李　蓉　葉俊民

摘要:本文針對計算機專業(yè)師范生的特點,在研究了我國中小學(xué)信息技術(shù)課程標準并作了相關(guān)調(diào)研的前提下,設(shè)計了師范生的“操作系統(tǒng)”課程,修改了原來課程的內(nèi)容、課時,并對課程的授課、實驗和考核方式做出了調(diào)整,使學(xué)生所學(xué)內(nèi)容能滿足社會需要。課程上過后,學(xué)生反應(yīng)良好,達到了課程效果,并能促進學(xué)生的個性發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng);計算機專業(yè)師范生;課堂教學(xué);實驗教學(xué)

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1引言

2007年3月5日國務(wù)院總理溫家寶在政府工作報告中指出,在教育部直屬師范大學(xué)實行師范生免費教育。這意味著,近代中國在相當長時間內(nèi)實行的師范生免費教育制度,如今將重新返回大學(xué)校園。自2007年秋季入學(xué)起,教育部直屬6所師范大學(xué):北京師范大學(xué)、東北師范大學(xué)、華東師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、西南大學(xué)和陜西師范大學(xué)開始招收生免費師范生。華中師范大學(xué)計算機科學(xué)系已經(jīng)招收了07級和08級2屆計算機專業(yè)的免費師范生,一共約200人,以后還會繼續(xù)招收。由于計算機專業(yè)不像中文、數(shù)學(xué)、英語等專業(yè)那樣原來就是師范專業(yè),有現(xiàn)成的針對師范生的授課大綱和經(jīng)驗,這些學(xué)生的課程如何設(shè)置成了一個亟待研究解決的問題。

“操作系統(tǒng)原理”課程是學(xué)習(xí)計算機科學(xué)的必修課程,又是一門理論性與實踐性都很強的課程,要求學(xué)生掌握計算機操作系統(tǒng)的基本原理、基本概念;了解操作系統(tǒng)的設(shè)計方法;學(xué)會使用常用的操作系統(tǒng);而且要求學(xué)生能夠理解和實現(xiàn)簡單的相關(guān)算法。這門課程的內(nèi)容和教學(xué)方法針對師范生如何調(diào)整,是本文要說明的主要內(nèi)容。

2針對師范生的“操作系統(tǒng)”課程的問題

2.1課程的地位問題

毋庸置疑,在原來的教學(xué)體系中,“操作系統(tǒng)”課程處于專業(yè)課的核心地位,是極為重要的專業(yè)必修課,但是對于畢業(yè)后要從事中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的師范生來說,這門課程的地位如何?這需要從分析中小學(xué)對信息技術(shù)教師的基本要求入手,為此筆者分析了國家制定的高中初中和小學(xué)的信息技術(shù)課程標準,并訪問了一些中小學(xué)的信息技術(shù)教師。

我國在中小學(xué)對學(xué)生信息技術(shù)教育的目標主要是激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的興趣,使學(xué)生能掌握某些技術(shù)的運用,并鼓勵創(chuàng)新。

初中和小學(xué)的信息技術(shù)課程的基本要求有:

(1) 了解計算機的結(jié)構(gòu)和工作原理。

(2) 能利用因特網(wǎng)有效獲取信息,解決實際問題。

(3) 能使用文字處理、繪畫、電子表格等簡單軟件表達想法。

(4) 能運用常用遠程通訊工具進行合作學(xué)習(xí)。

高中信息技術(shù)課程包括必修與選修兩個部分,共六個模塊。必修部分只有“信息技術(shù)基礎(chǔ)”一個模塊,選修部分包括“算法與程序設(shè)計”、“多媒體技術(shù)應(yīng)用”、“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用”、“數(shù)據(jù)管理技術(shù)”和“人工智能初步”五個模塊,信息技術(shù)課程各模塊之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由此可見我國中小學(xué)的信息技術(shù)教育是以計算機的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用為主,在高中包括C或Java語言編程、Dreamware、Photoshop等多媒體工具的使用、Access數(shù)據(jù)庫的使用等,以使用工具為主,同時包含簡單的理論知識。

筆者還采訪了一些中小學(xué)的信息技術(shù)教師,他們普遍認為中小學(xué)信息技術(shù)教師由于學(xué)科的特殊性,不可能像其他專業(yè)的教師那樣只完成教學(xué)任務(wù),而是要做很多與計算機有關(guān)的工作,如校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護、網(wǎng)站的制作;競賽培養(yǎng)如NOI競賽;為其他專業(yè)教師做教學(xué)比賽的課件;學(xué)校硬件維護,如功能教室、多媒體教室、電視臺、網(wǎng)絡(luò)教室等設(shè)備維護。這使中小學(xué)對信息技術(shù)的教師要求很高,要求教師知識面廣,有很強的應(yīng)用能力,并有一定的專長。

