應(yīng)用型本科院?！恫僮飨到y(tǒng)原理》課程教學(xué)探索

劉艷君 宋麗麗

摘要：為了解決操作系統(tǒng)課程教學(xué)中的問(wèn)題，課程團(tuán)隊(duì)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及評(píng)價(jià)方式方面進(jìn)行改革。課程團(tuán)隊(duì)通過(guò)錄制慕課視頻，探索和實(shí)踐了線下結(jié)合線上的混合式教學(xué)模式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，教學(xué)質(zhì)量也得到有效提升。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)原理;教學(xué)改革;學(xué)習(xí)主動(dòng)性

中圖分類號(hào)：G42? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）18-0134-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，它像一把鑰匙打開了用戶使用計(jì)算機(jī)的大門，使計(jì)算機(jī)能夠更方便、更有效、更安全的給用戶提供服務(wù)。因此《操作系統(tǒng)原理》課程是計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)的核心課程，在整個(gè)課程體系結(jié)構(gòu)中起著承上啟下的重要作用。學(xué)好操作系統(tǒng)有助于培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀，使其掌握操作系統(tǒng)的基本概念、原理、設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)[1]，為其今后從事進(jìn)一步的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的分析、開發(fā)和設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。

然而傳統(tǒng)的“以教師為主體”的填鴨式授課方式效果往往差強(qiáng)人意，學(xué)生對(duì)于抽象的原理、概念理解起來(lái)比較困難。為了提高教學(xué)質(zhì)量，改變課程的教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)的基本要求，應(yīng)當(dāng)使學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握本學(xué)科、專業(yè)必需的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)，掌握本專業(yè)必要的基本技能、方法和相關(guān)知識(shí)，具有從事本專業(yè)實(shí)際工作和研究工作的初步能力 [2]。課程組教師對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)、課程教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)設(shè)計(jì)以及教學(xué)活動(dòng)和評(píng)價(jià)進(jìn)行了積極的教研、探索和實(shí)踐，在教學(xué)中取得了良好效果。

1 明確突出“應(yīng)用”的教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)高等院校應(yīng)用型本科教育“理論夠用，注重實(shí)踐”的特點(diǎn)，突出“應(yīng)用”，課程組教師將2020版學(xué)院教學(xué)大綱的課程教學(xué)目標(biāo)修改為：掌握操作系統(tǒng)的基本概念、原理;了解最新的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù);具備理解和分析Linux等操作系統(tǒng)的源碼的能力;掌握并運(yùn)用經(jīng)典算法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。突出了在操作系統(tǒng)教學(xué)中“應(yīng)用”能力的培養(yǎng)，作為應(yīng)用型本科院校的計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)主要培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用操作系統(tǒng)原理進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)和系統(tǒng)開發(fā)。

2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)技術(shù)更新?lián)Q代的速度非常快，《操作系統(tǒng)原理》課程的教學(xué)內(nèi)容也需要與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)將反映操作系統(tǒng)新成果和發(fā)展方向的內(nèi)容引入課堂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如處理機(jī)調(diào)度在教材中都是以單處理機(jī)為例來(lái)講解的，而目前的技術(shù)現(xiàn)狀是——CPU都是多核的，課程團(tuán)隊(duì)在教學(xué)內(nèi)容中增加有關(guān)多核調(diào)度的相關(guān)內(nèi)容。諸如此類的技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的內(nèi)容優(yōu)化在設(shè)備管理、存儲(chǔ)管理以及文件系統(tǒng)都普遍存在，不再贅述。另一方面《操作系統(tǒng)原理》課程是培養(yǎng)“系統(tǒng)觀”的重要課程，教學(xué)內(nèi)容涉及系統(tǒng)能力培養(yǎng)類的多課程知識(shí)的交叉融合[3]，課程組教師經(jīng)過(guò)研討和實(shí)踐，根據(jù)學(xué)情適當(dāng)增加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理等課程的內(nèi)容，幫助學(xué)生梳理和整合以前課程所學(xué)的硬件和軟件知識(shí)，做到融會(huì)貫通。

