大學(xué)計算機教學(xué)論文
隨著(zhù)社會(huì )信息化的縱深發(fā)展，各行各業(yè)的信息化進(jìn)程都在不斷加速。 用人單位對大學(xué)畢業(yè)生的計算機應用能力要求也隨之提高，計算機水平已經(jīng)成為衡量大學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)與能力的突出標志。但高校的計算機教學(xué)效果并不理想，與社會(huì )的需求仍存在不小的差距。以下是小編整理的大學(xué)計算機教學(xué)論文，歡迎閱讀。
一、“大學(xué)計算機基礎”課程教學(xué)現狀
根據教育部高等院校計算機基礎教學(xué)指導委員會(huì )的指導意見(jiàn)，計算機基礎教學(xué)主要講授計算機技術(shù)的四大領(lǐng)域：系統平臺與計算環(huán)境、算法基礎與程序設計、數據管理與信息處理、系統開(kāi)發(fā)與行業(yè)應用。重點(diǎn)掌握三方面的應用技能：計算機網(wǎng)絡(luò )應用與信息檢索方法、關(guān)系數據庫管理系統的基本使用方法和多媒體信息處理工具的使用方法�！按髮W(xué)計算機基礎”課程需要講授的知識體系分解為知識單元和知識點(diǎn)，要求各學(xué)校對每一個(gè)知識點(diǎn)的內容、傳授的方式、檢驗是否掌握的方式都要制定相應的要求和標準�！按髮W(xué)計算機基礎”是大學(xué)本科生的第一門(mén)公共計算機基礎課，是計算機基礎教學(xué)的核心課程，培養目標基本是盡可能使非計算機專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對計算機科學(xué)的主要領(lǐng)域有一個(gè)基本的了解，計算機是什么、能做什么、如何做，因此教學(xué)內容廣泛，知識點(diǎn)豐富且各種知識相互交叉，基本上是各領(lǐng)域基礎知識和基本技術(shù)的濃縮。在一本教材一門(mén)課程（約70學(xué)時(shí)）中，從教材到教學(xué)都是以名詞解釋為主，基本上對周以真教授提到的計算思維的特征點(diǎn)都粗略地解釋了“它是什么”，卻沒(méi)有進(jìn)一步解釋“為什么”，而“為什么”中蘊含了豐富的計算思維。如何對非計算機專(zhuān)業(yè)的學(xué)生、在有限的學(xué)時(shí)內將“操作系統”單元中蘊含的計算思維清晰地展示給學(xué)生，首先應該按照計算思維的理念，對這部分知識中基本的最有價(jià)值的能在有限的學(xué)時(shí)內講清楚的知識進(jìn)行取舍篩選。早期的大學(xué)計算機基礎教學(xué)主要是技能培養，之后是能力培養，對計算機的認知能力、應用計算機解決問(wèn)題的能力、基于網(wǎng)絡(luò )的學(xué)習能力、依托信息技術(shù)的共處能力�，F在在能力培養的基礎上，計算思維的培養作為計算機基礎教學(xué)的核心內容。我們重新審視“大學(xué)計算機基礎”課程的知識單元和知識點(diǎn)，把這些知識點(diǎn)中蘊含的計算思維的內容明確出來(lái)，在培養學(xué)生運用計算機技術(shù)能力的同時(shí)，培養計算思維�！安僮飨到y”作為十分重要的一個(gè)知識單元，通常介紹操作系統的層次架構、資源管理、發(fā)展史及常見(jiàn)的操作系統。作為計算機系統資源的管理者，操作系統對CPU、內存、文件、輸入輸出設備進(jìn)行管理，同時(shí)操作系統對計算機硬件進(jìn)行抽象和分解，形成了進(jìn)程、線(xiàn)程、虛擬內存、文件系統、各種輸入輸出模式等操作系統構造的出現，以此方法來(lái)控制這個(gè)巨型龐雜系統的設計和運轉。通過(guò)預防、保護及冗余、容錯、糾錯的方式保證操作系統本身的正確運行。雖然CPU、內存、磁盤(pán)、輸入輸出等設備的形式和構造相差很大，但對它們進(jìn)行管理采用的思維方法卻有很多相同點(diǎn)，集中體現在處理機管理、內存管理的方式方法中，充分展示計算機如何為事物抽象、分解、建模、并行處理的思維方法，在時(shí)間和空間之間、處理能力和存儲容量之間的進(jìn)行折中的思維方法�？傊�，在操作系統中計算思維無(wú)處不在，是培養學(xué)生計算思維方法的絕佳園地。
