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1、本原性问题驱动模式在操作系统课堂教学中的应用作者简介：孙述和，男，副教授，研究方向为网络多媒体技术、数字图像处理等。 摘 要：文章提出一个将本原性问题驱动教学模式引入操作系统课堂教学的改革方案。该方案的实施，力求超越对于技巧性问题的追求，深入到本原性、情景性问题所涉及到的实质，用反映操作系统本质的一系列问题来驱动课堂上的教与学活动，从而改变操作系统课程课堂教学缺乏互动、抽象无趣的现状，同时有利于培养学生的自学和创新能力。 操作系统课程在计算机学科的教学计划中一直占据着举足轻重的地位。在美国IEEE-CS和ACM联合专题组发表的CC2004报告中1，计算机学科包含有14个知识领域，操作系统便是其
2、中之一。自2009年始，操作系统已经成为计算机专业研究生入学考试国家统考科目。 操作系统课程概念抽象、结构复杂、涉及面广的特点使学生普遍感觉学习困难。遵照国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)的指导意见，探索并改革教学的模式及方法，让学生能够轻松地学习，快乐地进步，在提高教学效果和质量的同时，着力培养学生的创新意识和创新能力，极具现实意义。 根据我们十几年操作系统教学的经验积累和总结，本文提出一个将“本原性问题驱动模式”引入操作系统课堂教学的改革思路。实践证明，这一模式的应用不仅增强了课堂上的互动性、学生学习的主动性，培养了其独立思考的习惯，提高了课堂教学效果，而且促进了学生
3、自学和创新能力的提高，甚至还使某些课堂上爱走神的学生能够更好地集中精力听课了。 1 本原性问题驱动的基本原理 1.1 问题驱动及本原性问题驱动 问题驱动式教学即由教师创设合理的学习情境，巧设问题，营造适合学生心理体验的氛围，将学生自主学习和探究过程置于一个特定的情境中2。以问题制造困惑，在问题的驱动下激发思考，引发学生探究的欲望和兴趣，以目标导引解决困惑3。问题驱动式教学有效实施的关键是：老师要善于利用情境、协作、对话等学习环境要素，充分调动学生的主动性、积极性，引导学生在体验中学习，在合作中学习；通过交流，发现问题、解决问题、反思学习3。顺应不同学生的学习需要，发展实践能力和创新精神。 哲学
4、上对“本原”的思考凸显为一种刨根问底的探寻精神，始终把理解世界的“始基”或“构成要素”作为第一问题2。借用哲学中对“本原”的理解和思考方式，从学科教学角度来探讨促进学生深刻理解学科内容及其本质的“本原性问题”，即考虑对学生而言，哪些问题反映了该学习主题中最为原始、朴素、本质的观念、思想和方法。 “本原性”即是让问题由浅入深，环环相扣，把学生的学习分层引向深入，那么就可有效地激发学生理解和体验到事物的本质。 1.2 本原性问题驱动的教学实施步骤 本原性问题驱动教学模式的实施要点在于对本原性问题的提炼及各知识点、概念铺陈时机的把握上。为了保证讲解通俗易懂、调动学习兴趣，本原性问题驱动模式的课堂教学
5、步骤设计如下。 1) 问题导入。 对于每一个相对独立的知识模块，用一个原始的问题来引发学生对该问题的关注和兴趣。因此，在问题的选择和导入方式上，应该给以充分的重视，力求一开篇就抓住学生的兴趣，激发出学生探求答案的兴奋点。此阶段包括三个工作内容：问题的设计及其层次化；本源性问题的故事化；问题涉及的前导知识准备。 2) 问题分析与讨论。 敦促学生发挥自学能力，在课外作出一定准备(至少也会预习一下)，然后由学生首先进行课堂讲解、讨论。鼓励学生自我探索、独立思考，哪怕是对问题解决方案的简化或改进的思路也可。 3) 问题总结与概括。 在学生探索、讨论及讲解的基础上，教师对问题做细致的剖析或讨论，甚至启发
