基于OBE理念的“操作系統”課程混合式教學模式探討

楊樂嬋

（金陵科技學院，江蘇 南京 211169）

中國從2013年啟動了“成果導向”（Outcome Based Education，OBE）教育理念引導的工程教育改革。基于OBE理念的教育針對傳統教學中過分關注知識學習而忽視實際問題解決能力培養的弊端，強調以學生為中心，以學生的學習成果為起點反向設計和開展教學活動[1-2]。“以學生為中心”的教學可以通過引起學生的學習興趣，提高學生在課堂中的參與度，積極主動地投入到課堂的學習活動中來實現。學生不再是被動地學習，而是主動地思考并提出問題，從而成為課堂的主角。教師以學生思考提出的問題和學習的成果來規劃設計課堂教學活動，有針對性地進行重點和難點內容的教學指導，真正地提高課堂學習的效率和效果。

“操作系統”是計算機學科的專業核心課程之一，也是重要的專業基礎課程。根據操作系統這門課的自身特點可見，它的知識范疇較廣，既涉及到計算機硬件方面的知識又涉及到計算機軟件方面的知識。該課程提出的基本概念和算法原理相對比較抽象，涉及的設計方法和實現技術又較難向學生形象直觀地展示，使得學生在學習過程中容易失去學習興趣，尤其是對于基礎不夠扎實、自學能力不強、缺乏主動學習的學生，就更容易出現放棄學習的現象。而操作系統在學生專業能力培養和專業知識架構中的地位是不可替代的，傳統教學模式中的問題日益突出。

因此，改變傳統的單一、被動式的教學模式，提高學生的學習興趣和主動性，達到以學生為中心，成為該課程教學必須要面對的一個挑戰。本文將基于OBE理念對“操作系統”課程的線上和線下混合式教學模式進行探討。

1 基于OBE的混合式教學模式的關鍵原則

1.1 以OBE教學理念為核心

基于OBE教學理念下設計和開展教學活動時，圍繞它的核心理念，教師需要思考課程教學的“六問”[3]：①這門課是為哪些學生開設的，即思考教學對象是誰；②為什么開設這門課程，這門課程與學生的成長與發展的關系是什么，即思考如何從學生的成長和發展的角度設計教學活動；③課程期望學生取得的學習成果是什么；④如何有效地幫助學生取得這些學習成果，即思考以學生的學習成果為導向組織教學；⑤如何知道學生已經取得了這些學習成果，即思考如何制定有效和及時的教學考核評估反饋機制；⑥如何促進學生學習成果持續改進，即思考教學的持續改進機制。圍繞這六問，設計組織教學活動。

1.2 教學敏捷性的追蹤與響應

敏捷教學是應對新時代教學目標多元化和人才需求個性化的特征，以學生發展為中心，采用迭代、循序漸近的方法開展教學，從而提高學生的學習效率。敏捷教學作為一種自頂向下、由整體到部分的教學框架，符合技能訓練規律，適合學生掌握工程技能，對提升學生綜合工程能力具有較強的指導意義[4]。筆者結合“操作系統”課程教學實踐發現，學生在理解操作系統功能及算法原理時，缺乏對系統的總體框架或系統架構的整體層面上的理解和掌握，往往對系統整體把握不到位，容易片面理解具體的算法實現和技術描述，且未能把握算法技術細節與系統總體目標的關系，這也是以往教學過程中教師容易力不從心的地方。筆者通過引導學生從宏觀角度認識系統，全方位貫徹“自頂向下、由粗到精”的教學與實踐理念，使學生可整體上對操作系統有一定的認識和理解，建立系統的整體觀念，然后隨著問題復雜程度的增加，學生逐步接受并掌握逐漸加深的系統內核功能的算法與原理，同時提升學生對復雜問題的認識能力和理解能力。

