探讨刘松的《认识时、分》课程:时间与钟表的关系
一位同事拿着《认识钟表》的教学设计找我研讨,说实话我不是很懂这节课该怎么上,老规矩,我决定先研究一下教材。研究发现,在培智学校教材和普通学校教材中,基本上都是把认识时间分成了三节,第一节认识钟面,会读整点,第二节认识时分,会读“零时”,第三节认识时分秒的转换关系。引起我注意的是,在培智学校课标中,认识时间归在了“常见的量”,而在普校课标中,认识时间属于“综合与实践”板块。仔细分析钟表与时间学习过程中所涉及的方方面面的知识与能力,确实只有“综合与实践”才能统括这一块的内容。在研读教材的时候,循着加涅学习结果分类的思路,我开始思考,“时间”到底属于智慧技能、认知策略、言语信息、动作技能、态度中的什么类别?稍加思索,便有些头大,因为我发现它包括了所有类别,认识钟面属于智慧技能,会安排作息或按照时间表作息属于认知策略,听闹钟、钟面也包含言语信息,制作钟表包含动作技能,守时是态度……如此庞杂的内容,我不得不思考,认识时间最核心的学习内容到底是什么,于是冒出了三个问题:为什么钟面是12个数字?为什么时针短,分针长?顺时针方向为什么会这样子规定?
带着问题我从网络上检索,思路逐渐清晰了起来。人们对于时间的认识,是由粗到细的,最开始人们只是知道白天黑夜不一样,后来发现一个白天加一个黑夜的时间,似乎没变过,古代研究天文的天才,竟然能规定出这个时长就相当于现在的一昼夜24小时。就中国古代而言,把这24个小时等分成十二个时辰似乎已经够用,再加上“四刻”,基本够得上从前人们在生产生活上对时间的精度要求,譬如“午时三刻”午门斩首(误)……随着科学的进步,人们把一昼夜的时间与地球自转一周的时间联系了起来,规定一个“平太阳日”为24时,以60进制(为什么是60进制,是另外一个故事了)换算,时间计算精确到了秒,规定为一个平太阳日的1/86400。至于发现地球自转受到很多因素影响,不一定一直是24小时,就依据铯原子的振动,对秒进行了新的定义。这是后话了,但并没有改变时间规定的本质。
前述三个问题得到了解答:为什么钟面是12个数字?答曰并不是12个数字,而是十二等分,为了计时更精确,又按60进制换算,所以有12个大格,60个小格。为什么时针短,分针长?因为分针走的格子多而小,长一些才能让人读表更清楚走到了多少分。为什么顺时针是现在这样子规定?因为钟表从古代日晷发展而来,依靠太阳照射的指针影子转动方向来计时,太阳东升西落,影子反过来转,就是现在的这个顺时针方向。钟表转动方向随了从前的古老传统。
最后一个问题,我们教时间,教钟表,最核心的内容是什么,才能说是把握了数学学科结构中最基础的定义、原则、方法、观念等?——经过前述分析,在我看来,钟表上最核心的不是数字,而是十二大格,六十小格,以及“场外信息”,一昼夜就是24小时。学生如果具备一昼夜就是24小时的常识,知道什么时间该做什么事,多长时间可以做多少事,就可以说是把时间问题学到位了。
经过上述分析,我们再来看当年刘松老师《认识时、分》的一节课,似乎可以读得更懂一些。
在我看来,本节课最关键的部分是开头部分的导入,让学生通过走路、观察龟兔赛跑,体会到了“同时开始同时停止”,体会到了分针时针同时开始转动,分针60小格,时针1大格,自然而然地领会了1小时等于60分。为后续的时间换算铺平了道路,而且这个过程,符合时间规定的本质属性——事实上,只有一昼夜时长是由地球自转决定的,时、分、秒是由人根据需要去划分出来的,重要的是“等分”与“同时”——一个钟表上,可以没有数字,指针可以同长短,但必须要有等分的格子,以及固定的1小时等于60分。
回到咱们的培智学校课堂,时间的学习内容,首先是白天黑夜,早晨晚上,上午中午下午,其次才是钟表的认识,时间的读数,以及作息安排的制订与遵守,应该说符合基本的认知顺序。如果在最初的学习过程中,打好基础,“辨别”白天黑夜,辨别早晨晚上,习得具体概念“白天黑夜”,知道一个白天一个黑夜加起来就是24小时,在学习钟表的时候,就有了重要的前备知识。至于钟表上长针、短针、数字、顺时针转动,学生知其然,如果不知其所以然,就还只是停留在表面的知识,而没有把能力习上身(化用廖姐姐语)。回看刘松老师的这堂课,把复杂的钟表与时间问题层层铺陈开,把五大类学习结果完美融在了一堂课中,而且为后续时分秒的学习奠基,其功力让人叹服。
