嵌入式操作系統(tǒng)課程在線教學(xué)方式探究

羅西

摘? 要：本文研究目的在于針對(duì)新冠疫情防控期間，遠(yuǎn)程在線教學(xué)的需要，探究一種適合嵌入式操作系統(tǒng)課程的在線教學(xué)方式。本文將雨課堂、學(xué)習(xí)通、釘釘?shù)榷喾N在線教學(xué)手段融入嵌入式操作系統(tǒng)的教學(xué)過程中，課前推送預(yù)習(xí)資料，課中實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)，課后布置試題測(cè)驗(yàn)。基于多種在線測(cè)試平臺(tái)，實(shí)施形成性和終結(jié)性考核與評(píng)價(jià)，使混合式教學(xué)真正落到實(shí)處，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：嵌入式操作系統(tǒng);混合式教學(xué);學(xué)習(xí)通;雨課堂;釘釘

中圖分類號(hào)：TP316.2? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2096-1472（2021）-01-54-03

Abstract： This study proposes an online teaching method suitable for embedded operating system courses in order to meet the needs of online teaching during COVID-19 pandemic. This teaching method integrates various online teaching means， such as Rain Classroom， Xuexitong， Ding Talk， etc. into teaching process of embedded operating system， pushing preview materials before class， implementing teacher-student interaction in class， and arranging tests after class. Formative and summative assessments are implemented by using a variety of online testing platforms. This proposed teaching method ensures a real implementation of blended teaching and high teaching quality.

Keywords： embedded operating system; blended teaching; Xuexitong; Rain Classroom; Ding Talk

1? ?引言（Introduction）

混合式教學(xué)是指網(wǎng)絡(luò)線上與線下的混合，通過引進(jìn)面對(duì)面教學(xué)來改進(jìn)E-Learning的不足，是傳統(tǒng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的一種教學(xué)模式，是目前高校教學(xué)改革的一個(gè)重要研究方向[1-4]。混合式教學(xué)改革沒有統(tǒng)一的模式，但是有統(tǒng)一的追求，那就是要充分發(fā)揮“線上”和“線下”兩種教學(xué)的優(yōu)勢(shì)改造我們的傳統(tǒng)教學(xué)，改變我們?cè)谡n堂教學(xué)過程中過分使用講授而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高、認(rèn)知參與度不足、不同學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果差異過大等問題?；旌鲜浇虒W(xué)改革一定會(huì)重構(gòu)傳統(tǒng)課堂教學(xué)，因?yàn)檫@種教學(xué)把傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)間和空間都進(jìn)行了擴(kuò)展，“教”和“學(xué)”不一定都要在同一的時(shí)間、同一的地點(diǎn)發(fā)生。在線教學(xué)平臺(tái)和工具的核心價(jià)值就是拓展了“教”和“學(xué)”的時(shí)間和空間[5-8]。合理地引入在線教學(xué)平臺(tái)，對(duì)于嵌入式操作系統(tǒng)這種理論與實(shí)踐結(jié)合度比較高的課程來說，無疑是如虎添翼的。

2? ?課程教學(xué)目標(biāo)（Course teaching objectives）

嵌入式操作系統(tǒng)課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，屬必修學(xué)科專業(yè)課。它以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為重點(diǎn)講授嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生基本的嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與開發(fā)的能力，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和實(shí)踐嵌入式系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)打下基礎(chǔ)。課程配套有深度、有內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)，由淺入深，實(shí)用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)開發(fā)背景，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，提高嵌入式系統(tǒng)相關(guān)工程軟件的開發(fā)能力。

嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)方面，我們以?C/OS-II為例，分析了其在任務(wù)管理、同步和通信以及中斷、時(shí)間、內(nèi)存方面的設(shè)計(jì)思路和代碼，能夠讓學(xué)生系統(tǒng)性的快速掌握嵌入式系統(tǒng)的核心原理，具備基本的嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)能力。通過理論和實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生理解操作系統(tǒng)的基本概念，掌握操作系統(tǒng)的核心功能，掌握一種嵌入式操作系統(tǒng)的基本命令和編程環(huán)境的使用，提高解決問題的能力，為以后深入學(xué)習(xí)本專業(yè)的高級(jí)開發(fā)課程打下良好的基礎(chǔ)。課程教學(xué)目標(biāo)如表1所示。