二、在“操作系統”知識單元中挖掘計算思維方法
1、操作系統的層次架構。操作系統是一種層次管理機制，分為多個(gè)功能模塊，按層次分解，每層的功能不同，下面一層只對上面一層負責，上面一層只對緊連的下一層進(jìn)行控制。層次結構的思維方法使得操作系統的構造過(guò)程變得簡(jiǎn)單易行。
2、進(jìn)程模型，進(jìn)程是為了在CPU上實(shí)現多道編程而出現的概念。任何時(shí)刻CPU上只能執行一條指令，所以任意時(shí)刻CPU只有一個(gè)進(jìn)程在執行，由程序計數器確定執行哪條指令。從邏輯上看每個(gè)進(jìn)程都可以執行，也可能掛起讓別的`進(jìn)程執行，之后又接著(zhù)執行。每個(gè)進(jìn)程需要記住每次掛起時(shí)自己所處的位置，以保證下次執行時(shí)從此處開(kāi)始。從時(shí)間上看，每個(gè)進(jìn)程都在執行；從邏輯上看，多道程序并發(fā)執行；從CPU角度上看，進(jìn)程經(jīng)常切換。這就是進(jìn)程模型。
3、進(jìn)程管理，操作系統通過(guò)維護進(jìn)程的一些信息管理進(jìn)程（通過(guò)管理事物的信息來(lái)管理事物是一種管理思維方式）。創(chuàng )建進(jìn)程時(shí)，操作系統為其建立進(jìn)程控制塊，它采納的數據結構有線(xiàn)性表、鏈表和結構（struct）。進(jìn)程管理要解決的問(wèn)題是資源分配，既要公平又要高效地利用資源。進(jìn)程可以并發(fā)執行，并發(fā)進(jìn)程之間存在同步互斥的關(guān)系，這種關(guān)系被抽象成一個(gè)模型：生產(chǎn)者與消費者。 4、線(xiàn)程，進(jìn)程在一個(gè)時(shí)間里只能執行一件事，如果想做多件事就得使用“分身術(shù)”。線(xiàn)程是進(jìn)程的分身，線(xiàn)程與進(jìn)程擁有同樣的程序文本，但是線(xiàn)程的上下文不一致。線(xiàn)程是進(jìn)程的一個(gè)執行序列，一個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)擁有多個(gè)執行序列，就像一個(gè)舞臺可以有多個(gè)演員同時(shí)出場(chǎng)一樣。線(xiàn)程使我們可以在軟件指令執行上并發(fā)。
5、閉鎖，進(jìn)程/線(xiàn)程同步機制中閉鎖的實(shí)現有多種方法，以中斷啟用與禁止來(lái)實(shí)現鎖、用測試和設置指令來(lái)實(shí)現鎖、以非繁忙等待的中斷啟用與禁止來(lái)實(shí)現鎖、以最少繁忙等待的測試和設置指令來(lái)實(shí)現鎖。這一系列問(wèn)題非常適合使用啟發(fā)式思維方法，依據知識點(diǎn)內在聯(lián)系進(jìn)行邏輯推理啟發(fā)教學(xué)，培養他們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思維能力，同時(shí)調動(dòng)學(xué)生積極性，激發(fā)他們的學(xué)習興趣。
