時間:2023-03-06 15:55:13
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇操作教學(xué)范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
感性認(rèn)識是認(rèn)識的第一階梯,實踐是掌握知識的橋梁,又是檢驗理論知識的唯一標(biāo)準(zhǔn)。讓學(xué)生動手去操作、實踐,不應(yīng)該是盲目的,而應(yīng)是在教師的指導(dǎo)下,有目的、有計劃地進(jìn)行,落腳點在于使學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律,掌握規(guī)律,運用規(guī)律。
例如在教圓面積的計算,推導(dǎo)圓周率“丌”的值時,讓學(xué)生每人都用硬紙板剪三個直徑大小不等的圓,各自在直尺上滾動測量,然后計算出圓周長與直徑的倍數(shù),學(xué)過反復(fù)地操作實驗,都能按要求完成任務(wù),并對圓獲得了較深刻的印象,一提到“π”的有關(guān)問題,學(xué)生都能對答如流,記憶猶新。
又如在教三角形的內(nèi)角和這部分內(nèi)容時,要求學(xué)生事先準(zhǔn)備好三角形學(xué)具(每人三個,直角三角形、鈍角三角形、銳角三角形各一個)及量角器、直尺等,充分讓學(xué)生進(jìn)行操作實驗,通過量、折、剪、拼等活動,引導(dǎo)學(xué)生討論,三角形的內(nèi)角和是多少度?因為學(xué)生經(jīng)過實際操作,所以很快得出三角形的內(nèi)角和是180。。又如在教長方體的概念時,要求學(xué)生準(zhǔn)備好能搭成長方體的學(xué)具,找一些長方體的實物,如火柴盒等。先讓學(xué)生觀察,初步感知長方體,再讓學(xué)生用學(xué)具搭一搭長方體。經(jīng)過討論,學(xué)生能很快說出長方體的一系列特征。這樣做,豐富了學(xué)生的感性認(rèn)識,從而逐步形成空間概念,
二、運用直觀操作,培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力
小學(xué)生思維方式主要是具體形象思維,他們根據(jù)空間概念,進(jìn)行想象的能力較差,因此,在教學(xué)中,教師必須利用直觀教具,操作演示,幫助學(xué)生想象,培養(yǎng)想象力。例如.在幾何形體的表面積的實際計算中.難點在于豐富學(xué)生的空問想象力。這就要求教師.引導(dǎo)學(xué)生通過直觀操作、演示,訓(xùn)練學(xué)生的空間想象力。計算長方體(或圓柱體)水池四周和底面粉刷水泥的面積,計算鉛筆涂漆部分的面積,計算組合形體的表面積(長方體上面一個正方體)等,這些都可讓學(xué)生根據(jù)實物(或?qū)W具)進(jìn)行想象,這些問題的解答就能較好地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力。
三、動手操作,培養(yǎng)解決實際問題的能力
數(shù)學(xué)來源于生活,更要應(yīng)用于生活。教師要指導(dǎo)學(xué)生在操作實踐中應(yīng)用所學(xué)知識,提高綜合運用知識解決問題的能力。例如:我在教學(xué)四年級數(shù)學(xué)下冊“數(shù)學(xué)廣角”這個單元的植樹問題時,有這樣的一條練習(xí):工人要在一條100米長的公路一旁種上樹苗,每隔5米種一棵(兩端都要種),需要多少棵樹苗?讀完題目大部分學(xué)生大聲叫道:“我懂,很容易!”尤其是中下等生喊得特別大聲。接著我問:“能口算出來嗎?那答案是多少?”“能??20棵!”他們都異口同聲說道。這時,我不忙告訴答案,要求他們動筆來算一算,我下去巡視,發(fā)現(xiàn)他們都用100÷5=20(棵)。此時,我還是不告訴答案,要求他們再用筆在草稿紙上畫線段圖來表示,數(shù)一數(shù),看“20棵”對嗎?接著,他們就在草稿紙上認(rèn)真地作圖,不久答案就出來了?!袄蠋?,我們的答案不對了!應(yīng)該是21棵才對!我們做的時候少了一步,應(yīng)該還用20+1=21(棵)。再如:我在指導(dǎo)學(xué)生完成六年級數(shù)學(xué)上冊練習(xí)十四的第6題時,(題目是:“學(xué)校要建一個直徑是10米的圓形花壇,你能用什么方法畫出這個圓?”)學(xué)生在做這個題目時,先讓學(xué)生讀懂題目的意思,再問:“有誰能畫出這樣一個圓嗎?”這時,有的學(xué)生說:“我的作業(yè)本沒有那么大。”有的說:“我沒有那么大的圓規(guī)。”有的說:“我們?nèi)ツ睦镎夷敲创蟮募垙垺边€有的說:“我把它縮小成直徑是10厘米的圓,再畫出來?!庇械膶W(xué)生懷疑這個題目有問題,小聲說:“題目出錯了吧。”有的開始與周圍的同學(xué)討論起來等等。還有一些同學(xué)坐在那里繼續(xù)思考。我又說:“老師給時間,你們再考慮一下,能畫嗎?”這時,一位男同學(xué)(名叫韋虎成)站起來說:“老師,我懂了!我能畫?!薄澳闶窃趺聪氲??請把你的想法說給大家聽,好嗎?”我問他。于是他把自己的想法說出來:“可以利用兩顆鐵釘當(dāng)作圓規(guī)的兩個腳,把它分別固定在5米長的一條線的兩端,先把線的一端的釘子固定在地上,拿著線的另一端的釘子,并拉緊這條線在地上畫一圈,就可以畫出直徑是10米的圓了。”接著我就組織全班同學(xué)到操場去觀看他的操作過程 。就這樣,通過動手操作就能幫助學(xué)生解決生活中的實際問題。
四、數(shù)學(xué)操作在計算教學(xué)中的應(yīng)用
在汁算教學(xué)中,有的教師認(rèn)為計算沒有什么道理可講,只要讓學(xué)生掌握計算方法后,反復(fù)“演練”就可以達(dá)到正確、熟練的要求了。結(jié)果,不少學(xué)生雖然能夠依據(jù)計算法則進(jìn)行運算,但因為“算理”不清,知識遷移的范圍就極為有限,無法適直計算中千變?nèi)f化的各種情況。通過操作可以使計算變得生動活潑,多姿多彩,
如一年級教學(xué)初步認(rèn)識“交換加數(shù)的位置.和不變”的性質(zhì)時,先讓學(xué)生觀察教師左手有3支綠粉筆,右手有5支白粉筆,然后要求學(xué)生按照教師兩手出示的順序列出加法算式,并計算出結(jié)果。先左手后右手,列式為:3+5―8;先右手后左手,列式為:5+3=8。使學(xué)生看到加數(shù)位置的交換,只不過是出示順序的變化,因此,并不影響計算的結(jié)果。
五、數(shù)學(xué)操作在應(yīng)用題教學(xué)中的應(yīng)用
解答應(yīng)用題,首先要培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真讀題、審題的習(xí)慣;其次必須把題目的情節(jié)、數(shù)量關(guān)系等外在因素轉(zhuǎn)化成學(xué)生內(nèi)在的認(rèn)識,在解題時,自始至終地保持在學(xué)生頭腦之中。也就是說,要讓學(xué)生身臨其境,進(jìn)入角色。
如有這樣一道應(yīng)用題:“小明和張紅都有20張畫片,張紅送給小明3張后,小明比張紅多多少張?”可以請一位同學(xué)扮演小明,另一位同學(xué)扮演張紅,通過一送一接轉(zhuǎn)化為一加一減,全體同學(xué)就能意會到“小明比張紅多6張畫片”。
六、數(shù)學(xué)操作在幾何教學(xué)中的應(yīng)用
中圖分類號:G633 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-2851(2010)09-0224-01
示范操作是生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。它是用形象的語言、規(guī)范的動作,幫助學(xué)生形成鮮明的表象,把理論知識和實際操作有機(jī)地聯(lián)系起來。它能夠把抽象問題具體化,理論問題感性化,深奧問題通俗化,復(fù)雜問題簡單化,為學(xué)生掌握操作技能打下良好的基礎(chǔ)。
一、示范操作安全第一
廠礦企業(yè)安全第一,技工學(xué)校實習(xí)教學(xué)也要安全第一。因此必須把安全始終如一地貫徹在示范操作當(dāng)中。示范操作一是防止自傷,如減速器傘齒輪壓鉛絲時,左手旋轉(zhuǎn)一軸,而右手伸進(jìn)箱體前必須扣好或扎緊袖口并且脫去手套,這樣伸進(jìn)箱體的手既可以感覺到鉛絲的下落,又不致被齒輪絞傷。二是防止他傷或傷他,如打擊工件時一要檢查工具(如榔頭與把的安裝可靠性);二要檢查工件夾持、固定程度和工件即將離體時的趨勢、去向,嚴(yán)防飛出或墜落傷人;三要有足夠的操作距離,嚴(yán)防相互擠碰。三是防止拆裝時損壞工件,要放好位置,選好工具,根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝要求進(jìn)行拆裝。四是電氣帶電、誤送電、未放電操作等,液、氣壓帶壓、未卸荷操作等。
二、做好示范操作的前提
較豐富的專業(yè)知識和熟練的操作技能是做好示范操作的前提。技工學(xué)校是傳授操作技能,培養(yǎng)合格的中、高級技術(shù)工人的學(xué)校。實習(xí)指導(dǎo)教師必須具備大專以上文化水平和專業(yè)知識,高級工以上的操作技能,兩者缺一不可。如果僅有文化和專業(yè)理論知識,就不能很好地理論聯(lián)系實際,不能把理論上的具體要求,通過示范操作形象地表現(xiàn)出來;如果僅有實際操作而沒有一定的文化水平和專業(yè)知識,就不能把操作技能、技巧的深刻內(nèi)涵體現(xiàn)出來,就不能生動地做好示范操作。
我們技校實習(xí)指導(dǎo)教師有的是留校學(xué)生或大、中專院校的分配生,有的是來自廠、礦單位的技術(shù)工人或工程技術(shù)人員。他們都有各自的優(yōu)勢和不足。如何提高實習(xí)指導(dǎo)教師的素質(zhì)是做好實習(xí)示范操作的一大課題。我認(rèn)為應(yīng)做好以下工作。
