汪昌健　陳躍新　解　語　伏西平

摘要:本文針對非計算機專業(yè)本科生“大學計算機基礎”課程中的操作系統(tǒng)教學內(nèi)容,分析了“大學計算機基礎”操作系統(tǒng)教學的特殊之處,并提出了根據(jù)知識分類設計基于前概念的教學策略和基于類比案例的教學策略。

關鍵詞:大學計算機基礎;操作系統(tǒng);教學策略

中圖分類號:G642 文獻標志碼:B

1問題的提出

計算機基礎教學旨在為非計算機專業(yè)學生提供計算機知識、能力與素質(zhì)方面的教育,提高學生的計算機素質(zhì),為將來利用計算機解決本專業(yè)實際問題打下基礎。在計算機基礎課程系列中,作為第一門計算機課程,“大學計算機基礎”發(fā)揮著重要作用,承擔著普及計算機基礎知識,提高學生計算機操作水平,為后續(xù)學習做好準備的重任。

操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)核心組成部分。從理論學習的角度看,操作系統(tǒng)實現(xiàn)中所采用的思想與方法也被廣泛應用在整個計算機科學與技術領域。了解操作系統(tǒng)的功能和基本工作原理,對于理解計算機系統(tǒng)的工作機理具有重要意義。從操作技能培養(yǎng)的角度看,應用軟件與操作系統(tǒng)的關系十分密切,學習操作系統(tǒng)知識有益于對應用軟件的理解和對操作技能的掌握。

與計算機專業(yè)“操作系統(tǒng)”課程相比,“大學計算機基礎”操作系統(tǒng)部分的教學存在著特殊之處:

(1) 教學目標不同?！安僮飨到y(tǒng)”課程是計算機專業(yè)的核心課程之一,目標是使學生掌握操作系統(tǒng)基本概念和結構,理解各子系統(tǒng)的工作原理及設計方法,培養(yǎng)其操作系統(tǒng)應用、維護、管理的能力,重在學習原理,掌握設計與開發(fā)技術。與之不同的是,“大學計算機基礎”操作系統(tǒng)教學以基礎知識教學為主、操作技能訓練為輔,目標是使學生掌握一些系統(tǒng)軟件基礎知識,結合操作訓練,加深其對計算機系統(tǒng)工作機理的認識,重在理解與應用。

(2) 教學對象不同。計算機專業(yè)“操作系統(tǒng)”課程安排較晚,原因在于前導課程的教學需要一定的周期,包括“計算機程序設計”、“數(shù)據(jù)結構與算法”、“計算機原理”等,經(jīng)過前導課程學習的學生建立了支持理解操作系統(tǒng)知識的知識結構,較為熟悉計算機系統(tǒng)。而“大學計算機基礎”課程開設在入學之初,大部分學生缺乏系統(tǒng)的學習,對計算機的認識很多是靠經(jīng)驗和直觀感覺獲取的,與科學概念之間存在著差距。

(3) 教學條件不同。從前導內(nèi)容看,“操作系統(tǒng)”課程的前導課程較為完善,知識結構之間的銜接更為連貫;而“大學計算機基礎”操作系統(tǒng)部分的前導內(nèi)容僅涉及計算機基本組成、基本工作原理等,知識點之間聯(lián)系較為松散。從課時上看,“操作系統(tǒng)”課程課時安排充分,而“大學計算機基礎”能夠分配給操作系統(tǒng)部分教學的課時相當有限,以我校為例,課堂學時僅4學時。從實驗環(huán)節(jié)看,“操作系統(tǒng)”課程開設的多是驗證性實驗,與理論教學相呼應;而“大學計算機基礎”操作系統(tǒng)實驗以操作訓練為主,重在對操作技能的培養(yǎng)。

這些區(qū)別表明“大學計算機基礎”操作系統(tǒng)教學不可能采取“操作系統(tǒng)”課程的教學模式,要在短學時內(nèi)取得較好的教學效果應設計更符合該課程特點的教學策略。雖然隨著計算機技術的發(fā)展以及信息技術教育在中小學的普及,越來越多大學新生的計算機基礎水平已經(jīng)擺脫了“零起點”,但是,他們對一些基本概念的理解還僅限于直觀認知的水平,大多并不系統(tǒng)和準確。大學計算機基礎操作系統(tǒng)部分的教學重在理解與應用,其內(nèi)容以基本概念為主,輔以基本操作訓練,可以幫助學生建立基于科學概念的對計算機系統(tǒng)工作機理的正確認知。但是,根據(jù)認知理論,學生的學習是以其原有的經(jīng)驗、心理結構和信念為基礎來建構知識的,學生缺乏對計算機系統(tǒng)準確的認知基礎必然會給大學計算機基礎課程教學帶來不利的影響,增加其難度,因此,根據(jù)教學對象的認知特點設計教學策略就成為“大學計算機基礎”課程教學研究的重要問題。