3 合理的教學(xué)設(shè)計(jì)與方法

針對(duì)本課程理論性較強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)困難的問(wèn)題，課程組教師對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法、手段，以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，采用了線上結(jié)合線下混合式教學(xué)模式，運(yùn)用了翻轉(zhuǎn)課堂、案例法、類比法、實(shí)例法以及任務(wù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的教學(xué)方法。變抽象為具體，使原理易于理解掌握，增加了學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)、自學(xué)機(jī)會(huì)，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、分析和解決問(wèn)題的能力，極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，激發(fā)學(xué)生探究創(chuàng)造的興趣，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立探索，促進(jìn)知識(shí)的加深和遷移。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）采用混合式教學(xué)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的深度和廣度。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中規(guī)模最大、功能最復(fù)雜的系統(tǒng)軟件，任課教師要想在幾十個(gè)學(xué)時(shí)把相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)都傳授給學(xué)生顯然是不現(xiàn)實(shí)的。采用混合式教學(xué)，把課程知識(shí)點(diǎn)分為“重點(diǎn)掌握”和“一般性掌握”兩種類型，同時(shí)給學(xué)生提供豐富的線上學(xué)習(xí)資源，對(duì)于“一般性掌握”的知識(shí)點(diǎn)，以學(xué)生線上自學(xué)為主，教師可以在課堂通過(guò)提問(wèn)檢測(cè)其掌握情況，這樣可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的廣度;對(duì)于需“重點(diǎn)掌握”的知識(shí)點(diǎn)，除了學(xué)生的線上自習(xí)外，教師在課堂要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更深入的探討，增加了學(xué)習(xí)的深度，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。線上結(jié)合線下的混合式教學(xué)貫穿了課程的預(yù)習(xí)、授課、作業(yè)和測(cè)試全部環(huán)節(jié)，教師以作業(yè)、測(cè)試、問(wèn)卷為反饋調(diào)整教學(xué)計(jì)劃保證教學(xué)質(zhì)量，建立了有效的反饋和持續(xù)改進(jìn)機(jī)制[4]，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2）采用實(shí)例、類比法教學(xué)，使抽象原理具體化，學(xué)生易于理解掌握。課程原理性強(qiáng)一直是教學(xué)中的難題，但是當(dāng)我們把抽象的知識(shí)和具體的生活實(shí)例聯(lián)系起來(lái)，原理就不再深?yuàn)W難懂。教師教授原理知識(shí)前，先以生動(dòng)、形象、恰當(dāng)?shù)纳顚?shí)例為載體，吸引學(xué)生參與學(xué)習(xí)，探討出問(wèn)題多種解決方案，比較方案的優(yōu)缺點(diǎn)。比如講進(jìn)程調(diào)度算法時(shí)，可以類比銀行辦理業(yè)務(wù)實(shí)例。一個(gè)銀行工作人員相當(dāng)于是單機(jī)系統(tǒng)，多個(gè)工作人員相當(dāng)于多機(jī)系統(tǒng)，客戶排隊(duì)接受服務(wù)相當(dāng)于先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法，VIP客戶優(yōu)先被服務(wù)相當(dāng)于基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法等等，讓學(xué)生在生活實(shí)例的解決方案中舉一反三、自主探究，把實(shí)例的知識(shí)抽象、升華為操作系統(tǒng)原理知識(shí)，不斷培養(yǎng)和提高學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

3）采用案例教學(xué)，使學(xué)生深入理解原理。課程涉及的經(jīng)典算法很多，以進(jìn)程調(diào)度算法為例，常用算法就有：先來(lái)先服務(wù)、短進(jìn)程優(yōu)先、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先、響應(yīng)比高者優(yōu)先、多級(jí)反饋隊(duì)列等進(jìn)程調(diào)度算法，在課堂講授時(shí)通常停留在算法設(shè)計(jì)層面，沒(méi)有深入到實(shí)現(xiàn)層面?？紤]到我院的“應(yīng)用型”辦學(xué)定位，課程組教師經(jīng)過(guò)多次教研探討，決定采用案例教學(xué)，從操作系統(tǒng)基本原理、算法設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等諸方面，對(duì)案例逐步展開，使學(xué)生對(duì)抽象理論和方法有更深入的理解和掌握，為其今后從事軟件開發(fā)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4）采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主探索、解決問(wèn)題的能力：翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的顛覆，改變了以教師為中心的“填鴨式”教學(xué)方法。在課程的網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)上傳課程知識(shí)的重、難點(diǎn)，視頻資料以及作業(yè)，讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)展開自主預(yù)習(xí);在課堂教學(xué)中，以學(xué)生為中心，教師采用提問(wèn)、答疑、討論等方式將課程學(xué)習(xí)引向深入，培養(yǎng)學(xué)生自主探索、解決問(wèn)題的能力，輔助學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)體系結(jié)構(gòu);課后總結(jié)部分通過(guò)作業(yè)、測(cè)試引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行反思、總結(jié)和提高。

5）采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式：針對(duì)課程教學(xué)重點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)任務(wù)。在課堂教學(xué)中教師拋出任務(wù)并引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題，學(xué)生操作、交流討論、鞏固創(chuàng)新，教師評(píng)價(jià)總結(jié)。在問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下，促使學(xué)生自主思考，并通過(guò)自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等方法，探求解決問(wèn)題的途徑。