1.有計劃地開展教學(xué)規(guī)范的訓(xùn)練。根據(jù)技術(shù)等級和專業(yè)理論知識的標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,按時間和工藝等方面要求制定各層次實習(xí)教師具體標(biāo)準(zhǔn),有計劃、有步驟地訓(xùn)練,然后由主管部門評定,在訓(xùn)練的過程中提高操作技能。
2.開展教師業(yè)務(wù)素質(zhì)的交流。實習(xí)指導(dǎo)教師的專業(yè)理論知識和實際操作技能各不相同,但各有優(yōu)勢。在安排任課時,應(yīng)根據(jù)教師的素質(zhì)和特點合理搭配,優(yōu)勢互補(bǔ),相互促進(jìn)。
3.定期培訓(xùn)。一是抽出一段時間在校內(nèi)進(jìn)行集中培訓(xùn),提高基本功。二是有計劃地組織實習(xí)教師下廠、礦了解企業(yè)生產(chǎn)狀況,學(xué)習(xí)現(xiàn)場經(jīng)驗,使學(xué)校與現(xiàn)場緊密結(jié)合。三是到先進(jìn)的職業(yè)院?;颥F(xiàn)代化企業(yè)參觀,學(xué)習(xí)新工藝,掌握新技術(shù),更新知識,開闊視野。
三、做好示范操作的必要條件
掌握實習(xí)教學(xué)規(guī)律是做好示范操作的必要條件。實習(xí)教學(xué)是一項復(fù)雜細(xì)致的工作,實習(xí)教師必須掌握《教育學(xué)》、《心理學(xué)學(xué)》、《教學(xué)指導(dǎo)》等教學(xué)理論。在示范操作中充分發(fā)揮實習(xí)教師的主導(dǎo)作用,選擇行之有效的方法,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。對于各種示范操作要靈活運用、相互協(xié)調(diào),要掌握示范操作的廣度和深度,啟發(fā)學(xué)生積極思考,發(fā)揮模仿作用,使學(xué)生盡快地掌握操作技能。
四、提高示范操作效果的重要保證
充分集中學(xué)生注意力是提高示范操作效果的重要保證。充分集中學(xué)生的注意力,才能提高示范操作的效果。當(dāng)然集中學(xué)生的注意力,不僅僅是使學(xué)生的注意力集中在某一方面,而是要使其有效地分配在示范操作中。一是從時間上分配,讓學(xué)生把主要時間集中注意在主要目標(biāo)的同時,不斷的抽出較少時間注意其它有關(guān)方面;二是從感官上分配,讓學(xué)生的不同感官分別注意不同的情況;三是從動作上分配,使注意力主要集中在活動的變化方向上。教師在集中學(xué)生注意力的同時,要組織好學(xué)生的觀看位置,使每個學(xué)生均能看清楚示范操作。如:鑿巖機(jī)示范操作過程中,讓學(xué)生不但觀看拆卸動作,還要看清氣路和水路的走向,并對拆裝技巧加以講解,這樣就可以把注意有效地分配到示范操作中,提高示范操作的效率。
五、提高示范操作的根本保證
步驟清晰、動作準(zhǔn)確是提高示范操作的根本保證。在示范操作過程中實習(xí)教師的操作動作一定要規(guī)范,要掌握好示范操作的準(zhǔn)確性、協(xié)調(diào)性、操作速度、自動化程度、技巧程度,切忌遺漏、多余和不規(guī)范動作。實習(xí)教學(xué)的過程是一個由示范―模仿―練習(xí)―熟練―創(chuàng)造的過程,沒有模仿就沒有學(xué)習(xí),沒有學(xué)習(xí)就沒有創(chuàng)造。如果教師的示范操作有多余動作、遺漏動作或不規(guī)范動作,學(xué)生模仿后將給留下一個難以改正的缺陷。
操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中必不可少的系統(tǒng)軟件,計算機(jī)系統(tǒng)越復(fù)雜,操作系統(tǒng)的作用和地位就越重要[1]。操作系統(tǒng)是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的專業(yè)課程,該課程為計算機(jī)應(yīng)用人員深入了解和使用計算機(jī)提供了必備知識,為設(shè)計人員提供進(jìn)行系統(tǒng)軟件開發(fā)的基礎(chǔ)理論知識,因此它是計算機(jī)專業(yè)的一門理論性較強(qiáng)的主干課程,同時它又是一門實踐性很強(qiáng)的課程[2]。操作系統(tǒng)是計算機(jī)專業(yè)學(xué)生全面理解和掌握系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件設(shè)計方法和技術(shù)、了解計算機(jī)硬件和軟件之間關(guān)系必不可少的綜合課程。
1 操作系統(tǒng)現(xiàn)狀分析
操作系統(tǒng)課程是一門重要的計算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課,長期以來,該課程的內(nèi)容較為固定,授課方法較為單一。操作系統(tǒng)難學(xué)難教,有其課程自身的特點,歸納為以下幾個方面[3,4]。
⑴ 教學(xué)內(nèi)容比較陳舊
長期以來,操作系統(tǒng)課程的內(nèi)容較為固定,授課方法較為單一,課程設(shè)置偏向理論,教材上的知識更新很緩慢,與前沿技術(shù)結(jié)合不緊密,與現(xiàn)實也脫節(jié)。
⑵ 應(yīng)用性不強(qiáng)
操作系統(tǒng)首先談的是管理方法,其次是實現(xiàn)方法,即算法;這一點不同于程序語言類課程或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程,可以直接當(dāng)工具來使用,操作系統(tǒng)的應(yīng)用不如其他課程來的直接;大多數(shù)應(yīng)用型本科生學(xué)習(xí)目的是掌握實現(xiàn)方法,而對于其管理方法的分析與設(shè)計,一是還沒有形成足夠的認(rèn)識,二是還沒有到達(dá)綜合系統(tǒng)分析和管理的層本文由收集整理次。所以大多數(shù)學(xué)生的體會是學(xué)了難用上,故而興趣不大。
⑶ 實踐難度大
操作系統(tǒng)作為最底層的軟件,內(nèi)核的編譯和調(diào)試很困難,稍有不慎就可能使系統(tǒng)崩潰了,需要重裝操作系統(tǒng),費時費力;盡管目前多采用虛擬機(jī)做實驗的方式,但涉及環(huán)境變化,部分實驗與在真實平臺下有差別,實驗效果打了折扣。
⑷ 課程比較獨立,延續(xù)性學(xué)習(xí)不夠
學(xué)生目前訓(xùn)練較多的是基于某平臺上的二次開發(fā),涉及到系統(tǒng)的底層開發(fā)很少,這樣導(dǎo)致操作系統(tǒng)的后續(xù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練不夠,與其他課程聯(lián)系不夠,顯得比較獨立。實際上,操作系統(tǒng)作為軟硬件課程的紐帶,應(yīng)該對其他課程起到積極的引導(dǎo)促進(jìn)作用。
基于上述分析,對操作系統(tǒng)教學(xué)改革提出了更高的希望和要求。本文對操作系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行了歸納總結(jié),并提出了對操作系統(tǒng)課程教學(xué)改革的幾點建議,供大家參考。
2 操作系統(tǒng)課程教學(xué)改革的對策
2.1 更新教學(xué)觀念
學(xué)生有無進(jìn)步或發(fā)展是教學(xué)有沒有效益的惟一指標(biāo)。傳統(tǒng)教學(xué)方式重演繹、推理、按部就班,教師在整個教學(xué)過程中起主導(dǎo)作用。這樣的教學(xué)會使學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)造能力被嚴(yán)重束縛?,F(xiàn)今教學(xué)中的“應(yīng)試教育”傾向其實也源于傳統(tǒng)教學(xué)模式,即:教師講,學(xué)生聽;教師寫,學(xué)生看;教師要求學(xué)生做;口頭強(qiáng)調(diào)“啟發(fā)式”教育,實際施行的卻是“滿堂灌”,教學(xué)中“費時低效”的現(xiàn)象還不同程度地存在,教學(xué)效益低下。教學(xué)不應(yīng)該只是一個教與學(xué)的過程,還應(yīng)該是一個師生互動的過程。在實際教學(xué)過程中,要以學(xué)生為中心,多采用啟發(fā)式、討論式、研究式教學(xué),增加學(xué)生實踐機(jī)會、自學(xué)機(jī)會和創(chuàng)新機(jī)會,充分發(fā)揮其個性和特長,以利于他們素質(zhì)和能力的綜合提高。
2.2 改革教學(xué)內(nèi)容
目前,社會對嵌入式軟硬件開發(fā)人才的需求很迫切,需求量也很大。作為應(yīng)用型本科院校,有責(zé)任培養(yǎng)社會急需的工程類專業(yè)人才,學(xué)生也非常迫切地希望能夠系統(tǒng)地學(xué)習(xí)嵌入式技術(shù),得到規(guī)范的指導(dǎo)和訓(xùn)練,以獲得更多的就業(yè)機(jī)會。因此,在確定操作系統(tǒng)原理授課內(nèi)容時,我們跟蹤操作系統(tǒng)原理和相關(guān)技術(shù)的教材,同時注重嵌入式知識的講授,嵌入式技術(shù)是軟硬件技術(shù)的高度耦合,涉及到的前期課程有:數(shù)字電路、電路分析、微機(jī)原理與接口、c語言程序設(shè)計、操作系統(tǒng)原理等。筆者提出在前導(dǎo)課程中有意識地加入嵌入式技術(shù)的知識和實踐訓(xùn)練,做好鋪墊,不僅有利于嵌入式人才的培養(yǎng),構(gòu)建新學(xué)科體系,還能提升專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)質(zhì)量,使老課程保持技術(shù)進(jìn)步,達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目的。
