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1、 “大学计算机基础”中操作系统基础知识的教学策略思考 汪昌健陈跃新解语伏西平摘要:本文针对非计算机专业本科生“大学计算机基础”课程中的操作系统教学内容,分析了“大学计算机基础”操作系统教学的特殊之处,并提出了根据知识分类设计基于前概念的教学策略和基于类比案例的教学策略。关键词:大学计算机基础;操作系统;教学策略:G642 文献标志码:B1问题的提出计算机基础教学旨在为非计算机专业学生提供计算机知识、能力与素质方面的教育,提高学生的计算机素质,为将来利用计算机解决本专业实际问题打下基础。在计算机基础课程系列中,作为第一门计算机课程,“大学计算机基础”发挥着重要作用,承担着普及计算机基础知识,提高
2、学生计算机操作水平,为后续学习做好准备的重任。操作系统是计算机系统核心组成部分。从理论学习的角度看,操作系统实现中所采用的思想与方法也被广泛应用在整个计算机科学与技术领域。了解操作系统的功能和基本工作原理,对于理解计算机系统的工作机理具有重要意义。从操作技能培养的角度看,应用软件与操作系统的关系十分密切,学习操作系统知识有益于对应用软件的理解和对操作技能的掌握。与计算机专业“操作系统”课程相比,“大学计算机基础”操作系统部分的教学存在着特殊之处:(1) 教学目标不同。“操作系统”课程是计算机专业的核心课程之一,目标是使学生掌握操作系统基本概念和结构,理解各子系统的工作原理及设计方法,培养其操作
3、系统应用、维护、管理的能力,重在学习原理,掌握设计与开发技术。与之不同的是,“大学计算机基础”操作系统教学以基础知识教学为主、操作技能训练为辅,目标是使学生掌握一些系统软件基础知识,结合操作训练,加深其对计算机系统工作机理的认识,重在理解与应用。(2) 教学对象不同。计算机专业“操作系统”课程安排较晚,原因在于前导课程的教学需要一定的周期,包括“计算机程序设计”、“数据结构与算法”、“计算机原理”等,经过前导课程学习的学生建立了支持理解操作系统知识的知识结构,较为熟悉计算机系统。而“大学计算机基础”课程开设在入学之初,大部分学生缺乏系统的学习,对计算机的认识很多是靠经验和直观感觉获取的,与科学
4、概念之间存在着差距。(3) 教学条件不同。从前导内容看,“操作系统”课程的前导课程较为完善,知识结构之间的衔接更为连贯;而“大学计算机基础”操作系统部分的前导内容仅涉及计算机基本组成、基本工作原理等,知识点之间联系较为松散。从课时上看,“操作系统”课程课时安排充分,而“大学计算机基础”能够分配给操作系统部分教学的课时相当有限,以我校为例,课堂学时仅4学时。从实验环节看,“操作系统”课程开设的多是验证性实验,与理论教学相呼应;而“大学计算机基础”操作系统实验以操作训练为主,重在对操作技能的培养。这些区别表明“大学计算机基础”操作系统教学不可能采取“操作系统”课程的教学模式,要在短学时内取得较好的
5、教学效果应设计更符合该课程特点的教学策略。虽然随着计算机技术的发展以及信息技术教育在中小学的普及,越来越多大学新生的计算机基础水平已经摆脱了“零起点”,但是,他们对一些基本概念的理解还仅限于直观认知的水平,大多并不系统和准确。大学计算机基础操作系统部分的教学重在理解与应用,其内容以基本概念为主,辅以基本操作训练,可以帮助学生建立基于科学概念的对计算机系统工作机理的正确认知。但是,根据认知理论,学生的学习是以其原有的经验、心理结构和信念为基础来建构知识的,学生缺乏对计算机系统准确的认知基础必然会给大学计算机基础课程教学带来不利的影响,增加其难度,因此,根据教学对象的认知特点设计教学策略就成为“大
6、学计算机基础”课程教学研究的重要问题。2基于迁移理论的教学策略设计根据“大学计算机基础”课程教学对象的特点,我们可以将教学内容归纳为两类,一类是学生已经具有了一定的经验和直观认识,但认知不够准确或全面的知识点,另一类是学生完全缺乏相关经验和背景的新知识点。学习是一个连续的过程,任何学习都是在学生已有的知识经验和认知结构等的基础上进行的,而新的学习过程及其结果又会对学生原有的知识经验和认知结构等产生影响。因此,教学应尽可能的利用其原有知识、创设情境,促成新知识点与学生原有知识之间的关系。迁移理论是教学策略设计中的常用理论,它体现了新旧学习之间的相互影响。迁移是“在一种情境中技能、知识和理解的获得
7、或态度的形成对另一种情境中的技能、知识和理解的获得或态度的形成的影响”(James M. Sawrey)。迁移既可以是顺向的,也可以是逆向的。如果学生根据所学的科学概念解释了操作系统问题,或利用原有的其他领域知识获得了操作系统知识或解决了操作系统问题,这就是顺向迁移;如果学生原有的知识不严谨、不全面、不正确,不足以支持对操作系统的理解,需要通过教学,在肯定原有知识合理性的基础上,对其进行补充、改组或修正,这就是逆向迁移。2.1基于前概念的教学策略基于前概念的教学策略主要针对学生已经具有一定观念的知识点,教师应在肯定或者补充学生概念的基础上实现教师的引导。学生在科学领域学习某一概念和原理之前,根