6、虛擬內存管理。程序要運行必須先加載到內存。用戶(hù)對內存的要求是：大容量、高速度和持久性，而實(shí)際上卻是一個(gè)由緩存、主存、磁盤(pán)組成的內存系統。內存管理就是使程序在任何一個(gè)層次上的存放對用戶(hù)來(lái)說(shuō)都是一樣的，這就是虛擬內存管理，它對由緩存、主存、磁盤(pán)組成的內存系統進(jìn)行抽象思維，使用戶(hù)感覺(jué)擁有一個(gè)空間像磁盤(pán)那樣大、速度像緩存那樣快的比物理內存空間大得多的地址空間。
7、內存空間分配。多道編程可以大幅提高CPU和內存的利用率，改善用戶(hù)響應時(shí)間，這些優(yōu)勢的代價(jià)是操作系統的復雜程度。例如不能將程序加載到固定的內存空間，進(jìn)而不能使用靜態(tài)地址重定位，必須使用動(dòng)態(tài)地址重定位。多道程序數量的增加不是無(wú)限的，超過(guò)某個(gè)限度，多道程序之間的資源競爭反而會(huì )降低系統效率，需要在操作系統的復雜程度和CPU內存利用率之間進(jìn)行折中。動(dòng)態(tài)地址重定位增加了系統消耗，但提高了操作系統的靈活性。我們可以將程序加載到內存任何地方，可以方便實(shí)施地址保護，實(shí)現虛擬內存。
8、操作系統不知道一個(gè)程序會(huì )進(jìn)行多少層嵌套調用，不知道程序運行會(huì )產(chǎn)生多少新數據，因而不能事先確定給一個(gè)程序分配多少內存空間。配置一個(gè)超大空間會(huì )造成內存資源浪費，配置小了程序無(wú)法繼續執行。當一個(gè)程序所占空間不夠時(shí)，操作系統將它倒出到磁盤(pán)上，等待大片內存空間的出現，再加載到其中繼續執行，操作系統的這種管理方式稱(chēng)為交換（swap）。如果程序的增長(cháng)超過(guò)了物理內存空間的容量，操作系統使用的辦法是重疊（Overlay）。將程序分成功能相對完整的單元，一個(gè)單元執行后再執行下一個(gè)單元，條件是一旦執行下一個(gè)單元就不會(huì )再執行前面的單元，操作系統把后面的程序單元配置到前面的程序單元上，將其覆蓋，這樣就可以執行一個(gè)比物理內存大得多的程序。
9、分頁(yè)系統中頁(yè)面更換算法。如果CPU訪(fǎng)問(wèn)的頁(yè)面不存在，系統產(chǎn)生缺頁(yè)中斷，中斷服務(wù)程序負責把位于磁盤(pán)上的數據加載到物理內存中。磁盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)速度遠遠慢于內存，頻繁的缺頁(yè)中斷的系統消耗是巨大的，因此要精心設計頁(yè)面更換算法。算法中蘊含了人類(lèi)社會(huì )的處事哲學(xué)：追求公平，同時(shí)又希望自己能被區別對待。操作系統中到處都閃爍計算思維的光輝，線(xiàn)程通信中的“管道”思維、“信號”及“信號量”、線(xiàn)程同步中競爭引起的死鎖的解決方案、哲學(xué)家就餐問(wèn)題、銀行家算法、處理器調度的調度算法等。
三、計算思維能力的培養
在“大學(xué)計算機基礎”課程中，從理論上講授計算思維的同時(shí)，實(shí)驗教學(xué)也是學(xué)生掌握計算思維方法的重要一環(huán)。計算思維的培養是以計算能力的培養為基礎，只有接受過(guò)良好的計算機技術(shù)培訓，具備了應用計算機解決問(wèn)題的能力，才能逐漸領(lǐng)悟計算機科學(xué)家在面對問(wèn)題時(shí)所習慣采用的思維方法，否則計算思維只能停留在理論層面，對學(xué)生來(lái)說(shuō)無(wú)異于紙上談兵。對非計算機專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，計算機基礎課定位為基本概念、技術(shù)和方法，這種指導思想不利于計算思維的培養。對計算機有深刻理解才會(huì )汲取相應深刻的思維理念。