結(jié)合我院“創(chuàng)新性應(yīng)用型特色名校”的發(fā)展目標(biāo),我們設(shè)計操作系統(tǒng)課內(nèi)實驗項目覆蓋了進(jìn)程控制、進(jìn)程通信、線程(或者進(jìn)程)同步和調(diào)度,存儲器管理、系統(tǒng)調(diào)用,文件系統(tǒng)等方面。我系自主開發(fā)了基于μcos操作系統(tǒng)原理實驗教學(xué)平臺。該系統(tǒng)由主機(jī)和目標(biāo)機(jī)構(gòu)成,目標(biāo)機(jī)運行μcos-ii系統(tǒng),主機(jī)上運行qt應(yīng)用軟件,μcos-ii通過串口將數(shù)據(jù)傳遞給qt動畫程序,qt動畫程序?qū)崟r顯示目標(biāo)機(jī)的運行狀態(tài),并附有文字說明來幫助學(xué)生理解操作系統(tǒng)運行過程。
此外,積極引導(dǎo)學(xué)生參加科技競賽活動,鼓勵他們參加“博創(chuàng)杯”嵌入式設(shè)計大賽和齊魯軟件大賽等競賽項目。通過科技創(chuàng)新活動,達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和解決問題的能力。
2.3 豐富教學(xué)方法
圍繞操作系統(tǒng)課程的教學(xué)目的,我們利用了多種教學(xué)方法,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
采取課內(nèi)教學(xué)與課外輔導(dǎo)相結(jié)合的形式。課內(nèi)學(xué)習(xí)主要教師為中心,講授操作系統(tǒng)的設(shè)計原理,實現(xiàn)的技術(shù),以及在具體的操作系統(tǒng)中是如何實現(xiàn)的,主要采用啟發(fā)式教學(xué);課外輔導(dǎo),以學(xué)生為中心,通過我院建立的課程網(wǎng)站,在開放性實驗室進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)討論,教師通過課程網(wǎng)站與學(xué)生交流學(xué)習(xí)心得。
課內(nèi)實驗與課外實驗相結(jié)合。我們把操作系統(tǒng)的實驗設(shè)計分成兩部分,課內(nèi)實驗與課外實驗。課內(nèi)實驗選擇自編的《計算機(jī)操作系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書》中的幾個項目,要求這些實驗項在windows環(huán)境下,由教師指導(dǎo),每個學(xué)生獨立完成。通過此訓(xùn)練,使學(xué)生初步能用所學(xué)的軟件設(shè)計技術(shù)和程序設(shè)計語言知識,解決操作系統(tǒng)設(shè)計原理中的一些關(guān)鍵問題,如:進(jìn)程控制、進(jìn)程通信、線程(或者進(jìn)程)同步和調(diào)度,存儲器管理等,既鞏固了所學(xué)的操作系統(tǒng)設(shè)計原理知識、檢查學(xué)習(xí)效果的作用,通過利用實驗過程中解決所遇到的問題,也加深對操作系統(tǒng)原理知識的理解。我們把μcos內(nèi)核剖析作為學(xué)生課外實驗[5,6]。我們的具體的做法是:把學(xué)生分成若干組,每組布置一個實驗題目,同學(xué)能過自學(xué)習(xí)完成,形成實驗報告。然后把各組同學(xué)組織在一起講解自己的實驗項目。這樣培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造能力,擴(kuò)大了學(xué)生的知識視野。
2.4 加強(qiáng)教學(xué)成效考評
在中國人的傳統(tǒng)觀念里,上大學(xué)是讀書的正道,成績不好才不得不到職業(yè)學(xué)校學(xué)習(xí)成了社會、家長、學(xué)生的共識。在這種觀念的影響下,社會對職業(yè)學(xué)校的學(xué)生就有了偏見。長此以往,學(xué)生自己也覺得矮人三分,在平時的學(xué)習(xí)、生活、人際交往中明顯自信心不足,且學(xué)什么都提不起興趣,至于專業(yè)操作練習(xí)就更是叫苦叫累,不愿動手,不肯勤練,覺得即使畢業(yè)也找不到好工作。應(yīng)該說這是目前大多數(shù)職業(yè)學(xué)校面臨的困境。那么,對此境況我們是一味地對學(xué)生“恨其無能,怒其不爭”,還是先解決教師的認(rèn)知問題?當(dāng)然,首先教師要反省,必須樹立“沒有教不好的學(xué)生,只有不會教的老師”的觀念。我就“如何讓學(xué)生體驗到專業(yè)操作學(xué)習(xí)是甜蜜的”這個問題談?wù)勛约旱南敕ā?/p>
一、 信任是學(xué)習(xí)的第一要素
不論是學(xué)專業(yè)還是學(xué)理論,信任都是第一要素。在年少的時候,我們像白紙一樣,所以對老師所教的東西、書本上所寫的知識都是無條件地信任。那個時候我們總是力求把老師上課講的內(nèi)容一字不漏地記下來,或者把書本上的名言警句抄在日記本上細(xì)細(xì)品味。然而,當(dāng)我們逐漸長大后,逐漸形成了對這個世界的看法。對老師所言和書本的所寫總是持懷疑的態(tài)度。所以對于高中階段的學(xué)生,教師的首要任務(wù)是和學(xué)生之間建立一種平等的關(guān)系,把學(xué)生當(dāng)作我們的朋友,打開他們的心扉,重樹他們對我們的信任。
二、專業(yè)操作的味道
對于職業(yè)學(xué)校的學(xué)生而言,專業(yè)操作技能的掌握是至關(guān)重要的,畢竟這是他們將來吃飯的“飯碗”。但現(xiàn)狀是:一旦讓學(xué)生進(jìn)行專業(yè)操作練習(xí),他們就心不在焉、懶懶散散、叫苦連天。關(guān)于這一點,我有深切的體會。那么,學(xué)生為什么會有如此的反應(yīng)呢?我想,是教師沒能讓學(xué)生體味到專業(yè)操作的甜蜜。猶太人對知識的熱愛眾所周知,對人類文明的貢獻(xiàn),更是舉足輕重。那么他們對知識的熱愛靠的什么呢?被稱為“猶太智慧羊皮卷”的經(jīng)典《塔木德》里有這樣一段話:
猶太小孩第一次上課,要穿上最好的衣服,由拉比或有學(xué)問的人帶到教室。在那里,他會得到一塊干凈的石板,石板上有用蜂蜜寫就的希伯來字母和簡單的《圣經(jīng)》文句。孩子一邊誦讀字母的名稱,一邊舔掉石板上的蜂蜜,隨后,還要請他吃蜜糕、蘋果和核桃。此舉的目的是告訴孩子,知識是甜蜜的。
相對照我們的讀書文化,簡直充滿了斑斑血淚。我們關(guān)于讀書的文化聯(lián)想,大抵具有悲涼之意,存在“十年寒窗無人問”的喟嘆。所以,學(xué)生覺得學(xué)習(xí)是苦的,而學(xué)技能更是苦中之苦。在這樣的心情下,學(xué)生顯然體會不到學(xué)習(xí)的甜蜜與快樂。那么,教師該怎么做才能讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的甜味和樂趣呢?
(一)師生平等交流,尊重學(xué)生意見。
打破傳統(tǒng)的操作教學(xué)程序,即教師先示范,學(xué)生再慢慢練的模式。教師要絕對地相信學(xué)生,充分發(fā)揮他們參與操作的積極性,并允許他們在操作過程中出差錯。教師還要給予糾正,抑或跟學(xué)生探討,讓學(xué)生說出想法、闡述觀點,最后達(dá)成共識。如此做法定能得到學(xué)生們的喜愛。例如,在餐廳服務(wù)課的托盤操作教學(xué)中,先給每個學(xué)生一個托盤,讓他們自己試著托一托。那么,這個時候,十個學(xué)生就可能有十種不同的托法,甚至有些姿勢會非?;尚?。同學(xué)之間也必定會相互爭論或相互取笑,如此這般,課堂氣氛就一定十分輕松和愉快。在這樣的序曲中,教師再拉開教學(xué)的帷幕,教學(xué)效果就不言而喻。當(dāng)然,學(xué)生也不會叫苦,更不會覺得無聊枯燥,而一堂托盤操作課就這樣輕松地完成了。因此,在專業(yè)操作教學(xué)過程中,尊重學(xué)生的意見,充分發(fā)揚民主,善于傾聽學(xué)生的心聲,無論對教學(xué)過程還是教學(xué)效果來說都是非常可貴的。
(二)培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)操作的愛。
興趣是最好的老師。因此,教師在操作教學(xué)時的第一任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)操作的愛和興趣。學(xué)生只有愛操作了,對它產(chǎn)生濃厚的興趣了,才會積極地參與,并發(fā)揮出巨大的潛能。例如,在教學(xué)上臺面設(shè)計和制作時,先給學(xué)生們展現(xiàn)一些美輪美奐的臺面設(shè)計經(jīng)典,讓他們充分地享受美,讓他們在美中生愛,直至激起他們自己創(chuàng)造美的欲望。此刻,教師再娓娓道來,學(xué)生也就茅塞頓開、恍然大悟了,臉上也就洋溢著滿意的笑容,心里則是另一番味道――甜絲絲。
(三)讓學(xué)生看到專業(yè)操作的價值和前景。
