计算机科学与技术知识体系

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计算机科学与技术知识体系范文第1篇

关键词：计算机科学导论；教学目标；教学方法

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）02-0344-02

目前，计算机技术的飞速发展，使得计算机技术的应用及渗透的领域越来越广，这迫切需求高技能高素质的人才。如何将计算机专业的人才培养成合格的、适应市场需求的人才，成为每一位计算机专业教育工作者的首要任务。

计算机科学导论作为一门计算机专业大学一年级学生的专业必修课，重点旨在勾画计算机科学体系的框架，通过计算机科学基础理论与应用操作相结合课程内容安排，使学生对计算机学科的知识体系结构有一个较为全面和系统的了解，继而激发并培养自己对本专业的兴趣，为以后大学四年的知识学习、能力素质和职业道德的塑造奠定坚实基础[ 1-2]。基于课程至关重要的作用，该文主要从计算机科学导论的教学方法和考核方法等方面进行了讨论，以期在今后的课程教学过程中达到最佳教学效果。

1 明确课程教学目标

计算机科学导论目标是通过介绍计算机科学与技术学科的定义、学科范畴、特点与规律，来构建课程的体系结构，引导学生培养正确的学科专业思想，同时激发学生对本专业的学习兴趣，使学生逐步形成以计算机的观点来分析解决问题的思维。课程内容涉及到一些专业课程的基本概念及某些具体内容，但绝不是计算机科学学科专业课内容的压缩和拼盘。通过本课程的学习使学生了解各专业领域研究的主要内容，掌握计算机系统的基础知识和操作技术，提高感性认识，力求使学生对所学专业及后续课程的学习有一个整体性、概括性的了解，树立专业学习的信心和自豪感，为今后在各自的专业中对计算机的使用打下厚实的基础，踏入计算机科学技术的大门，更好的适应社会的需求。

2 注重课程教学方法

近年来，这门课在教学中出现了多方面的问题。虽然计算机科学导论这门课程的内容不难，但是课程授予的对象是刚刚步入大学的新生，他们在入学前对计算机的了解程度各不相同，有的学生能够较熟练的操作计算机，有的学生却不会操作计算机。基于学生对计算机的认知基础不同，采用怎样的教学方法来教授这门课程能达到预期的教学效果，成为担任该课程教师一直关注的焦点。

为了在教学中提高学生的应用水平，培养他们浓厚的学习兴趣，我们不仅要充实授课内容，把握好难易程度，更需要结合多种教学方法。

2.1 积极引导学生，激发学习兴趣

计算机科学导论课程的授课对象是计算机专业的大一新生，他们对计算机及计算机专业学科的构架都还认识不足。因此，授课教师需要从多方面去积极引导他们。首先，从计算机应用的重要性及社会市场的需求方面进行举例分析，增强学生信心，并引导学生把握好自己的专业学习方向[ 3-4]。其次，在课堂的教学过程中用生动形象的应用举例讲解取代传统的理论讲授、理解掌握的方式，帮助学生逐渐熟悉并建立计算机科学与技术学科专业的知识框架，不断激发学生的学习兴趣。再者，在课余时间中，向学生介绍电子设计大赛、数学建模、PPT设计大赛等科技活动，鼓励学生深入了解并积极参与，帮助他们开阔视野，增强实践动手能力。

2.2 教学内容丰富，易理解易掌握

计算机科学导论是构造计算机学科专业框架的教材，授课内容涉及各个学科、各个领域的专业理论知识，难度比较大。因此应该优化内容，做到难易适中、层次浅显、通俗易懂，讲授时最好采用图文并茂加实物相结合的方法，使学生在感性上充分认识，更有助于理解和掌握[5]。除此以外，对教学内容进行适当的补充和实例演示。比如在讲授硬件知识时，可以视频演示硬件组装的过程；在讲授计算机网络知识时，补充一些加强网络信息安全方面的一些知识。这样既能集中学生的注意力，激发学生的学习兴趣，也能调动学生学习的积极性。

2.3 理论联系实际，培养动手能力

计算机科学导论课程不仅要塑造学生的学科知识框架，还要让学生熟练掌握计算机的基本操作。所以实验是课程教学中的一个必备环节，能促进学生加深感性认识，更能帮助学生理解掌握课堂知识[6]。

实验中实验目的要明确，实验内容要丰富备多样、知识面广，在全面锻炼学生的动手能力的同时调动他们的学习热情，从而提高学习效率和质量。比如在实验练习PowerPoint内容时，让学生把自己的个人简历情况进行作品设计，可以把自己的简介、照片、爱好等内容进行规整，加之实验的具体要求，这样在实验过程中充分提高了学生的积极性，也多方面的练习了文字与图片的排版、自定义动画、幻灯片切换、超链接、背景、配色方案等功能。

2.4 问题启发思路，促成创新思维

课堂提问是教师主要的教学手段之一，它可以帮助教师了解学生知识的掌握情况，也可以帮助学生温习加深理论知识的记忆，从而启发学生的思维，有助于促进学生的创新能力[ 7]。

计算机科学导论的课程内容是计算机专业主要课程的精简，本身理论性较强。因此在课程的教学过程中要打破传统的灌输式教学方式，结合课程的特点，充分利用其优越性，通过视频播放或者实例演示引入一些启发性的问题，来调动学生的学习积极性，启发他们的问题求解思路，逐渐培养他们的创新能力。比如讲解Excel时，月份、星期等都可以循环的拖动填充，那如何将同宿舍同学的姓名设置同样的效果呢。提出这样的问题后，能够引起学生的好奇心，激发学生求解渴望，从中增强学生分析问题和解决问题的能力，并在实践中促成创新思维，使学生在对后续课程学习过程中，保持一种主动积极的学习态度。

3 改进考核方式

多年来，计算机科学导论课程一直沿用理论考试为主要的考核方式，这样往往忽略了学生的计算机操作能力的培养。因此，该课程应注重学生的基本操作能力的考查，采取理论考试与上机考试相结合的考核方式，两者应该各占二分之一的比例，这样就能更好将理论和实践相结合，从而使学生认识到计算机基本操作的重要性。

4 结束语

“计算机科学导论”是学生对计算机科学与技术知识体系结构形成的专业入门课。它有助于计算机各专业同学对自己所在专业课程概貌及其框架结构的了解，有助于每个学生从中学到大学的学习方法、学习习惯的转变，更有助于学生学习兴趣的培养。选取多种教学方法相结合进行“计算机科学导论”教学，以问题推动思考，以实践促进理论，势必取得更好的教学效果。

参考文献：

[1] 符蕴芳.计算机导论课程教学改革的研究[J].教育与职业，2009（32）：129-130.

[2] 薄树奎.“计算机导论”课程教学方法初探[J]. 郑州航空工业管理学院学报（ 社会科学版），2011（8）：182-184.

[3] 蔡京哲.对“计算机导论”课程教学的探讨[J].科技信息，2010（35）：153.

[4] 王樱，蒋瀚洋. 新形势下计算机导论课程教学改革的研究与实践[J].电脑知识与技术，2010 （6）：5391-5392.

[5] 陈晓君，卞江，范韬. “计算机科学技术导论”的教学改革[J].科技风，2011（9）：194.

计算机科学与技术知识体系范文第2篇

关键词：计算机网络；网络课程体系；实践教学；教学方法

目前多数高校中，实验室建设大都沿用与课程绑定的实验内容，各课程以渐进方式进行教学实验，这样的实验环境难以满足学生对应用体系的构建和实验，实验室建设难以呈现规模性效应[1-2]。针对这种情况，很多高校在实验室建设改革中提出了“课程群”和“专业知识体系”建设模式，取得了良好的效果。但计算机网络类课程跨通信、计算机、信息安全、密码学等多门学科，因此在“课程群”和“专业知识体系”建设上还处于探索期，并没有形成教学和实验上的共识。为此，在江苏省计算机教学示范中心建设中，我们提出了“网络主导、课程协同、情景教学、综合应用”的网络课程群建设探索模式，设计网络课程群的综合实验室，以期建立符合计算机网络教学和人才培养需求的高质量、高效率和高水平的综合性平台。

1网络课程群的总体规划与目标

几年来，我校结合专业培养目标、专业方向和实验内容进行研讨、梳理和整合，明确了网络课程群的

主要课程和相关实验内容，在规划设计中体现以下建设思路和目标：

1)“网络主导、课程协同”的共享性平台。强调以网络基础为主线，以课程群为协同，资源共享的实验室建设思路。它是一个共享性平台，体现在硬件设备资源的共享、软件和课件资源的共享、师生教研的共享以及校内与校外的共享。网络环境是对学生开放的，学生对网络环境拓扑构造可随需求变更；每门课程的实验内容也可根据需求搭建；网络设备随技术进步升级更新。

2)“情景教学、综合应用”的综合性平台。强调以综合性和应用性，每一种应用都有对应的情景模拟、实景验证和实践测试。它是一个综合性平台，体现在课程内容的综合、实验框架体系的综合、系统环境和构建模式的综合以及软件资源和教学方法综合，随着学习积累和实践能力的提高，学生的实践方案可根据能力不断地扩展。

网络课程群建设目标：网络课程群综合实验教学平台将成为体验平台、实验平台、研究平台、开放平台和可拓展的平台，为教学、科研和服务社会提供一个优良的环境。

2网络课程群的课程实验体系

2.1内容分析

教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编制的《高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》中关于计算机网络原理课程提出[1]：

计算机网络原理是计算机专业的必修核心专业基础课，该课程的后续课程为网络工程、网络应用编程、互联网应用与维护、网络安全、TCP/IP协议分析与实现、无线网络与移动计算、网络性能分析与评价和协议工程等课程。该课程与这些后续课程一同形成整个计算机网络课程群。并要求通过学习学生具备如下能力：具有一定的计算机网络系统构建、维护和管理以及网络应用开发能力，具有网络协议分析和设计、计算机网络系统分析和设计、网络设备的设计和开发能力。

目前，我校开设的计算机网络课程群包括：计算机网络[3]、计算机信息安全、密码学和网络协议编程等课程。非计算机专业课程相关的课程有：组网技术、计算机网络维护以及计算机网络操作系统等。基于上述指导性意见和本校的实际情况，我们希望通过一系列课程训练达到培养学生的系统知识，形成学生的计算机网络系统的设计、实现、使用和维护能力。通过提炼主要的课程内容和实验项目，达成了以网络建构为基础，网络方案设计、网络安全设计和网络配置管理为能力培养主线，提升能力为目标的网络课程群实验系列。图1列出了网络课程群的相关课程和实验项目。

图1网络课程群的实验项目与课程关系

网络课程群具有这样的特点：课程内容涉及众多的概念、原理、协议和技术，这些内容以错综复杂的方式彼此交织在一起[1]。网络课程群有很多的教学策略：以层次功能为主线，在计算机网络原理课程中采用层次结构模型分别阐述概念；在计算机信息安全课程中采用模块化方式，将安全威胁因素归类分述，再综合应用在解决方案中；在网络协议编程课程中，针对常用的TCP/IP协议以及应用层关键协议分析，从细节上实现对网络系统运行机制的理解。

为了优化资源和提取共性，在网络课程群的实验内容分析基础上，提出网络课程群实验室建设思路：网络课程群集中在一个实验环境中，增加设备集约化和共享性，有利于各种工程环境实现；课程采取套餐式项目模块选择，每门课程的实验内容采取“项目N+模块M”的菜单式选择，针对不同教学对象要求作选择，增加了实验的灵活性。

2.2实验课程体系

为了应对网络课程群的广度和复杂度，设计了针对课程知识点的模块化实验项目[4-8]，采用网络体系结构的分层次方式来组织实验内容，满足专业技术知识点多面广、课程任务量大、学生层次多的教学需求，统一规划和通盘考虑实验项目的实验课程体系。

实验课程体系是基于网络体系结构和课程性质而设置的，如图2所示。实验课程体系的纵向具有上下相互依赖关系，下层是上层学习的基础，它在实验上的逐步递进，有利于学生由浅入深，帮助学生建立网络应用框架和掌握应用开发体系的建构。

网络基础层是用网线将计算机、网络交换机、路由器等组织成的计算机网络环境，初期目标实现从原理到构建的认知，它也是网络其他应用的基础。

在网络基础层之上，每个层次都包含有“安全”内容，这是本实验体系中着重强调的，这是在不断地迭代深化，引导学生注意网络技术与安全技术密不可分，在建立网络的同时，安全策略也必须加以考虑和设置，从而增强学生的网络安全意识。

在专用技术层上，体现了专业方向上的差异，信息安全方向在密码技术和信息安全防护技术上将实施更多的专项实验，对于其他专业方向强调网络编程技术，但在这个层次上可以进行适当渗透，以利于学生专业方向上的拓展。

图2网络课程群的实验课程体系

创新设计层是专门为大学生创新活动、第二课堂等设计的，它积累了历届同学的创新设计作品，激励后续的同学努力学习，创新研究和设计。

3网络课程群的实验室平台架构

3.1硬件环境设计和部署

网络课程群的实验室平台是实施网络课程群实验的主体，实验课程体系最终要落实在实验装备上，实验平台架构上充分兼顾学生动手、实验管理与实验演示的多种需求。为此，我们将网络课程群的实验平台划分为4个子平台，如图3所示。

实验平台是构建和实施项目实验和管理内容的实体，每个平台实体由相关的网络硬件和软件组合而成，实验中，经过组合变化选择各种层次的实验。

实验室设备结构拓扑如图4所示。有共享服务器设备和独立的网络设备组成，独立的网络设备有8套，每套设备设有1台路由器、1台3层交换机、2台2层交换机、1台无线节点和6台PC计算机，每套设备供4～6人小组配合使用，除此之外，共享设

图3网络课程群的组合实验平台

备由服务器、控制器和分组控制器组成，形成8组共享的软件平台服务环境。每套网络设备容易扩展和交叉使用，可构成多种子网的拓扑结构，可满足实现局域网、广域网和多种路由算法的实验。

网络课程群的硬件平台构建上独立与组合相得益彰，实验环境将个人与整体有机组合，将网络设备架构在2米×3.2米的大型网络墙面上，方便教师的示教和学生自己动手创新组网操作，开放式的机架结构设计为网络实验拓展建立了基础。

图4网络课程群实验室硬件平台的拓扑结构

3.2软件环境设计和部署

网络课程群的实验模块围绕教学内容安排，既要重视课程内容原理实验，又要突出网络实验中的工程型和实践性。实验内容的组织做到由易到难、从简单

到复杂，循序渐进地安排实验项目，使学生通过验证、综合和设计实验获得对原理知识的内化，并掌握一定的网络应用基本技能，掌握系统性的网络知识和提高实际应用能力。表1列出了网络课程群的主要实验项目。

网络课程群综合实验教学平台建设方案是省级示范教学中心项目的工作之一，我们提出的“网络为主、课程协同、情景教学、综合应用”的实验建设思路将加强网络课程间的联系，拉近各门课程之间距离，有效地实现教学上的循序渐进和内容上递进组织；这将在开放的网络环境中激发学生的学习兴趣，提升其网络系统的概念，增强其解决实际问题的能力；也将提高实验室管理的信息化水平，在资源整合、

实验教学、实验辅导、实验管理和实验报告等各项管理环节得到改善，以满足信息技术发展对网络技术的需求。

网络课程群综合实验教学平台是我们对实践教学的改革，我们将进一步加强对实际教学效果的监测和对人才培养状况的追踪，不断地完善实践教学平台，以满足社会对人才培养的需求。

注：本文得到南京师范大学计算机软件技术基础教学团队的资助。

参考文献[规范格式并增加文中标注。]：

[1] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养[M]. 北京：机械工业出版社,2010:165-169.