3? ?在線教學(xué)平臺(tái)（Online teaching platform）

俗話說“工欲善其事，必先利其器”，為了更好地提升嵌入式操作系統(tǒng)課程的在線授課效果及質(zhì)量，筆者在教學(xué)實(shí)踐過程中融入了多種在線教學(xué)平臺(tái)，用以實(shí)現(xiàn)課程的混合式教學(xué)改革。

3.1? ?釘釘

釘釘由阿里巴巴出品，是一款專為全球企業(yè)組織打造的智能移動(dòng)辦公平臺(tái)。利用釘釘進(jìn)行在線授課的優(yōu)勢(shì)很多，授課結(jié)束后，可一鍵統(tǒng)計(jì)出學(xué)生聽課情況，對(duì)中途離開或聽課時(shí)長過短以及未參與聽課的學(xué)生情況一目了然，以便及時(shí)與學(xué)生溝通。授課有直播回放功能，因特殊情況沒來得及觀看直播的學(xué)生可使用此功能。也可以作為學(xué)生課后自學(xué)溫習(xí)的電子資源。因此，本課程的在線授課環(huán)節(jié)使用了釘釘直播授課的方式，取得了良好的授課效果。

3.2? ?雨課堂

雨課堂是清華大學(xué)和學(xué)堂在線共同推出的新型智慧教學(xué)解決方案，是教育部在線教育研究中心的最新研究成果，致力于快捷免費(fèi)地為所有教學(xué)過程提供數(shù)據(jù)化、智能化的信息支持。本課程利用雨課堂中的彈幕、投票等功能活躍了課堂上的師生互動(dòng)環(huán)節(jié)。

3.3? ?超星學(xué)習(xí)通

超星學(xué)習(xí)通是基于微服務(wù)架構(gòu)打造的課程學(xué)習(xí)、知識(shí)傳播與管理分享平臺(tái)。它利用超星20余年來積累的海量圖書、期刊、報(bào)紙、視頻、原創(chuàng)等資源，集知識(shí)管理、課程學(xué)習(xí)、專題創(chuàng)作、辦公應(yīng)用為一體，為學(xué)生提供一站式學(xué)習(xí)與工作環(huán)境。學(xué)習(xí)通中具備防作弊功能的考試方式很好地解決了時(shí)下在線考試的需求，本課程的終結(jié)性考核采用學(xué)習(xí)通實(shí)施了164人次的在線閉卷考試，取得了很好的效果，并于專業(yè)內(nèi)其他課程進(jìn)行分享推廣。

4? 在線教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施（Design and implementation of online teaching）

嵌入式操作系統(tǒng)課程的在線教學(xué)設(shè)計(jì)原則是充分發(fā)揮在線教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，最大程度地提升在線教學(xué)的效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，拓展學(xué)生獲取知識(shí)的途徑，保障形成性和終結(jié)性考核的客觀性和公平性?；谶@樣的初衷，課程融入了多種在線教學(xué)平臺(tái)，包括用于直播授課的釘釘，供學(xué)生自學(xué)的慕課平臺(tái)“中國大學(xué)MOOC”，活躍課上師生互動(dòng)方式以及隨堂測(cè)驗(yàn)的雨課堂，具備防作弊功能的終結(jié)性考核平臺(tái)超星學(xué)習(xí)通等等。

4.1? ?課前預(yù)習(xí)階段

提供給學(xué)生自學(xué)慕課資源，學(xué)生根據(jù)學(xué)案提前訪問“中國大學(xué)MOOC”，觀看慕課內(nèi)容。針對(duì)每節(jié)課前的慕課內(nèi)容，通過雨課堂推送相應(yīng)的測(cè)試題。根據(jù)課前收集到的預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)，有效培養(yǎng)了學(xué)生的預(yù)習(xí)習(xí)慣，為課堂講解打下了良好的基礎(chǔ)。教師也可以基于預(yù)習(xí)測(cè)試題的分?jǐn)?shù)情況，深入了解學(xué)情，針對(duì)不同學(xué)生的自學(xué)能力和測(cè)試效果因材施教。

