類比案例在中職計算機理論課中的設(shè)計與實踐

摘要：本研究提出，在中職計算機理論教學(xué)中，運用類比案例對學(xué)生不易理解的知識點進(jìn)行設(shè)計，使其在教學(xué)過程中能夠有效地輔助教師的教與學(xué)生的學(xué)，做到讓學(xué)生聽懂、學(xué)會，從而提高整體教學(xué)效率。關(guān)鍵詞：類比案例；中職；計算機；理論引言近年來，我國對職業(yè)教育的重視程度不斷提高，高職院校招生規(guī)模不斷擴大，針對中職學(xué)生的升學(xué)通道不斷被打開。高職考是衡量學(xué)生專業(yè)知識和技能水平的重要方式之一，而理論教學(xué)作為高職考的重要組成部分，對提高學(xué)生的理論知識水平和綜合素養(yǎng)具有重要意義。計算機專業(yè)高職考理論教學(xué)的內(nèi)容分為計算機基礎(chǔ)、計算機組裝與維護(hù)、計算機網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)頁設(shè)計、數(shù)據(jù)庫知識和數(shù)字媒體技術(shù)應(yīng)用五個單元。其中的內(nèi)容大多較為枯燥，導(dǎo)致學(xué)生很難集中注意力。同時，學(xué)生較難理解專業(yè)、過時的知識點。自2016年浙江省高職考方案改革以來，高三第二學(xué)期的專業(yè)理論課教學(xué)課時數(shù)非常大（19節(jié)/周）。不少學(xué)校為了讓學(xué)生更好地適應(yīng)高強度的專業(yè)學(xué)習(xí)，嘗試采用多名教師分單元教學(xué)的形式，但教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容基本沒有改變，學(xué)生仍較難接受；這些學(xué)校還嘗試采用理論講解加上機實操的方式進(jìn)行教學(xué)，在機房中讓學(xué)生針對書本中的內(nèi)容進(jìn)行動手操作，但由于學(xué)生缺乏理論與實踐之間的轉(zhuǎn)換能力，也并沒有收到顯著效果。類比案例的概念分析筆者認(rèn)為，要優(yōu)化中職計算機專業(yè)理論課堂教學(xué)模式，必須對相應(yīng)的知識點與教學(xué)大綱要求進(jìn)行整合，并設(shè)計具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)。在教學(xué)環(huán)節(jié)，要對抽象的計算機理論知識進(jìn)行重新加工，并結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平設(shè)計教學(xué)活動。類比案例將計算機專業(yè)理論中的抽象知識與學(xué)生生活中的常識聯(lián)系起來，從而幫助學(xué)生整合計算機知識點?；陬惐劝咐挠嬎銠C專業(yè)理論教學(xué)以“聯(lián)想”為過程，以“相似”為引導(dǎo)，重視對學(xué)生信息分析能力的培養(yǎng)。對中職學(xué)生來說，合理應(yīng)用類比案例有助于完成知識的遷移，即將生活常識融入到認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，拓展思維的寬度，形成全新的知識結(jié)構(gòu)。中職計算機專業(yè)教學(xué)中的類比案例應(yīng)用1.知識點及案例的選取在計算機理論知識的教學(xué)中，運用類比案例教學(xué)可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握抽象的理論知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。因此，相關(guān)知識點和類比案例的設(shè)計尤為重要。筆者認(rèn)為，知識點及案例的選取應(yīng)注意以下幾點：①圍繞教學(xué)目標(biāo)選擇知識點。教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)的出發(fā)點和歸宿，所有的教學(xué)內(nèi)容和方法都應(yīng)該服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)。②考慮案例的難度。案例的難度直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。如果案例太難，學(xué)生可能會產(chǎn)生困惑和有挫敗感，無法從案例中學(xué)到知識；如果案例太簡單，學(xué)生可能會覺得無聊和無趣，無法激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和動力。③考慮案例與理論知識的相關(guān)性。一個好的案例應(yīng)該能夠讓學(xué)生將案例中所討論的問題與課堂講授的知識聯(lián)系起來，從而加深對理論知識的理解。④考慮案例的實用性。一個好的案例不僅要有理論深度，還要有實際應(yīng)用價值。只有讓學(xué)生看到他們所學(xué)的知識在實際中有所應(yīng)用，才能真正激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和動力。2.類比案例的應(yīng)用舉例（1）“馮·諾依曼計算機結(jié)構(gòu)”知識點在教材中，針對“馮·諾依曼計算機結(jié)構(gòu)”給出了一張圖示（如圖1），并配有相應(yīng)的描述內(nèi)容：在計算機運行過程中，數(shù)據(jù)從存儲器讀入運算器進(jìn)行運算，中間結(jié)果也要存入存儲器中，最終將結(jié)果經(jīng)輸出設(shè)備輸出程序。這句話看似簡單，但筆者根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對運算器、控制器、存儲器這三個部分之間的工作流程以及數(shù)據(jù)與指令的概念等并不清楚。為了讓學(xué)生深入理解這一知識點，教師引入學(xué)生較為熟悉的“餐廳后廚”作為類比案例。將CPU比作廚房，其中廚師就是控制器，用來做菜的廚具就是運算器；將廚房的倉庫部分比作計算機的主存，里面的貨架按序進(jìn)行編號，用來存放食客點的菜單、要用到的所有原材料和廚師剛做好的菜品，如圖2所示。