1.3 引導和提高學生的挑戰感和興趣感

“操作系統”課程本身的特點決定其內容的復雜性、理論性和抽象性，學生學習這門課程是有一定難度的，特別是對于基礎較弱、抽象思維能力不強、學習積極性不高的學生而言，就更容易失去興趣。筆者通過課程的教學實踐發現，通過在課前測試、課堂練習研討、課后提高等環節給學生設置“夠得著”難度的作業和任務，能有效地引導和提高學生的挑戰感和興趣感。“夠得著”的難度是指具有一定難度，但是需要學生經過一定程度的努力后可以解決的難度。作業或任務如果太簡單了，學生很容易做出來，則既失去考核的目的，也使學生失去挑戰感，沒有“跳躍的高度”。如果任務或作業太復雜了，極大地打擊學生學習的積極性，挫敗感增強，直接失去學習的興趣。設置“夠得著”的難度，讓學生經過努力完成，使學生有成就感，成就感的滿足是學習興趣的源泉。

將生活中的例子融入“操作系統”課程抽象化的理論知識點的講解中可以提高學生的學習興趣。首先，可以對比理解，知識點更具體化，使學生容易接受。其次，學生感覺課程不枯燥，會更有興趣學習。這就要求教師在備課過程中要將抽象的知識點進行概括總結，然后淺出到具體的例子。例如調度算法中的先來先服務調度算法與最短作業優先算法的比較與病人到醫院看病的例子作對比理解。

1.4 合理有效的反饋機制與標準細化

持續改進是工程教育專業認證的其中一個核心理念[5]，因此建立一種以評價、反饋和改進為特征的考核反饋機制尤其重要。教師通過合理有效的反饋機制獲得學生學習課程的達成度情況，從而反思教學活動并持續改進教學方法。“操作系統”課程的考核不局限于期末試卷成績，還包括課堂小組討論、實踐報告撰寫、實踐操作和課內課后作業等方面的具體表現。在以上各個考核方式中，分別制定評價標準并折算成相應的分數值，最終形成對應于各個課程目標的達成度值。

建立并細化考核評價標準，不僅有利于教師獲得學生對于課程的哪一個內容、哪一個課程目標或者教學環節的達成度情況，而且有利于提高學生的學習熱情和學習積極性。后者主要通過對課堂討論、實踐報告、課內外練習或作業的考核評價標準進行細化來實現。細化這些考核方式的評價標準不僅是讓學生了解自己的報告或作業完成得不好的原因，而且是讓他們知道自己完成得很好的地方在哪里，即使是作業或報告、實踐活動獲得高分，也要讓他們通過評價標準了解自己獲得高分的原因。因為這些課堂討論、實踐報告、作業等考核方式不僅是客觀題目的評分，還涉及到許多因素的評分，如創新性、邏輯結構等。這樣不僅可以讓學生在后面的報告和作業完成中繼續努力保持好的方面，而且提高了學習的熱情和積極性。

2 “操作系統”課程線上線下混合式教學流程設計

傳統“操作系統”課程教學模式由于受課時限制，無法組織學生自由研討，甚至無法在課程內容的廣度和深度上進行拓展與挖掘。而如果采用“線上線下”混合教學模式，教師可以提前將上課內容的視頻、上課要討論的問題布置給學生，學生可以提前預習和學習課程內容，提前掌握基礎知識和容易理解的內容，完成一些作業。課堂上教師可以有更多時間給他們講解課程中的難點和重點，從廣度和深度上進行拓展。學生可以帶著前面線上學習中遇到的問題和疑惑的部分在課堂教學中提問，教師為學生答疑解惑。“操作系統”課程借助超星學習平臺實現線上和線下混合式教學，以學生為主體，提供教學輔助，引導學生自主探究，分為課前自學、課堂探討、課后提升3個環節，如圖1所示。

圖1 “操作系統”課程線上線下混合式教學流程設計

2.1 課前自學

通過平臺上布置對應課時的學習視頻，要求學生觀看視頻，提前學習該課時的基礎知識和原理，完成相應的在線練習題，同時共享課程學習資源，教師根據課時內容布置討論題目，學生線上討論并共享各自學習心得。教師可隨時了解學生的視頻觀看情況以及完成練習題和討論學習心得的情況，據此調整課堂教學內容與教學方法。

2.1.1 平臺上視頻學習和在線練習

教師通過教學平臺提供對應課時的學習視頻，隨時了解學生的觀看時長、觀看的次數、觀看百分比、觀看時間的先后順序等。學生通過提前預習和學習課程內容，提前掌握基礎知識和容易理解的內容，完成在線練習題。解決了傳統“操作系統”課程教學模式由于受課時限制無法從廣度和深度上教學問題，節約了課堂時間。教師通過平臺監督和提醒學生完成視頻和練習，通過平臺統計并掌握學生的練習完成情況。