4.2? ?課上學(xué)習(xí)階段

在線教學(xué)過程中，借助雨課堂充分進(jìn)行師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，包括實(shí)時(shí)設(shè)置問答，在PPT內(nèi)插入涵蓋主觀、客觀、選擇、投票等內(nèi)容的課堂習(xí)題。同時(shí)可以開啟實(shí)時(shí)彈幕供學(xué)生討論或者呼應(yīng)教師拋出的話題。實(shí)踐證明，新穎的互動(dòng)方式迎合了學(xué)生的獵奇心理，能夠有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂互動(dòng)參與度。學(xué)生不再拘束后釋放了更多的活力和想象力。如圖1所示，一個(gè)問題就有26人次的學(xué)生彈幕回應(yīng)。

4.3? ?課后復(fù)習(xí)階段

每節(jié)課結(jié)束后，教師都會(huì)在雨課堂平臺(tái)上發(fā)布復(fù)習(xí)測(cè)試題。通過課后測(cè)試題的答題情況可以及時(shí)了解學(xué)生對(duì)每節(jié)課內(nèi)容的掌握情況。而且借助雨課堂自動(dòng)批閱客觀題的功能，本課程組織了多次階段性測(cè)試，并從中隨機(jī)選取五次成績(jī)作為學(xué)生的一部分形成性成績(jī)來源。這樣不僅有效保證了形成性成績(jī)的客觀性，也充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生自助進(jìn)行階段性復(fù)習(xí)的積極性。通過后臺(tái)設(shè)置答題時(shí)間和答題數(shù)量的配比，也可以有效減少學(xué)生間的抄襲行為，提高測(cè)試的公正性。如圖2所示，從一次課程測(cè)試的成績(jī)來看，符合正態(tài)分布。

4.4? ?終結(jié)性考核

為了確保在線方式的終結(jié)性考核質(zhì)量不下降，經(jīng)過多次論證、測(cè)試和研討，本課程最終借助超星學(xué)習(xí)通實(shí)施了在線閉卷考試。試卷方面，根據(jù)考試大綱既定策略組卷，每套試卷分為I、II兩個(gè)子試卷，子試卷I為單選題、判斷題，答題時(shí)間35分鐘，題目亂序、選項(xiàng)亂序;子試卷II為簡(jiǎn)答題、編程題，答題時(shí)間55分鐘，題目亂序。采用兩個(gè)試卷的主要原因在于：第一，試卷I為純客觀題，可確保學(xué)生在不用拿起手機(jī)的情況下完成答題，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控學(xué)生的考試行為。第二，兩部分試卷的方式可以一定程度地應(yīng)對(duì)意外情況，例如學(xué)生斷網(wǎng)影響部分考試，可以單獨(dú)重考該部分試卷。第三，將考試內(nèi)容切分開，通過測(cè)試時(shí)間和體量的配比，可以一定程度地規(guī)避學(xué)生的作弊行為。同時(shí)為了實(shí)施教考分離以及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，本課程設(shè)計(jì)了五套試卷，由非任課教師隨機(jī)選取兩套試卷用于考試，其中一套作為正式試卷，另外一套作為備用試卷。本課程164位考生參與考試，10位監(jiān)考教師分五個(gè)考場(chǎng)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)考。從實(shí)際效果來看，無論從考試過程的嚴(yán)謹(jǐn)性，還是在線閉卷考試的難易度上均與線下教室考試相當(dāng)。

