李佳靜 徐慧 張帆

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

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)? 進程管理? 知識邏輯結(jié)構(gòu)圖? 思維導(dǎo)圖? KM教學(xué)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(tǒng)是現(xiàn)代計算機軟件系統(tǒng)的核心，它管理著計算機系統(tǒng)中的所有軟硬件資源，組織系統(tǒng)工作流程，并向用戶提供使用計算機的接口。操作系統(tǒng)課程是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的核心主干課程，也是進行系統(tǒng)軟件開發(fā)的理論基礎(chǔ)。該課程圍繞著操作系統(tǒng)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(shè)備管理，具有內(nèi)容廣泛、概念繁多、知識抽象復(fù)雜的特點[1]。

進程是現(xiàn)代操作系統(tǒng)中的重要概念，而進程管理是最能體現(xiàn)操作系統(tǒng)原理的精髓部分。同時這部分的概念、思想和相關(guān)技術(shù)，對于之后的課程，包括并行計算和計算機網(wǎng)絡(luò)等，有著重要的作用和意義。在以往的學(xué)習(xí)當(dāng)中，學(xué)生對于進程管理中大量的知識點難以掌握整體的結(jié)構(gòu)和其中的邏輯性，產(chǎn)生了畏難情緒，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳。KM教學(xué)法基于知識邏輯結(jié)構(gòu)圖和思維導(dǎo)圖，能夠構(gòu)造多層遞階的知識系統(tǒng)，符合學(xué)生學(xué)習(xí)思維的邏輯認識過程，特別適合進程管理部分教學(xué)。因此，該文將KM教學(xué)法貫穿于進程管理的教學(xué)當(dāng)中，以改善教學(xué)效果。

1? KM教學(xué)法

KM教學(xué)法利用知識的邏輯結(jié)構(gòu)圖與思維導(dǎo)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(jié)構(gòu)”（Knowledge Logic Structure），M是指“思維導(dǎo)圖”（Mind Mapping）。知識邏輯結(jié)構(gòu)圖在宏觀的整體框架上，描述知識子系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)系;思維導(dǎo)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(xué)法通過結(jié)合“知識邏輯結(jié)構(gòu)圖”和“思維導(dǎo)圖”，構(gòu)造出整個課程下多層遞階的知識系統(tǒng)。KM教學(xué)法的實施過程包括“抽點—連線—成網(wǎng)—擴展”等過程。KM教學(xué)法能夠系統(tǒng)而有重點的組織教學(xué)內(nèi)容，在理科課程的教學(xué)包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語言程序設(shè)計、操作系統(tǒng)等中已經(jīng)進行了廣泛的實踐[3-4]。

2? 基于KM教學(xué)法的進程管理教學(xué)

2.1 主要教學(xué)內(nèi)容

進程是操作系統(tǒng)在并發(fā)環(huán)境下能夠獨立執(zhí)行和分派的基本單位，進程的動態(tài)特性與學(xué)生們之前熟悉的程序有很大區(qū)別。進程管理這一章節(jié)，主要內(nèi)容包括在并發(fā)環(huán)境下，操作系統(tǒng)對于單個進程如何進行管理控制、對于多個進程如何協(xié)調(diào)和通信，以及進程概念的發(fā)展。

以張堯?qū)W等學(xué)者編著的《計算機操作系統(tǒng)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(tài)及其轉(zhuǎn)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(zhí)行等部分。

在教學(xué)實施過程當(dāng)中，通過引入KM教學(xué)法，先從總體上引入進程管理章節(jié)的知識邏輯架構(gòu)，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(dǎo)圖來講解。

2.2 邏輯架構(gòu)圖

在KM教學(xué)法的指導(dǎo)下，將這些內(nèi)容進行組織整理，得到“進程管理”章節(jié)的知識邏輯架構(gòu)圖，如圖1所示。

將進程管理的內(nèi)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(nèi)容;然后是在并發(fā)環(huán)境下，多個進程之間可能的多種關(guān)系，包括3.5，3.6，3.7和3.8的內(nèi)容;之后是在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中為了提高并發(fā)度，對進程技術(shù)進行的發(fā)展，產(chǎn)生了線程。該知識邏輯架構(gòu)圖，包括了進程管理的所有小節(jié)和它們之間的聯(lián)系。學(xué)生在看到該邏輯架構(gòu)圖后，對此章的知識脈絡(luò)有了清晰的了解。

2.3 思維導(dǎo)圖

對于每一個具體的知識點，根據(jù)其中各個關(guān)聯(lián)的細節(jié)，建立思維導(dǎo)圖。“死鎖問題”是進程管理當(dāng)中的一種特殊現(xiàn)象，對于理解操作系統(tǒng)的資源分配方法有著重要的意義?！八梨i問題”教學(xué)內(nèi)容包含了該節(jié)死鎖的基本概念、產(chǎn)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(jié)中知識點的思維導(dǎo)圖，如圖2所示，主要包括死鎖的概念、產(chǎn)生死鎖的4個必要條件、死鎖的預(yù)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(xù)細化，例如“死鎖的預(yù)防”包括定義、原理、方法和效果4個部分。通過該思維導(dǎo)圖，學(xué)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(jié)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(dǎo)圖的結(jié)合，一方面使得學(xué)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(fā)環(huán)境下多個進程之間產(chǎn)生的一種異?，F(xiàn)象，是操作系統(tǒng)對多個并發(fā)進程進行管理時需要面對和解決的一個難題;另一方面學(xué)生也掌握了“死鎖問題”中各個細化知識點的延伸和發(fā)展的內(nèi)在邏輯性。這大大降低了課程學(xué)習(xí)的難度，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯增加。

3? 結(jié)語

該文在操作系統(tǒng)進程管理教學(xué)中引入了KM教學(xué)法，強化學(xué)生的主體認知過程，先將章節(jié)內(nèi)容進行組織整理，從總體上建立進程管理的知識邏輯架構(gòu);然后在每個具體的知識點上建立思維導(dǎo)圖來體現(xiàn)其中知識細節(jié)的表達。該方法符合學(xué)生學(xué)習(xí)的認知思路，在教學(xué)效果上，學(xué)生既掌握了進程管理的宏觀知識結(jié)構(gòu)，也掌握了具體知識細節(jié)的延伸和發(fā)展的內(nèi)在邏輯性。在教學(xué)實踐中取得了良好的教學(xué)效果，證明了KM教學(xué)法在操作系統(tǒng)課程教學(xué)中的有效性。同時，我們將在習(xí)題、上機實驗和課程設(shè)計等各個環(huán)節(jié)進行創(chuàng)新嘗試，以提高操作系統(tǒng)課程的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻

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

[2] 楊炳儒，張?zhí)壹t.理工科課堂KM教學(xué)法研究[J].現(xiàn)代大學(xué)教育，2006（4）：83-85.

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

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

[5] 張堯?qū)W，宋虹，張高.計算機操作系統(tǒng)教程[M].4版.北京：清華大學(xué)出版社，2013.

①基金項目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)與信息安全。

徐慧（1961—），女，漢族，北京人，碩士，副教授，研究方向：數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理。