时间：2023-08-16 17:11:32
引言：易发表网凭借丰富的文秘实践，为您精心挑选了九篇分布式教学的概念范例。如需获取更多原创内容，可随时联系我们的客服老师。
关键词： 高中数学教材 立体几何 概念 定理
与《全日制普通高级中学数学教学大纲》（以下简称“大纲”）相比，《普通高中数学课程标准（实验）》（以下简称“课标”）在课程理念和课程内容方面都有很大变化。因此，和大纲教材相比，根据普通高中数学课程标准编写的教材也有了很大的改变。下面以人教版大纲教材（2006年6月第二版）和人教A版课标教材（2007年2月第三版）为标准，比较了两版教材在立体几何中的概念和定理的呈现方式上异同。
一、个别概念的不同
和大纲教材相比，课标教材中很多概念的呈现方式都有所改变。表1具体列举了“课标”教材与“大纲”教材相比一些概念的具体变化。
表1 课标教材某些概念的变化（和大纲教材相比）
注：表中的“√”表示该概念变化的具体表现。
从上表可以看出，和大纲教材相比，课标教材的必修部分立体几何的概念陈述共有十一个发生了变化。
首先，有的概念叙述发生了变化。如棱柱的概念，“大纲”教材的叙述是“如果一个多面体有两个面互相平行，而其余每相邻两个面的交线互相平行，这样的多面体叫做棱柱”。
“课标”教材的叙述是“一般地，有两个面互相平行，其余各面都是四边形，并且每相邻两个四边形的公共边互相平行，由这些面围成的多面体叫做棱柱”。观察发现“大纲”教材对棱柱概念表述虽然精简，符合数学的特点，但对于初学者来讲，课标教材的叙述明显更加清晰，因为它强调“其余各面都是四边形”，使得学生更加直观地在脑海中勾勒出棱柱的图形。高度的抽象性是数学学科的特点之一，概念是对事物的描述，概念的教学要注意抽象与具体相结合的原则，形象生动的描述值得提倡。
其次，有些概念的表达方式有所变化，例如球体，“大纲”教材对球体的描述与球的表达方式类似，而“课标”教材则是利用新增加的旋转轴与旋转体的基础上定义的。这种发生定义方式，比起揭示概念本质属性的定义方式，更能体现新课改“体现知识的发生发展过程”的理念。
再者，有的概念被去除了，如斜棱柱等。这些概念被去掉是因为有些定义在教材中并没有对其进行研究，只是让学生认识该事物而已。还有些定义被去掉是因为其被列到了选修课程里面，例如正射影等。
最后，有些概念是新增的。这些定义要么是为后面的某些知识点奠定基础，如旋转体与旋转轴；要么是使数学更紧密地与学生的生活相结合，为学生的后续学习打下知识基础，如三视图等；要么是其成为重点研究对象如棱台与圆台。像“多面体”等概念，在叙述概念前，都加上了三个字“一般地”，重在强调概念的严谨性。
二、个别公理陈述的不同
立体几何中，公理的增减方面是没有变动的，只是有些公理呈现的先后次序略有改变。我们以“课标”教材里面的公理名称为准，以此比较“大纲”教材中相应公理呈现的不同，如表2：
表2 “课标”教材的公理与“大纲”教材相应公理呈现的比较
从两版教材公理1与公理2的陈述中，发现定理的大体内容实际上并没有变化，只是公理的呈现形式更简明。“一条直线上的所有点都在这个平面内”等价于“这条直线在此平面内”，只是前者更加强调线上的所有点，而后者更加强调所有点构成的直线，重点突出的要素不同，显然后者更加简洁。
此外，“课标”教材将“大纲”教材中讲述公理部分中的三个推论（page：6-7）去除了。在“课标”教材的教学过程中，虽然这三个推论不在课本中出现，但是有经验的教师为了拓宽学生的知识视野，给后续学习打下良好的基础，让学生能够更深刻地理解公理“不共线的三点确定一个平面”，会罗列并讲述三个推论的内容，例如对推论1即“经过一条直线和直线外的一点有且只有一个平面”的讲述，就是对上述公理的拓展和具体化，推论2与推论3同样如此，鉴于这三个推论在立体几何中的重要性，笔者认为，为了方便老师教学及学生自学，将这三个推论呈现在教材中是有必要的。
三、个别重要定理的不同
对于立体几何里面重要定理的呈现比较与分析，笔者发现其中有新增的定理，例如定理（page：69）：“一个平面过另一个平面的垂线，则这两个平面垂直”。这个定理的内容对于新学者是很容易理解的，同时增加这个定理为判定两个平面垂直提供有效的“工具”，从而增加这个定理是可行且必要的。
和“大纲”教材相比，“课标”教材在立体几何定理方面，同样将“大纲”教材中的推论（page：20）“如果一个平面内有两条相交直线分别平行于另一个平面内的两条直线，那么这两个平面平行”删去了。对于这一改动，笔者有异议，因为运用这个推论的内容判定两个平面平行，很多情况下比其相应的判定定理判定两个平面平行更加简单、方面，而且思路更加清晰。同时，由于课程标准的要求，判定定理都应该通过直观感知、操作确认等方式得来，这个判定定理也是根据该推论的结论得来的，显然根据这个推论的重要性，删除该推论没有丝毫意义，不仅不利于教师教学和学生自学，而且不利于学生灵活地掌握知识，笔者不认同这个推论应该删去。
有些定理改变条件叙述使得定理的结论更加完整，例如：
“大纲”（page：13）：如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行并且方向相同，那么这两个角相等。
“课标”（page：46）：空间中，如果两个角的两边分别对应平行，那么这两个角相等或互补。
在“大纲”教材中讲解这个定理时，几乎每个教师都会讲解两个角的两边对应平行的两种情况，所以新教材用简洁的语言陈述了定理的两种情况有事半功倍的效果。
当然，数学是简洁的，如果在定理中有些文字在去掉之后并不影响定理的表达，那么就应该毫不犹豫地去掉，以体现数学的简洁美。这样可以使学生更容易理解，例如：
“大纲”（page：19）：如果一个平面内有两条相交直线分别平行于另一个平面，那么这两个平面平行。
“课标”（page：57）：一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行，则这两个平面平行。
这里，“分别”两个字去得恰当而又得体，既不影响内容的理解，又为学生学习减轻了负担。
此外，有些定理在原来的基础上呈现得更清晰，使学生更易理解，例如：
“大纲”（page：18）：如果一条直线和一个平面平行，经过这条直线的平面和这个平面相交，那么这条直线和交线平行。
“课标”（page：59）：一条直线与一个平面平行，则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该平面平行。
对于新接触这一知识点的学生而言，显然是很难理解的，因为学生很难理解结论中的“这条直线”究竟是哪一条直线，是“经过这条直线”的直线，还是两平面相交而形成的直线呢？经比较我们发现，“课标”教材的叙述要清楚得多。
四、给一线教师的建议与意见
新一轮课程改革在课程基本理念方面发生了很大的变化。一线教师首先要进一步深入理解新课程改革的理念，并且自觉地将这些理念落实到教学实际中。在立体几何教学中，要全面而充分地认识立体几何的教育价值，注意把握过程教学，注意学生演绎推理和合情推理能力的平衡发展。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003.
[2]十三院校协编组.中学数学教材教法[M].高等教育出版社，2010.
[3]人民教育出版社.全日制普通高级中学教科书（必修）[M]数学第二册（下B），2006年第二版.
[4]人民教育出版社，课程教材研究所，中学数学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书教科书数学2（必修）[M]数学第二册（下B），2007年2月第三版.
高校通识教育的核心理念是培养学生的综合素质与能力，形成正确的人生观与价值观，以实现其自身素养和知识能力的自我优化。文章主要介绍了通识课程和MOOC的概念及特点，并通过对深圳大学艺术设计鉴赏课程这门通识课程在MOOC平台上实践的介绍，阐述了设计学MOOC较之传统课程有哪些优点。MOOC平台上的分布式通识课程可帮助学生提升学习广度，聚焦专业内容的同时防止学生知识碎片化，从而更好地开创一条实现通识教育的路径。
【关键词】
通识教育；MOOC；设计学
通识教育旨在使学生通过对广博知识的了解，确立正确的人生观与世界观，实现理性与感性的均衡发展，进而形成完善的人格，提升解决问题的能力，以适应现代社会生活节奏，提高生活品位与个人修养。艺术设计鉴赏类课程作为高校通识课程的组成部分，能够提升学生设计水平，改善其学习和生活的态度，进而影响其处事方式，提升综合修养。
一、通识教育的概念及特点
（一）通识教育概述
通识教育最早由美国提出，讲求在专业教育与自由教育之外应有计划、有目的地对课程体系进行编排，打破原有的专业限制，是面向全民的教育。哈佛大学前校长詹姆斯•布莱恩特•科南特在《哈佛通识教育红皮书》中提到，“20世纪美国教育的创新之处就是将通识教育应用到了全民教育体系之中”。通识教育能够帮助学生形成较为完整的世界观，并借助感性与理性的均衡发展，形成完整的价值体系与完善的人格，培养发现问题、分析问题和解决问题的能力。通识课程的教育方式主要分为核心课程模式（CoreModel）和分布课程模式（DistributionModel）。核心课程模式多被专业院校采用，分布式教学模式多被综合类大学采用。综合类大学具有学科门类较为齐全的优势，开设的通识类课程门数众多、涵盖面广，学生的选择余地较大。不论是核心课程模式还是分布式课程模式的通识课程，其教学理念都是让学生在本专业的基础上涉猎社会科学、人文艺术、自然科学的知识，并将这些知识与专业知识进行系统的衔接，突破专业知识的局限，不断提升综合能力。
（二）通识课程的设置特点
通识课程的设置因不同的教育理念与学科背景区别较大。我国通识课程的设置主要集中于以下七个方面：一是中国的传统文化与当代社会文化，力求以发展的眼光审视中国传统文化的成就和不足，帮助学生建立民族自信与文化认同；二是世界文明历史，培养学生的国际视野和社会责任感，增强文化包容度，使学生具有正确的世界观与价值体系；三是伦理价值与思考方法，强调当代社会价值体系，陶治学生的人性与品格；四是系统介绍自然科学的重要理念，了解事物之间的基本规律，提升学生的科学素养；五是经济发展与社会问题，提升学生的主观判断能力、批判思维和解决实际问题的能力；六是文学艺术，提升学生的个人修养与审美趣味；七是跨文化沟通与人际交往，培养学生适应社会与团队合作的能力。由此可以看出，经过通识教育充实的专业教育，能帮助学生从深度学习走向广度学习，在接受良好的专业学术训练的同时，受到社会科学、自然科学与人文艺术方面的熏陶。这种综合素质与能力的培养，有助于学生形成正确的人生观与价值观，并不断完善自身的人格、知识与技能。文化艺术作为通识课程中重要的环节，对于学生个人修养、内涵、品位的提升有着积极的意义。设计类的通识课程作为文化艺术在现代技术条件下的延伸，可有效地将设计学科渗透至社会的方方面面。
（三）通识教育中的问题及对策
通识课程大多是作为教学范围相对较小的专业学科的辅课程，综合性大学多会采用分布式课程模式。该模式的优势主要是课程门数多，覆盖面广，学生选择余地较大；但缺点也比较明显，即难以有效整合课程资源。设计学专业课程强调对专业知识教授和应用，学生在自由选择主题的前提下，很难对相关的课程进行系统性选择。因此，应对课程核心内容进行优化和整合。然而，传统的授课方式较难在通识教育中形成教师团队式教学和课程模块式教学，难以实现通识教育中课程的自我优化。教师作为独立的个体，在课题组织、教学安排、师生互动模块的衔接方面存在一定不足。利用互联网平台有组织系统授课能对以上问题的解决起到积极的作用。近年来，网络MOOC教学在高校通识教育中具有示范作用，如通过网络平台建设和合理分配教学资源，可以有效解决分布式课程模式专业内容整合的问题。
二、MOOC的概念以及特点
（一）MOOC的概念