5? ?課程教學(xué)效果（Course teaching effect）

混合式教學(xué)改革的目的并不是在線教學(xué)平臺(tái)的堆砌，也不是在線教學(xué)資源的累積。檢驗(yàn)改革成效的唯一標(biāo)準(zhǔn)就是學(xué)生是否能夠真正有效地獲取知識(shí)。從這一輪次在線教學(xué)以及上一輪次線下課堂教學(xué)的學(xué)生成績(jī)對(duì)比，可以一定程度地驗(yàn)證在線教學(xué)混合式改革的成效。如圖3所示，2020年在線教學(xué)混合式改革后，課程及格率提升了20%以上，不及格人數(shù)顯著減少，70—89分?jǐn)?shù)段的學(xué)生人數(shù)明顯增多，而且嘗試了新的在線混合式教學(xué)模式后的終結(jié)性考試成績(jī)的分?jǐn)?shù)分布也呈現(xiàn)了合理的正態(tài)分布。從實(shí)踐的結(jié)果來看，這種新型的在線混合式教學(xué)模式，充分發(fā)揮了多種在線教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，不僅拓寬了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的時(shí)間與空間，也有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的動(dòng)力和效果，最終學(xué)生成為課程在線混合式教學(xué)改革與實(shí)踐的最大受益者。

6? ?結(jié)論（Conclusion）

綜上所述，嵌入式操作系統(tǒng)課程與多種在線教學(xué)平臺(tái)的有機(jī)融合，充分發(fā)揮了在線教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，豐富了教學(xué)手段，拓寬了“教”與“學(xué)”的實(shí)施地點(diǎn)和時(shí)間;激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的動(dòng)力和熱情，活躍了課堂上的師生互動(dòng)以及生生互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高了形成性測(cè)試的客觀性、及時(shí)性以及有效性，方便教師及時(shí)了解掌握學(xué)情動(dòng)態(tài)，因材施教，調(diào)整授課內(nèi)容和策略;解決了疫情期間如何公正客觀、高效嚴(yán)謹(jǐn)?shù)剡M(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程在線閉卷考試的難題。實(shí)踐證明，這是一次對(duì)于嵌入式操作系統(tǒng)課程混合式教學(xué)改革的有益試探，也是一次前期課程混合式改革理論研究的實(shí)踐演練，更是符合當(dāng)前教育教學(xué)改革發(fā)展趨勢(shì)的大膽嘗試。在下一階段，將繼續(xù)深入探討和研究教學(xué)改革措施，在夯實(shí)當(dāng)前改革成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)探索有益于嵌入式操作系統(tǒng)課程教學(xué)效果提升的改革方式和教學(xué)手段。繼續(xù)嘗試如何將在線混合式教育的收獲和經(jīng)驗(yàn)活用到疫情后的線下課堂教學(xué)過程中去，繼續(xù)擴(kuò)大嵌入式操作系統(tǒng)課程的混合式改革成果。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] Kamilla Kohn R?dberg， Ulrika Lundqvist， Johan Malmqvist.From CDIO to challenge-based learning experiences-expanding student learning as well as societal impact？[J]. European Journal of Engineering Education， 2018（4）：1-16.

[2] Rongjun， ChenXindi， ZhangMin Yang. Design of Training Platform for the Internet of Things Based on CDIO[A]. IC3ER 2019，2019-12-28.

[3] Qin Wang. Research on Training System for Intelligent Logistics Personnel Based on CDIO[A]. ICATPE 2019，2019-11-22.

[4] 王俊美，吳吉紅，鄭東霞，等.基于OBE和CDIO的軟件測(cè)試課程混合式教學(xué)探究[J].軟件工程，2019，22（10）：54-56.

[5] 劉冰月，劉蕾.CDIO教學(xué)模式在Java系列課程實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)中的應(yīng)用[J].軟件工程，2019（6）：56-59.

[6] 程蹊.基于混合式教學(xué)模式的教學(xué)改革探索與實(shí)踐——來自《宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》的課堂實(shí)驗(yàn)[J].教育教學(xué)論壇，2018，（32）：169-170.

[7] 王樹梅，張文斌.基于雨課堂平臺(tái)的計(jì)算機(jī)專業(yè)英語翻轉(zhuǎn)課堂初探[J].軟件導(dǎo)刊教育技術(shù)，2019，179（11）：29-30.

[8] 曹殿波.混合式教學(xué)改革[EB/OL].信息化教育，2018-1-3.

作者簡(jiǎn)介：

羅? 西（1983-），男，碩士，工程師.研究領(lǐng)域：車聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng).