計算機科學與技術知識體系
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計算機科學與技術知識體系范文第1篇
關鍵詞：計算機科學導論；教學目標；教學方法
中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）02-0344-02
目前，計算機技術的飛速發展，使得計算機技術的應用及滲透的領域越來越廣，這迫切需求高技能高素質的人才。如何將計算機專業的人才培養成合格的、適應市場需求的人才，成為每一位計算機專業教育工作者的首要任務。
計算機科學導論作為一門計算機專業大學一年級學生的專業必修課，重點旨在勾畫計算機科學體系的框架，通過計算機科學基礎理論與應用操作相結合課程內容安排，使學生對計算機學科的知識體系結構有一個較為全面和系統的了解，繼而激發并培養自己對本專業的興趣，為以后大學四年的知識學習、能力素質和職業道德的塑造奠定堅實基礎[ 1-2]。基于課程至關重要的作用，該文主要從計算機科學導論的教學方法和考核方法等方面進行了討論，以期在今后的課程教學過程中達到最佳教學效果。
1 明確課程教學目標
計算機科學導論目標是通過介紹計算機科學與技術學科的定義、學科范疇、特點與規律，來構建課程的體系結構，引導學生培養正確的學科專業思想，同時激發學生對本專業的學習興趣，使學生逐步形成以計算機的觀點來分析解決問題的思維。課程內容涉及到一些專業課程的基本概念及某些具體內容，但絕不是計算機科學學科專業課內容的壓縮和拼盤。通過本課程的學習使學生了解各專業領域研究的主要內容，掌握計算機系統的基礎知識和操作技術，提高感性認識，力求使學生對所學專業及后續課程的學習有一個整體性、概括性的了解，樹立專業學習的信心和自豪感，為今后在各自的專業中對計算機的使用打下厚實的基礎，踏入計算機科學技術的大門，更好的適應社會的需求。
2 注重課程教學方法
近年來，這門課在教學中出現了多方面的問題。雖然計算機科學導論這門課程的內容不難，但是課程授予的對象是剛剛步入大學的新生，他們在入學前對計算機的了解程度各不相同，有的學生能夠較熟練的操作計算機，有的學生卻不會操作計算機。基于學生對計算機的認知基礎不同，采用怎樣的教學方法來教授這門課程能達到預期的教學效果，成為擔任該課程教師一直關注的焦點。
為了在教學中提高學生的應用水平，培養他們濃厚的學習興趣，我們不僅要充實授課內容，把握好難易程度，更需要結合多種教學方法。
2.1 積極引導學生，激發學習興趣
計算機科學導論課程的授課對象是計算機專業的大一新生，他們對計算機及計算機專業學科的構架都還認識不足。因此，授課教師需要從多方面去積極引導他們。首先，從計算機應用的重要性及社會市場的需求方面進行舉例分析，增強學生信心，并引導學生把握好自己的專業學習方向[ 3-4]。其次，在課堂的教學過程中用生動形象的應用舉例講解取代傳統的理論講授、理解掌握的方式，幫助學生逐漸熟悉并建立計算機科學與技術學科專業的知識框架，不斷激發學生的學習興趣。再者，在課余時間中，向學生介紹電子設計大賽、數學建模、PPT設計大賽等科技活動，鼓勵學生深入了解并積極參與，幫助他們開闊視野，增強實踐動手能力。
2.2 教學內容豐富，易理解易掌握
計算機科學導論是構造計算機學科專業框架的教材，授課內容涉及各個學科、各個領域的專業理論知識，難度比較大。因此應該優化內容，做到難易適中、層次淺顯、通俗易懂，講授時最好采用圖文并茂加實物相結合的方法，使學生在感性上充分認識，更有助于理解和掌握[5]。除此以外，對教學內容進行適當的補充和實例演示。比如在講授硬件知識時，可以視頻演示硬件組裝的過程；在講授計算機網絡知識時，補充一些加強網絡信息安全方面的一些知識。這樣既能集中學生的注意力，激發學生的學習興趣，也能調動學生學習的積極性。
2.3 理論聯系實際，培養動手能力
計算機科學導論課程不僅要塑造學生的學科知識框架，還要讓學生熟練掌握計算機的基本操作。所以實驗是課程教學中的一個必備環節，能促進學生加深感性認識，更能幫助學生理解掌握課堂知識[6]。
實驗中實驗目的要明確，實驗內容要豐富備多樣、知識面廣，在全面鍛煉學生的動手能力的同時調動他們的學習熱情，從而提高學習效率和質量。比如在實驗練習PowerPoint內容時，讓學生把自己的個人簡歷情況進行作品設計，可以把自己的簡介、照片、愛好等內容進行規整，加之實驗的具體要求，這樣在實驗過程中充分提高了學生的積極性，也多方面的練習了文字與圖片的排版、自定義動畫、幻燈片切換、超鏈接、背景、配色方案等功能。
2.4 問題啟發思路，促成創新思維
課堂提問是教師主要的教學手段之一，它可以幫助教師了解學生知識的掌握情況，也可以幫助學生溫習加深理論知識的記憶，從而啟發學生的思維，有助于促進學生的創新能力[ 7]。
計算機科學導論的課程內容是計算機專業主要課程的精簡，本身理論性較強。因此在課程的教學過程中要打破傳統的灌輸式教學方式，結合課程的特點，充分利用其優越性，通過視頻播放或者實例演示引入一些啟發性的問題，來調動學生的學習積極性，啟發他們的問題求解思路，逐漸培養他們的創新能力。比如講解Excel時，月份、星期等都可以循環的拖動填充，那如何將同宿舍同學的姓名設置同樣的效果呢。提出這樣的問題后，能夠引起學生的好奇心，激發學生求解渴望，從中增強學生分析問題和解決問題的能力，并在實踐中促成創新思維，使學生在對后續課程學習過程中，保持一種主動積極的學習態度。
3 改進考核方式
多年來，計算機科學導論課程一直沿用理論考試為主要的考核方式，這樣往往忽略了學生的計算機操作能力的培養。因此，該課程應注重學生的基本操作能力的考查，采取理論考試與上機考試相結合的考核方式，兩者應該各占二分之一的比例，這樣就能更好將理論和實踐相結合，從而使學生認識到計算機基本操作的重要性。