2.1.2 閱讀課程資源

通過平臺上傳“操作系統”課程學習資源、圖文教程、相應的學習視頻、實踐操作指南，以及提供課程的各種學習資源下載網址。學生提前學習和預習不僅節省了課堂教學時間，有利于教學活動高效地展開，更有利于教學敏捷性的追蹤與響應。敏捷教學是先整體后局部，迭代地、循序漸進地開展教學。學生在預學習過程中，對系統的總體框架或系統架構的整體層面上會有一定程度的理解和掌握，因此，課前自學是“先整體”。并且，隨著預先學習次數的增加或者反復觀看學習視頻，學生對于系統架構的整體層面上的理解是迭代地反復地進行。

2.1.3 線上討論

教師通過平臺設置相應課時內容的討論題，學生經過觀看視頻和閱讀學習資源等一系列預學習活動后，完成討論題。學生可以線上討論，互相交流，形成良好的學習氛圍，然后各自總結并提交討論作業，同時將學習中遇到的疑難點分組整理匯報。教師可隨時了解學生是否進行了討論以及討論的程度，在布置討論題時，設置“夠得著”的難度，學生經過努力是可以完成的，有效地引導和提高學生的挑戰感和興趣感。另外，細化討論作業的評價標準，及時批改和反饋給學生評語，讓學生了解自己的報告或作業的完成情況，重要的甚至是了解自己完成得很好的地方在哪里，不僅可以讓學生繼續努力保持好的方面，而且提高了學習的熱情和積極性。

2.2 課堂探討

2.2.1 重難點講授

學生通過課前自學已經對相應課時內容的基礎知識和易理解內容有一定程度的掌握，教師則針對局部的重難點內容進行深入地詳細地講授，從廣度和深度上進行拓展。這些重難點內容往往是一些抽象化的理論知識點和算法原理，可以引入生活中的例子進行對比講解，學生會容易理解和掌握。

2.2.2 分組匯報與課堂研討

在前面的課程自學中，學生將學習遇到的疑難點分組整理匯報并提交。課堂中，教師根據學生提出的疑難點進行講解分析，并讓學生分組討論，然后再基于教師講解分析后說說自己的認識和理解。

課堂研討是敏捷教學概念的“后局部”。學生經過課前自學階段會對系統的總體框架或功能模塊從整體層面上有一定程度的理解，慢慢地學生會針對局部的具體的算法原理和技術實現提出疑問，這就是“后局部”。學生逐步從易到難地接受并要求掌握更復雜的操作系統內核功能算法及實現技術，教師在課堂研討中根據學生的疑難點答疑解惑，因此，課堂研討是“后局部”。敏捷教學的重要原則之一是迭代地、循序漸進地開展教學。課堂上答疑解惑之后，教師根據疑難知識點設置一系列課堂測試或課堂練習題，讓學生對于這些疑難點進行反復的迭代的訓練。同時，在布置課堂測試或練習時，注意“夠得著”的難度，保持學生的“挑戰感”。對于不同學生可能存在理解掌握能力有快慢的差異，可設置不同難度層次的課堂練習題。

2.2.3 教師總結

教師對課堂探討的內容，涉及的重點、疑難點進行畫龍點睛的概述總結，并要求下一節課的提前自學課時內容。

2.3 課后提升

課后作業的鞏固是對課堂知識點重難點的迭代復習理解。另外，“操作系統”理論課與實踐課是相輔相成的，為了順利地開展操作系統的實踐課，在理論課的課后提升環節，教師可提前布置相關的實踐操作，如Linux進程管理操作。

3 結束語

“操作系統”課程線上線下混合式教學，拓展了學生的視野與思維，將基礎知識內容，課程整體框架的學習內容放在課前和線上，使學生對課程內容有整體層面的認識，也無形中延長了課堂學習的時間，有助于教師課堂從深度上拓展教學內容，解決學生課堂上難以跟上教學進度、難以消化的問題。課堂中的探討以及答疑解惑使學生迭代地、循序漸進地掌握局部的具體算法原理和技術。