[2] 张力军,曹庆华,钱德沛,等. 计算机网络实验教学改革与实践[C]//大学计算机课程报告论坛组委会. 大学计算机课程报告论坛论文集. 北京:高等教育出版社,2009:325-377.

[3] 谢希仁. 计算机网络[M]. 北京:电子工业出版社,2007.

[4] 蒋一川. 网络信息安全教学实验系统:实验教程(原理篇)[C]. 吉林:吉林中软吉大信息技术有限公司,2008.

[5] 蒋一川. 网络信息安全教学实验系统:实验教程(实验篇)[C]. 吉林:吉林中软吉大信息技术有限公司,2008.

[6] 蒋一川. 计算机网络实验教学系统:实验教程(实验篇)[C]. 吉林:吉林中软吉大信息技术有限公司,2008.

[7] 蒋一川. 计算机网络实验教学系统:实验教程(网络协议篇)[C]. 吉林:吉林中软吉大信息技术有限公司,2008.

[8] 信息安全技术创新实验室建设方案[S]. 上海:上海交通大学信息安全工程学院,2009.

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)

计算机科学与技术知识体系范文第3篇

【关键词】通信 《专业英语》 教学探索 研究 策略

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0117-02

随着我国社会主义现代化建设地不断发展，各国之间的经济交流与政治联系日益密切，英语成为世界上应用最广泛的一门语言。作为未来的通信技术人员，必不可少的要具备一定的英语专业文献阅读能力与英语交流能力。这对高校的专业英语教师提出了更高的要求。尤其是近年来教育体制地不断深化改革，为《专业英语》教学提出了新的思路，促进了通信类《专业英语》教学的顺利开展。

一、通信类《专业英语》的教学现状

目前，大部分学校已普遍开设了通信英语的专业课，通过对部分院校通信类《专业英语》的调查研究，发现在当前的《专业英语》教学中还存在着一系列问题。首先从教材上看，当前的通信类《专业英语》的教材内容已经不能够跟上通信技术的发展，缺乏新意与创新性，只是单纯地从国外通信技术书籍上截取某一部分，没有形成一个完整的英语知识体系，知识涵盖面比较狭窄，这在一定程度上限制了学生对通信类《专业英语》的学习。另一方面，传统的《专业英语》教学模式比较单一，以教师讲授为主，教师逐字逐句翻译，学生在下边听，课堂缺乏生动性与趣味性，导致大部分学生对通信类《专业英语》缺少学习兴趣，学习效率低下。而且传统的分数之上的教学观念，大部分教师与学生将更多的精力放在了如何掌握答题技巧，获得好的分数，而忽略了对通信英语知识的掌握，阻碍了学生专业英语技能的提升。通信类的专业英语与其他课程有着明显的区别，不仅要求学生要有一定的英语基础，而且需要学生掌握一定的通信技术知识，并能够将两者结合起来，达到熟练地应用。因此，必须采取合理、有效的策略，促进通信类《专业英语》教学模式的转变，提高学生的专业英语能力。

二、通信类《专业英语》的教学策略研究

（一）形成完整的通信类《专业英语》知识体系

从目前的通信类《专业英语》教材来看，还存在各种各样的问题，教材内容单一、陈旧，不能够满足当前通信技术的发展需要，因此，教师在进行教学时，不能过度依赖教材，而要透过教材发掘涵盖的知识点，并将这些知识点不断扩充，编写成一本集计算机基础、电路、模拟电路、数字电路和微机原理等通用通信类《专业英语》教学内容的教学讲义，丰富教学内容，一方面可以供教师在教学中能够系统性地对学生进行知识讲解，另一方面该讲义也可以作为学生自学的第一手可靠资料。通常教材所涵盖的知识量是有限的，这种讲义形式能够避免教材出现的知识漏洞，有效地为学生补充知识，具有较强的实用性。讲义分为不同的模块，教师在进行教学时，可以合理安排教学内容，将每一个模块作为一个知识体系，这样能够理清教学思路，使学生在学习过程中明确学习目标，构建完整的知识体系，提高学生的学习效率。该教学方法也同样适用于我院的电子信息科学与技术、计算机科学与技术和信息系统与信息管理三个专业，经过反复的实践探索，这种讲义模块式教学能够有效地提升学生的专业英语水平，对学生的英语技能的提升有着重要的作用。

（二）转变教育观念，丰富教学形式

传统的通信类《专业英语》的教学对学生的考核往往是体现在学生成绩上，这导致大部分学生为了获取更高的分数，将学习重点放在答题技巧与课本的固定知识上，而忽略了对英语专业技能的训练，教师在教学中也往往是照本宣科，不能够引起学生的兴趣。因此，我们必须转变当前的教学观念，从实际出发，全面贯彻落实新课改，加强通信类《专业英语》教学的实用性，不断丰富课堂教学形式，提升学生对通信类《专业英语》的学习兴趣，除了上述所讲的讲义编写与模块教学外，可以采用不同的形式提高课堂效率。如情景式教学，教师可以根据教学内容，创设一定的情境，使每个学生都能够普遍参与其中，获取丰富的情感体验，进而提升学生对知识的理解能力，提高课堂效率。另外，课堂的教学内容也不能只局限于课本，要根据现实需要，考虑当前通信业的发展形势，融入新的知识点与课外丰富的通信知识，一方面可以扩充学生的知识面，另一方面能够活跃课堂气氛，增强学生的学习积极性，并且让学生能够学以致用，学有所用。教师可以在课后对学生进行知识考核，通过学生的反馈，及时发现教学过程中存在的问题，调整教学策略，达到教学的目的。