6、、提示，尤其要让学生注意到问题中的一些细节，使学生能够自己梳理思路，纠正错误的认知。然后，我们再把经典的问题解决思路和算法快速植入学生的脑海中，并适时补充相关的概念、术语。 4) 问题拓展和延伸。 许多问题都会有多种不同的解决方案或思路，有些问题的解决思路需要改进或提高。教师还要进一步分析各种方法的优缺点，探讨各种方法的改进措施，也可以留做思考题，激发那些能力较强又具有探索精神的学生深入学习或提升。 2 教学中的几个关键问题 2.1 内容的提炼与问题的提出 本原性问题及其后续问题的提出必须依赖于课程中的知识内容，要想对问题的提炼到位，首先要求教师在课前做足功课，使提出的问题具有本原性和代表性，
7、而对故事的创编可以参照历史事实，也可以发挥想象力自行编造，只要符合逻辑就好，只要能够激发学生的学习兴趣就好。 2.2 课堂教学工作流程与时间分配 对学生进行分组，每个组36个人。课堂的讨论题目要在上一次课的最后导入并抽签决定哪一个小组主讲，其他学生可以提问、参与讨论。 课堂流程和时间安排如图1所示。 为了达到预期的教学效果及目标，促进学生自学能力及创造能力的提高，问题驱动课堂教学必须给学生留出足够的思考、阅读、查资料和讨论的时间。因此需要在上一次课堂结束前导入问题。为了提高学生的参与率，也可以考虑在讨论课开始时再抽取主讲小组。 2.3 成绩评定改进措施 为了鼓励学生积极参与问题讨论课，需要在成
8、绩中给与一定的反映，但是实际执行中还面临覆盖面的问题，即不可能保证所有的同学都参与讨论，这样其成绩的份额就无法固定下来，否则会得出不公平的评价结果。我们的做法如表1所示。 考虑到我国高校教学管理体制的实际情况，以及学生的接受程度，目前，把问题讨论作为学习考查主体的时机还不成熟，因此上述策略可以作为很好的过渡。 3 课堂教学案例设计 以“内存管理”的开篇讲授为例，本原性问题驱动课堂教学方案如下。 讨论题目：要实现如下功能a+bc的类汇编程序在计算机中正确运行需要解决哪些问题？(猴子兄弟摘苹果，两只小筐要汇总到一个大筐。筐-变量-内存)。 010 a 020 b 030 c 100 mov AX,
9、a 110 add AX,b 120 mov c,AX 问题导入要点：程序在计算机中是存储执行的；计算机只能识别机器语言；程序被执行前的准备工作通常有：编译、连接和装入；地址空间概念与地址转换。 问题总结与概括：把程序装入内存是程序执行的关键“分配与回收”、“地址变换”。提出课间休息的讨论思考题：内存不足怎么办？ 问题拓展与延伸：分析讨论三道程序同在内存中运行多道程序对内存的共享使用。然后，引出内存管理的另一个主要任务“保护与共享”。进一步分析可能发生内存不足的情况，讨论硬、软件扩充的两条解决思路，点到即可，为后续虚存管理技术的讲解埋下伏笔。 此后，对内存管理方案的讲解均从“分配与回收”、“地址转换”、“保护与共享”三个主要方面来展开。这样有利于学生记忆、比较并区别这些内存管理方案。 4 结语 本原性问题驱动课堂教学模式在活跃课堂气氛、提高学生的学习兴趣和促进学生自学能力锻炼上，确实带来了积极作用且效果显著。但是，任何方法都不是万能的，不是所有的知识点或内容都适合用此种方法讲解。因此，必须要熟练掌握，灵活运用，才会达到预期的效果。我们在国家级精品课的建设中，对不同知识点的讲授还穿插使用过启发式、案例式和竞赛式等课堂形式，均有不错的效果。