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计算机毕业设计课程教学模式的探索
摘要：本文提出了计算机专业毕业设计课程的“五段式”教学模式。<br>　　关键词<br>本文来自：计算机毕业网 ：教学模式；教学改革；多媒体；网络<br>　　　　　　<br>　　传统的教学模式存在很多弊端，目前新的教学模式也不见得处处适用。关键还是要看是否能够较好地达到教学目标，得到较好的教学效果，培养了学生的综合素质和能力。选用合适恰当的教学模式对于学生的能力培养将起到不可替代的作用。<br>　　针对不同的教学模式的特点和计算机毕业设计课程的教学目标，我们在教学的实践过程中提出了针对计算机毕业设计课程的教学模式的改革探索，提出了“五段式”教学，即“理论教学阶段+案例演示阶段+网上交流阶段+小组点评阶段+设计答辩阶段”。<br>　　<br>　　1第一阶段：理论教学阶段<br>　　<br>　　主要采用“粉笔+板书+多媒体”的教学模式。集中讲解软件工程的相关知识和理论。将软件生命周期的各个阶段要做的工作和可以使用的各种工具算法介绍清楚。特别是采用多媒体课件可以动态的展现不同的软件设计模型的形成和使用特点。学生需要经过抽象、形成概念、掌握规律、形成理性认识，以后才能灵活应变，去解决千变万化的实际问题。该阶段目的是使学生对理论知识有全面具体的了解和初步的使用。<br>　　经心理学家研究证实：人类获取的信息，83%来自视觉，11%来自听觉，3.5%来自嗅觉，1.5%来自触觉，1%来自味觉；一般人类能记住阅读内容的10%，听到内容的20%，看到内容的30%，同时听、看到内容的50%，在交流过程中自己所说内容的70%。多媒体技术可以模拟现实环境，利用视觉、听觉等多种形式对学生进行多感官的刺激。把多媒体技术引入教学，可以提高学生的学习效果，同时增强学生学习的自主选择性，充分发挥学生学习的主观能动性和个人潜能，从而实现因材施教。<br>　　多媒体课件是采用多媒体技术将图像，文字，声音，动画等综合起来表现教学内容的一种多媒体软件。它可以演示、模拟动态的发展过程，不仅可以激发学生的学习兴趣、渲染教学气氛，还能有效地突破教学重点、难点，收到事半功倍的效果。<br>　　<br>　　2第二阶段：案例演示阶段<br>　　<br>　　主要采用多媒体课件，展示往届学生成功的设计作品。在展示过程中强调理论和实际的结合点，强调理论怎样应用于实际问题的解决，更进一步强调生命周期不同阶段的注意事项。比如说，确立题目一定要有现实意义，有技术可行性、经济可行性。启发学生发散性思维，找准切入点。做好需求分析尤为重要，可以拿出反面的案例进行分析。该阶段的目的是使学生形成感性认识，进一步明确理论知识的指导作用。<br>　　案例课程的教学过程大体分以下几个步骤：<br>　　●针对学习目标设计问题或任务,或者让学生确定问题。<br>　　●将所要学习的概念，技能蕴含在所要解决的问题或任务之中。<br>　　●通过解决问题，学生会掌握有关的知识，发展相应的技能。<br>　　该教学模式是基于建构主义的基本思想设计的，有利于培养学生的研究精神和自主学习的能力。<br>　　<br>　　3第三阶段：网上交流阶段<br>　　<br>　　主要是利用计算机网络为媒介。大家一边开始在机房着手毕业设计，一边可以在qq群里或者是BBS上发表个人毕业设计观点等，集思广益，大家共同讨论，确定设计小组，组员分工，选题，课题可行性等。这种模式可以激发学生的思考，同时不受时间地点的限制，给了学生充分的时间和空间进行交流。老师也可以对关键性的问题进行启发和指导，这为教师及时与学生进行交流和教学提供了一个很好的平台。该阶段的目的是使老师和学生，学生和学生进行从选题到总体设计的充分交流。<br>　　随着现代网络技术的飞快发展，它已经改变了人们获取信息和知识的方式，突破了时间、空间对教育方式的限制，为利用网络资源组织教学提供了物质保障。以网络为主的教学模式就是以网络为依托，充分发挥虚拟教室、远程教学、分布式教学等现代化教学技术的作用。如，开设网上选修课，进行网上考试，网上管理学生成绩，发布教学信息，布置作业，批改作业等。目标就是要通过现代信息技术所提供的理想学习环境，彻底改革传统的教学结构与教育本质，培养出大批创新性人才。