在多年的帶班過程中,我總能聽到學(xué)生這樣說:“餐廳服務(wù)操作技能太簡單了,以后工作時再學(xué)也不遲。況且將來也不一定從事這一行,那現(xiàn)在不是白學(xué)了嗎?”學(xué)生有這樣的想法,我是很能夠理解的。因為學(xué)生對這個專業(yè)操作技能的價值不了解,對這個專業(yè)的就業(yè)前景不看好。所以,專業(yè)教師應(yīng)該先讓學(xué)生了解托盤、餐巾折花、斟酒、擺臺等操作技能在餐廳服務(wù)中的重要性。內(nèi)行的人都知道餐廳服務(wù)工作是一項操作性很強(qiáng)的工作,這項工作做得好不好,客人是否滿意,熟練而規(guī)范的操作技能是一項重要的檢驗指標(biāo)。因此,一定要讓學(xué)生明白在校期間所學(xué)的餐廳服務(wù)的各項操作技能的作用,其就像房屋的基石,也好似鐵軌上的榫木。沒有它們,萬丈高樓不會平地起;沒有它們,火車不會響,也不會有黃金萬兩的效益。餐廳服務(wù)工作是實實在在的面對客人的工作,這項工作如果出了差錯,在很多情況下是無法彌補(bǔ)的,有些即使能彌補(bǔ)也會帶來一定程度的負(fù)面影響。所以,在學(xué)校時熟練地掌握餐廳服務(wù)工作的各項操作技能對畢業(yè)后走上工作崗位非常必要。至于學(xué)生對專業(yè)前景的擔(dān)憂,教師可以從以下幾個方面來幫助他們。第一,讓學(xué)生了解國內(nèi)外餐飲服務(wù)行業(yè)的現(xiàn)狀,并以從多方面、多渠道得來的信息幫他們分析餐飲服行業(yè)的發(fā)展趨勢。應(yīng)該說餐飲服務(wù)行業(yè)的前景還是很光明的,對服務(wù)員的需求量也很大,特別是具備高技能的優(yōu)秀服務(wù)員,更是供不應(yīng)求。學(xué)生了解這些信息后,自然就會信心百倍,在操作練習(xí)的時候也就會感到甜蜜、快樂。第二,幫學(xué)生進(jìn)行職業(yè)生涯設(shè)計,讓學(xué)生明白:他們的職業(yè)生涯是從他們選擇這個專業(yè)的那一刻開始的,他們現(xiàn)在所做的一切都是將來工作的一部分,現(xiàn)在的基礎(chǔ)越牢,將來的工作就越得心應(yīng)手,前途也就越光明。
研究快樂教學(xué),實踐快樂教學(xué),運用操作快樂教學(xué)技巧,不能搞形而上學(xué),不能孤立地、片面地強(qiáng)調(diào)快樂教學(xué)的科學(xué)優(yōu)勢與教育價值,而應(yīng)立足辯證的思想與科學(xué)的整合觀,去分析、認(rèn)識,把握快樂教學(xué)法與其他教學(xué)思想相互聯(lián)系和系統(tǒng)效應(yīng)的本質(zhì)特征。一句話,就是要用科學(xué)發(fā)展觀要求、掌握好快樂教學(xué)操作技巧。
快樂教學(xué)的操作技巧,概括起來為四個字“情、激、樂、動”,即突出一個“情”字(創(chuàng)設(shè)情境,激活情感),用活一個“激”字(多元化多方式激勵學(xué)生),塑造一個“樂”字(興趣強(qiáng)烈,氣勢和諧,神態(tài)欣喜,精神歡悅),追求一個“動”字(主體作用到位,主動思考學(xué)習(xí))。
1、愉快游戲法。根據(jù)兒童心理特點,我們在教學(xué)中有意設(shè)一些同教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系,且符合學(xué)生愛動好玩特點的游戲性練習(xí),使學(xué)生在游戲的過程中內(nèi)化,鞏固知識與技能。如在課堂上采用抽簽背古詩,識字找朋友,對號入座,小鳥回家,腦筋急轉(zhuǎn)彎搶答題等。愉快游戲的設(shè)計注意點:一是目的要明確,必須寓知識能力、思想教育于其中,二是趣味性要強(qiáng),應(yīng)能夠引起快樂、活躍教學(xué):三是組織要嚴(yán)密,確保
游戲的秩序和效果,切忌亂哄熱鬧,搞形式主義。
2、動態(tài)圖片法。用色彩鮮明、形象生動、具有動態(tài)功能可使學(xué)生產(chǎn)生身臨其境之感的課件、圖片、資料引發(fā)學(xué)習(xí)興趣,激起內(nèi)心快樂。如演示“飛流直下三千尺……”、《觀潮》一課播放影視資料等。靜中之動與動中之靜,最易引起人的注意與觀察,缺少動態(tài)則效果不佳。電視廣告就是以此原理引誘觀眾的。所以,運用此法貴在圖片的選擇與設(shè)計制作。
3、情境表演法。依據(jù)教材內(nèi)容,運用多種方式創(chuàng)設(shè)生動有趣的教學(xué)情境,再讓學(xué)生進(jìn)入情境模擬角色表演,使其通過親歷受到形象化的感染與情感的熏陶,達(dá)到既滿足學(xué)生的心理特點,又加深內(nèi)化課文之目的,把教學(xué)推向快樂的。如教學(xué)《狼和小羊》、《狐貍和烏鴉》,典型的人物對話等,在讓學(xué)生表演時首先是要精心策劃、設(shè)計,不能草率演出;其次要運用各種手段、方式、技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境,使情境達(dá)到最理想的境界,特別是要引導(dǎo)、鼓勵、啟迪學(xué)生進(jìn)入角色,走進(jìn)人物的情感世界,這樣做,使學(xué)生能逼真而深刻地體驗劇中人物的特點與內(nèi)心。
中圖分類號:G42文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1005-5312(2011)27-0213-02
蠟染是人們所熟知的古老民間工藝,也是我國寶貴的文化遺產(chǎn),作為一種傳統(tǒng)的印染形式,具有獨特的藝術(shù)特色,需要更多的人尤其是青少年去學(xué)習(xí)和探究,才能使其世代相傳、發(fā)揚光大.
我將蠟染教學(xué)引入課堂,通過生動活潑的實操課的過程,讓學(xué)生把以前所學(xué)的死知識找到一個活用的機(jī)會,彌補(bǔ)專業(yè)教學(xué)中教師黑板講授加學(xué)生紙面設(shè)計為主的呆板的教學(xué)模式,可以點帶面,激活相關(guān)的知識點 ,如:圖案的實際運用、材料與工藝、民間染花的特色等,還有像操作環(huán)節(jié)的把握以及同學(xué)之間的交流與協(xié)作,也是對學(xué)生的一種綜合素質(zhì)訓(xùn)練。
蠟染可以制成壁掛、裝飾畫、服裝、日常裝飾用品等,是一門能夠?qū)W以致用的課程,在藝術(shù)院校的教學(xué)層面上來認(rèn)識研究蠟染,應(yīng)該是服裝專業(yè)教學(xué)中一個不錯的選題。
我在設(shè)計這一課題時,從學(xué)校的條件和所任教班級的實際情況出發(fā),一是充分考慮到盡量用有限的資源達(dá)到相對滿意的教學(xué)效果;二是考慮如何激發(fā)學(xué)生的興趣,采取學(xué)生適應(yīng)的教學(xué)形式,創(chuàng)造和諧的教學(xué)氛圍,促進(jìn)學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)和操作;三是通過課題的進(jìn)行,讓學(xué)生切切實實感受到蠟染這種藝術(shù)形式的魅力所在。
一、準(zhǔn)備工作
為了避開一些過于復(fù)雜的程序,我在課程規(guī)劃時作了一定的簡化,以實現(xiàn)其可操作性.即從工具材料的購置,到教室的布置,以及各個流程、 環(huán)節(jié)的安排等都根據(jù)實際情況做了一一的考慮。
放下現(xiàn)在工業(yè)化機(jī)器生產(chǎn)的蠟染不談,按照民間的制作方式,首先應(yīng)該準(zhǔn)備工具和材料,工具有:電爐、電火鍋、電源插座;繪蠟用的蠟刀、毛筆;融蠟、煮蠟、盛染液和清洗所用的一系列容器;材料包括白棉布、蠟塊、染料、固色劑等。根據(jù)學(xué)生的實際情況,我使用了部分代用品,如用毛筆代替蠟刀、食鹽代替固色劑,并使用可調(diào)溫的電火鍋煮蠟。教具準(zhǔn)備齊全便可以開始教學(xué)了。
二、講課
首先要花一次課的時間來說明課程安排和講授蠟染的基本概念及操作程序,同時拿一些蠟染實物展示給學(xué)生看,便于學(xué)生理解,最后將板書的操作環(huán)節(jié)明確地留在黑板上,這樣讓學(xué)生在以后的操作中可以隨時參照,從而做到心中有數(shù)。
三、教室布置
實操課需要一定的場地和設(shè)施的條件,我組織學(xué)生將課桌并成三到四個大的案子,有起草構(gòu)圖用的案子;有封蠟的案子;有染色案子和熨燙案子,并留意電源插座的位置。另外還在教室一端拉一根晾布繩,上面?zhèn)浜靡恍A子,繩子下方的地板上鋪一層報紙.這樣,教室“作坊”就布置好了。
四、構(gòu)形
盡管學(xué)生可以從圖書室和網(wǎng)上找資料,而我還是準(zhǔn)備了幾本黑白圖案畫冊,這樣,基本的參考資料就有了保障,以避免學(xué)生臨時找資料耗去有限的課時。
在紙上起形,要求其圖案適合蠟染的表現(xiàn),然后利用窗玻璃將圖案過到布上,這比用復(fù)寫紙拷貝更方便快捷。然后標(biāo)注上需封蠟的地方,這個環(huán)節(jié)是不能忽略的,以避免封蠟封錯地方.
五、封蠟
取蠟塊置于可調(diào)溫的電火鍋中,加熱融化為蠟液,(預(yù)先在鍋上扯一二根細(xì)鐵絲捋筆用,因在鍋邊捋筆不安全),再將白布展平,鋪在臺面上,用毛筆蘸蠟液在布上描繪,由于毛筆不像銅制的蠟刀那樣能夠保溫,所以要特別注意控制蠟的溫度,蠟溫高于70℃時作畫,蠟汁會立即滲浸四周,造成線條化開,使花紋模糊不清,蠟溫漸冷后又封不透,造成線條斷續(xù)不齊,所以讓學(xué)生隨時掌控調(diào)溫旋鈕,當(dāng)蠟液冒青煙時,說明蠟溫過高了,這時需切斷電源。學(xué)生們在布上描繪時還要邊畫邊提一提布,以免蠟液將布黏在畫板上。封蠟完畢,用手輕輕揉捏布匹,使蠟產(chǎn)生裂紋,可以根據(jù)畫面的需要把握裂紋的位置和多少,因為蠟裂紋是蠟染最具特色的地方。
六、染色
“蠟花”準(zhǔn)備好后開始調(diào)配染液,先用少量溫水初步溶化染料,再在電爐上加熱至滾開,使染料充分溶化,加入少量食鹽,起到促染的作用,待染液冷卻后,放入布匹進(jìn)行冷染,為防止畫蠟被熔,染液的溫度一定要控制在30°C以下.由于學(xué)生較多,課時也有限,還有容器比較小,因此我們的浸染時間稍短,有時還采取刷染的辦法,染色后涼晾再染一次到數(shù)次.
七、退蠟
傳統(tǒng)正規(guī)的退蠟方法是將染好色的布放在沸水中煮至化蠟,那樣需要大爐子加熱大量的水,課堂操作條件不具備,我們曾經(jīng)用過熨斗退蠟法,但退蠟不徹底,這一次我們發(fā)明了冷水洗蠟法,就是直接在冷水中將蠟搓洗下來,這樣退蠟效果不錯,涼干后熨燙平整。這樣,一幅蠟染習(xí)作就完成了。
八、展覽
教學(xué)結(jié)束后,師生一起整理全部作品,并布置了展覽,并一一為作業(yè)拍照,還拍一些展覽的場景,為一段時間以來的學(xué)習(xí)作一個總結(jié),也讓學(xué)生有一個整體回顧、反思和感受的機(jī)會,使對課程的認(rèn)識進(jìn)一步提高。
整個教學(xué)過程下來,我有一些心得體會,在此與大家分享.