MOOC（MassiveOpenOnlineCourses，即大规模开放在线课程），起源于开放教育资源运动和连通主义思潮。美国麻省理工学院于2002年面向全球学习者开放的开放课程标志着开放教育资源运动的兴起。MOOC是在2008年由加拿大爱德华王子岛大学网络传播与创新主任戴维•科米尔与国家人文教育技术应用研究院高级研究员布莱恩•亚历山大首次提出，两位学者在加拿大曼尼托巴大学开设了新型大规模开放网络课程。MOOC在信息化平台中赋予学生更多的学习自由选择权。区别于传统的教学方式，MOOC作为开放式平台课程有更大的受众面，能够让专业学生选择更加优秀的课程资源，同时也是通识类课程的最佳传播途径。
（二）MOOC教学的形式与特点
MOOC授课内容以视频录播为主，辅助以其他图文、声像等资料。对比传统的课堂教学方式，MOOC的教学方式特点鲜明：第一，MOOC教学可以是单人授课的形式，也可以是多人访谈的形式。教学形式多样，学生在学习的过程中有代入感，有助于提高学习兴趣。第二，学生可以在平台上选择合适的课程进行修读，选课不再局限于班级与人数的限制，学生可选择自己认可的课程，扩大选择面的同时也促进相关学科教师不断完善课程内容、探索不同的教学方法、提高教学质量。第三，MOOC的授课平台建设推动了大学生素质教育和通识教育的发展，学生的人文素养、艺术审美能力等可通过MOOC平台得以提升。
（三）设计类MOOC在通识教育中的优势及意义
设计学作为艺术学门类下的的一级学科，包含服装与服饰设计、环境艺术设计、产品设计、视觉传达设计、数字媒体艺术等众多方向。设计学在通识教育中的重点与难点是如何将众多的设计内容进行逻辑性整合，将设计学不同专业方向的创意思维、设计理念以及设计中形而上的艺术表达展示在通识教育各环节之中。MOOC作为网络平台课程，首先可以引入各个设计专业的优秀师资，使其进入平台课程之中进行模块化、团队化的教学，贯彻分布式通识课程的理念。其次，作为一种新的教学手段，MOOC网络后台提供的大数据存储功能可以实现教师和学生之间的资源共享，扩充设计学通识教育内容。最后，MOOC平台的搭建与讨论区域的设置，提供了通识教育实时的理念交换空间，有助于启迪学生的设计思维。
三、设计学通识课程设置
深圳大学于2013年12月在深圳举办了全国地方高校MOOC发展研讨会，会上倡议组建UOOC联盟（UniversityOpenOnlineCourse），并得到了28所与会高校代表的积极响应。UOOC中的U有University（大学）和Union（联盟）两层含义。2014年5月，UOOC联盟成立大会召开，首批6门MOOC上线。作为综合性大学通识课程的试点，深圳大学取得了良好的效果。2015年11月，设计类通识课程艺术设计鉴赏上线，该课程将不同的设计学科进行整合，引入模块式教学团队任教，聘请知名设计师与专任教师，以讲述式、案例式、启发式、访谈式相结合的教学手段和通识教育的理念，规划设计学专业的教学内容。课程运用网络多媒体教学手段，鼓励学生进行设计交流与经验分享。设计学MOOC较之传统课程具有如下优势。
（一）课程内容与授课方式的创新
将不同的设计学科进行有机整合，需要不同学科背景的教师进行团队协作，传统教学模式受教学进度、学生选课等多重因素的制约，难于实现这一目的。基于网络平台的MOOC设置，便于教师、企业设计师等进入课堂教学，有利于任课团队的组建；而通过播放录制视频的授课方式，教师和学生不再受上课时间与地点的制约，更便于协调课程内容。通过创新授课方式，解决了以往困扰分布式通识课程任课团队建设的问题。
（二）大数据资源更加丰富
通识课程具有更广博的知识面，网络平台以及支撑平台课程的大数据资源尤为重要。如课程在介绍国际四大时装周时，相比于传统课件中的文字和配图，时装周现场的服装展演视频更有利于学生对于服装流行趋势的了解与研究。产品设计中，物件加工工艺与材料的视频介绍能更好地帮助学生体会优质产品的定义及其所能带来的良好效果等。这些通识课程中的实训实践内容在网络大数据平台下能够得到更好的实现。
（三）改善师生交互环境
在传统的课堂教学模式中，教师难以在课堂与学生进行充分互动。在通识教育中，学生数量远远多于专业课程教学，师生间的互动问题会更加突出。在艺术设计鉴赏课程中，深圳大学利用网络平台设置了讨论区并配备专职助教与学生进行互动。此外，学生还可以在网络交流区相互交流、共享课程素材与学习资源，在很大程度上解决了通识课程中的互动需求。
结语
高等教育中分布式通识教育需要整合学科资源，分布式通识课程的教学、目的是尽可能让学生在接受专业教育的同时了解自然科学、人文艺术、社会科学等学科内容。在大的学科背景中需要整合相关知识，防止学生学习知识的碎片化，体系完整的学科通识教育精品内容将更适应学生发展的需要。
作者：涂星 单位：深圳大学
参考文献：
[1]哈佛委员会.哈佛通识教育红皮书[M].李曼丽，译.北京：北京大学出版社，2010.
[2]王晓阳，曹盛盛.美国大学通识教育模式、挑战及对策[J].中国高教研究，2015（4）.
关键词：算法设计与分析；教学内容；教学方法；实践；考核
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）35-0120-02
Discussion about Algorithm Design and Analysis Teaching Reform
GUO Liang-min
（School of Mathematics and Computer Science， Anhui Normal University， Wuhu 241000， China）
Abstract： The course of algorithm design and analysis is a basic specialty course for graduated students majored in computer science and related fields. According to the course features and the existing problems in teaching， the teaching content， teaching method， practice and course assessment are discussed in the paper.
Key words： Algorithm design and analysis； Teaching content； Teaching method； Practice； Assessment
《算法设计与分析》课程是计算机相关专业重要的一门专业基础课程，要求学生能通过对本课程的学习，理解主要算法的基本思想，掌握算法的设计方法和分析方法，并能将所学算法应用到实际问题中，从而解决遇到的实际问题。
该课程具有内容抽象、知识范围广、实践性强等特点，因此，学生的学习难度大，学习兴趣不高。教师在课程内容的选择上与前沿科学研究的联系不是很紧密，教学方法和考核方式也相对单一。针对上述问题，本文主要从教学内容、方法、实践和考核四方面展开讨论。
1 教学内容的整合
教学内容除了包含经典算法[1]（递归、分治法、动态规划、贪心算法、回溯法、分支限界法）的设计理论外，我们还应将随机算法、近似算法、现代启发式算法、并行算法、分布式算法等与前沿联系紧密的内容融入教学中。教学的重点是经典算法的原理，要让学生理解，并且可以具体实现；难点是如何灵活运用合适的算法去解决遇到的实际问题，即培养学生对所学算法的实际应用能力。
另外，需要将新的相关科研动向融入教学中[2]，尤其是在讲解现代启发式算法、并行算法、分布式算法等时，增强学生的学习兴趣，让学生感到学有所用，从而提高教学效果，最终达到使学生可以用基本理论去解决实际问题的目标。
具体的教学内容安排如下：第一部分是算法概述，包括基本概念、描述算法与算法设计、算法分析的基本原则、复杂性分析；第二部分是分治与递归，包括递归概念和分治法的思想、二分搜索技术、矩阵的快速乘法、合并排序、快速排序、线性时间选择、最接近点对问题；第三部分是动态规划，包括矩阵连乘问题、动态规划算法的基本要素、最长公共子序列问题、0-1背包问题、作业调度问题、图像压缩问题；第四部分贪心算法，包括活动安排问题、贪心算法的基本要素、最优装载、哈夫曼编码、最小生成树、单源最短路径；第五部分是回溯法，包括回溯法的算法框架、装载问题、批处理作业调度、0-1背包问题、n皇后问题、图的m着色问题、旅行售货员问题、圆排列问题；第六部分是分支限界，包括分支限界法的算法框架、单源最短路径问题、装载问题、0-1背包问题、批处理作业调度、旅行售货员问题；第七部分是随机算法，包括数值计算问题的随机算法、舍伍德算法、拉斯维加斯算法、蒙特卡罗算法；第八部分是近似算法，包括NP完全性理论、顶点覆盖问题、旅行售货员问题；第九部分是分布式算法，包括分布式系统、分布式计算模型、分布式算法的设计基础、遍历算法、选举算法、容错技术；第十部分是现代启发式算法，包括启发式算法的基本概念、模拟退火算法、遗传算法、蚁群算法、人工神经网络算法；第十一部分是并行算法，包括并行计算机、并行算法的基本概念、非数值计算问题的并行算法、数值计算问题的并行算法。
2 改革教学方法
一是采用以“幻灯片+黑板+计算机”的授课模式，即以电子教案幻灯片、板书和算法的动态演示作为教学内容的展现方式。用幻灯片主要展示静态的文字，如定义、基本框架或步骤，板书主要用于分析算法的原理和效率，方便与学生进行交流，算法的动态演示可以更直观地展示算法的执行过程，从而让学生更容易地去掌握和理解算法的原理和执行步骤。
二是对同一问题，如背包问题、皇后问题、作业调度问题、资源分配问题等，有不同的算法可以求解。对于这类问题的讲解，我们应该以问题为主线，分析和比较不同算法的特点和效率[4]，并让学生编写程序实现，理论联系实际，通过不同程序的运行结果，从而更容易地理解对同一的问题的不同实现算法。
三是我们主要采用启发式的教学方式，即变填鸭式的教学为双向互动式的教学，采取以探究解决实际应用问题为主的引导式教学，启发学生在理解问题的基础上，进行新的算法思路的探索与讨论，引导学生深入思考，培养学生的自我创新能力。
四是对于非经典的算法可先通过简单的、有趣的实例来说明，便于学生了解算法的大致思想，然后再通过阅读相关科技文献的方法加深对算法的理解。这样不仅可以让学生较容易地掌握相关算法，还可以让其了解相关领域的研究状况。
3 强化实践环节
将算法转换成实际的程序来获得实际问题的解，这是我们学习算法的最终目的，通过多动手编程，可以让学生加深对理论知识的理解。考虑到学生水平的参差不齐，特别是动手编程的能力，我们给予实验内容多种不同的选择方案[3]，不同的选择方案对应着不同的实现难度，例如，可将实验内容按难易程度分为基础型、拔高型、挑战型。对于基础型的实验一般较容易，要求学生必须完成，对于拔高型和挑战型的实验，学生可以根据自身的能力进行选做，对于选做的学生，我们可以依据他们的完成情况在最终的考核成绩上予以体现。
4 优化考核方式
考核方式应该多样化，更应该注重评判学生平时课堂上的积极性，作业的完成效果，学生的创新能力，即注重对学生的过程性考核。利用过程性考核和最终的理论测试考核相结合的方式来综合评价学生。例如，过程性考核和理论测试考核各占50%，其中，在过程性考核中，平时课堂上的积极性（由到课率、回答问题情况，参与讨论情况决定）占50%，作业的完成效果（由作业完成的时间质量和内容质量，以及拔高型和挑战型作业的完成质量决定）占40%，学生的创新能力（由学生参与课题的情况及已获得的成果，特别是与本课程相关的成果决定）占10%。
5 结束语
本文主要从《算法设计与分析》课程的教学内容、教学方法等方面阐述了一些想法。但要更好地提高教学效果，还需教师在教学过程中不断地进行经验总结，根据实际情况对内容、方法等做出较为及时地调整。
参考文献：
[1] 王晓东. 计算机算法设计与分析（第3版）[M]. 电子工业出版社， 2007.
