“操作系統”進程管理教學中的KM教學法應用

李佳靜 徐慧 張帆

摘? 要：進程管理是計算機操作系統課程當中最重要的部分，也是以往教學中的難點。KM教學法能夠構造多層遞階的知識系統，適合知識點復雜繁多的課程教學。該文提出了基于KM教學法的實踐，在進程管理教學中融合了“知識邏輯結構圖”和“思維導圖”，使學生既了解了進程管理的章節整體結構和內在聯系，也掌握了知識點之間的邏輯性，在教學中取得了理想的效果，證明了KM教學法的有效性。

關鍵詞：操作系統? 進程管理? 知識邏輯結構圖? 思維導圖? KM教學法

中圖分類號：TP316-4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）03（b）-0149-03

Abstract： Process management is the most important part of the course of computer operating system， and it is also a difficult section in the teaching. KM teaching method can construct multi-level hierarchical knowledge system， which is suitable for teaching courses with complex knowledge points. This paper puts forward the practice of KM-based teaching method， which integrates "knowledge logical structure diagram" and "mind map" in the process management teaching， so that students can understand the overall structure and internal relationship of process management， and also grasp the logic between knowledge points. Good results have been achieved in teaching， which proves the effectiveness of this method.

Key Words： Operating System; Process Management; Knowledge Logic Structure Map; Mind Map; KM Teaching Method

操作系統是現代計算機軟件系統的核心，它管理著計算機系統中的所有軟硬件資源，組織系統工作流程，并向用戶提供使用計算機的接口。操作系統課程是計算機科學與技術專業本科生的核心主干課程，也是進行系統軟件開發的理論基礎。該課程圍繞著操作系統的基本功能展開，主要包括進程管理、處理機管理、存儲管理、文件管理和設備管理，具有內容廣泛、概念繁多、知識抽象復雜的特點[1]。

進程是現代操作系統中的重要概念，而進程管理是最能體現操作系統原理的精髓部分。同時這部分的概念、思想和相關技術，對于之后的課程，包括并行計算和計算機網絡等，有著重要的作用和意義。在以往的學習當中，學生對于進程管理中大量的知識點難以掌握整體的結構和其中的邏輯性，產生了畏難情緒，導致學習效果不佳。KM教學法基于知識邏輯結構圖和思維導圖，能夠構造多層遞階的知識系統，符合學生學習思維的邏輯認識過程，特別適合進程管理部分教學。因此，該文將KM教學法貫穿于進程管理的教學當中，以改善教學效果。

1? KM教學法

KM教學法利用知識的邏輯結構圖與思維導圖，將課程的知識體系劃分為宏觀層面和微觀層面[2]。其中，K是指“知識邏輯結構”（Knowledge Logic Structure），M是指“思維導圖”（Mind Mapping）。知識邏輯結構圖在宏觀的整體框架上，描述知識子系統之間的內在關系;思維導圖揭示形成概念證明與問題求解的思路，即知識的逐步細化過程。KM教學法通過結合“知識邏輯結構圖”和“思維導圖”，構造出整個課程下多層遞階的知識系統。KM教學法的實施過程包括“抽點—連線—成網—擴展”等過程。KM教學法能夠系統而有重點的組織教學內容，在理科課程的教學包括數據結構、C語言程序設計、操作系統等中已經進行了廣泛的實踐[3-4]。

2? 基于KM教學法的進程管理教學

2.1 主要教學內容

進程是操作系統在并發環境下能夠獨立執行和分派的基本單位，進程的動態特性與學生們之前熟悉的程序有很大區別。進程管理這一章節，主要內容包括在并發環境下，操作系統對于單個進程如何進行管理控制、對于多個進程如何協調和通信，以及進程概念的發展。

以張堯學等學者編著的《計算機操作系統教程（第四版）》[5]為例，在第三章進程管理部分包括了3.1進程的概念、3.2進程的描述、3.3進程狀態及其轉換、3.4進程控制、3.5進程互斥、3.6進程同步、3.7進程通信、3.8死鎖問題、3.9線程的概念和3.10線程分類與執行等部分。