4 結束語
“計算機科學導論”是學生對計算機科學與技術知識體系結構形成的專業入門課。它有助于計算機各專業同學對自己所在專業課程概貌及其框架結構的了解，有助于每個學生從中學到大學的學習方法、學習習慣的轉變，更有助于學生學習興趣的培養。選取多種教學方法相結合進行“計算機科學導論”教學，以問題推動思考，以實踐促進理論，勢必取得更好的教學效果。
參考文獻：
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計算機科學與技術知識體系范文第2篇
關鍵詞：計算機網絡；網絡課程體系；實踐教學；教學方法
目前多數高校中，實驗室建設大都沿用與課程綁定的實驗內容，各課程以漸進方式進行教學實驗，這樣的實驗環境難以滿足學生對應用體系的構建和實驗，實驗室建設難以呈現規模性效應[1-2]。針對這種情況，很多高校在實驗室建設改革中提出了“課程群”和“專業知識體系”建設模式，取得了良好的效果。但計算機網絡類課程跨通信、計算機、信息安全、密碼學等多門學科，因此在“課程群”和“專業知識體系”建設上還處于探索期，并沒有形成教學和實驗上的共識。為此，在江蘇省計算機教學示范中心建設中，我們提出了“網絡主導、課程協同、情景教學、綜合應用”的網絡課程群建設探索模式，設計網絡課程群的綜合實驗室，以期建立符合計算機網絡教學和人才培養需求的高質量、高效率和高水平的綜合性平臺。
1網絡課程群的總體規劃與目標
幾年來，我校結合專業培養目標、專業方向和實驗內容進行研討、梳理和整合，明確了網絡課程群的
主要課程和相關實驗內容，在規劃設計中體現以下建設思路和目標：
1)“網絡主導、課程協同”的共享性平臺。強調以網絡基礎為主線，以課程群為協同，資源共享的實驗室建設思路。它是一個共享性平臺，體現在硬件設備資源的共享、軟件和課件資源的共享、師生教研的共享以及校內與校外的共享。網絡環境是對學生開放的，學生對網絡環境拓撲構造可隨需求變更；每門課程的實驗內容也可根據需求搭建；網絡設備隨技術進步升級更新。
2)“情景教學、綜合應用”的綜合性平臺。強調以綜合性和應用性，每一種應用都有對應的情景模擬、實景驗證和實踐測試。它是一個綜合性平臺，體現在課程內容的綜合、實驗框架體系的綜合、系統環境和構建模式的綜合以及軟件資源和教學方法綜合，隨著學習積累和實踐能力的提高，學生的實踐方案可根據能力不斷地擴展。
網絡課程群建設目標：網絡課程群綜合實驗教學平臺將成為體驗平臺、實驗平臺、研究平臺、開放平臺和可拓展的平臺，為教學、科研和服務社會提供一個優良的環境。
2網絡課程群的課程實驗體系
2.1內容分析
教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會編制的《高等學校計算機科學與技術專業人才專業能力構成與培養》中關于計算機網絡原理課程提出[1]：
計算機網絡原理是計算機專業的必修核心專業基礎課，該課程的后續課程為網絡工程、網絡應用編程、互聯網應用與維護、網絡安全、TCP/IP協議分析與實現、無線網絡與移動計算、網絡性能分析與評價和協議工程等課程。該課程與這些后續課程一同形成整個計算機網絡課程群。并要求通過學習學生具備如下能力：具有一定的計算機網絡系統構建、維護和管理以及網絡應用開發能力，具有網絡協議分析和設計、計算機網絡系統分析和設計、網絡設備的設計和開發能力。
目前，我校開設的計算機網絡課程群包括：計算機網絡[3]、計算機信息安全、密碼學和網絡協議編程等課程。非計算機專業課程相關的課程有：組網技術、計算機網絡維護以及計算機網絡操作系統等。基于上述指導性意見和本校的實際情況，我們希望通過一系列課程訓練達到培養學生的系統知識，形成學生的計算機網絡系統的設計、實現、使用和維護能力。通過提煉主要的課程內容和實驗項目，達成了以網絡建構為基礎，網絡方案設計、網絡安全設計和網絡配置管理為能力培養主線，提升能力為目標的網絡課程群實驗系列。圖1列出了網絡課程群的相關課程和實驗項目。
圖1網絡課程群的實驗項目與課程關系
網絡課程群具有這樣的特點：課程內容涉及眾多的概念、原理、協議和技術，這些內容以錯綜復雜的方式彼此交織在一起[1]。網絡課程群有很多的教學策略：以層次功能為主線，在計算機網絡原理課程中采用層次結構模型分別闡述概念；在計算機信息安全課程中采用模塊化方式，將安全威脅因素歸類分述，再綜合應用在解決方案中；在網絡協議編程課程中，針對常用的TCP/IP協議以及應用層關鍵協議分析，從細節上實現對網絡系統運行機制的理解。
為了優化資源和提取共性，在網絡課程群的實驗內容分析基礎上，提出網絡課程群實驗室建設思路：網絡課程群集中在一個實驗環境中，增加設備集約化和共享性，有利于各種工程環境實現；課程采取套餐式項目模塊選擇，每門課程的實驗內容采取“項目N+模塊M”的菜單式選擇，針對不同教學對象要求作選擇，增加了實驗的靈活性。
2.2實驗課程體系
為了應對網絡課程群的廣度和復雜度，設計了針對課程知識點的模塊化實驗項目[4-8]，采用網絡體系結構的分層次方式來組織實驗內容，滿足專業技術知識點多面廣、課程任務量大、學生層次多的教學需求，統一規劃和通盤考慮實驗項目的實驗課程體系。
實驗課程體系是基于網絡體系結構和課程性質而設置的，如圖2所示。實驗課程體系的縱向具有上下相互依賴關系，下層是上層學習的基礎，它在實驗上的逐步遞進，有利于學生由淺入深，幫助學生建立網絡應用框架和掌握應用開發體系的建構。
網絡基礎層是用網線將計算機、網絡交換機、路由器等組織成的計算機網絡環境，初期目標實現從原理到構建的認知，它也是網絡其他應用的基礎。
在網絡基礎層之上，每個層次都包含有“安全”內容，這是本實驗體系中著重強調的，這是在不斷地迭代深化，引導學生注意網絡技術與安全技術密不可分，在建立網絡的同時，安全策略也必須加以考慮和設置，從而增強學生的網絡安全意識。