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windows下进程间通信的(13种方法)-摘 要 本文讨论了进程间通信与应用程序间通信的含义及相应的实现技术,并对这些技术的原理、特性等进行了深入的分析和比较。 ---- 关键词 信号 管道 消息队列 共享存储段 信号灯 远程过程调用 Socket套接字 MQSeries 1 引言 ---- 进程间通信的主要目的是实现同一计算机系统内部的相互协作的进程之间的数据共享与信息交换,由于这些进程处于同一软件和硬件环境下,利用操作系统提供的的编程接口,用户可以方便地在程序中实现这种通信;应用程序间通信的主要目的是实现不同计算机系统中的相互协作的应用程序之间的数据共享与信息交换,由于应用程序分别运行在不同计算机系统中,它们之间要通过网络之间的协议才能实现数据共享与信息交换。进程间通信和应用程序间通信及相应的实现技术有许多相同之处,也各有自己的特色。即使是同一类型的通信也有多种的实现方法,以适应不同情况的需要。 ---- 为了充分认识和掌握这两种通信及相应的实现技术,本文将就以下几个方面对这两种通信进行深入的讨论:问题的由来、解决问题的策略和方法、每种方法的工作原理和实现、每种实现方法的特点和适用的范围等。 2 进程间的通信及其实现技术 ---- 用户提交给计算机的任务最终都是通过一个个的进程来完成的。在一组并发进程中的任何两个进程之间,如果都不存在公共变量,则称该组进程为不相交的。在不相交的进程组中,每个进程都独立于其它进程,它的运行环境与顺序程序一样,而且它的运行环境也不为别的进程所改变。运行的结果是确定的,不会发生与时间相关的错误。 ---- 但是,在实际中,并发进程的各个进程之间并不是完全互相独立的,它们之间往往存在着相互制约的关系。进程之间的相互制约关系表现为两种方式: ---- (1) 间接相互制约:共享CPU ---- (2) 直接相互制约:竞争和协作 ---- 竞争——进程对共享资源的竞争。为保证进程互斥地访问共享资源,各进程必须互斥地进入各自的临界段。 ---- 协作——进程之间交换数据。为完成一个共同任务而同时运行的一组进程称为同组进程,它们之间必须交换数据,以达到协作完成任务的目的,交换数据可以通知对方可以做某事或者委托对方做某事。 ---- 共享CPU问题由操作系统的进程调度来实现,进程间的竞争和协作由进程间的通信来完成。进程间的通信一般由操作系统提供编程接口,由程序员在程序中实现。UNIX在这个方面可以说最具特色,它提供了一整套进程间的数据共享与信息交换的处理方法——进程通信机制(IPC)。因此,我们就以UNIX为例来分析进程间通信的各种实现技术。 ---- 在UNIX中,文件(File)、信号(Signal)、无名管道(Unnamed Pipes)、有名管道(FIFOs)是传统IPC功能;新的IPC功能包括消息队列(Message queues)、共享存储段(Shared memory segment)和信号灯(Semapores)。 ---- (1) 信号 ---- 信号机制是UNIX为进程中断处理而设置的。它只是一组预定义的值,因此不能用于信息交换,仅用于进程中断控制。例如在发生浮点错、非法内存访问、执行无效指令、某些按键(如ctrl-c、del等)等都会产生一个信号,操作系统就会调用有关的系统调用或用户定义的处理过程来处理。 ---- 信号处理的系统调用是signal,调用形式是: ---- signal(signalno,action) ---- 其中,signalno是规定信号编号的值,action指明当特定的信号发生时所执行的动作。 ---- (2) 无名管道和有名管道 ---- 无名管道实际上是内存中的一个临时存储区,它由系统安全控制,并且独立于创建它的进程的内存区。管道对数据采用先进先出方式管理,并严格按顺序操作,例如不能对管道进行搜索,管道中的信息只能读一次。 ---- 无名管道只能用于两个相互协作的进程之间的通信,并且访问无名管道的进程必须有共同的祖先。 ---- 系统提供了许多标准管道库函数,如: pipe——打开一个可以读写的管道; close——关闭相应的管道; read——从管道中读取字符; write——向管道中写入字符; ---- 有名管道的操作和无名管道类似,不同的地方在于使用有名管道的进程不需要具有共同的祖先,其它进程,只要知道该管道的名字,就可以访问它。管道非常适合进程之间快速交换信息。 ---- (3) 消息队列(MQ) ---- 消息队列是内存中独立于生成它的进程的一段存储区,一旦创建消息队列,任何进程,只要具有正确的的访问权限,都可以访问消息队列,消息队列非常适合于在进程间交换短信息。 ---- 消息队列的每条消息由类型编号来分类,这样接收进程可以选择读取特定的消息类型——这一点与管道不同。消息队列在创建后将一直存在,直到使用msgctl系统调用或iqcrm -q命令删除它为止。 ---- 系统提供了许多有关创建、使用和管理消息队列的系统调用,如: ---- int msgget(key,flag)——创建一个具有flag权限的MQ及其相应的结构,并返回一个唯一的正整数msqid(MQ的标识符); ---- int msgsnd(msqid,msgp,msgsz,msgtyp,flag)——向队列中发送信息; ---- int msgrcv(msqid,cmd,buf)——从队列中接收信息; ---- int msgctl(msqid,cmd,buf)——对MQ的控制操作; ---- (4) 共享存储段(SM) ---- 共享存储段是主存的一部分,它由一个或多个独立的进程共享。各进程的数据段与共享存储段相关联,对每个进程来说,共享存储段有不同的虚拟地址。系统提供的有关SM的系统调用有: ---- int shmget(key,size,flag)——创建大小为size的SM段,其相应的数据结构名为key,并返回共享内存区的标识符shmid; ---- char shmat(shmid,address,flag)——将当前进程数据段的地址赋给shmget所返回的名为shmid的SM段; ---- int shmdr(address)——从进程地址空间删除SM段; ---- int shmctl (shmid,cmd,buf)——对SM的控制操作; ---- SM的大小只受主存限制,SM段的访问及进程间的信息交换可以通过同步读写来完成。同步通常由信号灯来实现。SM非常适合进程之间大量数据的共享。 ---- (5) 信号灯 ---- 在UNIX中,信号灯是一组进程共享的数据结构,当几个进程竞争同一资源时(文件、共享内存或消息队列等),它们的操作便由信号灯来同步,以防止互相干扰。 ---- 信号灯保证了某一时刻只有一个进程访问某一临界资源,所有请求该资源的其它进程都将被挂起,一旦该资源得到释放,系统才允许其它进程访问该资源。信号灯通常配对使用,以便实现资源的加锁和解锁。 ---- 进程间通信的实现技术的特点是:操作系统提供实现机制和编程接口,由用户在程序中实现,保证进程间可以进行快速的信息交换和大量数据的共享。但是,上述方式主要适合在同一台计算机系统内部的进程之间的通信。 3 应用程序间的通信及其实现技术 ---- 同进程之间的相互制约一样,不同的应用程序之间也存在竞争和协作的关系。UNIX操作系统也提供一些可用于应用程序之间实现数据共享与信息交换的编程接口,程序员可以通过自己编程来实现。如远程过程调用和基于TCP/IP协议的套接字(Socket)编程。但是,相对普通程序员来说,它们涉及的技术比较深,编程也比较复杂,实现起来困难较大。 ---- 于是,一种新的技术应运而生——通过将有关通信的细节完全掩盖在某个独立软件内部,即底层的通讯工作和相应的维护管理工作由该软件内部来实现,用户只需要将通信任务提交给该软件去完成,而不必理会它的具体工作过程——这就是所谓的中间件技术。 ---- 我们在这里分别讨论这三种常用的应用程序间通信的实现技术——远程过程调用、会话编程技术和MQSeries消息队列技术。其中远程过程调用和会话编程属于比较低级的方式,程序员参与的程度较深,而MQSeries消息队列则属于比较高级的方式,即中间件方式,程序员参与的程度较浅。 ---- 4.1 远程过程调用(RPC)