[2] 刘文萍， 陈世红， 郭小平. 教师领导力在计算机专业研究生创新能力培养中的应用[J].计算机教育， 2013， 23： 42-45.
关键词：远程教育 网格技术 GridFTP协议 共享 探讨
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0015-02
Discussion on service distributed grid technology in Distance Education
Hu Pei Cheng1 Fu Guo Xuan2
（1.Qinghai Radio and Television University School；
2.Qinghai the Yellow River Upstream Hydropower Development Co.Ltd，XiNing QingHai， 810008，China）
Abstract：Grid computing is developed in twenty-first Century on the Internet to achieve resource sharing for infrastructure purposes.
Grid computing is a new term， it is also a research focus in recent years， the concept of grid， features， are briefly introduced， and the application of grid technology in the distance education in the analysis.
Key words：Distance learning；Grid technology；The GridFTP protocol；Communion；Discuss
1 引言
网格技术旨在使互连网上所有资源， 包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等，实现全面共享与协同工作，使整个Internet整合成一台巨大的超级计算机，为用户提供即连即用式的服务[1]。目前，网格的发展更多还在实验研究阶段，离最初设想还有很大距离，但它是未来网络的发展方向，已成共识。并且正在逐渐地由一个新兴名词转变成为运用于商业、科研、医药等各行业的技术产物。
1.1 网格的定义
网格一词译自英文单词“Grid”，简称为虚拟计算环境，就是把地理上分布的各种计算资源连接成一个单一的统一资源即虚拟高级计算机的环境，实现全球范围的计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、设备资源等的全面共享。其根本特征是资源共享。它是继Internet、Web后的第三次互联网浪潮。网格的核心概念是协作资源共享和在动态多制度虚拟组织中解决问题。简而言之，网格可以从以下描述为以下三点[2]。
（1）协调不服从集中式控制的资源。即网格能集成和协调资源与用户在不同控制域内的活动。
（2）使用标准的、开放的、通用的协议和接口。即一个网格是由多用途协议和接口来构建的，该协议将能解决诸如鉴别、授权、资源发现和资源访问等一些基本问题。
（3）提供非常的服务质量（QoS）。即允许按协作方式来使用其成分资源以提供各式服务质量。
1.2 目前网格技术的开发环境和工具
对于目前网格技术的发展和应用中其运行环境已和其他计算环境有很大的不同，已不能够满足网格计算所面临的开发难度、排错、调试、修改、部署等问题需要构建新的开发环境[3]。
（1）GT3开发环境。
GT3是用java语言开发服务，客户端则可以使用java语言和C语言开发。开发过程首先需要定义服务接口。然后根据服务接口生成该服务的WSDL描述文档，以实现该服务接口，通过代码编写完成，编译生成可执行的java类，其中客户端也需要用java语言开发生成可执行类。最终部署到服务运行容器中由客户端调用服务。
（2）NET框架。
使用.NET框架平台，通常不需要其他工具或软件开发工具包便可完成万维网服务的开发。
因为.NET框架可以提供专门的文件类型.asmx，每一个.asmx都包含一个WebService指令。
因此在.NET框架中，可以通过以下流程完成一个万维网服务：（1）创建服务文件 .asmx。（2）添加服务逻辑代码。（3）保存并运行.asmx文件。（4）根据提示输入参数，提交给服务器。（5）得出服务运行结果
（3）UNICORE。
UNICORE（UNIform Interface to Computing Resources）是把超级计算中心资源结合起来，用户可以通过互联网访问这些资源。UNICORE服务器在调度作业之前把抽象的作业和资源翻译成特定平台的命令和选项，在执行命令时，输入文件和输出文件自动从用户的文件空间读取和向用户的文件空间写回，从而完成不同节点间的高速数据传输。另外UNICORE网格平台通过用户认证X.509证书授权，把对应资源分配给用户，而保留自己的自利。
（4）其他应用开发工具。
由于目的和应用的不同，还有很多网格开发环境和工具，如：WebSubmit应用程序，CoG工具集，GPDK结构模型，GDMP客户等等，这些技术均是在网格应用和网格技术开发中所有着不同的功能和作用。
2 网格技术在远程教育中资源共享中的应用
2.1 远程教育主要特点和网格技术应用的优势
远程教育是由过去的函授、电视广播、网络教育等伴随着科学技术手段不断发展，又非独立产生的一种教学方式，它是实现终身教育而获取教学资源的一种有效渠道。
学习资源丰富的最大化是远程教育学习的最大一个特点。而网格技术应用中最为核心的是为各种网络上的资源提供一种安全、高效的共享机制，使得各种异构和孤立的资源，能够以一个整体的形式为用户提供各种计算和信息服务。因此，网格技术的应用能促进教学资源的优化整合、全面共享和作业交互。网格技术应用在远程教育中的优势概括为以下两点。
（1）网格技术的应用在物理上将互连的众多资源汇聚起来，联合提供服务，最大化实现资源的全面共享。即将分布在教育教学中将各高等院校多媒体课件、数字教学视频、无纸化习题库、网络化考试系统以及各类论文文献等海量信息资源集成起来，建立起一个集教育教学为一体的信息网格，覆盖到各个地区，提供统一的、高效的信息服务，同时提供主动学习方法和交互式的教学方式，使教师和学生之间的学习和交流成为现实。
（2）通过分布式资源的协作与共享，把大量的教育资源汇聚在网络上，这样使学习资源得到充分的利用，并且极大的提高学习者的学习效率和质量，为远程教育教学的信息化发展提供了更广阔的空间。同时网格技术应用在远程教育资源中，也能够大大缩减教师个体的备课时间，将这些时间用做扩充知识领域，丰富授课的内容容量，突出授课内容的重难点方面。而且还会加强了教师与教师之间，教师与学生之间的互动性，扩展了教师思维的广度与深度，提高学习者学习的兴趣与效率，从根本上进一步提升整体教学质量。
2.2 网格技术下教学资源分布式应用分析
2.2.1 分布式网格教学资源服务系统
远程教学系统的网格系统面向用户使用的入口，远程教学平台通常具有是一个开放的Web入口界面，通过这个界面用户可以使用网格系统提供各种功能，如安装新的网格程序、提交网格作业、使用网格程序提供的功能。
首先，可以根据利用GT3开发平台技术构建一个分布式网格教学资源服务系统ERSDG（Education Resource Service Data Grid）[4]，为不同分支机构（教育受体）通过教育资源访问口，访问现有资源管理系统中的教育资源数据库服务，从资源库获取所需要的教育资源数据，并同步到本地环境中的资源库中。
其次，为了实现教育资源的共享，必须要针对高带宽广域网环境进行优化以便解决网格环境下数据的统一传输，于是就需要一种基于FTP协议基础上的文件传输协议即GridFTP协议。
目前，该协议是由Globus工作组开发的一种安全可靠的高性能网格文件传输协议。为了实际使用的需要，GridFTP协议的安全性方面采用了RFC 2228（FTP Security Extensions）中提出的机制，对GSI（Grid Security Infrastructure，网格安全基础设施）和Kerberos提供支持，在实现高效传输上它支持第三方控制的数据传输、并行数据传输、条状数据传输、部分文件传输、缓冲区大小自动协商、出错重传等机制。各资源分支机构通过设计开发统一接口，在上传数字资源的同时，自动调用GridFTP协议，从而将相关教学资源文件同步上传到网格的各个节点之上，再由网格教学资源服务系统实现自动分布和同步传输功能。
因此，具备了这一资源共享的能力，就可以构建教学资源访问和集成的虚拟化界面，最终网格服务简化了用户或客户端程序对分布式教学资源的访问过程，实现了教学资源的的发现、组织、管理、、分发和交换等方面的整合和集成（如图1）。
2.2.2 分布式视频和点播平台
通过网格技术，可以实现将原来的分散管理和维护方式，转变为自动集中和调度方式，实现无障碍资源共享。它不仅能够提供内容最为丰富的大学课程视频点播服务，而且提供了能同时支持成千上万路视频流的服务能力。大学课程在线网格系统（Realcourse）应该建立在ChinaGrid公共支撑平台（CGSP）之上，通过Realcourse为用户提供“一站式”服务，将每个学校各自维护自己的资源，自动纳入到系统管理中，这种分布式管理方式可以在较短的时间内聚集大量课程资源。分布式视频和点播平台的最终目标为了实现在系统上支持全国各所重点院校的服务器，可以提供并发不同专业的不同课程的可靠视频流服务。对于用户可以获取所有的视频教案资源，只是根据自己的需求和喜好通过点播平台点播不同学校不同专业的不同课程进行学习。
因此，网格技术在远程教育应用中，可以将不同的教育资源连接地理上分布的各类计算机（包括机群）、数据库、各类设备和存储设备等，形成对用户相对透明的虚拟的高性能计算环境，应用包括了分布式计算、高吞吐量计算、协同工程和数据查询等诸多功能[5]。
总之，由网格技术构建下的教学资源服务系统和分布式视频和点播平台，更好的解决了目前远程教育中存在的资源共享不对称导致的资源建设重复，利用率低下等不足。根本上解决了计算机体系结构、操作系统、网络布局中的差异最终实现了异构机器或机群之间的协作和转换，达到教学资源最大化利用这一目标。
3 结语
网格技术在远程教育系统中的应用将是其中非常重要的一个方向，到目前为止网格的实际应用系统还比较少，建立一个以网格为核心技术的远程教育教学系统是非常复杂的，需要更进一步的研究[6]。随着网格技术的不断发展完善，必然会极大地影响现代远程教育的发展。未来的远程教育将更加突出学习过程中的协作学习和知识管理，虚拟学习社区将成为网格环境下远程教育的非常重要的教育形态。在这方面，网格技术具有强大的支持力，不同的网格应用类型将满足远程教育的需求，特别是知识网格的实现，将对远程教育产生巨大的影响。
参考文献
[1] 史文翀.网格体系结构与资源管理框架的研究[D].硕士论文：厦门大学，2008.