在專用技術層上，體現了專業方向上的差異，信息安全方向在密碼技術和信息安全防護技術上將實施更多的專項實驗，對于其他專業方向強調網絡編程技術，但在這個層次上可以進行適當滲透，以利于學生專業方向上的拓展。
圖2網絡課程群的實驗課程體系
創新設計層是專門為大學生創新活動、第二課堂等設計的，它積累了歷屆同學的創新設計作品，激勵后續的同學努力學習，創新研究和設計。
3網絡課程群的實驗室平臺架構
3.1硬件環境設計和部署
網絡課程群的實驗室平臺是實施網絡課程群實驗的主體，實驗課程體系最終要落實在實驗裝備上，實驗平臺架構上充分兼顧學生動手、實驗管理與實驗演示的多種需求。為此，我們將網絡課程群的實驗平臺劃分為4個子平臺，如圖3所示。
實驗平臺是構建和實施項目實驗和管理內容的實體，每個平臺實體由相關的網絡硬件和軟件組合而成，實驗中，經過組合變化選擇各種層次的實驗。
實驗室設備結構拓撲如圖4所示。有共享服務器設備和獨立的網絡設備組成，獨立的網絡設備有8套，每套設備設有1臺路由器、1臺3層交換機、2臺2層交換機、1臺無線節點和6臺PC計算機，每套設備供4～6人小組配合使用，除此之外，共享設
圖3網絡課程群的組合實驗平臺
備由服務器、控制器和分組控制器組成，形成8組共享的軟件平臺服務環境。每套網絡設備容易擴展和交叉使用，可構成多種子網的拓撲結構，可滿足實現局域網、廣域網和多種路由算法的實驗。
網絡課程群的硬件平臺構建上獨立與組合相得益彰，實驗環境將個人與整體有機組合，將網絡設備架構在2米×3.2米的大型網絡墻面上，方便教師的示教和學生自己動手創新組網操作，開放式的機架結構設計為網絡實驗拓展建立了基礎。
圖4網絡課程群實驗室硬件平臺的拓撲結構
3.2軟件環境設計和部署
網絡課程群的實驗模塊圍繞教學內容安排，既要重視課程內容原理實驗，又要突出網絡實驗中的工程型和實踐性。實驗內容的組織做到由易到難、從簡單
到復雜，循序漸進地安排實驗項目，使學生通過驗證、綜合和設計實驗獲得對原理知識的內化，并掌握一定的網絡應用基本技能，掌握系統性的網絡知識和提高實際應用能力。表1列出了網絡課程群的主要實驗項目。
網絡課程群綜合實驗教學平臺建設方案是省級示范教學中心項目的工作之一，我們提出的“網絡為主、課程協同、情景教學、綜合應用”的實驗建設思路將加強網絡課程間的聯系，拉近各門課程之間距離，有效地實現教學上的循序漸進和內容上遞進組織；這將在開放的網絡環境中激發學生的學習興趣，提升其網絡系統的概念，增強其解決實際問題的能力；也將提高實驗室管理的信息化水平，在資源整合、
實驗教學、實驗輔導、實驗管理和實驗報告等各項管理環節得到改善，以滿足信息技術發展對網絡技術的需求。
網絡課程群綜合實驗教學平臺是我們對實踐教學的改革，我們將進一步加強對實際教學效果的監測和對人才培養狀況的追蹤，不斷地完善實踐教學平臺，以滿足社會對人才培養的需求。
注：本文得到南京師范大學計算機軟件技術基礎教學團隊的資助。
參考文獻[規范格式并增加文中標注。]：
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Construction and Implementation of Practical Teaching Platform for Network Courses Group
SUN Yan1,2, QU Wei-guang 1,2, JI Gen-lin1,2
(1. School of Computer Science and Technology, Nanjing Normal University, Nanjing 210046, China ; 2.Jiangsu Research Center of Information Security & Confidental Engineering, Nanjing 210097, China)
計算機科學與技術知識體系范文第3篇
【關鍵詞】通信 《專業英語》 教學探索 研究 策略
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）10-0117-02
隨著我國社會主義現代化建設地不斷發展，各國之間的經濟交流與政治聯系日益密切，英語成為世界上應用最廣泛的一門語言。作為未來的通信技術人員，必不可少的要具備一定的英語專業文獻閱讀能力與英語交流能力。這對高校的專業英語教師提出了更高的要求。尤其是近年來教育體制地不斷深化改革，為《專業英語》教學提出了新的思路，促進了通信類《專業英語》教學的順利開展。
一、通信類《專業英語》的教學現狀
目前，大部分學校已普遍開設了通信英語的專業課，通過對部分院校通信類《專業英語》的調查研究，發現在當前的《專業英語》教學中還存在著一系列問題。首先從教材上看，當前的通信類《專業英語》的教材內容已經不能夠跟上通信技術的發展，缺乏新意與創新性，只是單純地從國外通信技術書籍上截取某一部分，沒有形成一個完整的英語知識體系，知識涵蓋面比較狹窄，這在一定程度上限制了學生對通信類《專業英語》的學習。另一方面，傳統的《專業英語》教學模式比較單一，以教師講授為主，教師逐字逐句翻譯，學生在下邊聽，課堂缺乏生動性與趣味性，導致大部分學生對通信類《專業英語》缺少學習興趣，學習效率低下。而且傳統的分數之上的教學觀念，大部分教師與學生將更多的精力放在了如何掌握答題技巧，獲得好的分數，而忽略了對通信英語知識的掌握，阻礙了學生專業英語技能的提升。通信類的專業英語與其他課程有著明顯的區別，不僅要求學生要有一定的英語基礎，而且需要學生掌握一定的通信技術知識，并能夠將兩者結合起來，達到熟練地應用。因此，必須采取合理、有效的策略，促進通信類《專業英語》教學模式的轉變，提高學生的專業英語能力。
二、通信類《專業英語》的教學策略研究