<br>　　以网络使用为主的教学模式与传统学习模式相比呈现许多新的特点：时间的终生化，空间的网络化，主体的个性化，内容的整合化，交往的平等化等。充分发挥学生学习的主动性，突出了学生的个性，实现了教育资源的共享。<br>　　<br>　　4第四阶段：小组点评阶段<br>　　<br>　　主要是采用探究式的教学模式。当各个毕业设计小组设计进行到详细设计阶段，由老师组织一次小组点评。由不同的课题小组展示自己队伍目前的工作状况和特点。老师与组，组与组进行探究式讨论。该阶段的目的是调动大家的积极性，明确设计中存在的问题，相互进行学习和借鉴，进一步巩固理论，应用于实践。<br>　　探究式课堂教学过程中，教师对学生进行启发诱导，学生进行独立自主学习和合作讨论，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑尝试活动，将自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学形式。<br>　　该教学模式能够很好地提高学生的智力，发展学生的创造性思维，培养自学能力，使学生掌握科学的学习方法，提高课堂学习的活力和效力。教师调动学生的积极性，为学生的学习设置探究的情境，建立探究的氛围，促进探究的开展，把握探究的深度，评价探究的成败。学生需要明确探究的目标，思考探究的问题，掌握探究的方法，敞开探究的思路，交流探究的内容，总结探究的结果。这是一种双向的交互式的学习模式。<br>　　<br>　　5第五阶段：设计答辩阶段<br>　　<br>　　主要是以组为单位在机房做毕业设计，完成后参加答辩。该阶段可以采用网络作为辅助的媒介，方便小组间的学生交流。本阶段的目的是在交互的环境下顺利完成毕业设计，对优秀的毕业设计给予表扬。<br>　　“五段式”教学模式，适合计算机专业毕业设计课程的特点。能够将教学过程中的老师、学生等有效的融为一体，激发了学生的学习热情，调动了学生的学习积极性，提高了学生的学习效率。使得学生在实践中掌握了理论，提高了自身的能力和水平。实现了创造性的学习目标，使教学信息双向化。它还克服了单一教学模式的不足，综合地解决了具体的问题。<br>　　该教学模式目前比较适用于计算机专业毕业设计课程的使用，并且在实际的教学工程中体现了一定的优势，但是还需要在实践教学中继续总结，不断改善。 <br>　　 <br>　　参考文献<br>　　[1] 蒋家付.当代电化教学模式比较研究[J].电化教育研究,1999,(1).<br>　　[2] 何克抗.多媒体教育的基本特征[J].医学视听教育,1998,(12)<br>　　[3] 张崇善. 探究式：课堂教学改革之理想选择[EB/OL]. <br> </p> <p> </p> <p>
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<P>基于Nios的数字图像处理</P>
<P>　　关键词:Nios;图像采集;采集控制;图像处理 <BR>　摘要:本文是以Nios软核CPU为核心处理器,在FPGA中构建SOPC,实现原来主要由DSP器件才能完成的图像处理功能。系</P>
<P>统采用软核CPU、DSP软模块、FPGA以及数字视频技术。从数字摄像头输入视频信号,送到FPGA中对数字图像信号进行处</P>
<P>理,最后,在工业VGA显示器上显示图像。 </P>
<P><BR>　　Digital Image Processing Based On Nios <BR>　　Ma Maofen1,Li Pinghui2 <BR>　　(1.Physical &amp; Electronic Engineering College,Nanyang Normal </P>
<P>University,NanYang473061,Chian;2.Advanced Technical School,Nanyang473000,China) <BR>　　Abstract:The thesis construct SOPC system in FPGA based on NIOS soft core CPU to realize the image </P>