[2] 刘立群.网格计算与网格体系结构综述[J].农业网络信息，2011（2）.
[3] 郁志辉，陈渝，刘鹏.网格计算[M].北京：清华大学出版社，2002：9-12.
[4] 吴永和，马晓玲，肖君，等.基于数据网格的教育资源服务系统的实现[J].华东师范大学学报：自然科学版，2006（3）.
关键词： 关系数据库； NoSQL； 海量数据； 教学
中图分类号：TP311.13 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2013）02-47-03
Analyzing the relationship between NoSQL and teaching database
Lou Ying
（Electronic Information Engineering College， Henan University of Science and Technology， Luoyang， Henan 471003， China）
Abstract： Because of the dominant position in database， the relational database has been always the main content in database curriculum of university. With the rise of Web2.0， in the huge data environment， NoSQL （not relational database） technology is used widely and the current database course teaching has been impacted deeply. NoSQL technology is introduced in this paper and then the challenges of NoSQL database technology to teaching database are analyzed. Finally， the teaching methods of database course are proposed.
Key words： relational database； NoSQL； massive data； teaching
0 引言
NoSQL指的是非关系型的数据库。随着互联网Web2.0网站的兴起，传统的关系数据库在应付Web2.0网站，特别是超大规模和高并发的社交网络类型的Web2.0纯动态网站已经显得力不从心，暴露出了很多难以克服的问题。例如：关系数据库为了降低数据冗余，保证数据约束性，在数据查询时不得不使用多个数据表之间的连接操作，这极大地降低了查询效率，不能够满足当前Internet的高实时性的要求。而非关系型数据库对并发的大规模访问有着效率上的优势，因此，非关系数据库是在具体应用背景下得到了迅速的发展。
其实，NoSQL概念最早出现在1998年，当时的含义是反SQL技术革命运动，但并未引起太多的关注。直到2009年，NoSQL概念被来自Rackspace的Eric Evans再次提出，这时的NoSQL已经不是单纯的反SQL运动，指的主要是非关系型的分布式数据库，并且不支持原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）的数据库设计模式[1]。在亚特兰大举行的有关NoSQL的讨论会上，学者给出了NoSQL较为普遍的解释，即“非关系型的”。并且指出Key-Value存储和文档数据库是NoSQL的主要特点，本文认为NoSQL是一项新的与传统关系数据库有显著区别的新技术。
1 NoSQL的主要特点
1.1 Key-Value存储
Key-Value本身是一种数据结构的模式，其基本思想为：一个主键下有相应的值，在实现上可以通过哈希表或B树等不同的数据结构完成。Key-Value存储是以键值对的数据模型存储数据，并能提供持久化分布式存储系统，查询速度快、存放数据量大、支持高并发，非常适合通过主键进行查询机制和数据同步等功能[2]。
现有非关系型数据库采用不同的方式实现了Key-Value存储，并且拥有各自的优缺点。然而，性能优良的Key-Value存储需要满足下列条件：高可用性，即在Key-Value存储模式下可以提供不间断的服务；可扩展性，海量数据的处理要求存储模式能够具有可扩展性；故障恢复，要求该存储模式下能够对故障自动感知并能自动恢复。
在具体的实现上，多数非关系数据库采用单文件进行存储，虽然单个文件操作具有一定的方便性，但在数据量不断增大时，会遇到存储瓶颈。为了提高响应速度，Key-Value存储一般只支持数据的添加操作，而不是支持数据更新操作。为了实现故障可恢复，需要对数据进行备份，数据备份操作即从主端向从端的数据复制，应用系统的性能在备份过程中会受到影响，备份策略决定了影响程度。然而，数据可靠性和性能是一对平衡关系，越是可靠性高的数据保障，其性能相对会下降。
1.2 最终一致性
一致性是关系数据库中主要特点[3]，关系数据库为了保证一致性需要使用约束条件，从而影响了数据的读写效率。而非关系数据库只要求保证数据的最终一致性，基本思想是：在数据的读写过程中，对一致性的要求是松散的，而最终完成操作后的结果是一致的。
假设A为对数据库的写操作，而B和C都代表对数据库的读操作，且A，B和C之间是相互独立的。当执行了A，即向数据库中写入数据，若数据库系统能够保证随后B和C的读操作都能够读到最新的数据，则说明该数据库系统具有强一致性，关系数据库能够保证强一致性；当执行了A，B和C不能够立即读到最新的数据，而是需要经过一段时间才能获取更新的数据，则说明该数据库系统具备弱一致性，这段时间也叫做不一致性时间窗口；最终一致性属于弱一致性的特例，当执行了A，在该数据没有再被更新的条件下，B和C最终都读取到最新的数据，这就是最终一致性。
最终一致性是在高数据量（十几亿条记录、数TB数据）和高访问量（数千TPS、数万QPS）需求下的选择，在缺乏种种约束的情况下，最终一致性在一致性要求不高的应用场景下能够极大提高数据访问效率。
1.3 可扩展
这里的扩展性主要指的是水平扩展性，应用无关和容错性。关系数据通常通过读写分离，更换高性能的服务器来提高性能[4]，而在海量数据的环境下，这些方法仍然无法满足某些应用需求。非关系数据库具有水平扩展性的特点。
尽管现有的非关系型数据库采用不同的技术实现可扩展性，但其基本的目标是：在应用不间断的情况下，增加或删除数据节点，实现水平扩展；利用分布式计算的技术，通过节点之间的通讯，实现数据分布式处理，满足海量数据的读写性能要求。
2 NoSQL技术对数据库教学的影响
长期以来，普通高校计算机专业的数据库课程以关系数据库为讲授内容。作为当前数据库领域不可忽视的力量，NoSQL技术已经引起了许多高校的关注，它给传统的数据库教学带来了以下几个方面的挑战：
挑战一，教师的认知和讲授能力。长期以来，在讲授数据库课程时，往往认为关系数据库占主导和统治地位，忽略了对其他数据库的研究。当前高校与市场的联系远远不如想象的那样紧密，因此，当前高校教师面对着对NoSQL技术的认知能力，这里不仅包含对技术的掌握和熟悉，而更重要的是对该新兴技术的认可。
在授课的过程中，如何把握NoSQL技术和关系数据库的之间的关系，巧妙地融合两种技术，使学生有个全面和清晰的认识是数据库课程教师的重要工作之一。
挑战二，学生的接受水平。对于刚刚接触专业课程的学生，同时掌握两种具有对立性质的技术也是学生学习过程中的一个难点。
挑战三，学校的实验环境。实验一直是数据库课程教学的重要环节，现有大多数学校的实验条件和环境能够基本满足关系数据库技术的教学需要，对于NoSQL技术所在大规模数据处理下的优势，如何构建实验环境也是教学的一个重要挑战。
为了应对这些挑战，我们至少需要弄清楚两个方面的问题：①为什么要使用NoSQL；②NoSQL技术和关系数据库的联系和区别。
2.1 为什么要使用NoSQL技术
NoSQL技术不是实验室的产物，而是以实际需求推动的，这里的推动主要指的是互联网的发展在推动。Web2.0时代，用户每天使用网络的同时也在制造网络的内容。例如：用户在浏览微博网站的同时也会自己的信息。这种特点改变了对网站后台数据库的访问方式，从原先频繁的读操作变成了频繁的读写操作，这时，往往要达到每秒上万次读写请求，关系数据库还能同时勉强应付上万次的SQL查询，但是要同时应付上万次的SQL写数据请求，关系数据库系统就已经无法承受了，对数据读写操作需求的变化推动了新技术的发展。
社交网络是Web2.0的一个重要产物，近年来，社交网络用户的规模日渐增长，2011年8月，Facebook的活跃用户已经接近7亿，用户对Web的要求也逐步的提高，缩短用户操作的响应时间已成为提高网络质量的基本要求。关系数据库在保证数据的一致性方面有优势，而在大规模的用户操作下，严格的一致性对现实的需求来说并不是必须的，高效的数据响应才是最重要的，NoSQL在保证最终一致性的情况下能够实现高效的数据访问。
对于一个Web应用系统，在用户量和访问量不断增加的时候，该应用系统需要增加新的服务节点来提高性能和负载能力，在增加服务节点时，可以通过增加硬件设施在满足Web服务器和应用服务器的需求，而对于数据服务器，关系数据库模式下很难进行类似增加节点的水平扩展。因此，在关系数据库的模式下，进行节点增加时需要停机维护和数据迁移，这对于很多需要提供24小时不间断服务的网站来说是不方便的。可以看出，关系数据库无法满足应用的可扩展性和高可用性，而NoSQL技术具有水平扩展性的特点，可满足需求。
从上述分析可知，在互联网环境下处理海量数据时，关系数据库无法满足实际需求。一方面，关系数据库技术中的种种约束（事务管理、完整性约束等）对实际需求来说是没有必要的；另一方面，这种约束的保证影响了数据处理性能。在这种情况下，NoSQL技术就自然而然地成为了人们的选择并取得了快速的发展。
2.2 NoSQL与关系数据库的对比
通过上述分析可以看出，NoSQL数据库和关系数据库是根本不同的，两种数据库分别适应不同的需求。
关系数据库是以表来存储数据的，表的组织形式严格，表中的每一行代表一条数据记录，每一列代表特定方面的信息。在设计好表结构（表的列信息）后，修改的代价巨大，数据库表之间存在着联系和某种约束关系。所设计的数据操作（查询，添加，修改，删除）通常涉及对单张表和多个表，在对多个表的操作时需要使用到表之间定义的范式，消除数据冗余和保证数据一致性是关系数据库的基本要求。长期以来，关系数据库一直以简洁、规范和灵活占据着数据库领域的统治地位，现有关系数据库的产品主要有SQL Server，DB2，Oracle，MySqL等，这些产品都属于关系数据库管理系统，虽然功能有所不同，但基本思想都属于关系数据库的范畴。正是由于关系数据库的主导地位，在高校计算机学科数据库教学中，关系数据库也一直是该课程讲授的重点内容。
NoSQL数据主要有三种主流的数据模型，除了上面介绍的Key-Value以外，还有列式和文档两种。列式也主要使用Table这样的模型，但是它并不支持关系数据库中的多表连接操作，其主要特点是在存储数据时，主要围绕着“列”，而不是像关系型数据库那样根据“行”进行存储；在结构上，文档模式与Key-Value模式想象，不同的是，这里的Value对应的往往是一个文档。在查询时，NoSQL数据库往往只支持主键或者是单个列查询，不支持关系数据库多表复杂查询。在写操作时，NoSQL数据库对数据一致的要求并不是那么高。现有的NoSQL产品很多，主要有Cassandra，HBase，Memcached，Voldemort等。这些数据库的侧重点不同，虽然都具备NoSQL的特点，但一些也兼具关系数据库的功能。其中，许多产品是开源的，开源虽然能够使更多用户采用，但其可靠性和后期的维护也受到了用户的质疑。
关系数据库是否能被NoSQL数据库取代呢？答案是否定的。虽然关系数据库在处理Web2.0数据时明显遇到了瓶颈，但不代表它就能被NoSQL技术完全取代。不同的应用背景可有不同的选择，例如，在金融和电信领域，用户无法接受数据的不一致，因此，关系数据库的一致性对数据处理来说就尤为重要。而对一些非核心数据的处理，日志的管理和外部数据的集成来说，NoSQL技术就更能胜任。因此，应该根据实际的需求选择NoSQL技术或者是关系数据库。NoSQL技术是在新的需求下对关系数据库的补充和扩展。这就需要将NoSQL技术和关系数据库进行结合使用，各取所长，需要使用关系特性的时候使用关系数据库，需要使用NoSQL特性的时候使用NoSQL数据库。
2.3 采用启发式教学法
启发式教学的基本思想是：教师在根据教学任务和学习的客观规律，从实际出发，以启发学生的思维为核心，采用多种方式，调动学生的学习主动性和积极性，促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想。
由于NoSQL技术是从实际应用需求产生而来的，具备实际的推动力。因此，教师在讲授时，可以首先介绍关系数据库的基本知识，在介绍关系数据库的性能指标，例如：每秒读写数据的次数，数据处理能力的极限等概念时，再描述现实需求。从现实中，学生可以发现关系数据库的不足，当它的某些优点不是必须时，就引出了NoSQL技术。启发学生从需求出发研究技术的思想，真正做到学以致用。
3 结束语
NoSQL技术的应用已经给市场带来了巨大的影响。本文总结了NoSQL的特点，对比了NoSQL与关系数据之间的区别，提出了NoSQL技术给高校计算机教学带来的挑战。面对计算机技术高速发展的时代，高校计算机的教学模式是否能够适应当前教育的需要，在数据库教学方面，如果仍然按照固定的教学模式，将关系数据库不可动摇地位的思想传递给学生，显然是不合理的。因此，我们需要在重视理论教育的同时，研究技术发展的动态，以更客观和合理的方法讲授课程。T技术是一项发展迅速的技术，在未来的教学工作中，知识的传播已经不是高等教育的主要任务，而启发式的引导才能丰富高校的教学成果。
参考文献：
[1] Thomas， R. H. A majority consensus approach to concurrencycontrol for multiple copy databases. ACM Transactions on Database Systems，1979.4（2）：180-209
[2] Chris Bunch， NavrajChohan， Chandra Krintz， JovanChohan，Jonathan Kupferman， Puneet-Lakhina， YimingLi， Yoshihide Nomura. Key-Value Data stores Comparison in App Scale. February 17， 2010 UCSB Tech Report，2010.3.
关键词:操作系统;教学;精品课程
中图分类号:G642 文献标识码:B
从1980年开始为后恢复高考的第一批本科生开设了“操作系统原理”课程。此后,我们依托银河系列操作系 统开发的科研优势,及时将操作系统的新概念、新思想和新技术引入到教学内容中,制定教学大纲、开展教学改 革、改编教材和引进实验,全面而系统地进行了“操作系统”课程建设。
1课程特色
(1) 依托国家大型科研项目建设操作系统教师队伍,具有丰富实践和工程经验的教师为原理和理论赋予了灵活、生动的真实感。
(2) 原理和实践相结合,是国内最早开设“操作系统综合课程设计”的院校之一。跨越技术、合训等多种需求和不同应用目标的学员,形成了教学实践环节的综合性、设计性和自主性的特色。
(3) 发挥计算机软件与理论国家重点学科优势,适应学校的人才培养目标的调整,与国际先进技术同步更新教学内容,持续性的教材建设蕴含技术发展和学校发展的节奏感。
2课程建设主要成果
“操作系统”课程建设二十多年来,从课程设置到教学环节,从教学内容到教学方式方法各方面的教改教研工作从未停止过。近五年的教改教研成果概括起来主要有以下几个方面。
2.1针对操作系统新技术的发展变化,统筹建设“操作系统”系列课程
通过认真分析UC Berkeley、Stanford、MIT、CMU等名校的操作系统有关课程,根据ACM/IEEE的CC2001、2004和指委CCC2002等指导性文件的知识点,结合近年来操作系统在网络化、高可信、多核、虚拟化等技术的飞速发展,我们梳理了本科生、研究生操作系统方面的课程设置。特别对教学内容进行了梳理,随着一些技术的成熟,将一些教学内容下移到本科生的课程中来。目前我们设立了“操作系统”、“操作系统课程设计”本科生课程,设立了“高级操作系统”、“操作系统内核实现”、“分布式系统”、“实时系统”等研究生课程。课程设置涵盖了操作系统和分布式操作系统、操作系统高级技术、实用操作系统实现技术各个方面。充分强调了实践及实用课程的设置,满足我院不同类型学员培养的需要。“操作系统”系列课程建设内容为我院教改成果“计算机科学与技术课程体系创新建设与实践”的主要内容,2006年获“军队和国家教学成果”一等奖。
2.2结合银河系列巨型机操作系统的重大工程,以科研促教学,不断提升教学水平
“操作系统”课程是一门工程性强的基础课程,我校的“操作系统”课程是随着银河巨型机的发展而建设的,银河系列巨型机是我国重大科技攻关项目,难度大,操作系统的很多技术都可以在工程中得到充分验证和体现。课程组的许多老师都先后主持了银河巨型机的操作系统研制工作,以及主持过银河智能机操作系统研制,他们曾经是或当前还是研制银河系列机操作系统的一线骨干,积累了丰富的工程经验,从而为深化“操作系统”课程内容改革提供了良好的技术支撑,确保该课程的技术内容与时俱进,始终站在国际最前沿。许多老师都获得过国家及部委级科技奖励。
2.3抓住国家操作系统战略发展机遇,依托教育部国产基础软件工程中心、操作系统湖南省工程研究中心,对“操作系统”实验教学进行改革,学生屡获国际国内大奖
十五期间国家设立了软件重大专项,旨在突破国产操作系统关键技术,计算机学院承担了银河麒麟操作系统的研制工作,是目前国内安全等级最高的操作系统,为此,教育部批准了国防科大计算机学院成立教育部国产基础软件工程中心,为人才培养服务。湖南省发改委还批复国防科大计算机学院成立了操作系统湖南省工程研究中心,希望国防科大通过国家重大专项为湖南省培养更多优秀的人才,并且能不断转化操作系统产品。针对国家、省里的要求,我们在不同教学层次上对“操作系统”实验环节教学进行改革。在改进现有“操作系统”课程实验的基础上,又精心设计并开设了“操作系统课程设计”本科生课程,涉及操作系统内核的综合实验,强化综合性和设计性。我们的改革既符合国际潮流,也为国内高校实验课程设置作出了表率。在培养学生的动手实践能力方面成绩斐然,学生在操作系统方面获得了一系列奖项:褚瑞的“Windows加速器”获得“全国第七届挑战杯”一等奖、汪黎的Linux项目获首届“中国开源软件竞赛”银奖、章文嵩的LVS被Linux国际社区接纳为Linux内核标配,我院学员在“全国开源大赛”中两次获得团体冠军。由老师和毕业学生参与的银河麒麟操作系统2005年获“教育部高校十大科技进展”。
2.4积极将科研成果和国际权威操作系统教材新版内容反映到教材建设当中,进一步加强操作系统教材建设
从80年老一辈王鸿武老师出版第一本操作系统教材,教材内容更新不断线。历年出版的自编教材如表1所示。其中王鸿武老师编写的《操作系统》教材以实际操作系统为背景,引领了国内案例教学教材建设;邹鹏老师编写的《操作系统原理与方法》把当时国外教学先进内容引入自编教材;2000年以后我们根据课程设置的调整以及强化实践环节,我们编写了Linux操作系统综合实验的有关教材,根据技术进步和操作系统开发需要出发大幅调整操作系统教材内容;2003年出版的《操作系统》一书从操作系统工程的角度对相关原理和技术进行了介绍,并于2007年更新为第二版;2009年出版的《操作系统》一书则主要面向应用型的操作系统教学需要。
2.5通过与国内外一流高校、研究机构密切交流与合作,借助开源软件社区,进行操作系统技术和教学交流
邀请Berkeley大学、清华大学、北京大学、微软公司、Intel公司、Sun公司、联想公司、华为公司和麒麟操作系统研制人员给老师和学生上课或作技术讲座,不但提高老师的知识面,同时也吸引学生学习操作系统的兴趣。老师也积极参与国内外会议进行教学和技术交流。
2.6总结了一套因材施教的教学方法
在教学方式上进行不断探索。针对学生特点采用不同教学方法、考核评价方法,使学生更好、更扎实地掌握知识、培养创新能力。通过提出要解决的问题,使用启发式教学引导学生思考解决问题的办法;在批判式讲解比较简单算法的基础上,让学生找问题并进行算法改进;在实验课程设置、课后实验、课堂举例三个层次进行案例式教学;另外充分利用操作系统实用程序、工具演示操作系统概念、原理、技术和方法;引入多种评价方法,考试实验并重。通过各种方法的综合应用,取得了较好的教学效果。
3本科“操作系统”课程教学的一些具体措施与方法
操作系统系统庞大、概念以及功能实现复杂。传统的讲授要不就是层次太高抽象难懂,要不就是只看到局部算法不能理解全局处理过程。课程小组在本科“操作系统”课程讲授过程中采取了如下措施,以提高课程学习的效果。
3.1注重以实践(实例)帮助知识理解
我们强调实践环节对操作系统概念、方法的理解作用,对“操作系统”的实验环节教学进行改革。除独立设立“操作系统课程设计”本科生课程,涉及操作系统内核的综合实验,以帮助学生综合利用操作系统专业知识进行操作系统内核设计外,同时“操作系统”课程也必须做一个综合性、设计性实验,如实现一个命令解释器,通过实验学生体会了并行程序设计思想,使用了操作系统内核的功能。在每一堂课的教学过程中,还需要用操作系统工具及界面演示操作系统的概念和处理过程。在讲解一般算法的同时还进行举例说明。
3.2丰富教学手段
本课程的建设以能力与素质的综合培养为目标,因此,课程采取了丰富的教学手段以培养学生综合运用知识的能力:课堂教学坚持采取讨论式、启发式、批判式、案例式、类比式教学方法,改变满堂灌的教学方式,活跃课堂气氛,激发学生的创新意识,改进教学效果;通过设计综合实验,为学生提供综合运用知识、培养科研素质的机会,锻炼了学生的自主性;综合实验的验收采取演示、讲解和答辩相结合方式,使学生的科研能力和人文素质得到全方位的锻炼;通过使用多媒体网络教学环境,学生与教师可以在课外进行流畅而生动的沟通,教师利用多媒体交互手段指导学生开展自学活动。
3.3课程重点、难点教学说明
我们根据学院操作系统开发人才必备知识要求及学生后续课程要求等,确定了以下重点教学内容:
(1) 操作系统运行机制,中断/异常处理过程,系统调用及系统使用接口。在课堂重点说明操作系统内核功能程序的运行机制,用与日常生活类比方法讲解中断作用及实现技术,用实际操作系统界面演示操作系统实用程序,在课后实验中让学生编写一个shell命令解释器理解系统使用接口并在编程中使用系统调用。
(2) 进程概念、进程切换和进程调度。利用实际操作系统演示进程创建和结束,利用操作系统工具观察系统中进程的属性和进程的轮换运行,课堂讲解强调进程调度切换时机和方法,在课后实验中实现多进程编程。
(3) 同步互斥原语及应用。启发式讲解同步互斥原语的引入,给出一些不完善的互斥实现,引导学生找出并发受限或不能互斥的不足或错误,并寻找有效解决办法。采用实例反复讲解原语应用。
(4) 页式虚拟存储管理中的地址转换及页面替换。从方便用户编程的角度提出需求,从充分利用内存的角度引入技术,启发学生理解存储虚拟化技术实现。
(5) 驱动程序的构成、功能和接口,磁盘驱动及请求优化,缓存技术。利用实际操作系统驱动程序文件来增强学生印象,利用操作系统读写文件、执行程序的延迟或加速现象说明磁盘请求优化和缓存技术。
(6) 文件系统的目录结构和文件存储、访问权限机制。用与存储管理类比的方法引出文件系统,强调文件系统的持久性特点,归纳总结存储的安全性访问机制,引导学生对操作系统资源虚拟化技术的认识。
(7) 线程概念和线程实现。课堂利用实际操作系统演示线程,强调线程与进程差别,实验提倡使用线程进行多道程序设计,比较多线程与多进程编程的开销和安全性差异。
一、建构主义并非一种否认客观世界存在的学说