（一）形成完整的通信類《專業英語》知識體系
從目前的通信類《專業英語》教材來看，還存在各種各樣的問題，教材內容單一、陳舊，不能夠滿足當前通信技術的發展需要，因此，教師在進行教學時，不能過度依賴教材，而要透過教材發掘涵蓋的知識點，并將這些知識點不斷擴充，編寫成一本集計算機基礎、電路、模擬電路、數字電路和微機原理等通用通信類《專業英語》教學內容的教學講義，豐富教學內容，一方面可以供教師在教學中能夠系統性地對學生進行知識講解，另一方面該講義也可以作為學生自學的第一手可靠資料。通常教材所涵蓋的知識量是有限的，這種講義形式能夠避免教材出現的知識漏洞，有效地為學生補充知識，具有較強的實用性。講義分為不同的模塊，教師在進行教學時，可以合理安排教學內容，將每一個模塊作為一個知識體系，這樣能夠理清教學思路，使學生在學習過程中明確學習目標，構建完整的知識體系，提高學生的學習效率。該教學方法也同樣適用于我院的電子信息科學與技術、計算機科學與技術和信息系統與信息管理三個專業，經過反復的實踐探索，這種講義模塊式教學能夠有效地提升學生的專業英語水平，對學生的英語技能的提升有著重要的作用。
（二）轉變教育觀念，豐富教學形式
傳統的通信類《專業英語》的教學對學生的考核往往是體現在學生成績上，這導致大部分學生為了獲取更高的分數，將學習重點放在答題技巧與課本的固定知識上，而忽略了對英語專業技能的訓練，教師在教學中也往往是照本宣科，不能夠引起學生的興趣。因此，我們必須轉變當前的教學觀念，從實際出發，全面貫徹落實新課改，加強通信類《專業英語》教學的實用性，不斷豐富課堂教學形式，提升學生對通信類《專業英語》的學習興趣，除了上述所講的講義編寫與模塊教學外，可以采用不同的形式提高課堂效率。如情景式教學，教師可以根據教學內容，創設一定的情境，使每個學生都能夠普遍參與其中，獲取豐富的情感體驗，進而提升學生對知識的理解能力，提高課堂效率。另外，課堂的教學內容也不能只局限于課本，要根據現實需要，考慮當前通信業的發展形勢，融入新的知識點與課外豐富的通信知識，一方面可以擴充學生的知識面，另一方面能夠活躍課堂氣氛，增強學生的學習積極性，并且讓學生能夠學以致用，學有所用。教師可以在課后對學生進行知識考核，通過學生的反饋，及時發現教學過程中存在的問題，調整教學策略，達到教學的目的。
（三）著重培養學生的專業英語應用能力
通信類《專業英語》教學的最終目的是培養學生專業文獻的閱讀與理解能力，進而為通信技術的交流打下堅實的基礎。因此，教師在進行《專業英語》的教學過程中，要重點培養學生的英語應用能力，不僅要促使學生提升自己的英語文獻閱讀能力，更要鼓勵學生大膽發言，具備一定的通信英語交流技巧。可以有針對性的讓學生閱讀一些國外的通信技術文獻，并作出相應的口頭報告，培養學生的聽、說、讀、寫能力，這是當前通信類《專業英語》教學的重中之重，也能夠增強專業英語的實用性，同時，也可以在其他專業與學科中得以廣泛的應用。
經過反復地實踐證明，通信類《專業英語》的教學策略具有無限的優越性，能夠有效地激發學生的學習熱情，提升學生的英語閱讀與理解能力。我們要抓住當前的發展機遇，將此教學方法充分應用到科技學院等課程教學中，提高教學質量。
參考文獻：
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計算機科學與技術知識體系范文第4篇
關鍵詞： 操作系統； 多角度； 實踐教學； OS Lab
中圖分類號：TP316-4 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）05-75-04
Exploration and practice of multi-angle teaching reform of operating system course
He Ju
（Information Technology Academy of Nanjing University of Chinese Medicine， Nanjing， Jiangsu 210029， China）
Abstract： Operating System is one of the main courses for the specialty of computer science and technology， which plays an important role in the teaching system of computer science. This paper analyzes the existing problems in the teaching process， explores the teaching reform from the following four aspects， teaching idea， multimedia courseware， teaching network platform and practice teaching. Practice has proved that the implementation of the multi-angle teaching reform stimulates students' enthusiasm and curiosity， improves their ability of reflection and innovation， and can guide the students to analyze and solve problems better from the perspective of the system software， so as to improve the teaching quality.