<P>processing which only could be finished by DSP device.This system adopts the technology including soft </P>
<P>core CPU,soft core of DSP,FPGA and digital video.The image signal comes from a digital camera,then sent </P>
<P>to FPGA and deal with digital image signal.It is displayed on industry VGA monitor at last. <BR>　　Keywords:Nios;Image collects;Collection control;Image processing <BR>　　一、概述 <BR>　　Nios嵌入式处理器是FPGA生产厂商Altera推出的软核(Soft Core)CPU,是一种面向用户,可以灵活定制的通用RISC(</P>
<P>精简指令集架构)嵌入式CPU。Nios以软核的方式提供给用户,并且为在Altera的FPGA上实现作了优化,用于SOPC(片上可</P>
<P>编程系统),最后在FPGA上实现。通俗地讲Nios是一个可由用户定义外围电路的处理器,硬件上相当于集成于FPGA中的一</P>
<P>个IP核,SOPC是对其开发的软件环境,可以用C语言编程,而FPGA其他资源可以通过编程(VHDL/Verilog HDL/AHDL/Perl)</P>
<P>实现其外围电路。 <BR>　　Nios具有在FPGA上实现一系列不同于普通嵌入式CPU系统的特性,它的外设可以灵活选择或增删、自定制用户逻辑</P>
<P>外设、允许用户定制自己的指令集,设计者可以使用Nios加上外部的Flash、Sram等来构成一个嵌入式处理器系统。简</P>
<P>单地说只要设计者遵循Nios的总线协议(Avalon)规范,编写出Nios外部器件或算法模块所对应的程序(IP),就可以集成</P>
<P>到SOPC中,形成一个Nios系统。 <BR>　　SOPC_Builder是Altera公司专门为硬件设计人员开发的一套系统设计工具,通过它可以创建Nios CPU设计项目,从</P>
<P>而为设计人员提供SOPC设计必需的软硬件设计平台,利用SOPC_Builder创建Nios系统。当用户使用SOPC_Builder创建一</P>
<P>个新的Nios系统时,SOPC_Builder会为该系统自动生成一个后缀为PTF的文件,所有的系统设计信息都存储在该PTF文件</P>
<P>中。当使用SOPC_Builder重新打开一个已有的系统时,SOPC_Builder会从并且只会从该PTF文件中读取系统具体设计信</P>
<P>息。SOPC_Builder可以帮助设计者从IP库中寻找合适的IP并很快地集成一个系统,它采用图形用户界面(GUI)显示和组</P>
<P>织IP模块,能够自动生成IP模块互连逻辑,并生成用于综合和模拟的文件,使设计者不需要考虑IP模块间的内部联系,可</P>
<P>以轻松地完成整个系统设计。图1是采用nios CPU的系统框图。 <BR>　　二、系统结构 <BR>　　鉴于Nios的功能特点,系统的图像处理和时序控制均使用高性价比的FPGA芯片APEX-EP20K200E完成。该芯片有52个</P>
<P>ESB块,总RAM位数为106496Bit,以Nios为核心处理器,构成SOPC。系统处理的图像是彩色图像,它是通过CMOS摄像头采集</P>
<P>的8位差分信号的彩色图像,经过FPGA的处理后,再经过VGA控制器模块转换形成图像显示。所以,在FPGA运算过程中可以</P>
<P>使用8位数据,其灰度级为0到255之间。图像视场大小为:640×480,即每行有480个像素,共有640行,视场内共有307200</P>
<P>个像素数据。 <BR>　　系统工作过程如下:CMOS摄像头对外界景物摄像,输出8位数字信号。图像数据经过锁存之后进入外扩Sram进行存储</P>
<P>,等待FPGA进行处理。FPGA处理完成后,图像信号进入VGA控制器模块转换,然后送到VGA显示器进行显示.系统使用JTAG</P>
