基于混合式教學的操作系統原理課程設計方案

黃晴晴　張永棠

摘? 要：本課題研究主要依托于“廣東東軟學院《操作系統原理》重點核心課程建設”項目。對本人在《操作系統原理》課程授課過程中遇到的各種問題，進行分析和研究，結合現有新工科教育環境下的互聯網+技術，將互聯網+技術下新的教育模式和傳統的課程教學相結合，揚長避短，提出基于微課+課堂的混合式操作系統原理課程教學設計方案，通過錄制在線教學的微課視頻，并使用“課堂派”“超星學習通”等教學管理平臺對教學資源、教學過程和學生學習情況進行管理。該方案主要為解決現有教學存在的一些問題，在教學過程中發揮互聯網技術的優勢，將課堂設計方案由傳統的以教師為中心的教學模式轉變為以學生為中心的教育模式，提倡學生自主學習和探究，增加學習興趣，幫助學生更好構建知識體系。

1? 緒論

1.1 操作系統原理在人才培養中的地位

操作系統是整個計算機系統的核心和靈魂，是計算機最基礎、最復雜的系統軟件，擔任著管理整個計算機資源的重要角色。操作系統原理課程就是一門介紹操作系統結構、運行、功能等的方法和原理的一門學科。因此該課程在各高校的計算機專業人才培養方案中都占據著非常核心的位置。以我校為例，操作系統原理課程在整個計算學院的電子工程專業，網絡工程專業，軟件工程專業的人才培養方案中，都處于專業核心基礎課程的重要地位。

從課程的作用來說，操作系統原理是以操作系統軟件為基礎，對培養學生的系統能力和計算機思維能力起著非常重要的作用，并能提高學生的編程效率，對其計算機思維能力的培養，都起著至關重要的作用。而且《操作系統原理》上承《數據結構》《計算機組成原理》和《程序設計》等課程，與后續的《Windows編程》《操作系統安全》《計算網絡》也有著非常大的關聯性，因此，《操作系統原理》在整個計算機專業學習生涯起著承上啟下的重要作用。

1.2操作系統原理教學現狀

操作系統原理在整個計算機專業人才培養中占據著如此重要的地位，如何對這門課進行更好的課程設計，如何讓學生提高學習的主動性，積極主動的學習這門課程就變的非常的重要了。目前，很多高校在操作系統原理課程的教學中，還是主要以課堂講授的傳統教學方式為主。但因為操作系統課程領域內知識包含大量的概念，原理和算法，并且這些知識點具有較強的理論性、抽象性。傳統以老師講授為主，學生被動學習的操作系統原理課程設計方案就有了各樣的局限性。傳統的操作系統原理課程在整個教學活動中，因為知識的復雜性、抽象性，再加上課程設計和教學手段的單一性，導致學生普通認為課程相對枯燥，缺乏實際應用價值，在學習過程中缺乏興趣、主動性和積極性。學生普遍被動的學習操作系統這門課程，以應付期末考試為目的，這與新工科模式下提倡的培養學生系統能力，與國際的工程認證以培養能力為導向的要求完全不相符合。

2.基于混合式教學的操作系統原理課程設計

2.1課程總體設計

結合目前互聯網+課堂的發展趨勢，將混合式教學方式與《操作系統原理》課程的進行融合^[5]，將課堂教學和在線教學統一起來，并結合現有的在線教學管理平臺—課堂派，對教學資源進行整合管理，并使用該教學管理平臺對學生學習情況進行統計和分析，從而更好的掌握學生學習情況和對學生學習行為進行分析。因此基于操作系統課堂的性質和現有的教學平臺，本文提出了一種基于微課+課堂的操作系統原理課程設計方案，具體方案過程如圖1所示。該方案結合操作系統課程特點，實現“課前引導+課堂討論+課后鞏固”的模式，從而將學習模式從以教師為主轉變為以學生為主，從而培養學生的主動探索、積極學習的能力。

基于混合式的《操作系統原理》課程具體設計思路如下：

（1）、對于操作系統原理課程內容的難點、重點通過錄制的微課來進行引導式教育，并提前將微課視頻和教學資源放到采用的在線教學輔助平臺上，通知學生進行提前預習，并完成對應的預習作業。

（2）、在線下課堂教學時，通過提問、搶答等模式檢查學生預習情況，并采用沉浸式教學、探討式教學等方式進行線下教學活動的開展。

（3）、課后通過布置作業等進行教學活動的跟蹤，學生也可繼續觀看微課視頻，對內容進行復習和鞏固。

3.2 微課視頻設計

根據教學內容和教學要求，《操作系統原理》課程的理論教學部分的微課教學視頻主要包括以下內容：操作系統課程導論（包含操作系統功能和作用;多道程序設計技術;分時系統;典型的操作系統）;進程的概念;處理器調度算法;信號量實現互斥;信號量實現幾種典型的同步問題;死鎖防止;死鎖避免算法;分頁存儲管理;虛擬存儲器;文件物理結構;多級目錄;磁盤調度算法;虛擬設備等等。

另一部分的微課是針對《操作系統原理》課程的實驗部分進行錄制的微課，這些微課的內容包括介紹實驗目的和實驗環境，講解實驗原理，布置實驗內容，主要是與對應的課堂實驗相結合，學生通過微課了解實驗原理和完成實驗內容，課堂上老師進行問題解答和結果驗收。這樣既可以提高學生的動手能力，充分利用課余時間進行學習，同時老師又可以通過成果驗收，來查看學生的完成情況，并將學生出現問題較多的地方記錄下來，并將對應問題更新微課內容。