計算機的高速與精確，使得計算思維是一種精確思維，在時(shí)間上以納秒為尺度，以量化的方式對信息進(jìn)行加工處理，使概略變得精確、使模糊變得清晰的思維方式，這與其他很多學(xué)科不同。相對于計算機的高速與精確，很多學(xué)科可以看做是粗放的技術(shù)，在邏輯思維上凸顯粗放的特點(diǎn)。在不遠的將來(lái)，這些學(xué)科可能會(huì )通過(guò)使用先進(jìn)的計算技術(shù)和計算科學(xué)逐步由粗放到精確�！按髮W(xué)計算機基礎”課程的很多內容都含有明顯的計算思維方法，很多案例對計算思維提供了很好的詮釋?zhuān)菍ε囵B計算思維能力還遠遠不夠，需要在知識結構上進(jìn)一步調整，在教材中進(jìn)一步挖掘，在教學(xué)中進(jìn)一步探討，理清計算思維的基本要素、培養方法、實(shí)施途徑和評測規范。在現有學(xué)時(shí)少、師資弱的教學(xué)環(huán)境中，主動(dòng)采取有效措施，從思想觀(guān)念、師資隊伍建設入手強化培養計算思維能力的意識。
計算思維的形成是一個(gè)長(cháng)期的過(guò)程，它不是學(xué)一門(mén)課程就能掌握的。計算思維教學(xué)貫穿在所有的大學(xué)計算機基礎課程中，如程序設計、微機原理與接口技術(shù)、數據庫技術(shù)與應用、多媒體技術(shù)與應用等課程。當今社會(huì )計算機技術(shù)已經(jīng)滲透到社會(huì )生活的方方面面，計算思維必將成為多數人必須具備的、最基礎的、不可缺少的思維方式。對于非計算機專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，擁有計算思維能力，并能自覺(jué)地應用于日常的學(xué)習、工作中，是適應社會(huì )需求的必經(jīng)之路。
參考文獻：
[1]陳國良，董榮勝、計算思維與大學(xué)計算機基礎教育[J]、中國大學(xué)教學(xué)，2011，（1）。
[2]陸漢權，何欽銘，徐鏡春、基于計算思維的“大學(xué)計算機基礎”課程教學(xué)內容設計[J]、中國大學(xué)教學(xué)，2012，（9）。
[3]龔沛曾，楊志強、大學(xué)計算機基礎教學(xué)中的計算思維培養[J]、中國大學(xué)教學(xué)，2012，（5）。
[4]李廉、計算思維——念與挑戰[J]。中國大學(xué)教學(xué)，2012，（1）。
[5]董榮勝，古天龍、計算思維與計算機方法論[J]、計算機科學(xué)，2009，（1）。
[6]何欽銘，陸漢權，馮博琴、計算機基礎教學(xué)的核心任務(wù)是計算思維能力的培養——九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎教學(xué)發(fā)展戰略聯(lián)合聲明》解讀[J]、中國大學(xué)教學(xué)，2010，（9）。
[7]鄒恒明、操作系統之哲學(xué)原理[M]、北京：機械工業(yè)出版社，2012。
作者簡(jiǎn)介：侯彥利（1966—），女，河北饒陽(yáng)，副教授，學(xué)士，研究方向：人工智能。
【大學(xué)計算機教學(xué)論文】相關(guān)文章：
互動(dòng)式教學(xué)大學(xué)聲樂(lè )教學(xué)論文03-22
計算機論文致謝08-05
體育教學(xué)論文(教學(xué)論文,體育)08-12
大學(xué)物理教學(xué)研究論文3000字01-24
大學(xué)計算機開(kāi)題報告04-26
層次化立體化教學(xué)大學(xué)英語(yǔ)論文02-26
計算機論文范文3000字01-28
計算機理論論文3000字01-28
大學(xué)軍訓論文10-09