几天前，一位台湾的课程学者杨教授来南京大学给教育系的师生做报告。从其报告的内容看(关于台湾课程改革的兴衰成败)，他对建构主义很明显地持一种不赞同立场。在报告的一开始，他向听众抛出了如下一个问题以引出其对建构主义的认识，“站在你们面前的杨教授真的存在吗?”显然，他的意思是说，建构主义强调任何事物都是被建构出来的，包括现在正在演讲的“杨教授”。现场观众的一片笑声似乎表达了对杨教授幽默且看似深刻的见地的赞同。其实，如果大家都冷静地思考一下，按照这一逻辑，世界上就没有什么事物是客观地存在的了，任何呈现在大家面前的事物(高山、大楼、河流等)都是人们主观建构的一种意念，或者说，都是每个人头脑中的一种现实幻象。很明显，杨教授是想把“现实世界都非真实存在的”这一荒谬的认识安在建构主义的头上。
其实，杨教授的观点代表了很多反建构主义者的共同立场。但他们都犯了一个无限泛化建构主义观点的根本性错误。对此，建构主义思想的重要奠基者冯・格拉塞斯菲尔德就曾反复申明：“经常有人指责我是在否认真实。这种看法是对建构主义的根本误解，……，否认真实的存在是愚蠢的，这将导致唯我论，而唯我论是不可接受的”。实质上，建构主义并没有否认真实世界的存在，而只是强调对这样的“真实”，我们没有一种对其加以认识的适当方式。也恰如冯・格拉塞斯菲尔德所进一步指明的，“我们能定义‘存在’的意义，但是只有在我们的经验世界的领域中，而不是在本体论意义上。当‘存在’一词运用在独立于我们经验的世界(即一个本体论的世界)时，它也就失去了自己的意义，而且也不可能有什么意义”。所以，建构主义思想始终不会在本体论的范围中打转，也不会陷入统治西方思想界近两千年的“思维与存在何谓第一性”的本体论谜团中并使自身走向迷失，它关注的是人们对客观实在的“认识”以及这种“认识”的限度与可能。
由此我们更可清晰地看到，科学知识是人类群体对外部客观世界的一种“认识”，这种认识即是一种“建构”。建构的认识在一定的时空范围中是稳定的、不变的，但在更长的时空界域中却可能是需要修正、完善与变化的，这体现了科学知识的累积与发展的特性。由此可见，科学并非否认客观世界的存在，而只是否认科学知识作为绝对镜像式的存在，并主张，作为一种“人类认识”的科学知识，是在人类群体的经验范围中的一种“建构”，是主体世界与客观本体世界的一种联系，它发生在这种彼此联系、相互交织的中途，这与建构主义的思想具有本质上的一致性!甚至可以说，上述的思想正反映出，建构主义对人类认识世界的方式做出了较为深入、准确的刻画与叙述。由此可得到一个颇具辨证意味的推断，即，对建构主义的所谓“反科学”特征的批判，实际上就是一种对科学本身的批判；对建构主义的所谓“反知识”特征的批判，实际上也就是一种对知识本身的批判。说白了，这种批判源自对建构主义思想的误读或肤浅的理解。
二、知识的适应性――建构主义思想在教育中的张力
承接上述的论述，一个有趣的问题自然地涌现出来，即，人类所建构的认识是否是任意的、无限制的、随心所欲的?答案自然是否定的。作为建构主义思想的重要奠基者，瑞士著名的心理学家皮亚杰一再强调。“认识是一种适应性活动”。这一观点承接了生物进化论的适应性思想，即是强调，具有适应性的动物有一套处理它们所生存环境中各类困难的行为本领，而人类的知识作为一种概念和行动纲要，本质上就是动物行为本领中的一个组成部分。由此可知，人类的认识(或知识)不是漫无目的、随心所欲式的建构，而是在一定的经验背景中、在认识者所赖以生存的事物与关系的网络中产生的，或者简而言之，在一种情境脉络中所产生的，是主体在适应外部世界对人类的要求的过程中所自然涌现的。
根据知识或认识的适应性观点，传统认识论中的真理概念、传统教育学中的“正确或错误”的概念，就要被一种新的观念――“生存力”所取代。这一观念仍然取自生物学领域，即，在生物学家看来，只要活的有机体能设法在环境中生存，它便具有生存力。由此，建构主义者认为，如果概念、模式、理论等能证明它们对于自身被创造出来的情境脉络是适宜的，那么它们也具有生存力。“生存力”与真理完全不同，它与目标、意图形成的情境脉络相关联，它在适应这种境脉的特殊性中产生，甚至可以说，它是个体生命适应力的一种真实表达。
知识的适应性以及随之产生的“生存力”观念，对于教育思想的转变产生了极大的挑战和冲击。在孩童身上经常出现的所谓“错误概念”，在成人、科学家、专家等的眼中的确是错误的，但从每个个体的孩童角度来看，这些错误概念在其经验世界中是有效的、是相融的，或者说，在孩童的相关情境脉络中是具有“生存力”的。这些对孩童而言是合理的观念，如果得不到教师或成人的悉心关注与耐心引导，则这种所谓“错误的”、但却是“合理的”观念，将可能长时间地这样“错误”下去、“合理”下去。因此，冯・格拉塞斯菲尔德建议，“教师必须要关心学生头脑中发生的事情，要倾听学生，解释学生所做的，并试图建立起学生概念结构的‘模型’。当然这是一项容易出错的工程。但若不这样做，任何旨在改变学生概念结构的努力都只不过是一种偶然事件，或许还会失败”。
三、我们可以言说一种所谓的“建构式教学”吗
台湾学术界曾把2001年开始的台湾新课程改革中的核心理念标榜为“建构式教学”，并将其内涵几乎等同于作为一种教学方式的“发现式教学”。台湾学者后来在
总结新课程改革失败的经验时，大都认为，建构式教学、进而所谓的建构主义是导致这轮课改失败的罪魁祸首。实质上，台湾学术界在课程改革的起点上就犯下了一个不可饶恕的错误，即，完全窄化了建构主义的思想内涵，剥离了建构主义所真正具有的哲学上的思想张力。
如上文所述，建构主义思想给教育带来的，不仅仅是所谓教学方式上的转变，而更是一种对学习者、对学习、对教育等认识方式上的根本性变革。传统意义上的二元对立的教育思维方式，已经被一种更加连续的、更加关注学习者经验的、更加富有人本意境的全新思想框架所替代。建构主义更加强调的是教育者看待教育的深层认识论的转变，而不仅仅是所谓的外显教学方式的彼此替代。更具体地，建构主义更强调的是个体内在的认识发生机制，而教学方式则关注外部的行为表现及其具体呈现。打一个有趣的比方。就吃饭来说，是自己动手吃，还是靠别人喂，就好比是发现学习还是接受学习，这里只存在着学习与教学方式上的不同罢了。但吃下去的饭，是否能靠自己去消化，消化得怎样，这就进入到了“建构”的范畴中了。建构的好坏。取决于这个有机体对外部环境的适应性如何，取决于这个有机体自身的经验的质量高低与类型差异。所以说，早在上个世纪60年代，著名心理学家奥苏伯尔就曾用有意义学习与机械学习、发现学习与接受学习这两个维度来描述人类学习的具体类型。很显然，建构主义所强调的学习对应的应当是有意义学习，它主张这样的学习必定是主体在自身经验基础上的主动积极地建构。而如果按照台湾学者的看法，将建构主义安置在发现学习的范围内。则显然犯了归类上的低级错误。发现与接受，都只表明了教学方式上的差异，而不涉及学习者个体的内在经验上的任何变化。而奥苏伯尔早已十分明确地阐释道，发现学习有可能是机械的，如果这样的学习脱离了学习者的内在经验；接受学习也可能是有意义的，如果这样的学习与学习者的内在经验产生着实质性的、非人为性的关联。
在今天的国内外教育实践现场，大量标榜“建构式教学”的言与行普遍地存在，这其实反映了人们对建构主义所具有的思想张力仍缺乏清晰的、深刻的认识。当建构主义真正走入了一个教育者心中的时候，当建构主义真正成为一个教育者秉持的信条时，他已经不会过多地纠缠在所谓外部的、表面的教学形式是否更具“发现性”上了，他必定会更加关注学习者的内在经验结构，更加关注学习者头脑中正在发生着什么，并将这种深入的、细致的思考作为其设计教学的重要起点。教学的艺术性、教学的魅力，恰恰体现在教师对学习者个体经验的释读上，体现在不同的教师所采取的各不相同的教学方式与手段上(无论是发现还是接受)，体现在不同的教学方式背后所具有的“推动学习者经验的发展”这一共同目标上。冯・格拉塞斯菲尔德曾说过一句颇具意味的话，笔者愿将这句话作为本文的结束语，即，“真正的教育者一定是一名建构主义者，无论其是否认识到建构主义这一标签，他对学生经验的关注已经在其内心深处深刻地烙上了建构主义的真实印记。”
参考文献
[1][2][4][6]莱斯利・P・斯特弗，杰里・盖尔 主编，教育中的建构主义[M]，高文等译，上海：华东师范大学出版社2002，3―20
Abstract： This paper first analyzes the teaching present situation of project management course in industrial engineering major. Referring to some of the author about the course teaching reform， we use the technology of informatization for teaching reform. Then according to industrial engineering discipline characteristics and training objectives， we design the curriculum content system and build the knowledge system of house of project management. At the end of the paper， the scheme of teaching reform is carried out based on the teaching design and practice of informatization. Practice results show that the students' learning interest， learning motivation and learning effect are all improved.