<P>边界扫描方式下载。 <BR>　　三、IP设计 <BR>　　该部分IP设计分为六个模块:图像采集模块、采集控制模块、图像存储模块、图像处理模块、VGA控制器模块、系</P>
<P>统应用程序。 <BR>　　(一)图像采集模块 <BR>　　该模块选用OmniVision公司的OV7649摄像头作为图像采集设备。OV7649是30万像素的CMOS数字摄像头,体积小,价</P>
<P>格便宜。OV7649具有丰富的编程控制功能,其图像帧频、曝光时间、增益控制、伽马校正等均可通过对芯片内部寄存器</P>
<P>的读写进行设置。OV7649通过SCCB(遵循IIC协议)串行接口对芯片内部寄存器进行读写设置,进行初始化。以确定采集</P>
<P>图像的开窗位置、开窗大小、彩色(黑白)工作模式等等。因此需要模拟IIC编写对应的摄像头控制IP。 <BR>　　(二)图像存储模块 <BR>　　该模块选用IDT71V424(512Kbit)。在Nios开发板上配有256Kbit的Sram(IDT71V016),因为每帧的图像容量大于</P>
<P>256Kbit,所以需要外扩Sram。因为OV7649的输出数据是8位数据宽度,所以Sram选用了与OV7649数据宽度相同的</P>
<P>IDT71V424,作为存储图像的缓冲区,共使用了两块,用来实现乒乓交换。因为该Sram是外部设备,所以要给它编写接口程</P>
<P>序,使其与Nios通讯。在SOPC_Builer中有IDT71V016的免费IP,对其进行修改就可写出控制IDT71V424的IP,并将其集成</P>
<P>到SOPC_Builder中。 <BR>　　(三)采集控制模块 <BR>　　根据图像信号中含有行同步(vsync)、场同步(href)、像素时钟(pclk)等信号,并配合Sram的工作时序及控制信号</P>
<P>we、oe、cs等,利用FPGA的资源用VHDL语言编写了图像采集控制模块,对图像数据进行时序控制。使两块Sram能够轮流</P>
<P>工作,即当一块Sram正在存储图像数据时,另一块Sram内的图像数据被FPGA读取。 <BR>　　(四)图像处理模块 <BR>　　图像处理的算法只使用了初级处理算法: <BR>　　1.FIR滤波:FIR滤波器是在DSP_Builder中搭建的,使用Matlab和DSP_Builder这两个工具来设计一个16阶的Fir滤波</P>
<P>器,首先设计一个4阶的Fir滤波器,再以该4阶Fir滤波器为基础,设计16阶Fir滤波器。使用DSP_Builder可以方便地在图</P>
<P>形化环境中设计Fir滤波器,而2.中值滤波:中值滤波则是用VHDL语言编写。在本文中,采用二维中值滤波来消除图像中的噪声。因为二维图像中窗口内的各点,在RAM中并不是连续存放的,从RAM中读取数据时必须分行读取;如果采用直接排序取中值,只能进行顺序处理,需要较多时间,可以采用并行处理算法提取窗口内各点的中值。本文中采用3×3窗口,对象素进行并行处理,经比较,在相同时钟的情况下,此算法所用时间大约是直接排序所用时间的四分之一。 <BR>　　(五)VGA控制器模块 <BR>　　因为在FPGA中处理的图像信号是数字信号,而VGA显示器接收的是模拟信号,这就需要AD转换器进行DA转换,为了降低成本及电路复杂度,设计中决定不使用AD转换器。而且显示器的扫描是顺序的,下一个扫描点是可以预知的,完全可以把需要送出的像素信息排成一行,顺序送出,可以把它想像成一个数据流(Streaming)。于是可以实现一个Avalon流模式的VGA控制器,利用DMA控制器在流模式VGA控制器和Sram之间建立一个DMA传送通道,让硬件来完成像素信息的自动读取,而Nios CPU可以仅仅通过操作Sram中对应的区块完成VGA图像的更新。 <BR>　　(六)统应用程序模块 <BR>　　因为以上5个模块是接口程序,主要是为了与Nios通讯,为了让这5个模块能够协调工作,所以需要编写一个系统应用程序,控制各个模块的工作,这个应用程序是用C语言编写的。图3是系统IP构成图 <BR>　　四、结束语 <BR>　　本设计采用Nios软核处理器来进行图像处理,经过实验验证,在FPGA中是可以实现对图像信号的处理,达到了设计的目的,系统具有小型化、集成化而且实时性好的特点,符合当今流行的SOPC(System On Programmable Chip,片上可编程系统)思想。 <BR>　　参考文献: <BR>　　[1]Altera,Corp.“Nios Software Development Tutorial” <BR>　　[2]Altera,Corp.“DSP Builder Reference Manual” <BR>　　[3]Omnivision,Corp.“OmniVision Serial Camera Control Bus (SCCB) Functional Specification Document Version: 2.1” <BR>　　[4]Altera,Corp.“QuartusII Handbook” <BR>　　[5]潘松等.SOPC实用技术教程.北京:清华大学出版社,2005 <BR>　　[6]刘宏杰.基于FPGA的iiC总线接口及其控制技术研究,中国工程物理研究院,硕士论文,2001,5 <BR>　　[7]宋千.基于FPGA的FIR滤波器高效实现.信号处理,2001,10 <BR>　　[8]朱鹏飞.视频图像捕获系统SRAM控制器的FPGA实现.半导体技术,2002,6 </P>
<P>滤波器系数的计算可以借助Matlab强大的计算能力和现成的滤波器设计工具来完成。滤</P>
<P>波器设计成功后,经仿真验证正确,利用SignalCompiler将其转化为VHDL语言,再次编译仿真正确后,即可下载到FPGA中</P>
<P>。 </P>
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摘 要:课程建设是示范校建设中的重点和难点。本文根据示范校建设的要求,从高职教育的培养目标出发,以突出职业岗位能力为本,对“VB多媒体应用开发技术”课程进行了全新的改革,开发出基于工作过程的多个应用项目,并以学习情境的方式组织教学内容,开发教学资源,培养学生多媒体应用项目开发的职业核心能力。<br>　　关键词:课程改革;基于工作过程;学习情境设计<br>　　中图分类号:G642 文献标识码:B<br>　　<br>　　在示范校的建设过程中,课程建设是一项基本工作,是专业建设的中心环节,也是落实人才培养方案的重要保证。在我校,“计算机多媒体技术”专业是示范校重点专业所辐射的专业群之一,“VB多媒体应用开发技术”课程又是计算机多媒体技术专业的一门优质核心课程。在示范校建设的大力推动下,本课程目前已完成初期的改革与建设,并成为我校2008年度的“校级精品课程”。本文将对“VB多媒体应用开发技术”课程的设计思想、教学内容选取、教学实施等内容进行介绍,希望与大家共同探讨。<br>　　<br>　　1 课程定位<br>　　<br>　　根据用人单位对多媒体技术应用人才的技能需求,我们确定了计算机多媒体技术专业的人才培养目标,即培养能够熟练利用多媒体技术从事平面设计与制作、动画制作、网页制作、音视频处理及影视后期制作、交互式多媒体作品的创作、室内装饰设计与制作等方面工作的高级技术应用性专业人才。这也就明确了本专业培养的六大职业核心能力。其中,多媒体作品的创作能力又分为两种技能:一是要具有掌握基于流程图的创作工具,如Authorware,来创作交互式多媒体作品的技能;二是要具有掌握可视化编程工具,如Visual Basic,开发多媒体应用程序的技能。而后一种技能正是通过“VB多媒体应用开发技术”这门课程实现的。<br>　　“VB多媒体应用开发技术”课程以Visual Basic为开发多媒体应用项目的主要工具,借助Windows强大的资源,从开发多媒体应用项目的角度出发,通过多个典型的工作项目,全面介绍处理文本、开发图形图像、音频、视频和动画等多媒体应用程序的相关知识和开发技巧。课程的目标是培养多媒体软件的程序设计人员,使学生具有使用可视化的编程工具开发多媒体应用项目的职业能力。<br>　　<br>　　2 课程设计思路<br>　　<br>　　“VB多媒体应用开发技术”以职业能力的培养为重点,与天津指南针多媒体设计中心紧密合作,进行基于工作过程的、以项目为载体的课程开发与设计。教学过程以工作任务及工作过程为依据,有机地整合、序化教学内容,以VB开发多媒体应用程序的职业能力和经验为主,以适度够用的概念和理论为辅,充分体现了职业性、实践性的要求。