我們將具體課程內容與微課進行關聯，具體的對照關系如圖2所示。

為了解決學生主動學習和自我管理方面的問題，該門課程還結合在線輔助教學工具進行來進行教學管理工作，在課堂教學前學生在該平臺上使用微課視頻和其他教學資源進行課程內容的預習工作，教師通過設置思考題讓學生先獨立思考，并在教學平臺上檢查學生預習情況。線上課堂時，先通過提問、搶答等方式對學生預習情況進行檢查，接下來教學過程中針對課堂內容開展學生小組討論，最后再著重針對相應內容進行知識點的重點講解和答疑。同時在課堂教學過程中，采用沉浸式教學，進行探究式教學等等各種教學模式，通過更多的課堂教學手段，盡量將復雜抽象的理論教學，轉變成生活中的具體示例進行講解，增加學生對抽象知識的理解能力，鼓勵學生進行獨立思考和探究，從而提高學習的主動性及積極性。而在課后，學生可繼續使用微課課程進行相關知識的復習和查漏補缺，鞏固學生對相應知識點的理解，幫助他們建立完整的知識體系。同時在課后，老師也可以根據學生在課堂上表現和反饋，對相應的微課內容進行調整，對教學方法進行進一步的研究，從而來達到教學反思的效果。整個操作系統原理課程的設計方案是一個正反饋循環的過程，通過微課進行引導，利用課堂教學進行檢查和反思微課內容，同時通過學生后續瀏覽微課和討論情況，進行課堂教學的反思和總結。這樣將微課和課堂教學將動態的結合在一起，整個《操作系統原理》課程的系列微課也不僅僅是一些短小的教學視頻，而是以微視頻為核心，整合教學設計、多媒體課件、練習測試、教學反思、教學素材、學生反饋等相關教學資源，構成一個主題鮮明，類型多樣的完整的混合式教學模式設計方案。

3.3具體教學活動示例

接下來我們以《操作系統原理》課程的重點內容“進程”為例來進行說明，在進程方面我們共錄制了3個微課視頻，其中第一微課“走近進程”，主要簡單的說明什么是進程，進程在整個操作系統中的地位，進程的構成部分和狀態。該微課共錄制10分鐘，并在課程結束時留下思考問題“進程與程序的區別”和“進程狀態的轉換”。學生在課前先通過視頻了解進程的基本知識，然后接下來分組討論微課留下的思考題，學生可以通過自主查閱課本和其他資料，并進行小組討論得出對應的答案，接下來小組反饋，老師進行總結和歸納，學生反思和提問。并布置對應的課堂習題作業，而課堂習題作業的講解則在學生提交完作業后開放給學生，學生通過講解來檢測自己習題的完成情況，并對應內容進行查漏補缺從而完成課后復習。進程的第二個微課“進程創建實驗”，主要講解進程創建函數fork的使用方法，并引出我們對應的進程創建實驗內容，學生根據微課中講解，獨立完成實驗內容。在對應的實驗課上，老師主要進行輔導和驗收，解答學生在實驗過程中遇到的問題，并驗收實驗的完成情況，最后要求學生完成對實驗進行總結，提交實驗報告。進程的第三個微課“進程知識點總結”，對進程的相關知識點進行總結，讓學生對進程的知識點形成構架，清晰理解每個知識點的內容與細節。

3.4考核體系及評價標準

另外，在整個《操作系統原理》課程的設計方案中，針對混合式的教學方式把線上教學也納入到對應的考核方式中^[6]，其主要進行考核的方法有兩種。第一個為線上理論知識的部分（包括知識導入、原理講解），這個主要通過課堂提問和小組討論后回答問題的情況，記錄到學生的平時成績和課堂表現中。第二個就是實驗課程的微課部分，通過學生實驗的完成情況來進行考核。同時線下課堂教學通過作業/習題的完成情況、實驗報告以及期末考試來評定。而總的課程考核體系具體如表1所示：

從上述表中可以看到，《操作系統原理》課程的考核包含3個部分，其中包含考勤成績、平時成績、實驗成績和期末考試成績，其中考勤成績包括課堂考勤和微課觀看記錄，平時成績包括微課問題回答、小組討論和習題作業，實驗成績主要是學生通過微課掌握實驗原理，完成微課上的實驗內容以及書寫實驗報告。最后期末考試以閉卷方式考核學生對整個課程相關知識點的掌握情況。該考核方式把微課的完成情況也作為考核的一部分，通過學生的成績和表現，可以更好總結該方案的優劣性。

4.總結

目前，基于混合式《操作系統原理》課程教學已經在本校18級學生的《操作系統原理課程》進行實施，在實施的過程中，對比之前的該課程學習，通過學生提交問卷反饋情況看出，學生對該課程的興趣度有了很大的提升，同時，對目前進程部分的知識進行考核，發現學生對理論的學習情況也有了很大的提升。同時，對于目前課程的實驗環節，通過課堂檢查學生完成情況和實驗報告完成情況，發現采用混合式教學方式，學生更愿意通過在線微課視頻講解，自己動手操作，并主動解決問題。因此，這種基于混合式的教學模式的《操作系統原理》課程設計，提高了學生對操作系統原理課程的興趣，提高學生的自主學習意識、自我探索能力和動手解決問題能力。

參考文獻

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