據(jù)此可以了解“操作系統(tǒng)”課程雖然不是師范生以后要講授的課程,但仍然十分重要。在中小學(xué)的信息技術(shù)基礎(chǔ)課程中一般都要講解Windows系統(tǒng)的使用,師范生通過學(xué)習(xí)“操作系統(tǒng)”課程能夠更好地理解和運用Windows系統(tǒng);師范生需要做學(xué)校各種設(shè)備的維護和網(wǎng)絡(luò)維護,了解各種操作系統(tǒng)的特點和管理方式對他們有所幫助;同時,師范生要有較好的程序設(shè)計能力,能為學(xué)校構(gòu)建小的應(yīng)用或演示系統(tǒng),學(xué)習(xí)“操作系統(tǒng)”課程能使他們更好地理解系統(tǒng)調(diào)用,提高編程能力。因此,“操作系統(tǒng)”課程仍然是重要的專業(yè)必修課。

2.2課時的調(diào)整問題

由于“操作系統(tǒng)”課程的內(nèi)容非常豐富,涉及理論和實驗,課時量較大,我系原來的課時是72學(xué)時/學(xué)期,即每周4節(jié)課。并且在下一個學(xué)期安排“操作系統(tǒng)課程設(shè)計”課程,使學(xué)生有時間完成幾個大的操作系統(tǒng)試驗,如進程的調(diào)度和演示、文件系統(tǒng)的模擬和演示等,使學(xué)生能夠通過編程模擬實現(xiàn)部分操作系統(tǒng)的功能從而進一步加深對操作系統(tǒng)原理的認識,提高動手編程的能力。即便如此還是有很多學(xué)生反映課時太少,授課時有些地方講解得不夠詳細,例子不夠多,編程時有很多困難等等。

由于師范生必須學(xué)習(xí)許多學(xué)校規(guī)定的師范類專修的課程,如教師口語(普通話),教師書法,心理學(xué)基礎(chǔ),教育學(xué)基礎(chǔ),現(xiàn)代教育技術(shù)等,計算機專業(yè)課程的學(xué)習(xí)時間有限,必須減少課程,壓縮課時。因此“操作系統(tǒng)”課程改成54學(xué)時/學(xué)期,即每周3節(jié),增加了18個課時的上機試驗課時,但減掉了“操作系統(tǒng)課程設(shè)計”課程,這樣就把2門課程合在一起上了?？紤]到“操作系統(tǒng)”課程開始就講授理論基礎(chǔ),沒有涉及到實驗的內(nèi)容,于是上機試驗課時間定在第9周之后開始,每周2節(jié)。

2.3課程內(nèi)容的調(diào)整問題

我系原來使用的教材是陳向群主編的《操作系統(tǒng)原理(第二版)》一書,這是一本經(jīng)典的操作系統(tǒng)教材,主要特點是對操作系統(tǒng)的基本原理闡述清楚,并能發(fā)反映一些較新的成果和發(fā)展方向,同時非常注重操作系統(tǒng)的課程實踐,在每一章中都加入了對Linux系統(tǒng)和Windows Server2003系統(tǒng)的分析。其中對Linux系統(tǒng)的分析非常詳細,如存儲管理一章分析Linux系統(tǒng)的內(nèi)存管理,分析了Linux系統(tǒng)的內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、頁表管理、頁面的分配回收、地址映射等內(nèi)容,配有相關(guān)的圖表和代碼,使學(xué)生很快從操作系統(tǒng)的理論進入到實際,并產(chǎn)生了閱讀相關(guān)的Linux代碼、通過修改部分代碼編譯自己的操作系統(tǒng)的興趣,學(xué)習(xí)效果很好。由于師范生在每一屆的人數(shù)不到一百人,筆者認為暫時沒有必要更換教材。但這本教材的內(nèi)容很多,由于課時的壓縮,必須對授課內(nèi)容有所刪減,具體修改如下:

(1) 減掉了第2章操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境。因為之前開設(shè)的計算機組成原理課程已經(jīng)講授了這些知識,不需要再作介紹。

(2) 減掉了第8章死鎖。死鎖是操作系統(tǒng)中一個很重要的概念,但一些基本概念可以放在進程管理中的進程的同步和互斥中介紹,這一章的內(nèi)容比較深,學(xué)生不容易理解。

(3) 減掉了第9章操作系統(tǒng)設(shè)計。由于課程針對師范生,他們主要從事教學(xué)和簡單的編程、應(yīng)用,一般不會從事操作系統(tǒng)的設(shè)計,故減掉了這一章。