讓學(xué)生們有一個自由輕松的環(huán)境,使他們興致勃勃地去創(chuàng)作和實踐,如在構(gòu)圖方面,老師可推薦的一些傳統(tǒng)的 適合蠟染的花樣讓學(xué)生做,若他們想嘗試一些自己喜愛的形象圖案如一些小寵物形象、卡通人物等,老師不要干涉,應(yīng)理解學(xué)生的意愿,只從工藝的角度幫他們整理畫稿,這樣出來的作品更多姿多彩,更富有時代特色,當(dāng)學(xué)生們得到了自己親手制作的蠟染作品,顯出高興和滿足,體驗到成就感.
在實操中采取教與學(xué)相結(jié)合的方式,教師先經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)和試驗,然后將自己的制作經(jīng)驗傳授給學(xué)生,加強(qiáng)師生之間的互學(xué)互動,在這個過程中往往老師也可以從學(xué)生那里學(xué)到一些東西,即所謂的教學(xué)相長.另外要鼓勵學(xué)生拓展思路、展開想象,大膽做一些新的嘗試.總之,創(chuàng)設(shè)一個良好的學(xué)習(xí)創(chuàng)作氛圍,利于激發(fā)其創(chuàng)作熱情,以達(dá)到理想的教學(xué)效果和培養(yǎng)學(xué)生積極的創(chuàng)造性思維和審美能力的目的。
以上所寫實際是我蠟染教學(xué)的一個粗淺總結(jié),我也知道一定有很多同行比我做得更好,也相信自己在今后的學(xué)習(xí)實踐中能不斷積累和總結(jié)經(jīng)驗,取得更大的進(jìn)步.
提供有助于學(xué)習(xí)的環(huán)境:①營造和諧的實習(xí)人文環(huán)境:實習(xí)生初到醫(yī)院,要熱情接待,安排好食宿,保證安全。帶教老師與學(xué)生交朋友,生活上多關(guān)心體貼,學(xué)習(xí)上多幫助,人際交往上多指導(dǎo),使學(xué)生進(jìn)入醫(yī)院后無恐懼和陌生感,很快融入新環(huán)境,進(jìn)入新角色。②建立新型的師生關(guān)系,增強(qiáng)護(hù)生交流技巧:老師必須在教學(xué)中有意識地培養(yǎng)師生感情。對學(xué)生應(yīng)持友好、接納、信任的態(tài)度。③合理運用語言技巧:臨床教師與學(xué)生初次見面時,用親切自然的語言介紹自己。鼓勵學(xué)生提問,并容許學(xué)生表達(dá)他們的思想和見解;還要善于運用身體語言,如衣著整潔、操作規(guī)范、表情自然,并輔以點頭、微笑或拍學(xué)生的肩等。
進(jìn)行技能分析:帶教老師根據(jù)我科特點,對更具不同時期入科的護(hù)生特點進(jìn)行操作能力的評估。①實習(xí)初期(1~3個月):護(hù)生剛接觸臨床對護(hù)理操作技術(shù)有一定的理論基礎(chǔ),對各科的病種特點,還沒有全面的認(rèn)識,有些護(hù)理技術(shù)還只停留在簡單的會做,但不規(guī)范。②實習(xí)中期(4~6個月):經(jīng)過一個階段的臨床實習(xí),護(hù)生對護(hù)理操作有了一定的了解和掌握,此時則認(rèn)為護(hù)理操作只是單純的加藥打針而已。對嚴(yán)格的查對制度和操作規(guī)程重視不夠。對各項護(hù)理操作則是一知半解。此時卻自以為是,憑著主觀感覺去做。③實習(xí)后期(進(jìn)入臨床6個月后):護(hù)生能在帶教老師的指導(dǎo)下,完成各項護(hù)理技術(shù)操作。部分護(hù)生能夠獨立進(jìn)行常用的護(hù)理操作,掌握護(hù)理操作技能,但熟練和應(yīng)變程度不高。
明確操作規(guī)程:①明確操作程序:臨床上操作種類繁多,學(xué)生進(jìn)入臨床往往感到陌生,要求實習(xí)生熟記程序后,再通過實踐應(yīng)用掌握。②帶教前應(yīng)先向護(hù)生講明本班次的工作程序、要求。③實行一對一跟班次帶教,根據(jù)不同的實習(xí)階段采取不同的方法。實習(xí)早期(進(jìn)入臨床1~3個月):原則上老師做,學(xué)生看;實習(xí)中期(進(jìn)入臨床4~6個月):在老師指導(dǎo)下完成一些基礎(chǔ)操作,如測量生命體征、基礎(chǔ)護(hù)理等工作;實習(xí)后期(進(jìn)入臨床6個月以后):老師放手不放眼,讓護(hù)生獨立完成護(hù)理操作,培養(yǎng)護(hù)生的信心和能力,為進(jìn)入工作崗位做準(zhǔn)備。
以正常速度進(jìn)行示范:①將在本科室要求掌握的各種技術(shù)操作分配給不同的帶教老師,進(jìn)行培訓(xùn)和講解。②對每一項技術(shù)操作都應(yīng)耐心講解,反復(fù)示教,并鼓勵其大膽動手,在實踐中總結(jié)提高。
采取整體學(xué)習(xí)或分項學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行操作技能的教學(xué):①在操作過程中先將相關(guān)的原理、適應(yīng)證、護(hù)理觀察等內(nèi)容逐項講解,操作完畢進(jìn)行講評,指出問題所在,這樣既能鞏固學(xué)生理論知識,又增強(qiáng)操作步驟的記憶,然后再組織學(xué)生強(qiáng)化訓(xùn)練。②鼓勵學(xué)生多爭取機(jī)會,在教師的指導(dǎo)下多做多練;對第一次獨立操作的學(xué)生,帶教教師在旁指導(dǎo)并可于操作完畢后對學(xué)生的操作過程進(jìn)行分析,糾正操作中的不規(guī)范之處,并結(jié)合臨床講述相關(guān)理論知識。
安排足夠的練習(xí)時間:為提高學(xué)生的操作技能,對學(xué)生開放科室示教室,示教室內(nèi)放置各項操作物品,提供給學(xué)生增加練習(xí)的機(jī)會,教師定時檢查輔導(dǎo),發(fā)現(xiàn)問題及時解決,以此彌補(bǔ)課時少的問題,使學(xué)生達(dá)到再現(xiàn)操作和自然而然地控制操作的目的。
為學(xué)生的操作提供增強(qiáng)性反饋:帶教教師應(yīng)鼓勵學(xué)生通過觀察自己的動作進(jìn)行自我評價;同時帶教教師在學(xué)生操作完成后進(jìn)行評價,對重點、難點進(jìn)行分析,從而做到理論和實踐緊密結(jié)合。
促進(jìn)技術(shù)遷移:操作考核后,先由護(hù)生對自己操作全過程進(jìn)行評估,糾正自己發(fā)現(xiàn)的問題,然后主考老師提出不足即需要注意的地方,使學(xué)生在本科室所存在的問題能及時糾正。
前言
為適應(yīng)當(dāng)今社會對寬口徑復(fù)合型人才的要求,各學(xué)校都普遍調(diào)整專業(yè)培養(yǎng)方案,增加了一些新的課程,并壓縮了許多課程的課時。如何在被壓縮的課時內(nèi)完成課程預(yù)定任務(wù)是我們面臨的一個挑戰(zhàn)。下面筆者結(jié)合自己的教學(xué)感受、改革思路及成效談?wù)剛€人的體驗。
1.存在問題
1.1操作系統(tǒng)自身現(xiàn)狀
1.1.1操作系統(tǒng)課程講述操作系統(tǒng)核心的基本設(shè)計原理,由于不涉及具體的實現(xiàn)細(xì)節(jié),學(xué)生學(xué)習(xí)起來可能會覺得比較空泛。
1.1.2課程內(nèi)容陳舊,更新較慢。筆者認(rèn)為操作系統(tǒng)的發(fā)展日新月異,課程內(nèi)容應(yīng)該反映當(dāng)前最新的研究熱點及新技術(shù),如計算機(jī)安全、多處理機(jī)操作系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)研究與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)等。
1.1.3課程內(nèi)容枯燥難懂。由于很多教材的內(nèi)容與課堂的講解都很少與實際應(yīng)用相聯(lián)系,因此學(xué)生往往覺得課程中大量的概念、原理抽象而且苦澀難懂,從而對課程學(xué)習(xí)缺乏興趣,最后死記硬背應(yīng)付了事。
1.2教學(xué)過程中存在的問題
1.2.1教學(xué)方法、教學(xué)手段比較單一。主要采用課堂授課方式,以課堂講授為主,形成一種“灌輸式”教學(xué)方法,注重教師教,而學(xué)生思考比較少,實踐更少。至于啟發(fā)式、討論式的教學(xué)方法采用得就更少,課堂缺乏互動,課后缺乏實踐。
1.2.2理論與實際脫節(jié),缺少實例分析。目前教科書的基本結(jié)構(gòu)多為計算機(jī)操作系統(tǒng)的基本原理及五大組成部分。教科書與實際操作系統(tǒng)的結(jié)合存在一定距離,學(xué)生學(xué)與用之間缺乏聯(lián)系。在實際教學(xué)過程中,由于課時及上機(jī)機(jī)時數(shù)不足,一些教師對教材所列的Unix操作系統(tǒng)的實例分析部分基本略去不講;同時由于得不到Unix的源代碼,一些教師沒有對操作系統(tǒng)進(jìn)行過實際分析;此外,師生往往沒有實際上機(jī)環(huán)境。
1.2.3實踐性環(huán)節(jié)薄弱。長期以來,操作系統(tǒng)實驗主要是一些驗證性實驗,實驗教學(xué)內(nèi)容老化,手段單一,學(xué)生覺得枯燥無味,實驗興趣不大,而且實驗教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)偏少,學(xué)生只是接觸了一些皮毛,根本達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和探索精神的目的。
2.相關(guān)解決方案
2.1課程本身改革
2.1.1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,合理選擇教材。操作系統(tǒng)課程教材的內(nèi)容應(yīng)覆蓋CC2004對操作系統(tǒng)課程知識領(lǐng)域的的基本要求。其中有些知識點是操作系統(tǒng)的經(jīng)典內(nèi)容,所有有關(guān)操作系統(tǒng)原理的教材都有涉及,但其深度不一。筆者推薦湯小丹的《計算機(jī)操作系統(tǒng)(第三版)》和魏迎梅等譯的《操作系統(tǒng):內(nèi)核與設(shè)計原理(第四版)》教材。它們?nèi)嫦到y(tǒng)地講述了操作系統(tǒng)的基本概念、原理和方法,以當(dāng)代最流行的兩個操作系統(tǒng)――Windows 2000和Unix為例,全面清楚地展現(xiàn)了當(dāng)代操作系統(tǒng)的本質(zhì)和特點,內(nèi)容具有先進(jìn)性和適應(yīng)性,注重對操作系統(tǒng)的經(jīng)典內(nèi)容的論述,又緊密聯(lián)系當(dāng)代流行的設(shè)計問題,以及當(dāng)前操作系統(tǒng)的發(fā)展方向。