在教學實施過程當中，通過引入KM教學法，先從總體上引入進程管理章節的知識邏輯架構，將各部分知識進行有機的整合;在每個具體的知識點上則借助思維導圖來講解。

2.2 邏輯架構圖

在KM教學法的指導下，將這些內容進行組織整理，得到“進程管理”章節的知識邏輯架構圖，如圖1所示。

將進程管理的內容分成3個部分，首先是對單個進程的管理，包括了3.1，3.2，3.3和3.4的內容;然后是在并發環境下，多個進程之間可能的多種關系，包括3.5，3.6，3.7和3.8的內容;之后是在現代操作系統中為了提高并發度，對進程技術進行的發展，產生了線程。該知識邏輯架構圖，包括了進程管理的所有小節和它們之間的聯系。學生在看到該邏輯架構圖后，對此章的知識脈絡有了清晰的了解。

2.3 思維導圖

對于每一個具體的知識點，根據其中各個關聯的細節，建立思維導圖。“死鎖問題”是進程管理當中的一種特殊現象，對于理解操作系統的資源分配方法有著重要的意義。“死鎖問題”教學內容包含了該節死鎖的基本概念、產生的必要條件、死鎖的避免、死鎖的檢測和死鎖的排除方法。這里以“死鎖問題”為例，建立3.8節中知識點的思維導圖，如圖2所示，主要包括死鎖的概念、產生死鎖的4個必要條件、死鎖的預防、死鎖的避免、死鎖的檢測和死鎖的解除。每個知識點又可以繼續細化，例如“死鎖的預防”包括定義、原理、方法和效果4個部分。通過該思維導圖，學生掌握了按照原理—具體方法—實施效果的思維方式，將每個知識細節掌握到了實處，而不是機械記憶。

“進程管理”的知識邏輯框架圖和“死鎖問題”思維導圖的結合，一方面使得學生能夠掌握死鎖問題在“進程管理”中地位和作用，即“死鎖問題”是在并發環境下多個進程之間產生的一種異常現象，是操作系統對多個并發進程進行管理時需要面對和解決的一個難題;另一方面學生也掌握了“死鎖問題”中各個細化知識點的延伸和發展的內在邏輯性。這大大降低了課程學習的難度，使得學生的學習興趣明顯增加。

3? 結語

該文在操作系統進程管理教學中引入了KM教學法，強化學生的主體認知過程，先將章節內容進行組織整理，從總體上建立進程管理的知識邏輯架構;然后在每個具體的知識點上建立思維導圖來體現其中知識細節的表達。該方法符合學生學習的認知思路，在教學效果上，學生既掌握了進程管理的宏觀知識結構，也掌握了具體知識細節的延伸和發展的內在邏輯性。在教學實踐中取得了良好的教學效果，證明了KM教學法在操作系統課程教學中的有效性。同時，我們將在習題、上機實驗和課程設計等各個環節進行創新嘗試，以提高操作系統課程的教學質量。

參考文獻

[1] 李華昱，張瓊聲，鄭秋梅，等.操作系統課程知識體系建設及教學探索[J].高等理科教育，2018，139（3）：113-118.

[2] 楊炳儒，張桃紅.理工科課堂KM教學法研究[J].現代大學教育，2006（4）：83-85.

[3] 楊炳儒.KM教學論研究與實踐[J].北京科技大學學報：社會科學版，2012，28（1）：89-92，145.

[4] 舒文豪，錢文彬，楊珺.基于KM教學法的《操作系統》課程的教學探索與實踐[J].教育教學論壇，2017（50）：115-117.

[5] 張堯學，宋虹，張高.計算機操作系統教程[M].4版.北京：清華大學出版社，2013.

①基金項目：中央高校基本科研業務費（項目編號：2009QJ15）。

作者簡介：李佳靜（1979—），女，漢族，黑龍江大慶人，博士，講師，研究方向：文本挖掘、信息抽取，網絡與信息安全。

徐慧（1961—），女，漢族，北京人，碩士，副教授，研究方向：數據庫與數據挖掘。

張帆（1973—），男，漢族，湖北孝感人，博士，講師，研究方向：搜索引擎，大數據處理。