8、据日常经验或在学校教学情境中,对事物和现象的正确或不正确的看法和观念,称为前概念。前概念与错误概念不同,它可以与科学概念一致,只是缺乏严谨而科学的表述,对于这部分概念,教师只要稍做引导即可;它也可以与科学概念相冲突、甚至相悖,对于这部分概念,教师应该转变观念,试着去理解其合理性,进而对概念进行补充修正,实现知识的逆向迁移。根据我们的教学经验,大学新生的前概念相当普遍,如表1所示:学生持有的前概念对于科学概念的学习既可能产生积极影响,也可能导致消极影响。利用与科学概念基本一致的前概念进行教学,教师只需对这些前概念做适当引导即可获得较好的教学效果,这并非研究的重点。与科学概念相冲突的前概念却可能给
9、教学带来负面影响,学生的操作系统前概念大多是基于自身对计算机系统的观察和以及计算机操作经验而形成的,通过直观经验建立起的前概念通常具有相当的稳定性,拥有这些与科学概念相冲突的前概念,学生往往难以接受科学概念。实现前概念向科学概念逆向迁移的首要条件是引发学生认知冲突,使得学生不满意自己的观点,认识到已形成概念的不足和不合理的地方,意识到新概念对于自己的价值,从而做好将新概念内化为自己知识体系内容的心理准备,提高教学的实效性。在“大学计算机基础”的操作系统教学中可以采取有针对性的设计实例或反例,或创设具体情境或背景的方法,使学生原有的操作系统观念无法解释新现象,转而接受更为合理的科学概念。下面,以
10、并发概念为例说明前概念向科学概念逆向迁移的方法。一般学生操作计算机时都会有同时运行多个应用程序的经验,如使用QQ聊天,同时使用MP3播放器听音乐,甚至还浏览网页、处理邮件等,但不会感觉到明显延迟。教学中可以基于这些直观认识引入并发概念。但是根据现实世界的经验,学生通常会认为在同一时间内有不同程序的多条指令在计算机中执行,如果排除高级体系结构、多CPU等因素,这显然与常用微机系统存在着不一致,此时如果提示学生注意只有一个CPU,即在同一时间内只可能有一个程序的一条指令能够获得执行,前概念认知就无法和实际系统相统一,从而引发学生的认知冲突。教师继续就该问题连续提问获取不同回答,则会进一步激化这种冲
11、突,激起学生的求知欲,促使其积极思考。此时教师再适时提出正确的概念表述,科学概念就会很容易排除前概念的稳定性影响,得到学生的认可与接受。在原有观念被修正的同时,学生对并发概念的认知也进一步深入。过程如图1所示:2.2基于相似情境的教学策略一般而言,“大学计算机基础”中的操作系统内容比较浅显,以基本概念居多,大多可以通过日常经验或在教学情境中形成前概念,并以此为基础进行教学。但是,也有一些涉及计算机系统运行机理的基本原理、主要技术,受实验条件所限,很难获取直接经验,加上缺乏必要的前导知识,学生理解难度较大。学习是基于已有的知识经验和认知结构等进行的,因此,对于这些缺乏经验和背景的知识点,应采取不
12、同的教学策略。我们可以从社会文化背景出发,创设学生熟悉的情境和背景,使其能够在已有生活经验的基础上建构知识体系。常用的方法之一就是根据日常生活经验设计相似情境,通过相似情境向新知识点的顺向迁移实现教学。一个好的相似情境不仅易于实现向新知识点的顺向迁移,使学生更容易理解和接受新知识点,而且能够提高学生的学习兴趣。下面以进程三种状态的转换过程为例,说明基于相似情境的教学方法。该知识点属于操作系统基本原理,难以通过操作获取直观经验,我们选择排队就诊作为相似情境来阐释进程状态的变化过程,帮助学生理解。进程状态转换与排队就诊之间的概念对应关系如表2所示(假设只有一个医生,一队病人)。设计的排队就诊相似情
13、境流程如图2(a),进程状态转换过程如图2(b)。虽然设计的排队就诊流程与现实存在着一定差别,但是由于排队就诊是日常生活中的情境,因此,学生拥有足以理解该设计流程的经验背景。依图2可知,设计的流程与进程三种状态的转换过程具有很大的相似性,基于上述的概念映射关系,学生很容易实现从排队就诊流程向进程三种状态转换过程的顺向迁移,理解并接受新知识点。3结束语“大学计算机基础”是普通高等学校计算机基础教学的重要课程,操作系统在计算机系统中的重要地位决定了相关知识必然是该课程教学的重要内容。由于教学目标、教学对象和教学条件的差异,操作系统基础知识的教学历来是“大学计算机基础”课程的一个难点。本文根据这些特点以及教学实践经验,在知识分类的基础上,对“大学计算机基础”操作系统教学策略进行了一些探讨。实践表明,这些教学策略较好地解决了学生听操作系统内容枯燥、理解操作系统概念难的问题,不仅活跃了课堂气氛,而且更易于学生理解和接受操作系统基本概念、基本原理和方法,改善了教学效果。“大学计算机基础”课程还在不断发展完善中,随着社会的进步,该课教学目标、教学对象、教学条件等因素也在不断发展变化,相关的教学策略的研究也将继续。参考文献:1 陈琦,刘儒德. 当代教育心理学M.北京:北京师范大学出版社,2005.2 马春燕. 前概念及其教学策略的研究D. 苏州:苏州大学,2008. -全文完-