P键词： 项目管理；信息化技术；教学研究；工业工程
Key words： project management；informatization；teaching reform；industrial engineering
中图分类号：G423.07 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）10-0181-05
1 概述
工业工程是关于系统设计和改善的学科，是管理科学与系统工程、制造科学等学科的综合交叉学科。在历经一个多世纪的发展过程中，工业工程学科对世界的经济建设起了不可估量的作用；美国著名质量管理大师朱兰认为美国正是由于工业工程才在世界经济格局中处于领头羊地位。工业工程学科教育在我国的发展，对于培养我国高素质的综合性管理人才，对于企业生产效率的有效提升，对于促进中国制造2025战略的具体实施等都具有重要意义。
在工业工程专业教育中，不仅要重视制造系统相关的基本专业技术技能的训练，而且要注重管理理念及技能的培养，力求使学生成为具备工程实际与管理能力的复合型人才。项目管理课程是工业工程学科教育的骨干课程，主要关注项目的有效规划管理、执行与控制等内容。课程的目标是使学生对项目的管控有较为全面的理解，掌握应用计划与控制的方法帮助企业实施项目时达成Q（质量）、D（时间）、C（成本）等多维相互制约且矛盾的目标。目前，我校工业工程专业学生毕业后，大都从事中小企业的管理运营改善等工作。据统计[1]，国内中小企业约占企业总数的99.3%，吸纳了75.5% 的就业人口，创造40.3%的利税。而企业的项目管控工作，对于企业新产品的开发，生产系统的新建、扩建、改善等都具有重要的意义。中小企业做好项目管理，可有效实现降低库存，缩短订单交货期，控制产品研发成本、生产成本，最终全面提升企业的核心竞的争力。因此，有效引导工业工程专业的学生学好项目管理课程，让学生具备应用相关理念方法解决企业实际生产中的问题的能力，是我们培养学生的重要目标。该课程的课程建设工作也被大多数院校列为工业工程专业建设的主要环节之一。
然而，在实际的课堂教学中，许多学生觉得课程理论性太强，学起来有些枯燥，兴趣不浓。这是因为传统的教学往往停留在填鸭式教学模式，学生被动接受知识；由于实验教学设施和手段的限制致使教师偏重理论的讲解，从而使得学生的主动思考能力和创造性学习能力都难以发挥；此外大多数学生对项目没有感性确切的认知，难以把所学的知识进行理论实际的联系，这也导致了学生学习难度的增加。
针对学生学习的积极性不高，教学效果不好等问题，许多教师做了相应的教学改革研究。赵浩宇[2]分析了高校项目管理教学中存在的问题，提出了一种基于案例和情景推演的教学方法；程敏[3]基于分布式认知视角对项目管理课程的学习活动的特质进行了分析，分别从师生关系、教学过程、教学媒介三个方面探讨了项目管理课程分布式教学观的转向及教学模式创新方法。吴振华等[4]通过比较《项目管理》课程在本科生和研究生中教学方式的差异，分析了研究生《项目管理》课程教学过程中存在的问题并从学生自主学习、加强案例教学和开展实践性教学三个方面提出了工业工程专业研究生《项目管理》课程的教学改革方案。董雄报等[5]分析了工业工程专业的特点及与项目管理的关系，总结了项目管理课程教学内容的选择、教学中存在的主要问题，指出运用启发式、案例式、实验式等教学方法提高学生课堂学习效果；楚岩枫等[6]分析讨论传统教学模式与研究性教学模式的区别，从《项目管理》课程的特点出发，在课程教学中实施研究性教学模式，深度发掘学生的自主学习与创新意识；袁华[7]指出了目前项目管理课程教学存在的问题，并进一步探析了从教师能力，教学团队，考核方式等几个方面着手的项目管理课程教学改革的有效策略。
以上教师的研究都对项目管理课程的教学改进具有积极意义，但同时针对工业工程专业特点和现代信息化技术两个角度出发的项目管理课程教学的研究比较少。本文参照已有教师的改革研究成果，结合现代数字化、信息化技术的发展，针对工业工程专业的学科特点和人才培养目标，对项目管理课程的教学体系及方法进行了探索实践，调查结果表明教学效果良好，学生学习的主动性、积极性大幅度提高。
2 项目管理课程体系分析设计及其与信息化技术的结合
2.1 项目管理信息化技术简介
信息管理的信息化技术是指应用先进的管理理念，借助先进的信息技术、数字化技术来整合项目现有的生产、物资、技术、设备、材料、财务、管理等资源及时有效的为项目管理者提供准确的数据信息，以便项目管理者对项目环境变化做出迅速反应，对干系人的需求及满意度进行及时的干预，以便最大限度地让各项目干系人的需求得到满足，促成项目的成功，加强企业的竞争力。
S着科技的发展，项目管理工作已经不再是简单的以人工劳动为主，现代信息技术对项目管理的传统方式造成了冲击，越来越多的企业认识到引进符合自身要求的信息化技术的重要性与迫切性。此外，项目管理作为企业管理的重要组成部分，项目的信息化管理有利于企业实现深化改革，促进企业效益的大幅提升，越来越多的企业借助项目管理信息化工具进行项目管理，达到了企业简化管理流程和提高项目成功率，最终提高了企业竞争力。基于项目管理信息化平台的可移植性及便利性，信息化技术可以和教学实际密切联系起来，可以把具体的项目信息化模型在课堂里完整呈现给学生，让理论教学有的放矢，克服传统理论教学空对空的填鸭式传授。
2.2 基于信息化技术的项目管理课程体系设计
工业工程专业的项目管理课程体系和一般管理类专业的项目管理课程（如“工程项目管理”、“会展项目管理”、“软件项目管理”）应做有效区分。我们认为应结合工业工程专业特点和专业培养目标对该课程的课程体系进行优化设计，以使该课程区别于其他专业的项目管理课程。工业工程专业的学生通过学习项目管理课程，最终应对项目及其管理技术形成深入认识并掌握应用计划与控制的手法改善项目管控绩效的相关技能。课程的体系设计应紧扣工业工程师的能力培养目标，应围绕工业工程师对项目的掌握、认知及管理改善相关能力的培养。基于以上考虑及未来智能制造、数字化、信息化的普及等远景目标，我们设计了课程体系内容，并制定了能力培养目标和课程体系内容对应表，如表1所示。
项目管理课程就是要在企业在面临项目多维度且互相矛盾的目标抉择时，提供恰当的管控技术与手段，尽最大可能满足各个目标，为企业创造最大的效益。学生要想掌握这一核心能力，必须构建必要的知识脉络体系。图1中，本文给出了由各知识点构建而成的工业工程专业学生的项目管理知识脉络体系。在该体系中，我们以对项目的基本认知和对项目管理的基本认知为基石，以项目外部环境的整体把控与分析及内部组织过程资产的使用及构建为支柱，以项目启动、规划、执行、控制及收尾各过程中所涉及的子过程为各层架，构筑了工业工程专业的项目管理知识体系屋，最终追求的目标是全面达成企业的项目管理目标Q（质量）、D（交期）、C（成本）及满足干系人的需求和期望。工业工程专业的学生，只要搭建了这样的知识体系脉络，就可以对项目管理有全面深入的了解认知，能够对项目管控过程进行调研分析，然后本着工业工程的问题意识，用工业工程的专业手法去发现问题，分析问题，解决问题，最终帮助企业提高项目成功率，提升核心竞争力。
基于工业工程专业特色的教学，一定要从分析与改善着手；所以在课程的理论教学中，理论一定要和分析与改善结合起来，让学生认识到所学的理论知识是真正有用的知识，是能为企业创造真金白银的知识，从而提升学生的学习兴趣和积极性。而信息化技术为该目标的实现提供了可行的路径，有了信息化技术，我们可以方便的把“项目”搬进课堂，可以对其分析，优化，改善，“实施”并确认改善效果。
2.3 信息化技术和项目管理课程的融合
信息化技术基于现代建模与仿真技术，可以快速的建立项目管控模型，可以方便的把“项目”搬进课堂，让理论教学言之有物。基于信息化技术的教学，可有效克服传统理论教学的空洞无物等缺点，让教学变得生动活泼起来，极大的提升学生的学习兴趣，强化学生的知识掌握及有效知识体系的构建。信息化项目管理模型构建完成后，基于该环境可以让学生充分理解掌握项目管控的关键知识点。可以让学生结合实际任意调整项目计划模型，验证改善效果，从而深化工业工程改善意识，建立工业工程意识的项目管理理念；同时可以让学生课下学习项目管理信息化软件，在实践环节中，布置具体的实践任务，让学生自己设置项目模型各环节参数，自己建模，自己分析问题，提出问题解决方案；在课程设计环节中，让学生尝试自己设计项目，制定计划，模拟执行，模拟改善，形成执行――模拟――改善的PDCA循环。最终形成基于信息化技术的理论教学、实践体验与课程设计的全方位体验式学习与实践，强化、固化关键知识点，形成具有工业工程专业特色的项目管理知识体系。
3 结合信息化技术的教学实践案例
本节我们结合信息化技术给出具体的教学实践案例。
在讲授项目管理的进度优化环节时，资源均衡一直是一个教学难点。我们结合信息化技术对该环节的教学过程进行了设计。首先在建立简单的项目模型（如图2所示），然后基于该模型进行现场资源分配，信息化管理软件会实时绘制出资源需求曲线（如图3所示），让学生实时的看到资源在各任务之间的参与程度，理解资源需求曲线的绘制方法及逻辑。
在图3中，可以明显的看到未经优化的资源需求波动距离，非常不利于项目的有效管控。在讲解了资源平衡的基本概念后，就可以在信息化软件窗口中实时调整甘特图中的任务开始时间，资源需求曲线随之马上发生变化（如图4，图5所示），学生可实时看到资源平衡的动态过程。因为学生有了充分的感性认知，以及基于信息化教学的兴趣激发，大部分学生在接受该部分理论知识时都会兴趣盎然，参与讨论资源平衡的基本原则，最终形成对理论知识的深入掌握。
通过对项目计划的动态调整，让学生充分对比各种进度计划下的资源需求情况，以及进一步讲解资源平衡的原则，从而让学生不仅掌握了资源均衡相关的理论知识，同时也掌握了相应的改善思路和方法，对进度优化中的关键概念也深入了解。
4 教学结果分析与讨论
笔者对传统的理论教学方法和与信息化技术相结合的教学方法的分别进行了问卷调查。问卷发放对象为前后学习该课程的工业工程专业学生，问卷调查结果显92%的同学认为基于信息化技术的教育方法比传统方法更容易接受，学习兴趣得到了提升。学生普遍反应，采用与信息化技术相结合的项目管理课堂，感觉言之有物，学之有用，兴趣很浓。此外，笔者也对前后两年的考试卷进行了详细分析，分别针对各知识点的得分率进行了统计，统计结果如表2所示。
从表2中可以看到，采用基于信息化技术的教学方法后学生在各知识点的得分率普遍获得提高。比较枯燥的环节各类计算部分，采用和信息化技术相结合的教育方法后，各知识点的得分率大幅度提高，这表明学生的学习兴趣得到了有效激发，知识体系的掌握深度和广度都得到了充分扩展。
5 结论
本文基于信息化技术对工业工程专业的《项目管理》课程体系进行全面的详细设计，教学体系和内容更加贴合工业工程专业的学科特点和人才培养方向。然后采用和信息化技术相结合的方法进行了理论教学研究与实践以及构建了基于信息化技术的实践体系和课程设计体系。实践结果表明，本文所采用的教学改革极大的激发了学生的学习兴趣，有效改善了学生学习的积极性和主动性，取得了较好的教学效果。
参考文献：
[1]郑昕，秦志辉.中国中小企业统计年签（2014）[M].企业管理出版社，2014，2：23-45.
