大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)論文

1、大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)論文大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)論文隨著社會(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(duì)大學(xué)畢業(yè)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力要求也隨之提 髙，計(jì)算機(jī)水平已經(jīng)成為衡量大學(xué)生專業(yè)素質(zhì)與能力的突出標(biāo) 志。但高校的計(jì)算機(jī)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WTT整理的大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)論文，歡迎閱讀。一、“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程教學(xué)現(xiàn)狀根據(jù)教育部高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的指導(dǎo)意 見，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)主要講授計(jì)算機(jī)技術(shù)的四大領(lǐng)域：系統(tǒng)平臺(tái) 與計(jì)算環(huán)境、算法基礎(chǔ)與程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理與信息處理、系統(tǒng) 開發(fā)與行業(yè)應(yīng)用。重點(diǎn)掌握三方面的應(yīng)用技能：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 與信息檢索方法、關(guān)系

2、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本使用方法和多媒體 信息處理工具的使用方法。“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程需要講授的 知識(shí)體系分解為知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)，要求各學(xué)校對(duì)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn) 的內(nèi)容、傳授的方式、檢驗(yàn)是否掌握的方式都要制定相應(yīng)的要求 和標(biāo)準(zhǔn)?！按髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”是大學(xué)本科生的第一門公共計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)課，是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心課程，培養(yǎng)目標(biāo)基本是盡可能 使非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的主要領(lǐng)域有一個(gè)基本的了 解，計(jì)算機(jī)是什么、能做什么、如何做，因此教學(xué)內(nèi)容廣泛，知 識(shí)點(diǎn)豐富且各種知識(shí)相互交叉，基本上是各領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)和基本 技術(shù)的濃縮。在一本教材一門課程（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(duì)周以真教

3、授提到的計(jì)算思維的 特征點(diǎn)都粗略地解釋了 “它是什么”，卻沒有進(jìn)一步解釋“為什 么”，而“為什么中蘊(yùn)含了豐富的計(jì)算思維。如何對(duì)非計(jì)算機(jī) 專業(yè)的學(xué)生、在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)將“操作系統(tǒng)”單元中蘊(yùn)含的計(jì)算 思維清晰地展示給學(xué)生，首先應(yīng)該按照計(jì)算思維的理念，對(duì)這部 分知識(shí)中基本的最有價(jià)值的能在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)講清楚的知識(shí)進(jìn)行 取舍篩選。早期的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)主要是技能培養(yǎng)，之后是 能力培養(yǎng)，對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)知能力、應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問題的能力、 基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力、依托信息技術(shù)的共處能力?，F(xiàn)在在能力培 養(yǎng)的基礎(chǔ)上，計(jì)算思維的培養(yǎng)作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心內(nèi)容。 我們重新審視“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)，把

4、這些知識(shí)點(diǎn)中蘊(yùn)含的計(jì)算思維的內(nèi)容明確出來，在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用 計(jì)算機(jī)技術(shù)能力的同時(shí)，培養(yǎng)計(jì)算思維?！安僮飨到y(tǒng)”作為十分 重要的一個(gè)知識(shí)單元，通常介紹操作系統(tǒng)的層次架構(gòu)、資源管 理、發(fā)展史及常見的操作系統(tǒng)。作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者， 操作系統(tǒng)對(duì)CPU、內(nèi)存、文件、輸入輸出設(shè)備進(jìn)行管理，同時(shí)操作 系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行抽象和分解，形成了進(jìn)程、線程、虛擬內(nèi) 存、文件系統(tǒng)、各種輸入輸出模式等操作系統(tǒng)構(gòu)造的出現(xiàn)，以此 方法來控制這個(gè)巨型龐雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)。通過預(yù)防、保護(hù)及 冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)的方式保證操作系統(tǒng)本身的正確運(yùn)行。雖然 CPU、內(nèi)存、磁盤、輸入輸出等設(shè)備的形式和構(gòu)造相差很大，但對(duì) 它們進(jìn)行管理采用

5、的思維方法卻有很多相同點(diǎn)，集中體現(xiàn)在處理 機(jī)管理、內(nèi)存管理的方式方法中，充分展示計(jì)算機(jī)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(chǔ)容量之間的進(jìn)行折中的思維方法?？傊?，在操作系 統(tǒng)中計(jì)算思維無處不在，是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維方法的絕佳園地。二、在“操作系統(tǒng)”知識(shí)單元中挖掘計(jì)算思維方法1、操作系統(tǒng)的層次架構(gòu)。操作系統(tǒng)是一種層次管理機(jī)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(duì) 上面一層負(fù)責(zé)，上面一層只對(duì)緊連的下一層進(jìn)行控制。層次結(jié)構(gòu) 的思維方法使得操作系統(tǒng)的構(gòu)造過程變得簡單易行。2、進(jìn)程模型，進(jìn)程是為了在CPU上實(shí)現(xiàn)多道編程而出現(xiàn)的概 念。任何