<br>　　本课程在整体设计上充分反映了教、学、做一体化的教学思想和方式,确定了以职业岗位能力的培养为重点,以真实工作任务或工作项目以及其工作过程为依据的设计思路,真正做到了理论、实践一体化;时间、地点、内容、教师一体化。把课程从知识讲授型为主,变成知识应用型为主。在课程评价标准上,注重考查学生是否具备了适应职业岗位的核心职业能力,包括关键性的技术应用能力及创新、创业能力。<br>　　<br>　　3 课程的整体设计<br>　　<br>　　3.1 课程目标设计<br>　　3.1.1 能力目标<br>　　&#61548;使用VB开发图像处理应用程序的能力<br>　　&#61548;使用VB开发绘图软件的能力<br>　　&#61548;使用VB开发制作常用类型音频播放器的能力<br>　　&#61548;使用VB开发制作常用类型视频播放器的能力<br>　　&#61548;使用VB开发制作多媒体动画应用程序的能力<br>　　&#61548;使用VB制作安装程序的能力<br>　　&#61548;多媒体应用项目的综合开发能力<br>　　3.1.2 知识目标<br>　　&#61548;了解多媒体技术的概念、特性及媒体元素<br>　　 <br>　　&#61548;熟悉各类多媒体文件的常见格式<br>　　&#61548;熟悉多媒体应用软件的开发步骤<br>　　&#61548;了解多媒体应用软件的基本设计原则<br>　　&#61548;熟悉多媒体图形用户界面的特点及设计原则<br>　　&#61548;掌握使用VB开发图形用户界面的相关技术<br>　　&#61548;熟练掌握VB实现文字特效的技术和方法<br>　　&#61548;熟练掌握VB进行图形、图像处理的技术和方法<br>　　&#61548;熟练掌握VB播放音频的技术和方法<br>　　&#61548;熟练掌握VB播放视频的技术和方法<br>　　&#61548;熟练掌握VB实现动画效果的技术和方法<br>　　&#61548;熟练掌握VB多媒体应用系统的发布和测试方法<br>　　3.1.3 职业素质培养目标<br>　　&#61548;培养学生的敬业精神和协作精神<br>　　&#61548;加强学生自主学习、自觉学习的意识<br>　　&#61548;使学生养成善于思考、举一反三的良好学习习惯<br>　　&#61548;使学生保持严谨、勤奋、精益求精的科学态度<br>　　&#61548;培养学生建立良好的编程规范,如流程图的设计、注释的添加等<br>　　&#61548;培养学生使用软、硬件调试工具调试程序的能力<br>　　&#61548;培养学生的项目组织与协调能力<br>　　&#61548;使学生形成勇于承担责任、实事求是的工作作风<br>　　&#61548;极大限度地发挥学生的想象力和创造力<br>　　&#61548;牢固树立创新精神<br>　　3.2 学习情境设计<br>　　学习情境设计如表1所示。<br>　　<br>　　<br>　　<br>　　4 考核方案设计<br>　　<br>　　本课程的目标是培养学生使用VB可视化程序设计语言开发多媒体应用项目的能力。一个项目的开发需要经过设计、编码、测试这样一个周期,因此采用2个小时的卷面考试显然是不合适的。<br>　　本课程采用形成性考核方式,可以对学生的学习效果、职业能力和职业素质进行真实的考查和评价。考查内容包括出勤、每个学习情境的完成情况、拓展训练中应用项目的创意设计、功能实现及效果等几部分。<br>　　学习情境部分要考查学生对老师指定功能的程序开发的完成情况;拓展训练部分的创意设计是考查学生对拓展功能地设计情况;功能实现是考查学生开发完成预期功能的情况,效果部分是考查学生功能实现的完美程度,是简单、粗糙地完成,还是考虑了细节,精致地完成。这种方式更重视学生学习的过程以及能力、素质的培养,使学生认真对待每一个学习的环节,而不是只在期末时才感到触动和压力。考核要求具体说明如表2所示。<br>　　<br>　　5 教学资源建设<br>　　<br>　　本课程已建成了一个教学网站,相关技术的参考资料及文章在网站中都有链接,如表3所示。<br>　　<br>　　6 教学实施效果<br>　　<br>　　本课程自改革完成以来,已在我校计算机多媒体技术专业实施了两个学期,学生们都能较好地完成教学内容,掌握多媒体项目的开发技术。网上教学资源也在逐步完善,部分学生作品也陆续补充进来。目前,2006级多媒体专业的学生有95%已签订了就业协议,在各自的顶岗实习单位发挥着积极的作用。今后,我们还将随着计算机技术的发展不断更新教学内容,使学生能够学到较新较实用的开发技术。 <br>　　 </p> <p> </p> <p>