這樣，就可以將計算機的工作過程描述為：食客（用戶）在餐廳點單（將數(shù)據(jù)或指令從輸入設(shè)備輸入到計算機），訂單按順序放在廚房倉庫的貨架上（指令暫時存放在存儲器中），原材料也有序存放在倉庫的貨架上（數(shù)據(jù)暫時存放在存儲器中）。廚師根據(jù)食客下的菜單選擇原料、廚具準(zhǔn)備進(jìn)行菜品制作，并通知服務(wù)員準(zhǔn)備出餐（控制器從存儲器中讀取相關(guān)指令后向其他部件發(fā)出控制信息），在廚具中完成菜品制作后暫時放入倉庫（在運算器中進(jìn)行運算后，將中間結(jié)果存入存儲器中），由服務(wù)員從倉庫中將制作好的菜品送至食客餐桌（最終將結(jié)果從存儲器中經(jīng)輸出設(shè)備輸出）。（2）分時操作系統(tǒng)與實時操作系統(tǒng)知識點教材對分時操作系統(tǒng)的描述是：系統(tǒng)把主機時間分成若干時間片，采用時間片輪轉(zhuǎn)法處理用戶的服務(wù)請求，給每個用戶分配一段CPU時間進(jìn)行處理。而教材對實時操作系統(tǒng)的描述是：計算機能及時響應(yīng)外部事件的請求，嚴(yán)格在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時設(shè)備和實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作。這兩種操作系統(tǒng)的特點是學(xué)生經(jīng)常容易出錯的地方，因此可以通過生活中的案例進(jìn)行類比幫助學(xué)生更好地掌握這兩個知識點。教師采用餐廳中顧客與服務(wù)員之間的關(guān)系來類比這兩個操作系統(tǒng)的特點。對于實時操作系統(tǒng)可以描述為：在餐廳中，每個顧客都有自己的訂單和要求，如點菜、加菜、換菜等。如果服務(wù)員沒有及時處理這些請求，就會導(dǎo)致顧客不滿意甚至投訴。因此，餐廳需要有一個高效的管理系統(tǒng)來確保每個顧客的需求都能得到及時滿足，這就是實時操作系統(tǒng)的特點，它能夠?qū)ν獠渴录龀隹焖夙憫?yīng)，并保證任務(wù)的執(zhí)行時間不超過預(yù)設(shè)的限制。而對于分時操作系統(tǒng)可以描述為：在餐廳中，多個顧客可以同時就餐，但是服務(wù)員需要按照一定的順序為每個顧客提供服務(wù)。如果服務(wù)員同時為多個顧客服務(wù)，可能會導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量下降或者出現(xiàn)混亂的情況。因此，餐廳需要有一個合理的調(diào)度系統(tǒng)來協(xié)調(diào)各個顧客的服務(wù)順序，這就是分時操作系統(tǒng)的特點，它能夠?qū)PU的時間分配給多個任務(wù)，并且按照一定的優(yōu)先級進(jìn)行調(diào)度，以保證系統(tǒng)的公平性和效率性。（3）分布處理和負(fù)載平衡知識點教材對計算機網(wǎng)絡(luò)的分布處理和負(fù)載平衡這兩大功能的描述是：分布處理是指用戶可以合理選擇計算機網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的資源進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，對于較復(fù)雜的問題，還可以通過算法將任務(wù)分交給不同計算機；而負(fù)載平衡是指運行任務(wù)被相對均勻地分配給網(wǎng)絡(luò)上的各臺計算機，系統(tǒng)能根據(jù)計算機運行負(fù)載的大小來轉(zhuǎn)移任務(wù)，從而實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載平衡。學(xué)生在答題時，難以區(qū)分試題中的描述到底屬于哪一種，即對分布處理和負(fù)載平衡的實際功能并不清楚。以餐廳為例來類比這兩個網(wǎng)絡(luò)功能，可以將分布處理描述為：餐廳的菜單非常復(fù)雜，有各種各樣的菜品。為了提高效率，餐廳決定將菜單分成幾個部分，每個部分由一個專門的團(tuán)隊負(fù)責(zé)，如一個團(tuán)隊專門負(fù)責(zé)前菜，另一個團(tuán)隊負(fù)責(zé)主菜，還有一個團(tuán)隊負(fù)責(zé)甜點。當(dāng)客人下單時，最近的團(tuán)隊會立即開始準(zhǔn)備，這樣可以大大縮短客人等待的時間。而對于負(fù)載均衡，可以描述為：一個繁忙的餐廳里有多張桌子供客人就餐，為了確保每張桌子的利用率都很高，餐廳經(jīng)理決定讓所有的服務(wù)員都圍繞桌子輪流服務(wù)。當(dāng)一張桌子的客人吃完飯離開后，就近的服務(wù)員會立即過去收拾并服務(wù)下一位客人。這樣，每個服務(wù)員的工作壓力都是相對平均的，而且客人也不用等待太久。類比案例的應(yīng)用效果在計算機理論教學(xué)中，通過類比案例的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以將抽象的理論知識與具體的實際問題相結(jié)合，從而加深對理論知識的理解，提高學(xué)習(xí)效率。同時，類比案例還可以幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)理論知識中的規(guī)律和聯(lián)系，使其更加系統(tǒng)和完整。類比案例通常涉及多個領(lǐng)域的知識，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以接觸到不同的知識和技能，從而拓寬自己的視野，為將來的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。此外，類比案例還可以幫助學(xué)生了解計算機技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展動態(tài)，使其思維更具前瞻性和創(chuàng)新性。筆者在兩個平行班中開展實踐教學(xué)，A班采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行知識點講授，B班采用類比案例進(jìn)行教學(xué)。經(jīng)測試后發(fā)現(xiàn)，B班學(xué)生在采用類比案例進(jìn)行教學(xué)的知識點上得分率普遍高于A