6、時(shí)刻CPU上只能執(zhí)行一條指令，所以任意時(shí)刻CPU只有 一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行，由程序計(jì)數(shù)器確定執(zhí)行哪條指令。從邏輯上看 每個(gè)進(jìn)程都可以執(zhí)行，也可能掛起讓別的進(jìn)程執(zhí)行，之后又接著 執(zhí)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(zhí)行時(shí)從此處開始。從時(shí)間上看，每個(gè)進(jìn)程都在執(zhí)行；從邏輯 上看，多道程序并發(fā)執(zhí)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(tǒng)通過維護(hù)進(jìn)程的一些信息管理進(jìn)程 （通過管理事物的信息來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(tǒng)為其建立進(jìn)程控制塊，它采納的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有線 性表、鏈表和結(jié)構(gòu)（struct）。進(jìn)程管理要解決的問題是資源分 配，既要

7、公平又要高效地利用資源。進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)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(fèi)者。4、線程，進(jìn)程在一個(gè)時(shí)間里只能執(zhí)行一件事， 如果想做多件事就得使用“分身術(shù)”。線程是進(jìn)程的分身，線程 與進(jìn)程擁有同樣的程序文本，但是線程的上下文不一致。線程是 進(jìn)程的一個(gè)執(zhí)行序列，一個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)擁有多個(gè)執(zhí)行序列，就 像一個(gè)舞臺(tái)可以有多個(gè)演員同時(shí)出場一樣。線程使我們可以在軟 件指令執(zhí)行上并發(fā)。5、閉鎖，進(jìn)程/線程同步機(jī)制中閉鎖的實(shí)現(xiàn)有多種方法，以 中斷啟用與禁止來實(shí)現(xiàn)鎖、用測試和設(shè)置指令來實(shí)現(xiàn)鎖、以非繁 忙等待的中斷啟用與禁止來實(shí)現(xiàn)鎖、以最少繁忙等待的測試和設(shè) 置指令來實(shí)現(xiàn)鎖

8、。這一系列問題非常適合使用啟發(fā)式思維方法， 依據(jù)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行邏輯推理啟發(fā)教學(xué)，培養(yǎng)他們分析問題 和解決問題的思維能力，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí) 興趣。6、虛擬內(nèi)存管理。程序要運(yùn)行必須先加載到內(nèi)存。用戶對(duì)內(nèi) 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、磁盤組成的內(nèi)存系統(tǒng)。內(nèi)存管理就是使程序在任何一 個(gè)層次上的存放對(duì)用戶來說都是一樣的，這就是虛擬內(nèi)存管理， 它對(duì)由緩存、主存、磁盤組成的內(nèi)存系統(tǒng)進(jìn)行抽象思維，使用戶 感覺擁有一個(gè)空間像磁盤那樣大、速度像緩存那樣快的比物理內(nèi) 存空間大得多的地址空間。7、內(nèi)存空間分配。多道編程可以大幅提高CPU和內(nèi)存的利用 率，改

9、善用戶響應(yīng)時(shí)間，這些優(yōu)勢的代價(jià)是操作系統(tǒng)的復(fù)雜程 度。例如不能將程序加載到固定的內(nèi)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(shù)量的增加不 是無限的，超過某個(gè)限度，多道程序之間的資源競爭反而會(huì)降低 系統(tǒng)效率，需要在操作系統(tǒng)的復(fù)雜程度和CPU內(nèi)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(tǒng)消耗，但提高了操作系統(tǒng)的 靈活性。我們可以將程序加載到內(nèi)存任何地方，可以方便實(shí)施地 址保護(hù)，實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存。8、操作系統(tǒng)不知道一個(gè)程序會(huì)進(jìn)行多少層嵌套調(diào)用，不知道 程序運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生多少新數(shù)據(jù)，因而不能事先確定給一個(gè)程序分配 多少內(nèi)存空間。配置一個(gè)超大空間會(huì)造成內(nèi)存資源浪費(fèi)，配置小 了程序