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摘要:“操作系统”课程具有理论性强、知识点多、概念多等特点。本文通过内存分区算法与内核机制演示系统,展示内存管理的最佳适应法、最差适应法、首次适应法以及伙伴算法的动态模拟实现。多媒体教学方法的应用,帮助学生理解内存管理的分配算法,提高了学生学习兴趣,课堂教学质量得到提高。<br>　　关键词:虚拟存储;伙伴算法;日志;动态数据<br>　　G642<br>　　 <br>　　1引言<br>　　<br>　　操作系统(Operating System,简称OS)是用于控制、管理硬件和软件资源以及方便用户使用的程序集合,是用户与计算机的接口。随着操作系统在现代计算机系统中的作用越来越重要,“操作系统”课程已成为计算机类专业的必修课程。由于“操作系统”课程具有概念多、抽象、内容广、更新快的特点,对老师授课和学生掌握难度都较大,如何将“操作系统”课程中抽象的原理与具体繁琐的操作系统实现技术有机的结合起来,以比较直观的、易于理解、易于掌握的形式展现出来,一直是操作系统教学过程中关心与探讨的一大问题。<br>　　<br>　　2课程教学手段与方法的改进<br>　　<br>　　教学方法是指为达到教学目的,完成教学内容,运用教学手段而进行的,有教学原则指导的一整套方式组成的、师生相互作用的活动。 <br>　　课程的时代化要求教学必须与时俱进,本课程教学实例分析与实验平台均已采用目前流行的Linux 操作系统。在教学实践中,不断探索教学方法,包括为“操作系统”课程设计了“操作系统多媒体教学课件”与“操作系统多媒体教学辅助演示系统”。通过多媒体教学课件与教学辅助演示系统将一些较抽象的原理,诸如:内存空闲分区的记载与分配回收的过程、虚地址到实地址的动态转换、存储管理伙伴算法等,用课件动画,生动形象地揭示、演绎抽象原理的实现。本系统程序开发平台为Visual C++6.0,主要功能由图1描述。<br>　　<br>　　3伙伴算法( Buddy)分析<br>　　<br>　　管理存储器有许多不同的方式:单一连续区存储管理、分区存储管理、分页存储管理、分段存储管理等。本设计针对分区存储管理,通过分区表格记载内存空闲区,进行分配与回收管理并作模拟演示。采用的算法有最佳适应法、最差适应法、首次适应法和伙伴算法。<br>　　<br>　　3.1Linux伙伴算法思想<br>　　Linux虚拟存储技术,通过多级页表将虚拟地址转换为物理地址。采用位图和链表方式管理内存页。<br>　　伙伴策略:将主存划分成块,块大小为2幂次页(块组):1页,2页,4页,8页,16页,32页。块内页连续存储于MEM,当分配一个空闲区:S=2k时,若空闲组链中2k链非空:分配出去。若2k链空:则找2 k+1链,不空:分成2个2 k。一个分配,一个进2 k链。2 k+1 链空 :继续找2 k+2 链。<br>　　3.2伙伴算法模拟<br>　　伙伴算法有效地分配和回收页块。页分配使用2的幂次大小的块。这意味着可以分配1页大小,2页大小,4页大小的块,依此类推。只要系统有满足需要的足够的空闲页,模拟分配代码就会在 free_area中查找满足需要大小的一个页块。free_area中的每一个单元都有描述自身大小的页块的占用和空闲情况的位图。<br>　　(1)BLOCKDATA结构<br>　　<br>　　typedef struct _BlockData<br>　　{int ID;//块组号<br>　　int StartAddr;//块首地址<br>　　int BlockSize; //块大小<br>　　CString USDFlag;//块属性标志<br>　　// 已分配True或未分配False<br>　　} BLOCKDATA;<br>　　<br>　　描述当前某个块组首地址、大小、空闲标志。