（三）着重培养学生的专业英语应用能力

通信类《专业英语》教学的最终目的是培养学生专业文献的阅读与理解能力，进而为通信技术的交流打下坚实的基础。因此，教师在进行《专业英语》的教学过程中，要重点培养学生的英语应用能力，不仅要促使学生提升自己的英语文献阅读能力，更要鼓励学生大胆发言，具备一定的通信英语交流技巧。可以有针对性的让学生阅读一些国外的通信技术文献，并作出相应的口头报告，培养学生的听、说、读、写能力，这是当前通信类《专业英语》教学的重中之重，也能够增强专业英语的实用性，同时，也可以在其他专业与学科中得以广泛的应用。

经过反复地实践证明，通信类《专业英语》的教学策略具有无限的优越性，能够有效地激发学生的学习热情，提升学生的英语阅读与理解能力。我们要抓住当前的发展机遇，将此教学方法充分应用到科技学院等课程教学中，提高教学质量。

参考文献：

[1]吴志敏，代玲莉. 通信工程专业英语教学研究与探讨[J]. 中国教育技术装备，2009，30：34-35.

[2]赵敏华，时燕妮. 通信专业英语教学研究与实践[J]. 科技信息，2010，01：88+101.

计算机科学与技术知识体系范文第4篇

关键词： 操作系统； 多角度； 实践教学； OS Lab

中图分类号：TP316-4 文献标志码：A 文章编号：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是现代计算机系统中最核心、最基础的软件，是计算机技术和管理技术的结合。在计算机及相关学科课程体系中，操作系统作为一门理论和实践性并重的核心课程，是计算机科学与技术专业、软件工程专业学生必修的专业基础课程之一[1-2]。课程的教学目标是让学生理解计算机系统工作、用户与计算机系统交互、设计开发应用系统的基本知识结构，从宏观上掌握操作系统的整体特性，从微观上熟悉原理与算法的应用技巧，培养学生计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力。

1 传统教学中出现的问题

在整个计算机科学与技术知识体系中，操作系统课程具有承上启下的重要作用。由于课程较强的逻辑性和抽象性决定了该课程的难度较大，在教学实践中出现了学生难学、教师难教的普遍反映。总体来说存在如下问题。

教师授课主要以讲授理论知识为主，课程中的概念和原理抽象，难以理解，学生常常“知其然，不知其所以然”缺乏主动学习的意识。作业以知识点复习为主，需要发散思维的主观内容不多，而且网络上的参考资料也较丰富，学生习惯了这种快餐式的学习，很难做到独立思考和举一反三。

实验课时有限，实验内容大多是算法验证项目，而设计性、综合性和探索创新性实验偏少，没有适当的方式激发学生的编程兴趣，使学生获得快乐和成就感，因而也会影响学生探讨问题的积极性和创新能力的提高。

笔者作为课程负责人承担操作系统课程的教学工作已有十载，从2013年开始探索课程教学改革，借鉴构思-设计-实施-运行的培养模式[3]，从学生的学习潜能考虑，以操作系统的教学基本内容为依据，依托现代信息技术和现代教育技术，对操作系统的教育理念、多媒体课件、教学内容、教学资源等进行改革探索，以求提高操作系统的教学质量，提升学生的学习兴趣和自主学习能力，实现学以致用。

2 教学改革实施

2.1 教学观念的转变

教学改革，首要任务是教师转变教学观念，树立以学生为中心，充分发挥学生的主动性，激发学生创造精神的教学思想。从以知识为重心逐渐转移到以能力为重心，力求做到知识与能力的最佳结合；从以接受学习为重心逐渐转移到以发现学习为重心，力求做到接受学习与发现学习的最佳结合。充分利用现代教育技术，专注于学习资源的建设、研究和评价。通过教学过程信息和学生学习的互动状况，评价教学内容及其组织形式是否符合教学目标，并及时作合理调整，为学生提供有针对性的学习信息。根据在教学实践中出现的各种现象，不断总结和改进教学思维和教学方式，形成理性认识。教师想要把一门课教好，不仅仅需要过硬的专业技能，更需要具有管理学习资源、管理学习过程和教育教学研究的能力。

2.2 多媒体化课件优化

多媒体教学对传统的操作系统教学技术起着补充和辅助作用，增加操作系统教学内容的表现形式，从而达到化繁为简、化难为易、化抽象为具体、化艰涩为通俗的效果。许多计算机教材都有配套课件，但是这些课件并不能完全满足授课需求，笔者所在的团队花了相当多的精力对授课课件做完善，通过图片、动画、视频同时辅以文字对操作系统的难点进行展示，这样可以减少理论的抽象性，加深理解、增强记忆。运用多媒体课件对调动起学生的求知欲望和学习操作系统的兴趣很有帮助。