10、無法繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)一個(gè)程序所占空間不夠時(shí)，操作系統(tǒng)將 它倒出到磁盤上，等待大片內(nèi)存空間的出現(xiàn)，再加載到其中繼續(xù) 執(zhí)行，操作系統(tǒng)的這種管理方式稱為交換(swap)。如果程序的 增長超過了物理內(nèi)存空間的容量，操作系統(tǒng)使用的辦法是重疊(Overlay)。將程序分成功能相對(duì)完整的單元，一個(gè)單元執(zhí)行后 再執(zhí)行下一個(gè)單元，條件是一旦執(zhí)行下一個(gè)單元就不會(huì)再執(zhí)行前 面的單元，操作系統(tǒng)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(zhí)行一個(gè)比物理內(nèi)存大得多的程序。9、分頁系統(tǒng)中頁面更換算法。如果CPU訪問的頁面不存在， 系統(tǒng)產(chǎn)生缺頁中斷，中斷服務(wù)程序負(fù)責(zé)把位于磁盤上的數(shù)據(jù)加載 到物理內(nèi)存中。磁盤的訪

11、問速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于內(nèi)存，頻繁的缺頁中斷 的系統(tǒng)消耗是巨大的，因此要精心設(shè)計(jì)頁面更換算法。算法中蘊(yùn) 含了人類社會(huì)的處事哲學(xué)：追求公平，同時(shí)又希望自己能被區(qū)別 對(duì)待。操作系統(tǒng)中到處都閃爍計(jì)算思維的光輝，線程通信中的“管道”思維、“信號(hào)”及“信號(hào)量”、線程同步中競爭引起的 死鎖的解決方案、哲學(xué)家就餐問題、銀行家算法、處理器調(diào)度的 調(diào)度算法等。三、計(jì)算思維能力的培養(yǎng)在“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程中，從理論上講授計(jì)算思維的同 時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是學(xué)生掌握計(jì)算思維方法的重要一環(huán)。計(jì)算思維 的培養(yǎng)是以計(jì)算能力的培養(yǎng)為基礎(chǔ)，只有接受過良好的計(jì)算機(jī)技 術(shù)培訓(xùn)，具備了應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問題的能力，才能逐漸領(lǐng)悟計(jì)算 機(jī)科學(xué)家在面對(duì)問

12、題時(shí)所習(xí)慣采用的思維方法，否則計(jì)算思維只 能停留在理論層面，對(duì)學(xué)生來說無異于紙上談兵。對(duì)非計(jì)算機(jī)專 業(yè)的學(xué)生而言，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課定位為基本概念、技術(shù)和方法，這 種指導(dǎo)思想不利于計(jì)算思維的培養(yǎng)。對(duì)計(jì)算機(jī)有深刻理解才會(huì)汲 取相應(yīng)深刻的思維理念。計(jì)算機(jī)的高速與精確，使得計(jì)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(duì)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(duì)于計(jì)算機(jī)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(yuǎn)的 將來，這些學(xué)科可能會(huì)通過使用先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)和計(jì)算科學(xué)逐步 由粗放到精確。“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程

13、的很多內(nèi)容都含有明顯 的計(jì)算思維方法，很多案例對(duì)計(jì)算思維提供了很好的詮釋，但是 對(duì)培養(yǎng)計(jì)算思維能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要在知識(shí)結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步調(diào) 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(jì)算思維 的基本要素、培養(yǎng)方法、實(shí)施途徑和評(píng)測規(guī)范。在現(xiàn)有學(xué)時(shí)少、 師資弱的教學(xué)環(huán)境中，主動(dòng)采取有效措滋，從思想觀念、師資隊(duì) 伍建設(shè)入手強(qiáng)化培養(yǎng)計(jì)算思維能力的意識(shí)。計(jì)算思維的形成是一個(gè)長期的過程，它不是學(xué)一門課程就能 掌握的。計(jì)算思維教學(xué)貫穿在所有的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中，如 程序設(shè)計(jì)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用、多媒體技 術(shù)與應(yīng)用等課程。當(dāng)今社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的方 方面面，計(jì)算思維必將成為多數(shù)人必須具備的、最基礎(chǔ)的、不可 缺少的思維方式。對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說，擁有計(jì)算思維 能力，并能自覺地應(yīng)用于日常的學(xué)習(xí)、工作中，是適應(yīng)社會(huì)需求 的必經(jīng)之路。參考文獻(xiàn)：1陳國良，董榮勝、計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育J、中國大學(xué)教學(xué)，2021,(1)。2陸漢權(quán)，何欽銘，徐鏡春、基于計(jì)算思維的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)J、中國大學(xué)教學(xué)，2021,(9)。3龔沛曾，楊志強(qiáng)、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的計(jì)算思維培養(yǎng)J、中國大學(xué)教學(xué)，2021,(5) o4李廉、計(jì)算思維一一念與挑戰(zhàn)J