4 多層次的課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

《操作系統(tǒng)原理》是一門理論和實(shí)踐并重的課程。抽象的概念、原理知識(shí)需要通過(guò)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使學(xué)生有更加深入的理解和認(rèn)識(shí)，從而具備應(yīng)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。拋開實(shí)驗(yàn)，單純講理論知識(shí)就是紙上談兵。課程組教師根據(jù)學(xué)校的辦學(xué)定位，結(jié)合多年的課程教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，把實(shí)驗(yàn)分成3個(gè)層次。第一個(gè)層次是演示性實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)主要是教師示范關(guān)鍵步驟，學(xué)生獨(dú)立完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。有助于學(xué)生對(duì)于抽象概念的理解;第二個(gè)層次是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和目的獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)以及用高級(jí)語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用某個(gè)知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)際問(wèn)題的能力;第三個(gè)層次是綜合性實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)是綜合運(yùn)用了多章節(jié)或者多課程的知識(shí)點(diǎn)[5]，學(xué)生獨(dú)自完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、程序的編寫。3個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)，層層遞進(jìn)，在學(xué)生對(duì)于課程抽象的概念原理深刻理解的基礎(chǔ)上，逐步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用操作系統(tǒng)原理、經(jīng)典算法以及其他多課程知識(shí)、技能分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生今后從事系統(tǒng)軟件或者應(yīng)用軟件分析、開發(fā)、設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 多樣的教學(xué)活動(dòng)與評(píng)價(jià)

1）教學(xué)活動(dòng)

為了合理設(shè)計(jì)課堂教學(xué)計(jì)劃、增加師生互動(dòng)、提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)熱情，達(dá)到良好的教學(xué)效果，本課程在教學(xué)過(guò)程中不同環(huán)節(jié)實(shí)施了多樣的教學(xué)活動(dòng)。

復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)：溫故而知新，可以為師矣。所以在每次講授理論課開始的幾分鐘要復(fù)習(xí)舊知，傳統(tǒng)的方式是通過(guò)幾道典型題目檢測(cè)學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，根據(jù)學(xué)情調(diào)整接下來(lái)的教學(xué)內(nèi)容。這種方式存在兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是提問(wèn)的學(xué)生數(shù)量有限，掌握學(xué)情不夠全面;另一個(gè)是由于時(shí)間關(guān)系，題目的數(shù)量有限，覆蓋知識(shí)點(diǎn)不夠全面。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)學(xué)習(xí)通發(fā)布“問(wèn)卷”或者“投票”活動(dòng)，可以快速而全面了解學(xué)生對(duì)于前課知識(shí)的掌握情況，完美地解決了傳統(tǒng)方式的兩個(gè)問(wèn)題。

講授新課環(huán)節(jié)：在導(dǎo)入新課、課程教授過(guò)程中，提出“問(wèn)題”，鼓勵(lì)學(xué)生自主探究解決問(wèn)題，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布“隨機(jī)選人”或者“搶答”活動(dòng)，增進(jìn)互動(dòng)，活躍課堂氣氛，同時(shí)了解新知識(shí)的接受情況。對(duì)于重點(diǎn)問(wèn)題的深入學(xué)習(xí)，教師可以通過(guò)發(fā)布“討論”或者“分組任務(wù)”活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)或者協(xié)作學(xué)習(xí)。

課后作業(yè)環(huán)節(jié)：根據(jù)授課環(huán)節(jié)的互動(dòng)情況，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布有針對(duì)性的“作業(yè)”，差缺補(bǔ)漏。并隨時(shí)進(jìn)行日?！按鹨伞被顒?dòng)。

測(cè)試環(huán)節(jié)：整個(gè)知識(shí)單元授課結(jié)束后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布“測(cè)試”活動(dòng)。督促學(xué)生再一次查缺補(bǔ)漏，輔助其構(gòu)建完整的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。

教學(xué)過(guò)程中的多種教學(xué)活動(dòng)，特別是線上教學(xué)活動(dòng)，有助于提高學(xué)生對(duì)于課程的參與度，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。對(duì)于教師而言，借助這些活動(dòng)反饋可以做到精準(zhǔn)教學(xué)，持續(xù)提升教學(xué)質(zhì)量。

2）教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)不再是過(guò)去的期末考試“一頭獨(dú)大”的形式，重視過(guò)程評(píng)價(jià)和實(shí)踐評(píng)價(jià)，促使學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中都能夠保持認(rèn)真預(yù)習(xí)、積極參與課堂教學(xué)、及時(shí)復(fù)習(xí)、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。正是平時(shí)一個(gè)個(gè)小的教學(xué)活動(dòng)評(píng)價(jià)匯聚成學(xué)生的綜合評(píng)價(jià)，杜絕平時(shí)不學(xué)習(xí)、考試蒙混過(guò)關(guān)的情況，保證教學(xué)質(zhì)量。過(guò)去的評(píng)價(jià)方式和改革后重視過(guò)程評(píng)價(jià)的課程評(píng)價(jià)方式對(duì)比情況如表1所示。

6 結(jié)束語(yǔ)

《操作系統(tǒng)原理》課程團(tuán)隊(duì)教師以建設(shè)省級(jí)精品在線課程為契機(jī)，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)理念和方式、課程實(shí)驗(yàn)、教學(xué)活動(dòng)以及教學(xué)評(píng)價(jià)進(jìn)行了全面的探索和實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了育人成效和課程質(zhì)量的雙向提升。

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【通聯(lián)編輯：張薇】