谈类比教学法--《操作系统》教学中的生活实例
◎ 平凡一豆
 
 
摘要：《操作系统》这门课是计算机专业一门很重要的专业理论课，概念多，新名词多，而且概念抽象，不容易理解，如何让学生们在学习时能够更准确更容易的掌握和记忆这门课的知识就成了讲课教师的一个很重要的内容。而其中通过实例法教学来进行讲课就是其中一个相对比较好的方式。
关键词：操作系统 进程
 
在计算机专业的教学中，“操作系统”是一门非常重要的专业基础理论课。这门课主要讲我们所使用的操作系统是如何对所拥有的各种软硬件资源进行合理调度的。该课程在讲解过程中会涉及到许多的概念与算法，如何准确、深入的理解与掌握这些概念和算法，就成了学好这门课的一个关键。学生难懂，相对教师就难教。那么，如何让学生们更好的学习和掌握这些概念与算法呢？我在多次讲授这门的过程中有了一些感受和想法，认为如果在这些概念与算法的讲解中教师能够很好的把生活中的一些实例用来做类比，则就可以更好的使学生们理解与掌握这些知识与内容。现举例说明。
例一：进程的定义
教材说明：进程是程序在并发环境中的执行过程。
类比：1、照着菜谱做菜。任何一个人照着菜谱每做一次菜味道都有细微差别，但目的都是为了吃；菜做完了而菜谱依旧，没有丝毫变化。2、打篮球投篮。每一个运动员做一次投篮动作都不尽相同，但目的都是为了让球进筐；一次投篮动作完成后篮球依旧，没有任何变化。
说明：用菜谱和篮球比程序，强调没有变化，类比的是程序的静态性；用做菜的过程与投篮的动作比进程，强调其生命期，类比的是进程的动态性；强调一人一次，说明的是进程对程序的依附性。
例二：进程控制块的组成
教材说明：进程控制块由进程名、进程状态信息、调度优先权、现场保护区、通信信息等若干项组成，且每一项的内容都会动态的变化，以表明进程在不同时刻的状态。
类比：体检表由姓名、性别、年龄、身高、体重、近视程度、既往病史、肺部功能、心脏脉搏、血压等等多种项目组成，而每一项的内容都只表明你在那一个时刻或时间段内的身体状况。
说明：1、二者均由多种不同的项目组成；2、绝大多数项目的内容均只表示所说明物质某一时刻或时间段的状态，不代表永久状态。
例三：进程控制块的作用
教材说明：操作系统根据进程控制块对进程实话控制和管理，进程控制块是进程存在的唯一标志。
类比：×××是国家公安部对个人进行管理、控制的凭据，是唯一可以证明一个人真实身份的证件。（假冒×××除外）
说明：1、均是用来管理的辅助手段；2、均有唯一性。
例四：进程同步
教材说明：进程同步是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。
类比：饮料自动生产线上，必须先向瓶中注入饮料再封瓶口，若将工序颠倒过来或提前封瓶口则会生产出空瓶或半瓶饮料。
说明：进程同步如生产过程，不可颠倒，亦不可超前，必须遵守一定的先后顺序才能正常运行下去。
例五：进程互斥
教材说明：进程互斥是逻辑上完全独立的两个或多个进程由于竞争同一个物理资源而相互制约的关系。
类比：在河两岸分别行进的一辆汽车与一架马车，本来各走各的路，互不干扰，但由于都需要从河上的唯一一座独小桥通过走向对岸，正好小桥只能容纳一辆车通过，于是汽车与马车产生了竞争关系。
说明：1、汽车与马车类比逻辑上完全独立的进程；2、独木桥比做所需的物理资源；3、过河走向对岸比做进程要完成的任务；4、唯一一座桥比做同一个物理资源，强调资源的有限性。
例六：多个进程进入临界区时要满足的四个关系
教材说明：A、如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次公允许一个进程进入；B、任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待；C、进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区；D、如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU，避免进程出现“忙等”现象。
类比：火车上的公厕使用情况。1、有人如厕，一次只能进一人；2、公厕内空间只能容纳一人，如里面已经有一人，那么其它想如厕的人只能等；3、在内中如厕之人必须快速结束战斗，以便其它人能及时解决内急；4、若如厕大便未带手纸，则必须让出公厕空间，以供它人使用。
说明：不用说，大家不少人都遇到过这种情况吧，切身体会又怎会轻易忘记。
例七：用锁原语实现进程互斥
教材说明：A、关锁。检查锁的状态，如为关闭状态则等待，如为打开则将其关闭，转去执行临界区程序；B、开锁。将锁打开，退出临界区。
类比：游泳池更衣室内的放衣格子，刚进去时一行行一列列找空闲格子，只要找到一个马上挂上自己的锁以示占用，然后再脱衣服脱鞋往里面放；走时把锁一开，穿上衣服和鞋就走了，并不再考虑现在是否还有空闲的格子。
说明：用找空格子比作检查锁状态，强调其动态性；走时不考虑其它格子状态比作开锁原语，以示其简洁。
如上所示，只要教师能够灵活使用各种教学方式，那么我们就能够取得更好的教学效果，能够使学生们更好的掌握和理解这门计算机专业理论课。
 
参考文献:
1、  孟庆昌  《操作系统》 电子工业出版社  2004.01
2、  郁红英  《计算机操作系统》 人民邮电出版社  2004.04