2.3 网络教学平台的应用

笔者所在学校的U-MOOCS网络教学平台，集课程管理、教学资源、教学活动、课程建设等功能于一身。操作系统课程自开课起的全部教学资料都会在教学资料模块中积累保存，形成小型“资料库”，供教师随时调用。教学活动包括课程论坛、课程作业、调查问卷、题库卷库在线测试等，全面支持基于项目的小组协作式研究型教学模式。网络平台同时配有移动客户端，支持学生在手机等移动设备上进行在线学习，满足学生利用闲暇时间随时随地“碎片化”的学习需求，实现线上学习与线下学习相互补充，推进泛在学习和终身学习有效实践。借助网络教学平台，在期中和期末阶段进行在线测试，让学生及时把握自己的学习情况，查漏补缺；在授课结束后开展调查问卷工作，及时听取学生的意见反馈，作为教学反思的一个参照，更好地为下一轮教学服务。

2.4 实验教学改革

实验是整个操作系统教学环节的重要组成部分，对促进学生更深人、全面地理解理论知识起着至关重要的作用[4]。但是操作系统实践环节一直相对薄弱，已经不能适应现代高等教育的要求。2015年笔者申购了北京海西慧学科技有限公司研发的操作系统集成实验环境OS Lab，采用“实例学习”法引导学生详细分析一个小型操作系统的实例，在充分理解操作系统原理的同时，对实际操作系统获得直接经验。OS Lab主要包含了小型开源操作系统EOS（可直接运行于x86硬件平台）和可视化的IDE环境（界面和操作习惯都类似于Visual Studio，见图1）[5]。一方面，EOS操作系统对X86平台中的各种硬件进行统一管理，提高系统资源的利用率；另一方面，EOS提供了一个“虚拟机”和一组API函数，EOS应用程序通过调用这些API函数获得服务，从而在此“虚拟机”上运行。在IDE中可以编译、调试EOS操作系统，同时可以借助Virtual PC、Bochs等虚拟机软件，对EOS内核进行交叉调试。IDE还支持C源码级的内核调试，支持反汇编，可在内核中设置断点和监视，可随意查看、修改内核变量或CPU寄存器的值，为学生调试、分析源代码提供了极大的便利。

EOS的源代码主要使用C语言编写，总量不超过10000行，并配有大量的中文注释，阅读方便。EOS融合了Windows和Linux的设计理念，并且提供了和Windows一致的API函数和应用程序功能，对学生参加工作后进行Windows开发有很大帮助。EOS从学习者的角度进行了功能模块划分，主要包括了进程管理、存储器管理、设备管理、文件系统等模块，各个模块间的耦合性低，完全可以与理论课上采用的经典操作系统教材配套使用。学生在深入分析和理解EOS内核源代码后，可按照个人意愿对感兴趣的模块进行修改，甚至添加新的模块，为学生提供了极大的自由发挥空间。

OS Lab中配套有12个实验项目，但因为课时的限制，笔者主要选取了其中的4个项目开展实验教学，分别是操作系统的启动、M程的创建、进程的同步、分页存储器管理。前两个以验证为主，后两个以设计为主，由浅入深，将基础理论知识与实践很好地结合，加强了教师与学生的互动，充分调动了学生的学习积极性和主动性。笔者认为，为学生提供学习一个实际操作系统的机会是非常必要的，在他们的学习生涯中至少应该阅读并理解一个具有相当规模的程序，这会使他们获益匪浅。后续在OS Lab中还可以增加课程设计教学环节，进一步加深对操作系统课程的基础理论知识、具体实现机制的理解，全面深入地了解操作系统设计思想的具体实施策略。应用卡内基梅隆大学提出的口号“Learning By Doing”，联系到操作系统课程设计的项目实践中，使这种以项目为驱动的教学理念得到更好地发展。

3 典型案例分析

进程同步是操作系统进程管理中的重点也是难点。以生产者-消费者问题（P-C问题）为例，借助于信号量机制，解决生产者和消费者之间的同步互斥关系。一旦缓冲池中所有缓冲区均装满产品时，生产者必须等待消费者提供空缓冲区；一旦缓冲池中所有缓冲区全为空时，消费者必须等待生产者提供满缓冲区；由于缓冲池是临界资源，所以任何进程在对缓冲区进行存取操作时都必须和其他进程互斥进行。在理论课中讲授完这个知识点后，实验课上立刻跟进完成进程同步实验项目。P-C问题中main函数、producer函数、consumer函数流程图如图2所示。EOS中使用CreateSemaphore这个API函数创建信号量，分等待信号量（不阻塞）、释放信号量（不唤醒）、等待信号量（阻塞）、释放信号量（唤醒）四种情况进行调试。验证完后再尝试修改信号量算法，使信号量对象支持等待超时唤醒功能和批量释放功能。最后再对修改过的算法进行测试。最后实验教师会引导学生对实验结果进行剖析，再次证明信号量机制是解决进程同步问题的一个利器。对于能力较强的学生，还有课后思考题来对进程同步进行深层次的分析。学生通过即学即用，提高了发现问题、分析问题和解决问题的能力，同时引导学生由浅入深、由基础到综合、由验证到创新地进行实践，多层次地加强学生对理论知识的理解，增强了学生的实践与创新能力。

4 总结

时代在变迁，信息的获取更加便捷，学生的学习积极性在某种程度上也发生了蜕变，所以教学方式也应与时俱进。本文探讨了操作系统课程教学改革实践，从教学理念、多媒体课件、教学网络平台、实践教学等多角度出发，采取重基础、重实践、重创新的多方位教学模式，通过开拓思维、研究分析实例和实践操作，激发学习兴趣，掌握分析和解决问题的方法，培养学生从理论中来，到理论中去，再进一步升华为理论的创新能力，为后续课程如网络操作系统、编译原理等课程奠定了扎实的理论和实践基础。实践证明，这样的改革提高了教学质量，同时也获得了学生和同行的认可。

参考文献（References）：

[1] 汤小丹.计算机操作系统[M].西安电子科技大学出版社，2009.