Key words： operating system； multi-angle； practice teaching； OS Lab
0 引言
操作系y是現代計算機系統中最核心、最基礎的軟件，是計算機技術和管理技術的結合。在計算機及相關學科課程體系中，操作系統作為一門理論和實踐性并重的核心課程，是計算機科學與技術專業、軟件工程專業學生必修的專業基礎課程之一[1-2]。課程的教學目標是讓學生理解計算機系統工作、用戶與計算機系統交互、設計開發應用系統的基本知識結構，從宏觀上掌握操作系統的整體特性，從微觀上熟悉原理與算法的應用技巧，培養學生計算思維能力、算法設計與分析能力、程序設計與實現能力。
1 傳統教學中出現的問題
在整個計算機科學與技術知識體系中，操作系統課程具有承上啟下的重要作用。由于課程較強的邏輯性和抽象性決定了該課程的難度較大，在教學實踐中出現了學生難學、教師難教的普遍反映。總體來說存在如下問題。
教師授課主要以講授理論知識為主，課程中的概念和原理抽象，難以理解，學生常常“知其然，不知其所以然”缺乏主動學習的意識。作業以知識點復習為主，需要發散思維的主觀內容不多，而且網絡上的參考資料也較豐富，學生習慣了這種快餐式的學習，很難做到獨立思考和舉一反三。
實驗課時有限，實驗內容大多是算法驗證項目，而設計性、綜合性和探索創新性實驗偏少，沒有適當的方式激發學生的編程興趣，使學生獲得快樂和成就感，因而也會影響學生探討問題的積極性和創新能力的提高。
筆者作為課程負責人承擔操作系統課程的教學工作已有十載，從2013年開始探索課程教學改革，借鑒構思-設計-實施-運行的培養模式[3]，從學生的學習潛能考慮，以操作系統的教學基本內容為依據，依托現代信息技術和現代教育技術，對操作系統的教育理念、多媒體課件、教學內容、教學資源等進行改革探索，以求提高操作系統的教學質量，提升學生的學習興趣和自主學習能力，實現學以致用。
2 教學改革實施
2.1 教學觀念的轉變
教學改革，首要任務是教師轉變教學觀念，樹立以學生為中心，充分發揮學生的主動性，激發學生創造精神的教學思想。從以知識為重心逐漸轉移到以能力為重心，力求做到知識與能力的最佳結合；從以接受學習為重心逐漸轉移到以發現學習為重心，力求做到接受學習與發現學習的最佳結合。充分利用現代教育技術，專注于學習資源的建設、研究和評價。通過教學過程信息和學生學習的互動狀況，評價教學內容及其組織形式是否符合教學目標，并及時作合理調整，為學生提供有針對性的學習信息。根據在教學實踐中出現的各種現象，不斷總結和改進教學思維和教學方式，形成理性認識。教師想要把一門課教好，不僅僅需要過硬的專業技能，更需要具有管理學習資源、管理學習過程和教育教學研究的能力。
2.2 多媒體化課件優化
多媒體教學對傳統的操作系統教學技術起著補充和輔助作用，增加操作系統教學內容的表現形式，從而達到化繁為簡、化難為易、化抽象為具體、化艱澀為通俗的效果。許多計算機教材都有配套課件，但是這些課件并不能完全滿足授課需求，筆者所在的團隊花了相當多的精力對授課課件做完善，通過圖片、動畫、視頻同時輔以文字對操作系統的難點進行展示，這樣可以減少理論的抽象性，加深理解、增強記憶。運用多媒體課件對調動起學生的求知欲望和學習操作系統的興趣很有幫助。
2.3 網絡教學平臺的應用
筆者所在學校的U-MOOCS網絡教學平臺，集課程管理、教學資源、教學活動、課程建設等功能于一身。操作系統課程自開課起的全部教學資料都會在教學資料模塊中積累保存，形成小型“資料庫”，供教師隨時調用。教學活動包括課程論壇、課程作業、調查問卷、題庫卷庫在線測試等，全面支持基于項目的小組協作式研究型教學模式。網絡平臺同時配有移動客戶端，支持學生在手機等移動設備上進行在線學習，滿足學生利用閑暇時間隨時隨地“碎片化”的學習需求，實現線上學習與線下學習相互補充，推進泛在學習和終身學習有效實踐。借助網絡教學平臺，在期中和期末階段進行在線測試，讓學生及時把握自己的學習情況，查漏補缺；在授課結束后開展調查問卷工作，及時聽取學生的意見反饋，作為教學反思的一個參照，更好地為下一輪教學服務。
2.4 實驗教學改革