(4) 減掉了第10章操作系統(tǒng)安全。這一章實際上內(nèi)容很多,在幾個課時內(nèi)講授沒有很好的效果,因此被刪除。

有些章節(jié)的內(nèi)容還有一些調(diào)整,如在第6章文件系統(tǒng)中去掉了文件系統(tǒng)的性能問題和文件系統(tǒng)的可靠性小節(jié),把文件系統(tǒng)的使用放在實驗課中等等。

3教學(xué)方法的改革

由于課時限制,必須在比原來更短的時間內(nèi)教授“操作系統(tǒng)”課程的內(nèi)容并使學(xué)生能很好地掌握,同時希望培養(yǎng)學(xué)生的興趣和創(chuàng)造性,為他們以后的教學(xué)工作做出表率,筆者研究改革了教學(xué)方法。

3.1對課堂教學(xué)的改革

課堂教學(xué)是教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié),傳統(tǒng)教學(xué)方發(fā)重演繹、推理、按部就班,教師花很長的時間講授,但學(xué)生不一定理解,束縛了學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)造能力。筆者注重培養(yǎng)學(xué)生正確的學(xué)習(xí)方法和良好的自學(xué)能力,采用了以下方法。

(1) 注重案例教學(xué)方法?！安僮飨到y(tǒng)”課程理論比較枯燥難懂,筆者摒棄了過去只注重書本內(nèi)容的教授方式,采用分析案例的方法,促使學(xué)生從實際出發(fā),運用理論知識分析問題。在授課中用Linux作為實例講解效果非常好,由于Linux的源代碼是公開的,并且用C語言和匯編語言實現(xiàn),講解時可以把一部分源代碼拿出來進行分析。比如講進程時,PCB的概念很重要,但又比較抽象,這時可以把PCB的源代碼拿出來作為案例講解。學(xué)生通過分析源代碼,能很快理解PCB的概念,否則教師可能花費很長時間講解學(xué)生還是似懂非懂。對處理機調(diào)度、內(nèi)存管理、系統(tǒng)調(diào)用、中斷處理等內(nèi)容的講解也都可以先找好的案例進行分析,對學(xué)生幫助很大。

(2) 在課堂中穿插提問。提問是教師與學(xué)生交流的重要手段,但在大學(xué)授課中常常因為班上學(xué)生很多、課時緊、學(xué)生反應(yīng)不積極等原因,教師很少提問。其實提問是學(xué)生對授課內(nèi)容的反饋,也是學(xué)生參與教學(xué)的一種方式,能很好的提高教學(xué)效果。筆者把提問成績作為學(xué)生的平時成績,迫使學(xué)生認真思考所提問題,跟上課程進度,同時也鼓勵學(xué)生廣泛閱讀相關(guān)資料,深入思考,提出問題。對能提出有深度的問題的學(xué)生實行加分鼓勵,學(xué)生通過課程網(wǎng)站、電子郵件等提出和回答的問題也一樣計為平時成績,盡量使所有學(xué)生都至少有一次回答問題的成績,作為期末成績的重要參考。課堂提問雖然會占用時間,但好的問題能引起學(xué)生深入思考,又能使老師了解教學(xué)效果,及時調(diào)整進度,改進教學(xué)方法。

(3) 要求學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。由于課時有限,課程進度較快,這需要學(xué)生課前預(yù)習(xí),從而能更好的理解課堂內(nèi)容。筆者在每次課前會提出一兩個小問題,答案都在課本中,以檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況,在每次課后會展望下次課的內(nèi)容,方便學(xué)生預(yù)習(xí)。在每一章上完還會提供一些參考資料,包括一些相關(guān)網(wǎng)站、原來學(xué)生的報告、相關(guān)論文等,需要學(xué)生課后復(fù)習(xí),在后一次上課時隨機抽查學(xué)生介紹自己看過并感興趣的內(nèi)容,上講臺做一個小報告,這種方式培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力,調(diào)動了他們的積極性,活躍了課堂氣氛。

3.2對實驗教學(xué)的改革

實驗是“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)中非常重要的環(huán)節(jié),通過實踐學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)是最佳的學(xué)習(xí)途徑,但由于課時原因不得不對原來的實驗內(nèi)容有所壓縮。筆者開設(shè)的操作系統(tǒng)實驗內(nèi)容和原因如下。

(1)Linux操作系統(tǒng)的使用。由于師范生工作后一般會做學(xué)校的校園網(wǎng)、實驗室等設(shè)備的維護工作,可能用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和一些設(shè)備中的Linux系統(tǒng)是學(xué)生應(yīng)該掌握的。實驗要求學(xué)生熟練使用Linux系統(tǒng)的圖形界面和命令語句,了解系統(tǒng)的文件結(jié)構(gòu)、用戶接口等。

