，然后將學(xué)生分成若干討論小組，并在學(xué)生闡述答案，討論設(shè)計時進行巡視、旁聽或者給出建議，將學(xué)生提交上來的答案，進行統(tǒng)計錯誤率，分析答案及成因，最后做講解、分析和總結(jié)的過程。

學(xué)生主線閱讀教師布置的材料、查找網(wǎng)絡(luò)資料進行預(yù)習(xí)，對教師課堂上提出的問題進行初步預(yù)答，有疑問的問題可以向教師進行提問，在小組內(nèi)闡述自己的觀點和答案，試圖用自己的觀點說服組內(nèi)其他成員，以求達到意見一致，并形成新的答案，將答案提交給教師，在教師進行講解答案后，如果有疑問再進行討論，最后形成自己知識和技能的過程。

2 PI教學(xué)法的優(yōu)點

學(xué)生在同齡伙伴之間互相傳授知識，符合學(xué)生心理發(fā)展規(guī)律，更容易接受知識，PI教學(xué)法還具有以下優(yōu)點：

2.1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

PI教學(xué)法改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在教師提出問題前學(xué)生已經(jīng)閱讀了相關(guān)資料，是有準(zhǔn)備的學(xué)習(xí)課程。學(xué)生通過PI教學(xué)法的教學(xué)，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，對學(xué)習(xí)產(chǎn)生了興趣，樹立了主體意識，形成了自主學(xué)習(xí)的態(tài)度。

2.2 培養(yǎng)學(xué)生良好習(xí)慣

PI教學(xué)法不但可以培養(yǎng)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)，開拓了思維，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，在分析問題，形成答案時還培養(yǎng)了學(xué)生積極、獨立思考的好習(xí)慣。

2.3 培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

通過學(xué)習(xí)討論，不但培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、平等的合作精神、思維的獨立意識、勇于創(chuàng)新的精神，更提高了學(xué)生分析問題、解決問題、反思問題的能力。

3 “PI教學(xué)法”的應(yīng)用實例

以“進程互斥”一節(jié)課程為例：

3.1 導(dǎo)引案準(zhǔn)備

在上課之前，教師將本節(jié)課程的內(nèi)容布置給學(xué)生，要求學(xué)生閱讀“進程互斥”課程的相關(guān)教材、輔導(dǎo)書、網(wǎng)絡(luò)資料的內(nèi)容，準(zhǔn)備思考題如下：

（1）進程互斥的資源背景是什么？掌握進程互斥的概念還需要掌握哪兩個定義？

（2）進程互斥準(zhǔn)則的作用是什么？

（3）互斥的加鎖和信號量管理的PV原語效率是一樣的嗎？

（4）用P、V原語描述進程互斥實現(xiàn)的過程。

思考題中不但融合了學(xué)過的相關(guān)知識作為復(fù)習(xí)，而且有新問題的提出，要求學(xué)生進行探索。思考題的答案并不能在資料中直接得到，需要學(xué)生通過查閱資料，對問題分析、總結(jié)才能得出答案。

3.2 課上引入導(dǎo)引案

教師帶領(lǐng)學(xué)生簡單的復(fù)習(xí)進程、進程控制的內(nèi)容，簡述進程互斥發(fā)生的可能情境，教師提出準(zhǔn)備好的思考問題。學(xué)生根據(jù)掌握的知識，對思考題作答，形成自己的答案，寫在答題紙上。并向教師提出問題如下：

（1）臨界區(qū)內(nèi)是否允許并發(fā)進程交叉執(zhí)行？

（2）可靠性高的互斥的加鎖是怎么實現(xiàn)的？

教師根據(jù)學(xué)生提出的此類問題，綜合相應(yīng)的知識點做簡要的回答或提示。

3.3 學(xué)生分組討論

學(xué)生在教師所劃分的小組內(nèi)對試題進行討論，每個人依次說明自己的答案內(nèi)容、依據(jù)和分析過程，闡述自己的理論以達到求同的過程，組員根據(jù)其他成員提供的答案或教師的建議，分析自己的答案，作為借鑒和參考，再次形成自己的答案。

3.4 匯總問題答案

學(xué)生提交答案，教師根據(jù)學(xué)生答案進行匯總，統(tǒng)計試題的錯誤率，調(diào)整教學(xué)方案，對錯誤率較高的試題，進行分析成因，設(shè)計好知識講解過程。

3.5 分析總結(jié)答案

教師根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，對錯誤率高的思考題（3）進行詳細(xì)講解：

互斥的加鎖和信號量管理的PV原語效率是不一樣的，互斥的加鎖在可靠性和執(zhí)行效率上存在一定的問題，每個進程能否進入臨界區(qū)是靠自己程序的測試進行判斷的，沒有獲得執(zhí)行機會的進程顯然無法進行判斷，從而產(chǎn)生不公平的現(xiàn)象。而已經(jīng)測試的程序又占用了大量的CPU時間，所以跟信號量管理的PV原語比起來效率低下。

并分析錯誤的成因：是由于學(xué)生認(rèn)為互斥的加鎖也可以通過硬件或者軟件的設(shè)置來優(yōu)化而成。

同時對錯誤率低的問題簡要介紹答案，總結(jié)本課程所涉及的知識點，重點和難點。并分析學(xué)生在討論過程中存在的問題，給出相關(guān)教學(xué)建議。

4 結(jié) 語

使用PI教學(xué)法在操作系統(tǒng)課程中進行教學(xué)，具有一定的代表性和示范性，教學(xué)效果顯著，較大程度的提升了學(xué)生的知識體系、認(rèn)知能力、綜合素質(zhì)。雖然PI教學(xué)法對原有的教學(xué)模式產(chǎn)生了強烈的沖擊，但是它的應(yīng)用范圍還很小，只是在眾多的原理課程中進行應(yīng)用。還需要在掌握基本過程和用法的同時，逐步擴大應(yīng)用范圍，使更多的學(xué)生受益。

主要參考文獻

[1]肖滿，倪學(xué)文. 同伴教學(xué)法在食品工程原理實驗課程中的應(yīng)用[J]. 大學(xué)教育，2016（1）：31-32.

[2]張萍，涂清云，莫艷萍. 課堂中的合作學(xué)習(xí)——同伴教學(xué)法對物理概念學(xué)習(xí)的促進作用[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2012（6）：56-59.

[3]韓建夫. 基于“同伴教學(xué)法”思想政治理論課教學(xué)創(chuàng)新探析[J]. 長春工程學(xué)院學(xué)報：社會科學(xué)版，2015（4）：137-141.