實驗是整個操作系統教學環節的重要組成部分，對促進學生更深人、全面地理解理論知識起著至關重要的作用[4]。但是操作系統實踐環節一直相對薄弱，已經不能適應現代高等教育的要求。2015年筆者申購了北京海西慧學科技有限公司研發的操作系統集成實驗環境OS Lab，采用“實例學習”法引導學生詳細分析一個小型操作系統的實例，在充分理解操作系統原理的同時，對實際操作系統獲得直接經驗。OS Lab主要包含了小型開源操作系統EOS（可直接運行于x86硬件平臺）和可視化的IDE環境（界面和操作習慣都類似于Visual Studio，見圖1）[5]。一方面，EOS操作系統對X86平臺中的各種硬件進行統一管理，提高系統資源的利用率；另一方面，EOS提供了一個“虛擬機”和一組API函數，EOS應用程序通過調用這些API函數獲得服務，從而在此“虛擬機”上運行。在IDE中可以編譯、調試EOS操作系統，同時可以借助Virtual PC、Bochs等虛擬機軟件，對EOS內核進行交叉調試。IDE還支持C源碼級的內核調試，支持反匯編，可在內核中設置斷點和監視，可隨意查看、修改內核變量或CPU寄存器的值，為學生調試、分析源代碼提供了極大的便利。
EOS的源代碼主要使用C語言編寫，總量不超過10000行，并配有大量的中文注釋，閱讀方便。EOS融合了Windows和Linux的設計理念，并且提供了和Windows一致的API函數和應用程序功能，對學生參加工作后進行Windows開發有很大幫助。EOS從學習者的角度進行了功能模塊劃分，主要包括了進程管理、存儲器管理、設備管理、文件系統等模塊，各個模塊間的耦合性低，完全可以與理論課上采用的經典操作系統教材配套使用。學生在深入分析和理解EOS內核源代碼后，可按照個人意愿對感興趣的模塊進行修改，甚至添加新的模塊，為學生提供了極大的自由發揮空間。
OS Lab中配套有12個實驗項目，但因為課時的限制，筆者主要選取了其中的4個項目開展實驗教學，分別是操作系統的啟動、M程的創建、進程的同步、分頁存儲器管理。前兩個以驗證為主，后兩個以設計為主，由淺入深，將基礎理論知識與實踐很好地結合，加強了教師與學生的互動，充分調動了學生的學習積極性和主動性。筆者認為，為學生提供學習一個實際操作系統的機會是非常必要的，在他們的學習生涯中至少應該閱讀并理解一個具有相當規模的程序，這會使他們獲益匪淺。后續在OS Lab中還可以增加課程設計教學環節，進一步加深對操作系統課程的基礎理論知識、具體實現機制的理解，全面深入地了解操作系統設計思想的具體實施策略。應用卡內基梅隆大學提出的口號“Learning By Doing”，聯系到操作系統課程設計的項目實踐中，使這種以項目為驅動的教學理念得到更好地發展。
3 典型案例分析
進程同步是操作系統進程管理中的重點也是難點。以生產者-消費者問題（P-C問題）為例，借助于信號量機制，解決生產者和消費者之間的同步互斥關系。一旦緩沖池中所有緩沖區均裝滿產品時，生產者必須等待消費者提供空緩沖區；一旦緩沖池中所有緩沖區全為空時，消費者必須等待生產者提供滿緩沖區；由于緩沖池是臨界資源，所以任何進程在對緩沖區進行存取操作時都必須和其他進程互斥進行。在理論課中講授完這個知識點后，實驗課上立刻跟進完成進程同步實驗項目。P-C問題中main函數、producer函數、consumer函數流程圖如圖2所示。EOS中使用CreateSemaphore這個API函數創建信號量，分等待信號量（不阻塞）、釋放信號量（不喚醒）、等待信號量（阻塞）、釋放信號量（喚醒）四種情況進行調試。驗證完后再嘗試修改信號量算法，使信號量對象支持等待超時喚醒功能和批量釋放功能。最后再對修改過的算法進行測試。最后實驗教師會引導學生對實驗結果進行剖析，再次證明信號量機制是解決進程同步問題的一個利器。對于能力較強的學生，還有課后思考題來對進程同步進行深層次的分析。學生通過即學即用，提高了發現問題、分析問題和解決問題的能力，同時引導學生由淺入深、由基礎到綜合、由驗證到創新地進行實踐，多層次地加強學生對理論知識的理解，增強了學生的實踐與創新能力。
4 總結
時代在變遷，信息的獲取更加便捷，學生的學習積極性在某種程度上也發生了蛻變，所以教學方式也應與時俱進。本文探討了操作系統課程教學改革實踐，從教學理念、多媒體課件、教學網絡平臺、實踐教學等多角度出發，采取重基礎、重實踐、重創新的多方位教學模式，通過開拓思維、研究分析實例和實踐操作，激發學習興趣，掌握分析和解決問題的方法，培養學生從理論中來，到理論中去，再進一步升華為理論的創新能力，為后續課程如網絡操作系統、編譯原理等課程奠定了扎實的理論和實踐基礎。實踐證明，這樣的改革提高了教學質量，同時也獲得了學生和同行的認可。
參考文獻（References）：
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計算機科學與技術知識體系范文第5篇
關鍵詞：項目式教學；教學設計；大學計算機基礎
高校計算機基礎教育是高等教育中的重要組成部分，它影響著我國人才培養的質量，影響著我國在各個領域中開展計算機應用的前景。因此，我們應根據各專業對計算機應用的需求，以及社會對應用型人才的需求，構建適應信息時代需要的新型的大學計算機基礎教學模式，同時，將計算機應用能力培養融入各專業課程中，以避免大學生計算機基礎教育與專業應用嚴重脫節的現象。