[2] 张尧学，史美林.计算机操作系统教程[M].清华大学出版社，2003.

[3] 杨柳，胡志刚，李玺，谭长庚，任胜兵，宋虹.面向CDIO的“操作系统”教学改革探讨与实践[J].计算机教育，2009.14：24-26

计算机科学与技术知识体系范文第5篇

关键词：项目式教学；教学设计；大学计算机基础

高校计算机基础教育是高等教育中的重要组成部分，它影响着我国人才培养的质量，影响着我国在各个领域中开展计算机应用的前景。因此，我们应根据各专业对计算机应用的需求，以及社会对应用型人才的需求，构建适应信息时代需要的新型的大学计算机基础教学模式，同时，将计算机应用能力培养融入各专业课程中，以避免大学生计算机基础教育与专业应用严重脱节的现象。

1基于项目学习简介

项目式教学是近年来一种新的教学模式，是我们教学改革的研究方向[1]。基于项目式的教学，是针对我们所讲授课程的整体教学内容和学生特点进行分析，然后，结合实际问题设计一个整体的教学项目，即先做基于项目的整体教学方案设计，之后，对整体教学项目进行分解，设计子项目，即每个教学单元或教学模块围绕整体项目设计子项目，每个子项目之间相互联系。学生通过小组合作讨论形式对问题进行分析，通过多种方式搜集整理资料，然后确定项目的实施方案，直到解决问题，它是一种探究学习的过程。

基于项目式的学习充分体现了建构主义学习理论的教学思想。建构主义学者认为：知识的建立来自学习者本身，既知识与学习情境互动产生的结果。在基于项目式的教学过程中，学生可以在指导教师或小组成员中学习成绩较好的同学的帮助下，在与他人互相学习和互相交流、协作的过程中，增进认知结构，培养自己动手解决实际问题的能力。项目式学习是一种结合实际问题、生活经验，并且以学生为主的教学方式，它为学生提供高复杂性且真实性的项目，让学生通过做项目来找出问题、规划行动方案、收集资料、解决问题、进行决策，完成研究的探究过程，建立电子学习档案记载自己的学习过程，并最终呈现作品。教师在学生的学习过程中仅仅起辅助作用，必要时给予适当指导，并让学生不断建构自己的知识体系，充分体现学生为主体，教师为主导的学习过程。

2基于项目式的大学计算机基础教学设计[2]

2.1课程教学内容分析

2.1.1课程培养目标的定位

大学计算机基础作为我校本科学生的必修课程，是大学生的第一门计算机基础课程。根据大学计算机基础课程的特点和各专业的培养方案以及高校应用型人才培养目标的定位，本课程应具有基础性、实践性和技能性的特点。课程的培养目标是拓宽知识面，提高计算机应用能力和创新能力，不断提升学生的信息素养，使所有大学生成为既掌握本专业知识，又能熟练使用计算机技术的复合型人才。

2.1.2课程的内容

1) 计算机科学与技术理论。在内容上，我们要求学生深入掌握计算机的基本工作原理，对计算机的基本理论及其技术有整体意识，找到计算机与本专业应用的结合点，为日后用本专业应用技术解决实际问题打下基础。

2) 计算机应用技能。计算机应用技能包括利用常用软件的应用技能和利用计算机网络技术查找和获取信息的基本技能。即通过操作系统、办公软件、电子邮件、IE浏览器等常用的软件的学习与使用，最终培养学生应用常用计算机软件、计算机网络技术的技能来达到信息查询、信息资源的管理与解决实际问题的能力。

3) 计算机应用能力。计算机应用能力是指计算机应用的3个层面的能力要求，即操作能力、应用能力、研究创新能力。

操作能力是指最基本的使用计算机处理信息的能力；应用能力是指将计算机技术应用于本专业领域中的能力，它要求学生将计算机技术与本专业知识结合，综合运用所学的信息技术知识对一些简单的实际问题提出解决方案；研究创新能力是指学生具有较强的创新意识和研究能力。计算机科学技术迅速发展，计算机应用日新月异，需要大批具有创造性的人才，我们在各个教学环节中应注重培养学生的创新精神，要求学生善于思考，不墨守成规。在计算机教学中引入基于项目式的教学模式，通过完成项目作品，可以锻炼学生对互联网有效信息的收集利用能力、独立判断解决问题的能力、信息提炼加工表现能力和体现在作品中的审美能力和创新能力。学生应有充分的思想表达空间，可以针对自己的爱好来展现自己的作品，以激发自身的学习热情。

2.2教学内容模块化设计

以项目为单位分解原来的知识体系，将原来的知识体系分为具有情景的模块化的教学内容(见表1)。

3教学反馈及建议

我校在大学计算机基础课程的教学过程中实施项目式教学已有两年多的时间，经过教学研讨，任课教师达成以下共识。

1) “项目式教学”是一种全新的教学模式，对培养学生良好的学习兴趣和积极性有极大的促进和推动作用，充分体现了以学生为主体、教师为主导的建构主义教学观念，同时改变了传统的课堂教学过程中学生积极性不高、课堂气氛沉闷、枯燥乏味和教学效果不佳等不良状态。

2) “项目式教学”涉及教学的内容宽、范围广，教师是资源的建设者，对教师自身知识的深度、宽度和广度都有更深更高的要求，并对教师的实际操作技能和动手能力提出了更高标准。

3) “项目式教学”比较适合于小班化的教学，在项目式教学的过程中，注重团队意识、团队精神，其中团队合作培养最为关键，学生的相互协作，以及与教师的互相配合都是实施“项目式教学”的重要因素。关于在班级人数较多时实施“项目式教学”的问题，我们还要作进一步研究与探讨。

4) “项目式教学”并不一定适合所有的课程，对专业理论课实施“项目式教学”难度大、组织难，可行性不高；“项目式教学”较适合于具有实践技能的课程，如专业综合课、实验实习课、大型作业、课程设计和毕业设计等课程，有利于调动学生的学习积极性、发挥学生的聪明才智，使学生的学习由被动变为主动参与，对学生能力的培养十分有效。

5) “项目式教学”利与弊同时存在，如何发挥优、利之长，避免弊、缺之短是我们在应用“项目式教学”中亟待解决的重要课题，因此，不能一概而论，要根据课程内容的特点和学生的情况来考虑实施的可行性。

4开展项目式教学需注意的问题

4.1教师角色的定位

1) 项目教学资源的供应者。项目式教学的资源是项目教学顺利实施的基石，教师角色的重心应由讲解员转变为资源的供应者。基于项目式的教学虽注重实践和操作，但不否定理论，而是结合项目任务来讲解理论，有效地将理论和实践结合起来。根据项目课程理论的研究，理论与实践的结合主要有两类问题：一是学生迫切需要理论解决实践过程所产生的问题；二是在实践过程中遇到的问题。我们应在学生产生这两类问题时切入“必需、够用、实用”的理论，这样才能真正实现理论与实践一体化教学，因此，教师应根据具体的教学环境与教学内容事先准备教学资源。

2) 项目选择的引导者。项目的选取与项目的设计是项目教学成功的关键，教师的角色由“讲授”转为“引导”。项目应在教师的引导下由学生根据自己的专业与爱好自行设计，同时，教师要提供相应的案例或模板，并提供相应的支持框架。教师是实施项目式教学的组织者和引导者。

3) 项目实施的监督者。项目实施是项目式教学的核心内容，教师的作用是有效监督项目进展，并使项目按制定的项目计划顺利实施。在实施项目学习过程中，教师主要起“督导”、“点化”的作用，针对教学班级，教师的管理主要是“点”的管理；针对项目小组，项目工作任务需要细化，它对教师提出了更高的要求。教师在项目的实施过程中要细心、耐心，对学生要有信心和爱心。

4) 项目成果的评审者。项目式教学原则上要求每个小组最终形成一个成果或者一个具体的作品，项目成果或作品是项目小组成员经过努力，共同协作完成的，是汗水和智慧的结晶。作为项目成果评审者，教师要以鼓励和赞扬为主，中肯地对项目成果进行评价。项目教学重视学生学习过程，在学习过程中，学生可以锻炼各种能力，因此，评审重在过程性评价，对学生在项目中的参与程度、所起作用以及学生的团结协作精神、创新精神、实践能力的形成和提高都要

给予充分的评价，在评价过程中要考虑学生的积极参与性，学生的兴趣、成功与失败的体验、勇于创新与乐于实践、与人和谐相处等多方面综合素质，这可以使学生在项目中达到自动成长的目的。评审中坚持多种形式相结合的评价原则，即阶段性评价与终结性评价相结合、小组评价与个体评价相结合、自我评价与教师、专家评价相结合、理论与实践一体化评价相结合。

4.2学生角色定位

1) 学生由被动学习转变为主动参与。在传统模式的教学中，学生往往是知识的被动接受者，其积极性、主动性难以发挥，教师则以教为主，而项目式教学要求学生是一个项目(任务)的实施者，必须主动参与，学生以做为主，在做中学，整个学习过程应以项目为驱动、以学生为中心。

2) 学生由个人学习转变为团队合作。在传统模式的教学中学生是独立学习的个体，而项目式教学主要是采用小组合作，共同探究协作来完成项目任务，它培养了学生的团队合作的精神，并使学生尽快适应了这一教学模式的转变。

3) 由学知识转变为做项目的探究过程。通过做项目完成项目作品并达到教学目标。

4) 由交平面作业转变为建立个人学习电子档案，通过电子学习档案考察学生的整个学习过程。

4.3教学内容与教学任务配套

要真正实施项目式教学，必须保证每个项目的内容在一个教学单位内，如果教学需要在连续的6个课时或是4个课时内完成，就必须以项目为单位分解原来的知识体系，并重新组合与整合。传统教学授课计划、教案的编制和撰写一般都有固定的模式，而项目式教学模式教学授课计划的制定、项目的设计与教学内容的结合都需要有相应的任务配套，教学内容如何与真实的项目进行结合，对教师的教学设计是一种新的挑战，这一切都是值得我们探究和研究的内容。

参考文献：

[1] 刘景福,钟志贤. 基于项目的学习(PBL)模式研究[J]. 外国教育研究,2002(11):35-67.

[2] 郭艳光,赵希武. 在高校计算机基础教学中实施项目教学法的探索[J]. 计算机教育,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)