2.1.2結(jié)合當(dāng)代操作系統(tǒng)的最新成果。除了講授經(jīng)典內(nèi)容外,教師應(yīng)盡快、準(zhǔn)確、全面地將國內(nèi)外操作系統(tǒng)研究的最新成果組織到教學(xué)內(nèi)容中,以拓寬學(xué)生的視野;也可適當(dāng)補(bǔ)充學(xué)生課后的文獻(xiàn)讀物,或讓學(xué)生自行查找相關(guān)文獻(xiàn)來時刻與最前端技術(shù)保持同步。
2.1.3結(jié)合主流操作系統(tǒng),實例講解。在講解相關(guān)原理時,可以結(jié)合幾個學(xué)生熟悉的主流操作系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案,讓學(xué)生獲得更多的感性認(rèn)識。例如用Linux作為實例講解效果非常好,首先Linux的源代碼是公開的,并且它是用C語言和匯編語言實現(xiàn),教師講解起來就可以把一部分源代碼拿出來進(jìn)行分析。
2.2教學(xué)方法的改進(jìn)
2.2.1學(xué)生帶著問題來聽課。教師可以在上課之前先把本章中的重點和難點以問題的形式傳達(dá)給學(xué)生,讓學(xué)生帶著這些問題來聽課,讓學(xué)生找出各個問題的答案并自己組織起來,本章內(nèi)容講述完畢后,教師和學(xué)生一起探討問題答案。這樣學(xué)生在聽課過程中就能夠把握本章的重、難點。
2.2.2利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段,豐富教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在多媒體教學(xué)中教師可利用幻燈片、影片展示、講座及圖片模型等形式,圍繞教材盡可能地引用有趣的操作系統(tǒng)知識來激發(fā)學(xué)生的興趣,這樣不但能加深學(xué)生對教材的理解、記憶,保持學(xué)生的注意力,而且可以活躍課堂氣氛,使學(xué)生在輕松愉快的氛圍中學(xué)到知識。
2.2.3在授課過程中,教師可以針對先行課程中的已有知識點,在課堂中通過串講和學(xué)生共同回顧,同時結(jié)合課程內(nèi)容提出新問題來觸發(fā)大家的思考。
2.2.4改變傳統(tǒng)教學(xué)方法,實現(xiàn)教學(xué)手段多元化。通過傳統(tǒng)課堂講授與電子教案和多媒體教學(xué)輔助課件,擴(kuò)大課堂教學(xué)知識容量,提高課堂教學(xué)和多媒體教學(xué)的質(zhì)量及利用率。作為課堂教學(xué)的必要補(bǔ)充,教師應(yīng)開發(fā)操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站,使學(xué)生可以遠(yuǎn)程訪問,為學(xué)生提供一個良好與快捷的學(xué)習(xí)平臺。
2.2.5加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。建議針對Linux操作系統(tǒng)設(shè)計一組系統(tǒng)、全面的實驗題目,監(jiān)督學(xué)生切實完成各個實驗,并適當(dāng)組織學(xué)生進(jìn)行實驗總結(jié)和交流,以確保每個學(xué)生都能掌握并熟練應(yīng)用Linux操作系統(tǒng)實例。另外也可考慮組織學(xué)生對Linux公開源碼的操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行代碼分析。
3.結(jié)語
計算機(jī)應(yīng)用型緊缺人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)是培養(yǎng)計算機(jī)操作系統(tǒng)的應(yīng)用型人才,而不是培養(yǎng)研制計算機(jī)操作系統(tǒng)的特殊人才。因此教師必須打破傳統(tǒng)計算機(jī)操作系統(tǒng)的教學(xué)方法,建立一套有效的計算機(jī)操作系統(tǒng)教學(xué)模式,形成新的計算機(jī)操作系統(tǒng)課程教學(xué)體系結(jié)構(gòu)。故計算機(jī)操作系統(tǒng)教學(xué)改革的主要目標(biāo)是:探索出滿足應(yīng)用型緊缺人才培養(yǎng)的有效途徑、措施、手段和方法,提出計算機(jī)操作系統(tǒng)應(yīng)用型緊缺人才培養(yǎng)的全新教學(xué)模式。計算機(jī)操作系統(tǒng)的全新教學(xué)模式應(yīng)貫穿“原理―應(yīng)用―實訓(xùn)”這一主線,將計算機(jī)操作系統(tǒng)的原理與應(yīng)用兼收并舉。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號:G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)18-0101-03
操作系統(tǒng)是高等學(xué)校計算機(jī)類專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程,其在計算機(jī)課程體系中處于重中之重的地位。學(xué)習(xí)本課程有助于學(xué)生對前期的專業(yè)基礎(chǔ)知識進(jìn)行整合、應(yīng)用與提升,形成對計算機(jī)系統(tǒng)的整體認(rèn)識。設(shè)計好該課程的實驗課有助于學(xué)生形象和深刻地理解理論課中講述的概念、原理和技術(shù),提升學(xué)習(xí)興趣,提高理論水平和大型軟件的開發(fā)能力。
1操作系統(tǒng)實踐教學(xué)現(xiàn)狀
操作系統(tǒng)實踐教學(xué)一直是操作系統(tǒng)課程中的重點和難點。因重視程度、師資水平、學(xué)生基礎(chǔ)等種種因素的影響,各高校對實驗內(nèi)容的選取不一,難度也有差異。目前,國內(nèi)外高校操作系統(tǒng)實踐教學(xué)主要采用四種模式[1][2]:1)模擬性實驗是針對操作系統(tǒng)中一些典型功能或算法,如進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存分配、頁面置換、文件系統(tǒng)、死鎖檢測、磁盤調(diào)度等進(jìn)行編程實現(xiàn),這種模式并不對真實的系統(tǒng)資源進(jìn)行訪問和修改;2)源代碼閱讀實驗是通過閱讀并理解具體操作系統(tǒng)的源代碼以達(dá)到理解操作系統(tǒng)原理和技術(shù)的目的;3)操作系統(tǒng)內(nèi)核擴(kuò)展實驗是選擇一個內(nèi)核簡單的教學(xué)用操作系統(tǒng),對基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行完善和擴(kuò)展。根據(jù)內(nèi)核提供的接口,對相關(guān)模塊如進(jìn)程管理、進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程同步、虛擬存儲以及文件系統(tǒng)功能進(jìn)行設(shè)計實現(xiàn),通過實驗學(xué)生可以對操作系統(tǒng)有一個相對完善的整體認(rèn)識;4)獨立設(shè)計實現(xiàn)內(nèi)核實驗。國內(nèi)部分一流研究型大學(xué)要求學(xué)生獨立或合作實現(xiàn)一個結(jié)構(gòu)相對簡單但功能較完備的小型操作系統(tǒng)。通過構(gòu)造真正的操作系統(tǒng)來建立操作系統(tǒng)原理的整體概念,實驗難度較大。
2河北地質(zhì)大學(xué)操作系統(tǒng)實踐教學(xué)內(nèi)容探索
為了配合河北地質(zhì)大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“試點班”的教學(xué)改革,我院在操作系統(tǒng)課程實踐教學(xué)上進(jìn)行了深入的研究和探討,實踐教學(xué)內(nèi)容經(jīng)歷了難度逐步加大的過程。第一階段,即在2010級和2011級學(xué)生中,借鑒了北京大學(xué)操作系統(tǒng)課程實踐教學(xué)模式,使用Nachos作為操作系統(tǒng)的實踐教學(xué)平臺,要求學(xué)生對Nachos操作系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和完善;第二階段,即在2012級和2013級學(xué)生中,借鑒了南京大學(xué)操作系統(tǒng)實踐課程教學(xué)模式,要求學(xué)生設(shè)計并實現(xiàn)一個微型操作系統(tǒng)內(nèi)核。
2.1 基于Nachos操作系統(tǒng)的實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計
Nachos是美國加州大學(xué)伯克萊分校在操作系統(tǒng)課程中已多次使用的操作系統(tǒng)課程設(shè)計平臺,在美國很多大學(xué)中得到了應(yīng)用。Nachos(C++語言版)建立在一個軟件模擬的虛擬機(jī)之上,模擬了MIPS R2/3000的指令集、主存、中斷系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)以及磁盤系統(tǒng)等操作系統(tǒng)所必須的硬件系統(tǒng),源碼有一萬多行。Nachos不是向?qū)W生展示一個成功的操作系統(tǒng),而是讓學(xué)生在一個框架下發(fā)揮自己的創(chuàng)造性進(jìn)行擴(kuò)展[3-4]。
該實驗主要是要求學(xué)生在閱讀和分析Nachos操作系統(tǒng)源碼的基礎(chǔ)上,掌握該操作系統(tǒng)框架,對線程管理模塊、內(nèi)存管理模塊和文件管理模塊進(jìn)行擴(kuò)展。具體如下:
1)線程管理模塊擴(kuò)展
在閱讀Nachos線程管理模塊源碼的基礎(chǔ)上,對線程管理模塊進(jìn)行擴(kuò)充。具體包括:擴(kuò)展線程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),增加“用戶ID、線程ID”兩個數(shù)據(jù)成員,同時在Nachos現(xiàn)有的線程管理機(jī)制中增加對這兩個數(shù)據(jù)成員的維護(hù)機(jī)制;增加全局性線程管理機(jī)制,在Nachos中增加對線程數(shù)量的限制,使得Nachos中最多能夠同時存在128個用戶線程;擴(kuò)展同步機(jī)制,實現(xiàn)鎖和條件變量,并應(yīng)用Nachos中的信號量、鎖和條件變量,實現(xiàn)“生產(chǎn)者―消費者問題”;擴(kuò)展線程調(diào)度算法,實現(xiàn)基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法。
2)存儲管理模塊擴(kuò)充