所有块组的BLOCKDATA结构被动态记录在与此关联的数据库的动态数据集中。<br>　　(2) 系统界面<br>　　本系统为空闲分区算法与内核机制演示系统,系统初始主界面见图2所示 。主窗口中间16*16网格区,每小格代表一个基本主存页块。用绿色小方格表示该页为空闲,用红色小方格表示该页为忙。初始时,设256个页面均为空闲。当前内存使用率通过网格区右侧方框图显示。主窗口右方,提供一组“初始化”、“分配”、“淘汰”、“演示”动作按钮。右下区记录了对本系统进行的所有操作,即操作日志。被记载在日志文件中。故当再次启动本系统时,可以再次见到退出系统时的状态。<br>　　<br>　　(3) 分配过程<br>　　当分配一个长度为prosize,即2k块组时,查动态数据集中有否该长度块组处于空闲(False标志),有则将该记录标志改为True,示作成功分配。否则,调用函数,采用递归方法将块组size =2k+1(若存在),分解为一对伙伴(2k 、2k),分别以二个块组记录进动态数据集。分配流程见图3所示。<br>　　(4) 窗口同步展示<br>　　图2、图4 分别为程序初始界面窗口与数据集初态。点击“分配”按钮,可进入分配界面,选择内存分配算法(伙伴算法)、输入分配大小要求,执行动态分配过程。若首先分配4页,动态数据集中将256个连续页块作递归分割,并将第一个4页作分配(True),另一个4页的伙伴空闲(False)。若随后再分配16页,空闲区大小的页块和首地址的变化见图5,内存分布状态见图6所示。任何时候,都可选择“淘汰”按钮,将内存空间作回收及合并,执行淘汰处理。由于每次所作的内存分配与回收操作,都被记录在日志文件中,并通过主窗口显示。动态过程一目了然。<br>　　<br>　　4结论<br>　　<br>　　通过类似Buddy算法等的多媒体教学课件,较充分展示了教学内容,并且从难以理解的基本概念开始、运用教学辅助演示系统的教学手段,以比较直观、生动、易于理解的形式展现出来,有效的达到教学目的。 <br>　　 <br>　　本文出自： 大学生论文网<br>参考文献:<br>　　[1] 李善平,陈文智.边干边学——Linux内核指导[M].杭州:浙江大学出版社,2002.<br>　　[2] 孟庆昌.Linux 教程[M].北京:电子工业出版社,2002.<br>　　[3] 陈莉君.Linux 操作系统内核分析[M].人民邮电出版社,1999.<br> </p> <p> </p> <p>
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摘要：本文就军校教员使用现代教学媒体中存在的诸多问题进行了系统的说明与分析，并提出了一些正确使用现代教学媒体的策略和方法。<br>　　关键词<br>本文来自：计算机毕业网 ：现代教学媒体；教学设计；策略<br>　　　　　　<br>　　在这个信息浪潮席卷各个领域的时代，作为一名军校教员，不仅要有良好的师德、广博的知识及多样化的教学技能，更要拥有现代化的、先进的教育理论和教育观念，具备在教学活动中应用现代信息技术和现代教学媒体的能力，掌握并熟练运用新型教学手段。只有这样，才能跟上时代发展的步伐，承担起培养跨世纪新军事人才的重任。<br>　　<br>　　1 现代教学媒体使用中可能存在的问题<br>　　<br>　　教学媒体是实施教学方法的一个重要环节，更具体地说，是传递信息、实现教学目的的中介物。现代教学媒体将通信技术和声、光、电等技术相结合，能承载传递并形象展现更多的教学信息，因此，正确运用现代教学媒体改进传统教学手段，对于丰富课程内容，培养学生创新能力，提高学生综合素质已成为教育改革的必然趋势。先进的教学媒体必须在科学的使用过程中才能体现它的先进性，但实际应用的过程中却出现了诸多问题。<br>　　（1）“门面”效应。教师用多媒体电脑上课很多是为了应付“优质课”、“公开课”，并不是真正需要用电脑来帮助自己的教学。结果辛苦了几天几夜，只为了应付50分钟，教学效益何在？<br>　　（2）“躲藏”在角落里的教师。众所周知，“面谈”是一种最直接、亲切的交流方式，可是在多媒体教室讲课的教师，除了要给学生讲课外，还要不停地在电脑上进行操作演示，加上麦克风的束缚，使教师大多数时间成为“躲藏”在幕后的“操