2基于遷移理論的教學策略設計

根據(jù)“大學計算機基礎”課程教學對象的特點,我們可以將教學內(nèi)容歸納為兩類,一類是學生已經(jīng)具有了一定的經(jīng)驗和直觀認識,但認知不夠準確或全面的知識點,另一類是學生完全缺乏相關經(jīng)驗和背景的新知識點。學習是一個連續(xù)的過程,任何學習都是在學生已有的知識經(jīng)驗和認知結構等的基礎上進行的,而新的學習過程及其結果又會對學生原有的知識經(jīng)驗和認知結構等產(chǎn)生影響。因此,教學應盡可能的利用其原有知識、創(chuàng)設情境,促成新知識點與學生原有知識之間的關系。

遷移理論是教學策略設計中的常用理論,它體現(xiàn)了新舊學習之間的相互影響。遷移是“在一種情境中技能、知識和理解的獲得或態(tài)度的形成對另一種情境中的技能、知識和理解的獲得或態(tài)度的形成的影響”(James M. Sawrey)。遷移既可以是順向的,也可以是逆向的。如果學生根據(jù)所學的科學概念解釋了操作系統(tǒng)問題,或利用原有的其他領域知識獲得了操作系統(tǒng)知識或解決了操作系統(tǒng)問題,這就是順向遷移;如果學生原有的知識不嚴謹、不全面、不正確,不足以支持對操作系統(tǒng)的理解,需要通過教學,在肯定原有知識合理性的基礎上,對其進行補充、改組或修正,這就是逆向遷移。

2.1基于前概念的教學策略

基于前概念的教學策略主要針對學生已經(jīng)具有一定觀念的知識點,教師應在肯定或者補充學生概念的基礎上實現(xiàn)教師的引導。學生在科學領域?qū)W習某一概念和原理之前,根據(jù)日常經(jīng)驗或在學校教學情境中,對事物和現(xiàn)象的正確或不正確的看法和觀念,稱為前概念。前概念與錯誤概念不同,它可以與科學概念一致,只是缺乏嚴謹而科學的表述,對于這部分概念,教師只要稍做引導即可;它也可以與科學概念相沖突、甚至相悖,對于這部分概念,教師應該轉變觀念,試著去理解其合理性,進而對概念進行補充修正,實現(xiàn)知識的逆向遷移。根據(jù)我們的教學經(jīng)驗,大學新生的前概念相當普遍,如表1所示:

學生持有的前概念對于科學概念的學習既可能產(chǎn)生積極影響,也可能導致消極影響。利用與科學概念基本一致的前概念進行教學,教師只需對這些前概念做適當引導即可獲得較好的教學效果,這并非研究的重點。與科學概念相沖突的前概念卻可能給教學帶來負面影響,學生的操作系統(tǒng)前概念大多是基于自身對計算機系統(tǒng)的觀察和以及計算機操作經(jīng)驗而形成的,通過直觀經(jīng)驗建立起的前概念通常具有相當?shù)姆€(wěn)定性,擁有這些與科學概念相沖突的前概念,學生往往難以接受科學概念。

實現(xiàn)前概念向科學概念逆向遷移的首要條件是引發(fā)學生認知沖突,使得學生不滿意自己的觀點,認識到已形成概念的不足和不合理的地方,意識到新概念對于自己的價值,從而做好將新概念內(nèi)化為自己知識體系內(nèi)容的心理準備,提高教學的實效性。在“大學計算機基礎”的操作系統(tǒng)教學中可以采取有針對性的設計實例或反例,或創(chuàng)設具體情境或背景的方法,使學生原有的操作系統(tǒng)觀念無法解釋新現(xiàn)象,轉而接受更為合理的科學概念。