在閱讀Nachos存儲管理部分源碼的基礎(chǔ)上,對存儲管理模塊進(jìn)行擴(kuò)展。具體包括:擴(kuò)展TLB管理機(jī)制,增加異常處理功能,并為TLB機(jī)制實現(xiàn)一種合適的頁面替換算法,以盡可能避免系統(tǒng)顛簸的產(chǎn)生;設(shè)計并實現(xiàn)一個全局性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如空閑鏈表、位圖等)來進(jìn)行內(nèi)存的分配和回收,并記錄當(dāng)前內(nèi)存的使用狀態(tài);打破Nachos的單線程限制,使得Nachos系統(tǒng)支持多個線程同時存在于內(nèi)存中;基于TLB機(jī)制的異常處理和頁面替換算法的實踐,實現(xiàn)缺頁中斷處理。
3)文件管理模塊擴(kuò)充
在閱讀Nachos文件系統(tǒng)相關(guān)源碼的基礎(chǔ)上,理解Nachos文件系統(tǒng)的工作原理,對文件管理模塊進(jìn)行擴(kuò)充。具體包括:擴(kuò)展文件屬性,增加文件描述信息,嘗試突破文件名長度的限制;擴(kuò)展文件長度,改直接索引為間接索引,以突破文件長度不得超過4KB的限制,并可以動態(tài)調(diào)整文件長度;對文件的創(chuàng)建操作和寫入操作進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模允蛊浞蠈嵺`要求。
2.2 基于微型操作系統(tǒng)內(nèi)核的實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計
微型操作系統(tǒng)內(nèi)核設(shè)計是從建立操作系統(tǒng)整體概念的思想出發(fā),選擇最能反映操作系統(tǒng)核心技術(shù)的實驗內(nèi)容,像“搭積木”一樣逐步構(gòu)建操作系統(tǒng)[5-6]?;赨buntu操作系統(tǒng)上搭建的Bochs虛擬環(huán)境作為微型操作系統(tǒng)的硬件平臺,設(shè)計下述幾個循序漸進(jìn)的實驗單元[7-8]。
1)引導(dǎo)程序
引導(dǎo)程序的本質(zhì)是將位于外存上的應(yīng)用程序或系統(tǒng)加載到內(nèi)存指定位置,并為其準(zhǔn)備好運行環(huán)境。本實驗單元分層次、循序漸進(jìn)展開以下實驗內(nèi)容:在引導(dǎo)程序中實現(xiàn)實模式到保護(hù)模式的切換;加載程序到內(nèi)存指定位置,并進(jìn)行實驗測試。該實驗階段,學(xué)生利用匯編語言搭建引導(dǎo)程序,深刻理解計算機(jī)啟動之后至操作系統(tǒng)工作之前,計算機(jī)內(nèi)部的工作情況,為理解操作系統(tǒng)工作原理和操作系統(tǒng)內(nèi)核的設(shè)計和開發(fā)打下基礎(chǔ)。
2)進(jìn)程管理
在實驗(1)基礎(chǔ)之上實現(xiàn)微內(nèi)核操作系統(tǒng)的進(jìn)程管理功能。該實驗單元依次展開以下實驗環(huán)節(jié):進(jìn)程創(chuàng)建、進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程同步機(jī)制、進(jìn)程通信機(jī)制。
學(xué)生在完成理論課學(xué)習(xí)及部分Linux相關(guān)源碼閱讀的基礎(chǔ)上,完成該部分實驗。其中進(jìn)程創(chuàng)建實驗內(nèi)容包括進(jìn)程PCB定義、內(nèi)核初始化、idel進(jìn)程創(chuàng)建、內(nèi)核進(jìn)程創(chuàng)建等;進(jìn)程調(diào)度實驗需要進(jìn)行系統(tǒng)中斷設(shè)置、進(jìn)程隊列管理、調(diào)度算法設(shè)計等;進(jìn)程同步機(jī)制實驗主要實現(xiàn)PV操作,并通過生產(chǎn)者消費者問題進(jìn)行驗證。進(jìn)程通信實驗主要實現(xiàn)基于消息的進(jìn)程通信機(jī)制,保證內(nèi)核進(jìn)程之間的正確通信。通過該實驗單元,學(xué)生可站在內(nèi)核角度,深刻理解進(jìn)程實體、調(diào)度機(jī)制;掌握進(jìn)程同步及通信原理,為深刻理解操作系統(tǒng)并發(fā)的概念奠定基礎(chǔ)。
3)內(nèi)存管理
在實驗(2)基礎(chǔ)之上進(jìn)行微內(nèi)核操作系統(tǒng)內(nèi)存管理模塊的設(shè)計和開發(fā)。該實驗單元主要包括物理內(nèi)存管理、分頁機(jī)制及地址映射、用戶進(jìn)程創(chuàng)建等內(nèi)容。在實現(xiàn)內(nèi)存管理基礎(chǔ)之上,構(gòu)建用戶進(jìn)程。通過該實驗單元,學(xué)生可站在內(nèi)核角度,深刻理解分頁機(jī)制、地址映射等概念,把握操作系統(tǒng)內(nèi)存管理的本質(zhì)。
4)系統(tǒng)調(diào)用
在實驗(3)基礎(chǔ)之上實現(xiàn)簡單的系統(tǒng)調(diào)用fork()、exit()等。通過該實驗單元,幫助學(xué)生理解操作系統(tǒng)為用戶提供服務(wù)的方式,體會系統(tǒng)調(diào)用的本質(zhì)。
3 操作系統(tǒng)實踐教學(xué)的實施方案
為了保質(zhì)保量地完成操作系統(tǒng)實踐教學(xué)內(nèi)容,獲得理想的教學(xué)效果,在實施過程中采取了下述措施。
1)本著“理論和實踐兩手都要硬”的原則,對操作系統(tǒng)的實驗課程實行單列,即脫離其理論課程母體,獨立作為一門課程設(shè)置。
2)在操作系統(tǒng)理論教學(xué)過程中滲入linux源代碼分析環(huán)節(jié)。例如,對進(jìn)程控制部分原理講解后,對 Linux0.11版本中相應(yīng)的代碼片段進(jìn)行分析,以達(dá)到原理與實現(xiàn)相結(jié)合的目的,從而給實踐教學(xué)中相應(yīng)實驗單元的代碼實現(xiàn)提供參考。
3)為了協(xié)調(diào)理論講解和實驗項目的進(jìn)度,在時間安排上進(jìn)行了跨學(xué)期設(shè)計。例如,基于Nachos操作系統(tǒng)的前兩個實驗與理論課同學(xué)期安排;因操作系統(tǒng)理論課中的文件管理部分內(nèi)容在學(xué)期末講解,則將第三個實驗即文件管理模塊擴(kuò)充實驗安排在暑假,利用兩周時間集中完成,第二學(xué)期再進(jìn)行項目驗收;因為基于微型操作系統(tǒng)的引導(dǎo)實驗跟操作系統(tǒng)的先修課程結(jié)合緊密,并且可以打破一個實用操作系統(tǒng)裝載運行的神秘感,為此安排在操作系統(tǒng)開課前的寒假集中完成,其他實驗與理論課同學(xué)期進(jìn)行。
4)UNIX程序設(shè)計課程與操作系統(tǒng)實踐教學(xué)協(xié)調(diào)安排。首先讓學(xué)生通過UNIX程序設(shè)計課程掌握系統(tǒng)調(diào)用的功能及應(yīng)用,產(chǎn)生感性認(rèn)識,使得其在完成操作系統(tǒng)實驗單元的某些系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)時目標(biāo)明確,思路清晰。
5)加強(qiáng)實驗過程管理,弱化對實驗結(jié)果的評判。教師嚴(yán)格把控實驗進(jìn)度,每個實驗單元完成后,教師逐一嚴(yán)格驗收程序,認(rèn)真批改實驗報告,并進(jìn)行總結(jié)和講評,幫助學(xué)生在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗,從感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識。
4 操作系統(tǒng)實踐教學(xué)效果
2010、2011級計算機(jī)科學(xué)技術(shù)“試點班”所有學(xué)生都能讀懂Nachos操作系統(tǒng)給的源碼并進(jìn)行改進(jìn)和功能擴(kuò)充,大大提高了其開發(fā)和調(diào)試底層軟件的能力、開發(fā)大型復(fù)雜軟件的能力和獨立解決實際問題的能力,部分學(xué)生的軟件開發(fā)能力達(dá)到甚至超過國內(nèi)著名重點大學(xué)學(xué)生的水平。國防科大計算機(jī)學(xué)院的教師來我院訪問交流,對學(xué)生的操作系統(tǒng)的設(shè)計成果進(jìn)行了觀摩,給予了充分肯定。2010級秦棟同學(xué)在求職面試時講述了自己完成Nachos操作系統(tǒng)的項目經(jīng)歷,收到面試官的認(rèn)可;2010級劉歡、2011級石雯、2012級楊超杰等同學(xué)在中科院軟件所研究生復(fù)試時匯報了自己的操作系統(tǒng)設(shè)計作品,均獲得了較高的復(fù)試成績。2011級田天和陳瑞同學(xué)在中科大選擇跟操作系統(tǒng)相關(guān)的研究題目并能順利完成畢業(yè)設(shè)計,這跟他們在操作系統(tǒng)實驗中動手能力的提高不無關(guān)系。學(xué)生們的種種表現(xiàn)說明這些學(xué)生的實踐動手能力不遜于重點大學(xué)的學(xué)生,也是對我們實踐教學(xué)改革的極大肯定。
5 結(jié)束語
操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)的核心組成部分,課程的實踐教學(xué)內(nèi)容也隨著教學(xué)改革的進(jìn)展進(jìn)行合理調(diào)整和更新。該課程實踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計使學(xué)生在復(fù)雜軟件系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)方面得到一次十分重要的工程訓(xùn)練,在專業(yè)能力方面獲得顯著提升。而這一訓(xùn)練與能力的提升是其他任何課程不可替代的。該課程的教學(xué)改革仍在探索之中,提高操作系統(tǒng)實踐教學(xué)的質(zhì)量,需要從課程實踐的內(nèi)容設(shè)置、實施等方面進(jìn)行思考、探索、實踐和總結(jié),結(jié)合每一學(xué)年具體的教學(xué)進(jìn)度和學(xué)生實際能力的差異進(jìn)行調(diào)整,由淺入深、循序漸進(jìn)地展開,以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)綜合能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升教學(xué)質(zhì)量的目的,為學(xué)生未來從事高性能應(yīng)用軟件的開發(fā)打下堅實的基礎(chǔ)。
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[3] Peiyi Tang. Study Book.CSC2404/66204:Operating Systems.2002.