(2) 分析Linux操作系統(tǒng)的源代碼。閱讀并理解操作系統(tǒng)的源代碼是學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)設(shè)計的一種重要方法,學(xué)生可通過分析某個具體的系統(tǒng)較快地掌握操作系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計思想。筆者選擇的教材的最大特點就是每一章中都在最后一節(jié)分析了Linux和Windows系統(tǒng)的相應(yīng)管理方法,這部分內(nèi)容很多,沒有時間全部在課堂上講授,因此安排在實驗中,要求學(xué)生分析其中的Linux代碼,總結(jié)出對應(yīng)的模塊功能。

(3) 模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)的某些功能。學(xué)生通過為對操作系統(tǒng)中的一些典型算法的模擬實現(xiàn),能更好地掌握操作系統(tǒng)的實現(xiàn)原理,使學(xué)到的理論知識形象化、具體化。筆者要求學(xué)生完成進程調(diào)度、作業(yè)調(diào)度、存儲器管理中的命中率問題和文件管理的算法的模擬演示。學(xué)生需要選擇其中的一個算法編程實現(xiàn)并提供良好的界面演示算法的運行過程,這使學(xué)生能更好的認識操作系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)機理。模擬所需的算法、主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序流程圖都由教師提供,涉及的軟硬件資源和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是自建的,這樣簡化了實驗,使學(xué)生能夠在較短的實驗時間內(nèi)在教師的指導(dǎo)下完成編程實驗,而不是因為太難無從下手而放棄,能夠達到實驗效果。

3.3對考核方式的改革

考核方式是對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價方式,是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要參照物。在“操作系統(tǒng)”課程中,面對單調(diào)抽象的理論知識,上機試驗以提高學(xué)生的能力尤為重要。所以筆者改變了傳統(tǒng)的卷面考核辦法,將總評成績改為卷面成績占50%,實驗成績占50%。同時,實驗課的考核要詳細化、規(guī)范化。由于試驗是分組進行的,每組交一份實驗報告,給一個成績,應(yīng)該對小組各個成員有所區(qū)分,實驗評分時要求小組提交實驗報告時按各人的貢獻排名,組長排在第1位有5%的加分,組員的成績按權(quán)值遞減,分別是100%,98%,95%。這樣避免了原來只是由個別能力強的組員完成整個實驗,有些組員沒有參與的問題,使評分更加合理。對于實驗的考核包括上機演示、上機時提問和實驗報告3部分,各占試驗成績的40%、30%和30%。每組都有10分鐘的提問時間,提出的問題包括整體的設(shè)計思想、對開發(fā)工具的了解、用到的一些函數(shù)或變量的意義、現(xiàn)場對某個功能的修改等等,這樣能檢查出學(xué)生是否是從別人或網(wǎng)上得到的試驗程序,得出充分客觀的評分。

3.4充分利用網(wǎng)絡(luò)資源

筆者所在課程組開發(fā)了操作系統(tǒng)精品課程網(wǎng)站,網(wǎng)站上有所有的教學(xué)課件、實驗指導(dǎo)書、教學(xué)視頻錄像等課程內(nèi)容;提供其它好的操作系統(tǒng)課件、操作系統(tǒng)實驗的例子、Linux分析資料等很多有用的資源下載;還包括網(wǎng)上答疑、在線考試和提交作業(yè)等特色功能。學(xué)生可以在網(wǎng)站論壇上提問,教師能實時做出解答。在線考試系統(tǒng)能自動抽取教師定義的試題庫中的試題,組成一份試卷,并在學(xué)生答完后評分并給出正確的答案(目前試題庫中只有客觀題)。教師能夠在線布置作業(yè)、批改作業(yè)并統(tǒng)計成績。這種方式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率,加強了師生之間、學(xué)生之間的交流與合作,并能及時向教師反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,為課程教學(xué)提供了有力保障。

4結(jié)束語

計算機專業(yè)的師范生還是個新事物,這些學(xué)生該如何培養(yǎng)值得我們探討。我們培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該能滿足現(xiàn)在各地中小學(xué)對信息技術(shù)教師的要求,又要有一定的前瞻性,能滿足學(xué)生以后考研的需要。對學(xué)生的培養(yǎng)大綱和各門課程的教學(xué)計劃都要認真研究,使我們的學(xué)生有好的理論知識和應(yīng)用技術(shù),能盡量滿足社會各方面的需要。筆者根據(jù)自己的理解和實踐,談了自己對計算機專業(yè)師范生的“操作系統(tǒng)”課程的內(nèi)容調(diào)整和對課程的授課、實驗、考核方式的調(diào)整。這門課程已經(jīng)上過一輪,學(xué)生反應(yīng)很好,在學(xué)時壓縮的情況下學(xué)生對理論知識的掌握情況和原來一致,達到了課程要求。并且學(xué)生能積極地提出自己的想法,關(guān)注相關(guān)的新技術(shù)新發(fā)展,這說明課程促進了學(xué)生的個性發(fā)展,培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)和創(chuàng)新能力。

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