1基于項目學習簡介
項目式教學是近年來一種新的教學模式，是我們教學改革的研究方向[1]。基于項目式的教學，是針對我們所講授課程的整體教學內容和學生特點進行分析，然后，結合實際問題設計一個整體的教學項目，即先做基于項目的整體教學方案設計，之后，對整體教學項目進行分解，設計子項目，即每個教學單元或教學模塊圍繞整體項目設計子項目，每個子項目之間相互聯系。學生通過小組合作討論形式對問題進行分析，通過多種方式搜集整理資料，然后確定項目的實施方案，直到解決問題，它是一種探究學習的過程。
基于項目式的學習充分體現了建構主義學習理論的教學思想。建構主義學者認為：知識的建立來自學習者本身，既知識與學習情境互動產生的結果。在基于項目式的教學過程中，學生可以在指導教師或小組成員中學習成績較好的同學的幫助下，在與他人互相學習和互相交流、協作的過程中，增進認知結構，培養自己動手解決實際問題的能力。項目式學習是一種結合實際問題、生活經驗，并且以學生為主的教學方式，它為學生提供高復雜性且真實性的項目，讓學生通過做項目來找出問題、規劃行動方案、收集資料、解決問題、進行決策，完成研究的探究過程，建立電子學習檔案記載自己的學習過程，并最終呈現作品。教師在學生的學習過程中僅僅起輔助作用，必要時給予適當指導，并讓學生不斷建構自己的知識體系，充分體現學生為主體，教師為主導的學習過程。
2基于項目式的大學計算機基礎教學設計[2]
2.1課程教學內容分析
2.1.1課程培養目標的定位
大學計算機基礎作為我校本科學生的必修課程，是大學生的第一門計算機基礎課程。根據大學計算機基礎課程的特點和各專業的培養方案以及高校應用型人才培養目標的定位，本課程應具有基礎性、實踐性和技能性的特點。課程的培養目標是拓寬知識面，提高計算機應用能力和創新能力，不斷提升學生的信息素養，使所有大學生成為既掌握本專業知識，又能熟練使用計算機技術的復合型人才。
2.1.2課程的內容
1) 計算機科學與技術理論。在內容上，我們要求學生深入掌握計算機的基本工作原理，對計算機的基本理論及其技術有整體意識，找到計算機與本專業應用的結合點，為日后用本專業應用技術解決實際問題打下基礎。
2) 計算機應用技能。計算機應用技能包括利用常用軟件的應用技能和利用計算機網絡技術查找和獲取信息的基本技能。即通過操作系統、辦公軟件、電子郵件、IE瀏覽器等常用的軟件的學習與使用，最終培養學生應用常用計算機軟件、計算機網絡技術的技能來達到信息查詢、信息資源的管理與解決實際問題的能力。
3) 計算機應用能力。計算機應用能力是指計算機應用的3個層面的能力要求，即操作能力、應用能力、研究創新能力。
操作能力是指最基本的使用計算機處理信息的能力；應用能力是指將計算機技術應用于本專業領域中的能力，它要求學生將計算機技術與本專業知識結合，綜合運用所學的信息技術知識對一些簡單的實際問題提出解決方案；研究創新能力是指學生具有較強的創新意識和研究能力。計算機科學技術迅速發展，計算機應用日新月異，需要大批具有創造性的人才，我們在各個教學環節中應注重培養學生的創新精神，要求學生善于思考，不墨守成規。在計算機教學中引入基于項目式的教學模式，通過完成項目作品，可以鍛煉學生對互聯網有效信息的收集利用能力、獨立判斷解決問題的能力、信息提煉加工表現能力和體現在作品中的審美能力和創新能力。學生應有充分的思想表達空間，可以針對自己的愛好來展現自己的作品，以激發自身的學習熱情。
2.2教學內容模塊化設計
以項目為單位分解原來的知識體系，將原來的知識體系分為具有情景的模塊化的教學內容(見表1)。
3教學反饋及建議
我校在大學計算機基礎課程的教學過程中實施項目式教學已有兩年多的時間，經過教學研討，任課教師達成以下共識。
1) “項目式教學”是一種全新的教學模式，對培養學生良好的學習興趣和積極性有極大的促進和推動作用，充分體現了以學生為主體、教師為主導的建構主義教學觀念，同時改變了傳統的課堂教學過程中學生積極性不高、課堂氣氛沉悶、枯燥乏味和教學效果不佳等不良狀態。
2) “項目式教學”涉及教學的內容寬、范圍廣，教師是資源的建設者，對教師自身知識的深度、寬度和廣度都有更深更高的要求，并對教師的實際操作技能和動手能力提出了更高標準。
3) “項目式教學”比較適合于小班化的教學，在項目式教學的過程中，注重團隊意識、團隊精神，其中團隊合作培養最為關鍵，學生的相互協作，以及與教師的互相配合都是實施“項目式教學”的重要因素。關于在班級人數較多時實施“項目式教學”的問題，我們還要作進一步研究與探討。