下面,以并發(fā)概念為例說明前概念向科學概念逆向遷移的方法。一般學生操作計算機時都會有同時運行多個應用程序的經(jīng)驗,如使用QQ聊天,同時使用MP3播放器聽音樂,甚至還瀏覽網(wǎng)頁、處理郵件等,但不會感覺到明顯延遲。教學中可以基于這些直觀認識引入并發(fā)概念。但是根據(jù)現(xiàn)實世界的經(jīng)驗,學生通常會認為在同一時間內(nèi)有不同程序的多條指令在計算機中執(zhí)行,如果排除高級體系結構、多CPU等因素,這顯然與常用微機系統(tǒng)存在著不一致,此時如果提示學生注意只有一個CPU,即在同一時間內(nèi)只可能有一個程序的一條指令能夠獲得執(zhí)行,前概念認知就無法和實際系統(tǒng)相統(tǒng)一,從而引發(fā)學生的認知沖突。教師繼續(xù)就該問題連續(xù)提問獲取不同回答,則會進一步激化這種沖突,激起學生的求知欲,促使其積極思考。此時教師再適時提出正確的概念表述,科學概念就會很容易排除前概念的穩(wěn)定性影響,得到學生的認可與接受。在原有觀念被修正的同時,學生對并發(fā)概念的認知也進一步深入。過程如圖1所示:

2.2基于相似情境的教學策略

一般而言,“大學計算機基礎”中的操作系統(tǒng)內(nèi)容比較淺顯,以基本概念居多,大多可以通過日常經(jīng)驗或在教學情境中形成前概念,并以此為基礎進行教學。但是,也有一些涉及計算機系統(tǒng)運行機理的基本原理、主要技術,受實驗條件所限,很難獲取直接經(jīng)驗,加上缺乏必要的前導知識,學生理解難度較大。學習是基于已有的知識經(jīng)驗和認知結構等進行的,因此,對于這些缺乏經(jīng)驗和背景的知識點,應采取不同的教學策略。我們可以從社會文化背景出發(fā),創(chuàng)設學生熟悉的情境和背景,使其能夠在已有生活經(jīng)驗的基礎上建構知識體系。常用的方法之一就是根據(jù)日常生活經(jīng)驗設計相似情境,通過相似情境向新知識點的順向遷移實現(xiàn)教學。一個好的相似情境不僅易于實現(xiàn)向新知識點的順向遷移,使學生更容易理解和接受新知識點,而且能夠提高學生的學習興趣。

下面以進程三種狀態(tài)的轉換過程為例,說明基于相似情境的教學方法。該知識點屬于操作系統(tǒng)基本原理,難以通過操作獲取直觀經(jīng)驗,我們選擇排隊就診作為相似情境來闡釋進程狀態(tài)的變化過程,幫助學生理解。

進程狀態(tài)轉換與排隊就診之間的概念對應關系如表2所示(假設只有一個醫(yī)生,一隊病人)。

設計的排隊就診相似情境流程如圖2(a),進程狀態(tài)轉換過程如圖2(b)。

雖然設計的排隊就診流程與現(xiàn)實存在著一定差別,但是由于排隊就診是日常生活中的情境,因此,學生擁有足以理解該設計流程的經(jīng)驗背景。依圖2可知,設計的流程與進程三種狀態(tài)的轉換過程具有很大的相似性,基于上述的概念映射關系,學生很容易實現(xiàn)從排隊就診流程向進程三種狀態(tài)轉換過程的順向遷移,理解并接受新知識點。

3結束語

“大學計算機基礎”是普通高等學校計算機基礎教學的重要課程,操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的重要地位決定了相關知識必然是該課程教學的重要內(nèi)容。由于教學目標、教學對象和教學條件的差異,操作系統(tǒng)基礎知識的教學歷來是“大學計算機基礎”課程的一個難點。本文根據(jù)這些特點以及教學實踐經(jīng)驗,在知識分類的基礎上,對“大學計算機基礎”操作系統(tǒng)教學策略進行了一些探討。實踐表明,這些教學策略較好地解決了學生聽操作系統(tǒng)內(nèi)容枯燥、理解操作系統(tǒng)概念難的問題,不僅活躍了課堂氣氛,而且更易于學生理解和接受操作系統(tǒng)基本概念、基本原理和方法,改善了教學效果?！按髮W計算機基礎”課程還在不斷發(fā)展完善中,隨著社會的進步,該課教學目標、教學對象、教學條件等因素也在不斷發(fā)展變化,相關的教學策略的研究也將繼續(xù)。

參考文獻:

[1] 陳琦,劉儒德. 當代教育心理學[M].北京:北京師范大學出版社,2005.

[2] 馬春燕. 前概念及其教學策略的研究[D]. 蘇州:蘇州大學,2008.