操作系統課程線上線下混合式教學改革研究

于曉飛

（長春光華學院，吉林長春 130031）

0 引言

操作系統課程以理論和實踐教學相結合，在課程體系建設中具有至關重要的作用。在當今科技飛速發展的時代，企業對人才的要求更多的傾向于學習能力和動手實踐能力。因此，在本科教育階段，如何培養學生的自主學習能力，以及通過加深對知識的理解來提高實踐操作的能力是當下必不可少的研究課題。

1 教學現狀分析

操作系統課程在計算機科學與技術專業的課程體系中起到承上啟下的重要作用。它既涵蓋《計算機組成原理》等偏硬件的課程知識，又涵蓋《數據結構》、《算法設計與分析》以及《面向過程的程序設計》等偏軟件的課程知識。因此，該課程具有實踐性強、涉及面廣以及多門課程縱橫交叉的特點，無疑是計算機專業中難度偏高的一門課程。為提高教學質量，目前已有各種教學手段和教學方法被應用，如任務驅動式教學、翻轉課堂和創客理念等。

然而，傳統的線下教學課堂時間有限，部分學生對理論知識的理解困難或不透徹，一旦問題沒有及時解決，勢必會導致學生在實踐操作方面仍舊存在障礙。而線上教學是近年來興起的一種新型教學模式，旨在使學生能夠利用碎片時間，充分發揮互聯網教學資源的重要作用，提高學習興趣以及學習效率。同時，教師也能夠獲取學生在互聯網上的相關學習信息，分析了解學生的學習情況，進而有利于教師在線上布置學習任務、引導學生自主學習。因此，基于操作系統課程的自身特點，本文提出線上線下混合式教學模式。

2 教學內容的設置

2.1 理論教學內容整合

目前，操作系統課程是按照教材的順序進行授課，第一部分介紹操作系統的起源和發展；第二部分介紹操作系統的運行環境；第三部分是進程管理；第四部分是多線程；第五部分是互斥與同步；第六部分是死鎖；第七部分是實存儲器管理技術；第八部分是虛擬存儲管理；第九部分是設備管理；第十部分是文件系統。

從實際教學情況出發，在教學過程中考慮將教學內容進行模塊化處理。基于操作系統的四大主要功能，即進程管理、存儲管理、設備管理和文件管理，整合部分教學內容，整合后的操作系統課程教學內容如表1所示。

表1 操作系統課程教學

2.2 實訓教學

操作系統課程的實踐性非常強，是理論和實踐深度結合的一門課程。在學習了理論知識后，必須要有實踐操作才能真正掌握知識。合理安排實訓教學有利于提高學生對課程內容的理解。針對操作系統課程的教學內容，設置兩次實訓教學，具體如下：

2.2.1 銀行家算法

銀行家算法是解決進程死鎖問題的經典算法，要求學生依據算法設計程序，編程實現在輸入資源總數量、各進程最大資源需求量、已分配的資源數量以及某一時刻某進程請求資源數目時，程序能夠輸出系統在分配給該進程請求資源量后是否為安全狀態。本次實訓一方面能夠讓學生體會操作系統對進程中資源的管理過程，從而加深對進程管理知識的理解，另一方面能夠鍛煉學生的動手編程能力。對于計算機專業的學生來講，依據算法編寫并調試代碼是必備的素質之一。

2.2.2 可變分區管理

該實訓內容為在可變分區管理方式下，根據不同的進程存儲空間請求選擇一種適當的算法對內存進行管理分配。實驗中模擬主存的分配，把主存區分配給作業后并不實際啟動裝入程序裝入作業，而用輸出“分配情況”來代替。本次實訓不僅能夠加深學生對可變分區算法的理解以及鍛煉實踐操作的能力，還可以提高學生的邏輯思維能力。

針對上述兩次實訓內容，教師分層次撰寫實驗指導書，方便學生明確實驗內容、實驗目的以及實驗器材等相關信息，做到“有本可依”。

3 線上線下混合教學方案

3.1 教學步驟

操作系統課程作為計算機專業的核心課程，在當今對應用型人才需求強烈的時代背景下，傳統的線下課堂已不足以培養學生解決問題的能力，加之操作系統課程自身具有多學科縱橫交叉的特點，學生們需要有多元化、多方面的知識結構來加深對操作系統的理解。設置線上線下混合教學方案有利于解決上述問題。具體教學步驟如下：

3.1.1 學生線上學習

教師通過教學大綱和教學目標確立教學內容與教學活動，制作教案、課件和教學微視頻，上傳到線上教學平臺，其中微視頻以知識點為單位進行制作，每個視頻控制在8～15分鐘左右，方便同學利用碎片時間觀看學習。并根據教學要點、重點以及難點設置配套練習題，方便學生檢測自學效果。每周上課前，學生根據老師發布的周學習任務進行線上自主學習，觀看微視頻，完成相關作業。

3.1.2 線下教學部分

教學內容中的重難點理論知識安排在線下進行，教師基于線上學習的數據統計對掌握不透徹的部分在線下課堂加以進一步的講解。對于具體算法，采用“翻轉課堂”的教學方法，讓學生匯報線上學習情況，教師進行點評和指導。除此之外，實訓部分也安排在線下實驗室或機房進行，以學生自主練習為主，教師指導為輔。調動學生的積極主動性。每次實驗結束，對學生的實際完成情況進行現場打分，激發學生的學習興趣。

3.1.3 線上測驗、討論

在每一個章節結束時，在線上學習平臺設置章節測驗，檢測學生的學習效果，了解學生的學習情況，對章節測驗成績不達標的學生，在線下答疑結束時要求其重新測試一次。同時，針對本門課的重點、難點或前沿知識以討論的形式發放至學習平臺，讓學生在討論區互動留言，提高學生自主解決問題和獨立思考的能力。

3.1.4 線下答疑

每周設置一次線下答疑，主要針對本周的教學難點和重點與學生進行面對面交流，了解學生的學習情況。

3.2 課程評價

基于線上線下混合式教學，本文一改傳統的考試評價模式，同時考慮學生線上線下的學習情況，設置適當的分值權重來對學生的學習情況進行評價。本方案更加重視學生的學習行為，將平時學習成績占比提高至55%，期末考試成績占比設置為45%。其中平時成績由課堂簽到、微視頻觀看情況、線上討論、線上測驗和實驗成績5部分構成；最終課程成績具體各部分占比為：課堂簽到*0.05+微視頻觀看情況*0.15+線上討論*0.05+線上測驗*0.15+實驗成績*0.15+期末考試*0.45。其中實驗成績由實驗報告和當堂實驗得分構成。具體考核過程如圖1所示。

圖1 考核過程

4 結語

本文對操作系統課程在教學內容、教學方法和課程評價等方面進行了改革，并將改革后的方案應用到實際教學活動中。實踐表明，本文提出的線上線下混合式教學模式具有一定的應用價值，和傳統的線下教學模式相比，取得了較好的教學效果，并且能夠更加有效的提高學生學習主動性和學習興趣。然而教學改革就是要在實踐中不斷的完善發展，對于未來可能出現的一些不足之處，仍要進行進一步的改善。