[2]赵浩宇.高校《项目管理》课程教学的优化[J].中国科教创新导刊，2013，25：35-36.
[3]程敏.基于分布式认知的《项目管理》课程教学模式创新研究[J].项目管理技术，2016，8：27-28.
[4]吴振华，王亚蓓.工业工程专业研究生《项目管理》课程教学建议[J].大众科技，2015，4：82-84.
[5]董雄报，张学龙，李军.工业工程专业项目管理课程教学研究[J].大学教育，2013，8：89-95.
关键词：操作系统，课堂教学，教学方法
中图分类号TP311 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2012.01.042
引言
操作系统是计算机系统的核心部分，不仅是最基本的系统软件，而且是应用程序开发的基础，操作系统课程在计算机科学与技术专业本科生教学中具有重要地位。该课程既要讲授操作系统的基本概念，又要使学生掌握计算机操作系统的基本原理与典型的实现技术。
Andrew S.Tanenbaum认为，对于操作系统这门课程，学生应该学习那些在实践中真正有用的概念，而不仅仅是寻求理论上的完善，William Stallings认为，单纯讲授概念和理论是远远不够的，必须通过具体的例子来说明这些概念。
1操作系统课堂教学的目标
操作系统是最基本也是最重要的系统软件，它控制计算机的所有系统资源，是应用软件开发的基础。操作系统课程的教学不仅要强调操作系统的原理，更要强调它的设计与实现技术。通过该课程的学习，使学生在掌握基本知识的同时，具有在相关领域继续深入学习的能力。
因此，首先需要根据计算机科学与技术专业人才培养的目标以及操作系统课程在专业培养目标中的定位，确立课程的教学目标。为了加强对学生设计和实现操作系统能力的培养，我校计算机科学与技术专业培养方案将操作系统的设计与实现作为课程设计单独设置。本文不涉及操作系统实验方面的研究。
根据学生的不同兴趣和能力，我们提出了以下三个层次的教学目标：
(1)基本目标。掌握操作系统的基本概念、工作原理与典型的实现技术。这个目标是作为计算机科学与技术专业本科生必须要达到的目标，是操作系统这门课教学的基本要求。
(2)中级目标。在应用软件(特别是大型软件)设计中能借鉴操作系统设计中的思想和方法，如时间与空间、性能与方便使用之间的权衡；在并发程序设计中能熟练运用信号量等操作系统提供的进程间通信(InterProcess Communication，IPC)机制。学生在应用软件设计中，可以借鉴操作系统设计中的思想或方法来解决相关问题，能设计进程同步算法，并具有综合运用所学知识对具体操作系统进行分析和设计的能力，
(3)高级目标。设计与实现具体的操作系统或剪裁实际的操作系统(如嵌入式操作系统)。要达到这个目标仍需要学生继续深入学习和进行大量的实践。因此，我们在本课程的教学中为学生推荐深入学习和课外实践的参考资料以及实践内容。对于部分能力强的学生，通过课外实践，是可以初步达到这个目标的。对于多数学生，通过后续的操作系统课程设计，自己动手实现一个小型的操作系统，可以逐步达到该目标。
2操作系统课程的内容组织
操作系统课程具有原理多、概念相对抽象、内容涉及范围广等特点。教学内容包括操作系统内部工作原理、相关概念、实现技术与算法等，在有限的学时中要覆盖所有教学内容是不可能的。该课程的核心知识点包括：进程与线程的概念，进程同步，进程间通信，经典进程同步问题，死锁，进程调度，内存管理，文件系统，I/O设备管理以及典型操作系统实例。可选的知识点有：操作系统安全与保护、实时操作系统、嵌入式系统、容错、分布式操作系统等。因此必须合理设计教学内容以及讲授次序。
在教学内容的选择上我们坚持以下原则：
(1)明确教学目标，突出讲授重点，理论联系实际，不求面面俱到；
(2)强调具体实现技术，尽可能做到原理与实现技术的呼应；
(3)教学内容涵盖全国计算机科学与技术专业硕士研究生统一入学考试大纲。
根据以上原则，我们在内容组织上采取如下思路：
(1)现代操作系统四大功能(进程管理、内存管理、文件系统、设备管理)的设计原理与实现技术构成操作系统课程的知识体系。围绕现代操作系统的四大功能展开操作系统的教学，实例研究选择以Linux为主，适当介绍Windows的实现原理。
(2)在整个课程的学时分配上，以进程管理为重点，特别是并发与同步，占用最多的讲授学时，其次是内存管理，然后是文件系统、设备管理。
(3)进程同步算法是操作系统课程的重点，也是难点。现代计算机系统广泛采用多任务环境，应用软件也日趋复杂，其中涉及到资源的共享与竞争、多个任务之间的通信与同步等问题，所有这些问题的基础是并发。并发是程序员在开发复杂多任务应用时必然要面临的问题。因此，进程同步不仅是操作系统设计中的重要问题，而且在复杂并发软件开发中具有非常重要的实际应用价值，对于学生来说，掌握这部分内容难度较大。因此，在课堂教学上不仅要讲清概念，而且要让学生真正掌握其实现技术。例如，互斥与信号量的实现技术、经典进程同步算法设计方法与实例分析等。
(4)适当压缩进程调度与死锁的教学内容。拿死锁来说，许多内容在操作系统设计和实际应用软件开发中并不实用(例如银行家算法)，因此在教学内容上注重思想，不对细节进行介绍。
(5)在讲授次序上，不照搬教材。例如死锁部分，不同的教材采用不同的次序，很多教材将其纳入进程管理部分。由于死锁涉及共享资源，而共享资源与内存管理、文件系统以及设备管理的相关知识有关，将死锁放在后面讲解更有利于学生的理解和掌握。
3教学方法与手段
根据该课程概念多、抽象的特点，逐步形成了有自身特色的教学方法，主要体现在以下方面：
(1)“整体一局部一整体”的教学思路
课程开始时，在介绍“什么是操作系统”、“操作系统发展过程中形成的一些基本概念”、“操作系统对运行环境的要求”、“为什么要学习操作系统”之后，首先告诉学生学习该课程要达到或尽力达到的三个目标，给出操作系统的整体知识结构，使学生首先建立该课程的整体框架。
在具体讲授操作系统各部分基本原理和实现技术的过程中，始终结合这个整体框架来逐步展开、细化，保持主线明确、思路清晰。
课程最后进行总结，将课程开始时建立的整体骨架落实，引导学生建立起该课程的整体概念和知识体系。
(2)“‘是什么’、‘为什么’、‘有什么用’、‘如何实现’相呼应”的内容组织
由于操作系统涉及的概念、原理多，很多概念比较抽象，学生不容易理解。因此，在讲授时除了说明“是什么”以外，注重从“为什么”、“有什么用”以及“如何实现”等多角度告诉学生相关概念或原理的实质。例如，信号量是操作系统中一个非常重要而有实际应用价值的概念，也是本课程的一个难点，除了按照一般教科书上介绍的信号量基本概念之外，还要说明“信号量的物理意义：信号量的值表示可用资源的数量”、“引入信
号量是为了从操作系统的层面上解决进程并发带来的结果不确定性问题”、“用信号量可以设计任何的进程同步算法”、“用忙等待或阻塞方式实现信号量的程序代码”、“从资源等待的角度出发去分析设计进程同步算法”等，并结合汇编语言说明互斥的实现方法。同时，要求学生在课外用C语言和汇编语言相结合，实现具体的进程同步问题，使学生深入理解概念的本质并能灵活应用去解决实际问题。
(3)“从操作系统设计者的角度去思考”的学习方法
操作系统是由人设计的，许多原理和技术不存在谁对谁错、甚至没有绝对的好坏之分，必须放在特定的环境和目标下去分析。因此，在教学过程中，对于许多内容，直接告诉学生结果往往不重要，重要的是如何思考解决问题的方法。因此，在课堂教学过程中，始终贯穿一种学习方法：学生把自己看作一个操作系统的设计者，从设计者的角度去思考“我设计和实现操作系统时如何解决这个问题”、“为什么采取这种方法”等，尽量减少“死记硬背”，注重体会其中的重要思想。
(4)“课堂讲授、实践与讨论相结合”的引导式教学形式
在课堂上，根据教学内容的特点，采取灵活多样的教学形式。例如，对于设备管理中的“I/0数据传送方式”，由于学生具有先修课“计算机组成原理”的基础，这部分内容很容易理解，因此在课堂上直接进行精练的讲授，具体细节留给学生课后自学；对于经典的进程同步问题，如果只是由教师讲解如何设计以及设计出的结果，学生在遇到实际问题时往往不知道如何入手分析。因此，对于这部分内容，首先通过一个典型例子的讲解，告诉学生设计同步算法时对问题的思考和分析方法，在此基础上，其他例子先由学生在课堂上自己设计，把结果写在黑板上，最后由任课教师对学生们的解决方案(往往是五花八门)进行点评，在实际教学中收到了良好的效果，也调动了学生学习的积极性。当然，要求教师对这些内容要相当熟悉、融会贯通，因为学生们经常会给出一些预想不到的解决方案，虽然可能不正确，但对教学很有帮助，是学生掌握知识、提高解决实际问题能力的第一手素材。同时，给出一些课外实践性的作业，提高知识运用和实际动手能力。、
(5)“多媒体与板书有机结合”的教学手段
板书的优点是利于启发思考，但缺点是影响进度、信息量欠缺；多媒体课件的优点是利于扩大课堂的信息量，但不太利于启发学生的思考。因此，根据课程不同内容的特点，选择采取板书、多媒体以及多媒体课件与板书结合等形式。例如，在讲授算法的过程中，直接采用多媒体不利于启发思考，讲授过程以板书为主，最终结果以多媒体给出，以节省时间。
在多媒体课件的设计与使用过程中，坚持一个理念：讲课不是做报告，虽然讲课有艺术的成分，但不是表演、不是放动画片。因此，在多媒体课件中，尽量做到文字精练、朴实，避免大段的文字，辅以适当简单的动画给学生思考的时间和空间。
4结论
操作系统在整个计算机系统中占有重要地位，操作系统课程是计算机科学与技术专业本科生的核心课程。合理的教学目标定位、有效的教学内容组织与教学方法对于学生深入理解课程内容和提高分析解决实际问题的能力具有重要作用。本文提出了操作系统课程的三个层次的教学目标，探讨了“整体一局部一整体”的教学思路与“课堂讲授、实践与讨论相结合”的引导式教学形式等。
参考文献
[1]Andrew s.Tanenbaum著.陈向群，马洪兵等译.现代操作系统(原书第3版)[M].北京：机械工业出版社，2009.