4) “項目式教學”并不一定適合所有的課程，對專業理論課實施“項目式教學”難度大、組織難，可行性不高；“項目式教學”較適合于具有實踐技能的課程，如專業綜合課、實驗實習課、大型作業、課程設計和畢業設計等課程，有利于調動學生的學習積極性、發揮學生的聰明才智，使學生的學習由被動變為主動參與，對學生能力的培養十分有效。
5) “項目式教學”利與弊同時存在，如何發揮優、利之長，避免弊、缺之短是我們在應用“項目式教學”中亟待解決的重要課題，因此，不能一概而論，要根據課程內容的特點和學生的情況來考慮實施的可行性。
4開展項目式教學需注意的問題
4.1教師角色的定位
1) 項目教學資源的供應者。項目式教學的資源是項目教學順利實施的基石，教師角色的重心應由講解員轉變為資源的供應者。基于項目式的教學雖注重實踐和操作，但不否定理論，而是結合項目任務來講解理論，有效地將理論和實踐結合起來。根據項目課程理論的研究，理論與實踐的結合主要有兩類問題：一是學生迫切需要理論解決實踐過程所產生的問題；二是在實踐過程中遇到的問題。我們應在學生產生這兩類問題時切入“必需、夠用、實用”的理論，這樣才能真正實現理論與實踐一體化教學，因此，教師應根據具體的教學環境與教學內容事先準備教學資源。
2) 項目選擇的引導者。項目的選取與項目的設計是項目教學成功的關鍵，教師的角色由“講授”轉為“引導”。項目應在教師的引導下由學生根據自己的專業與愛好自行設計，同時，教師要提供相應的案例或模板，并提供相應的支持框架。教師是實施項目式教學的組織者和引導者。
3) 項目實施的監督者。項目實施是項目式教學的核心內容，教師的作用是有效監督項目進展，并使項目按制定的項目計劃順利實施。在實施項目學習過程中，教師主要起“督導”、“點化”的作用，針對教學班級，教師的管理主要是“點”的管理；針對項目小組，項目工作任務需要細化，它對教師提出了更高的要求。教師在項目的實施過程中要細心、耐心，對學生要有信心和愛心。
4) 項目成果的評審者。項目式教學原則上要求每個小組最終形成一個成果或者一個具體的作品，項目成果或作品是項目小組成員經過努力，共同協作完成的，是汗水和智慧的結晶。作為項目成果評審者，教師要以鼓勵和贊揚為主，中肯地對項目成果進行評價。項目教學重視學生學習過程，在學習過程中，學生可以鍛煉各種能力，因此，評審重在過程性評價，對學生在項目中的參與程度、所起作用以及學生的團結協作精神、創新精神、實踐能力的形成和提高都要
給予充分的評價，在評價過程中要考慮學生的積極參與性，學生的興趣、成功與失敗的體驗、勇于創新與樂于實踐、與人和諧相處等多方面綜合素質，這可以使學生在項目中達到自動成長的目的。評審中堅持多種形式相結合的評價原則，即階段性評價與終結性評價相結合、小組評價與個體評價相結合、自我評價與教師、專家評價相結合、理論與實踐一體化評價相結合。
4.2學生角色定位
1) 學生由被動學習轉變為主動參與。在傳統模式的教學中，學生往往是知識的被動接受者，其積極性、主動性難以發揮，教師則以教為主，而項目式教學要求學生是一個項目(任務)的實施者，必須主動參與，學生以做為主，在做中學，整個學習過程應以項目為驅動、以學生為中心。
2) 學生由個人學習轉變為團隊合作。在傳統模式的教學中學生是獨立學習的個體，而項目式教學主要是采用小組合作，共同探究協作來完成項目任務，它培養了學生的團隊合作的精神，并使學生盡快適應了這一教學模式的轉變。
3) 由學知識轉變為做項目的探究過程。通過做項目完成項目作品并達到教學目標。
4) 由交平面作業轉變為建立個人學習電子檔案，通過電子學習檔案考察學生的整個學習過程。
4.3教學內容與教學任務配套
要真正實施項目式教學，必須保證每個項目的內容在一個教學單位內，如果教學需要在連續的6個課時或是4個課時內完成，就必須以項目為單位分解原來的知識體系，并重新組合與整合。傳統教學授課計劃、教案的編制和撰寫一般都有固定的模式，而項目式教學模式教學授課計劃的制定、項目的設計與教學內容的結合都需要有相應的任務配套，教學內容如何與真實的項目進行結合，對教師的教學設計是一種新的挑戰，這一切都是值得我們探究和研究的內容。
參考文獻：
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[2] 郭艷光,趙希武. 在高校計算機基礎教學中實施項目教學法的探索[J]. 計算機教育,2008(3):48-49.
Practice of College Computer-based Teaching Based on Project
ZHAO Xi-wu
(Computer and Information Engineering College, Inner Mongolia Normal University, Huhhot 010022, China)