[4] 趙炯.Linux內(nèi)核完全剖析――基于0.12內(nèi)核[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.
[5] 費翔林,李敏,葉保留.Linux操作系統(tǒng)實驗教程[M]. 北京:高等教育出版社,2010
《操作系統(tǒng)》課程是計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課,該課程不僅要求學(xué)生較好地掌握理論基礎(chǔ),而且要求培養(yǎng)學(xué)生良好的課程實踐能力。由于該課程的內(nèi)容比較抽象、深奧,并且課程實驗難做,實驗效果不明顯,所以,該課程的實踐環(huán)節(jié)在很多學(xué)校成為擺設(shè),有的學(xué)校干脆去掉實踐環(huán)節(jié)。然而,實踐教學(xué)又是本門課的重要組成部分,實踐教學(xué)對于學(xué)生理解和掌握操作系統(tǒng)的基本原理和方法,為今后從事系統(tǒng)程序設(shè)計,并發(fā)程序設(shè)計,多用戶環(huán)境應(yīng)用程序設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。所以,本門課不但必須包含實踐內(nèi)容, 而且還應(yīng)該加強(qiáng),使之能更好地輔助課堂教學(xué)。[1]
2 《操作系統(tǒng)》實踐環(huán)節(jié)的運作情況
經(jīng)過對各高校《操作系統(tǒng)》實踐教學(xué)的調(diào)查,《操作系統(tǒng)》實踐部分的開設(shè)形式主要有以下四種:
2.1 驗證操作系統(tǒng)部分功能的實驗
這種實驗方式最簡單,主要思路是,以某個實際的商業(yè)操作系統(tǒng)為實驗環(huán)境,學(xué)生可以嘗試執(zhí)行操作系統(tǒng)提供的某些功能,能力更強(qiáng)的學(xué)生還可利用操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)編寫、運行程序,以改進(jìn)功能。通過這兩種方式,學(xué)生可體驗操作系統(tǒng)原理在實際商用操作系統(tǒng)中是如何工作的。
這種方式的特點是,學(xué)生不必編寫操作系統(tǒng)功能實現(xiàn)的代碼,對完全理解操作系統(tǒng)的內(nèi)涵意義不大。
2.2 模擬經(jīng)典算法的實驗
這是比較常見的一種實驗方式。其執(zhí)行過程是,由教師選取操作系統(tǒng)中的一些經(jīng)典算法,如讀者-寫者問題,電梯算法,讓學(xué)生使用其熟悉的編程語言(如:C語言、C++語言)來實現(xiàn)算法。
該方式與程序設(shè)計課程的上機(jī)環(huán)節(jié)相似,這有助于學(xué)生理解《操作系統(tǒng)》的理論和技術(shù),但是,這種方式由于缺乏訓(xùn)練學(xué)生對操作系統(tǒng)完全性的把握,達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生完整掌握操作系統(tǒng)的目的。
2.3 替換實際操作系統(tǒng)的主要模塊
這種方式對學(xué)生的編程能力要求較高。其執(zhí)行過程是,以開源的操作系統(tǒng)為平臺,要求學(xué)生選取其中的主要功能模塊,并對其進(jìn)行替換及擴(kuò)展。然而,開源的操作系統(tǒng)一般比較龐大,結(jié)構(gòu)環(huán)境復(fù)雜,對師生的要求很高,一般高校實施的效果不好,最終只有小部分學(xué)生達(dá)到實驗?zāi)康?,學(xué)生的受益面不大。[3]
2.4 設(shè)計一個操作系統(tǒng)雛形
這種方式的執(zhí)行過程是,教學(xué)中可選取一個包含簡單內(nèi)核的教學(xué)操作系統(tǒng),讓學(xué)生逐步改進(jìn)、擴(kuò)展其功能;或者干脆讓學(xué)生設(shè)計一個全新的操作系統(tǒng)雛形,該雛形包含操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核功能,如處理機(jī)管理、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理、文件管理功能。
該方式與課程實驗教學(xué)目標(biāo)一致,理論上比較理想,但在實際的執(zhí)行過程中,由于操作系統(tǒng)是一個大型的系統(tǒng)軟件,其設(shè)計、結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜,因此這種方式實施起來難度很大。
3 在教學(xué)操作系統(tǒng)GeekOS上完成實驗教學(xué)
由于一般的商業(yè)操作系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜,結(jié)構(gòu)龐大,學(xué)生規(guī)定課時內(nèi)很難全面掌握,同時,這些操作系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟,差不多實現(xiàn)了全部功能,學(xué)生沒有多少新的工作可做。所以,設(shè)計一個基于教學(xué)操作系統(tǒng)的實踐教學(xué)平臺顯得尤為迫切和必要。
3.1 教學(xué)操作系統(tǒng)的分類
教學(xué)操作系統(tǒng)有兩大類:一類是針對RISC結(jié)構(gòu)MIPS處理器的,例:Nachos;另一類是針對CISC結(jié)構(gòu)的X86通用處理器的,例:Minix、 GeekOS。
3.2 GeekOS操作系統(tǒng)概述
最通用的處理器是CISC結(jié)構(gòu)的X86通用處理器。它是一個用C語言開發(fā)的操作系統(tǒng),學(xué)生可以在Linux或UNIX環(huán)境下對其進(jìn)行功能擴(kuò)充,也可以在g(project1等項目中還包含有磁盤鏡像diskc.img),makefile項目管理文件。
2) Include文件夾。包含兩個子目錄,分別是geekos和libc,在geekos子目錄中有kthread.h,keyboard.h等頭文件,在libc中包含有GeekOS支持的C語言標(biāo)準(zhǔn)字符串函數(shù)頭文件string.h。
3) scripts文件夾。包含項目編譯時用到的一些腳本文件。
4) src文件夾。包含系統(tǒng)內(nèi)核源代碼,用戶修改GeekOS系統(tǒng)時要修改的源代碼如main.c等都位于這個目錄中,在User子文件夾中一般是用來存放用戶的測試文件,在tools子目錄中的代碼是用來建立pfat測試文件系統(tǒng)的。
3.3.2七個項目的功能
project0:在該項目中,要求學(xué)生實現(xiàn)一個內(nèi)核級的I/O進(jìn)程,該進(jìn)程能從鍵盤接收一個按鈕,并顯示在顯示屏上。該項目的目的是讓學(xué)生了理解GeekOS的編譯、鏈接和運行,明白計算機(jī)系統(tǒng)是如何啟動的。
project1:在該項目中,要求學(xué)生熟悉可執(zhí)行鏈接文件(ELF)的格式,并通過編程程序來分析該文件,同時將分析結(jié)果送到加載器。該項目的目的是讓學(xué)生理解ELF文件的結(jié)構(gòu),使學(xué)生掌握如何加載和運行可執(zhí)行文件。
在提供的GeekOS內(nèi)核系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,為學(xué)生設(shè)計了7個由易到難的設(shè)計項目用于GeekOS的改進(jìn)。這些項目分別涵蓋了操作系統(tǒng)內(nèi)核的各個基本模塊:系統(tǒng)啟動,進(jìn)程管理,存儲管理,文件系統(tǒng),訪問控制以及進(jìn)程間通信。7個項目都規(guī)定了改進(jìn)的目標(biāo),并提供了一些設(shè)計指導(dǎo)性的意見,但沒有提供源代碼,所以學(xué)生首先必須熟悉GeekOS的基本工作原理,才能開展各個項目的設(shè)計與實現(xiàn)。
project2:在該項目中,要求學(xué)生編程來支持用戶態(tài)進(jìn)程,這種支持包括初始化用戶態(tài)進(jìn)程空間、初始化用戶進(jìn)程空間、切換用戶進(jìn)程、導(dǎo)入用戶程序。該項目中,計算機(jī)存儲分配方式還是采用段式分配。該項目實現(xiàn)后,學(xué)生就可以使用GeekOS提供的命令行解釋器Shell運行一些命令來執(zhí)行PFAT文件系統(tǒng)內(nèi)的用戶測試程序。
project3:在該項目中,要求學(xué)生改進(jìn)GeekOS的調(diào)度程序,實現(xiàn)基于4級反饋隊列的調(diào)度算法(初始GeekOS系統(tǒng)僅提供了FIFO進(jìn)程調(diào)度算法),并實現(xiàn)信號量,支持進(jìn)程間通信。
project4:在該項目中,要求學(xué)生編程實現(xiàn)分頁虛擬存儲管理,以替代前述項目中一直采用的段式存儲管理。學(xué)生實現(xiàn)分頁式虛存管理以后,系統(tǒng)在內(nèi)存不足時,就可以將部分內(nèi)存頁面調(diào)出送到硬盤,以緩解內(nèi)容壓力,實現(xiàn)虛擬存儲技術(shù)。
project5:在該項目中,要求學(xué)生實現(xiàn)GOSFS文件系統(tǒng),該文件系統(tǒng)采用虛擬文件系統(tǒng),可加載不同的文件系統(tǒng),PFAT只讀文件系統(tǒng)是默認(rèn)加載的文件系統(tǒng)。該項目的目的是要實現(xiàn)一個多級目錄的、可讀寫的文件系統(tǒng)。
project6:在該項目中,要求在文件系統(tǒng)中新增一個訪問控制列表,并使用匿名半雙工管道實現(xiàn)進(jìn)程間通信。
4 《操作系統(tǒng)》實踐環(huán)節(jié)的考核
《操作系統(tǒng)》實踐環(huán)節(jié)的考核非常重要,好的考核將激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí),達(dá)到實驗效果,辦法如下:
1)教師制定實驗報告格式和要求,教師對學(xué)生完成的實驗報告的作檢查和評價;
2)對設(shè)計性實驗,要求學(xué)生回答并作出評價,回答的問題主要有:闡述解決該問題的算法思想、所使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是如何設(shè)計的、使用的測試用例是如何選取和設(shè)計的、算法性能怎么樣。