應用型本科院校《操作系統原理》課程教學探索

劉艷君 宋麗麗

摘要：為了解決操作系統課程教學中的問題，課程團隊在教學內容、教學過程、實驗設計以及評價方式方面進行改革。課程團隊通過錄制慕課視頻，探索和實踐了線下結合線上的混合式教學模式，提高了學生的學習主動性，教學質量也得到有效提升。

關鍵詞：操作系統原理;教學改革;學習主動性

中圖分類號：G42? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）18-0134-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

操作系統是計算機系統的重要組成部分，它像一把鑰匙打開了用戶使用計算機的大門，使計算機能夠更方便、更有效、更安全的給用戶提供服務。因此《操作系統原理》課程是計算機類相關專業的核心課程，在整個課程體系結構中起著承上啟下的重要作用。學好操作系統有助于培養學生的系統觀，使其掌握操作系統的基本概念、原理、設計方法與實現技術[1]，為其今后從事進一步的計算機系統軟件和應用軟件的分析、開發和設計打下良好基礎。

然而傳統的“以教師為主體”的填鴨式授課方式效果往往差強人意，學生對于抽象的原理、概念理解起來比較困難。為了提高教學質量，改變課程的教學現狀，結合應用型本科院校人才培養的基本要求，應當使學生比較系統地掌握本學科、專業必需的基礎理論、基本知識，掌握本專業必要的基本技能、方法和相關知識，具有從事本專業實際工作和研究工作的初步能力 [2]。課程組教師對課程教學目標、課程教學內容、課程教學設計以及教學活動和評價進行了積極的教研、探索和實踐，在教學中取得了良好效果。

1 明確突出“應用”的教學目標

根據高等院校應用型本科教育“理論夠用，注重實踐”的特點，突出“應用”，課程組教師將2020版學院教學大綱的課程教學目標修改為：掌握操作系統的基本概念、原理;了解最新的操作系統設計技術;具備理解和分析Linux等操作系統的源碼的能力;掌握并運用經典算法進行程序設計。突出了在操作系統教學中“應用”能力的培養，作為應用型本科院校的計算機類相關專業主要培養學生應用操作系統原理進行應用開發和系統開發。

2 優化教學內容

計算機技術更新換代的速度非常快，《操作系統原理》課程的教學內容也需要與時俱進，及時將反映操作系統新成果和發展方向的內容引入課堂，激發學生的學習興趣。例如處理機調度在教材中都是以單處理機為例來講解的，而目前的技術現狀是——CPU都是多核的，課程團隊在教學內容中增加有關多核調度的相關內容。諸如此類的技術進步帶來的內容優化在設備管理、存儲管理以及文件系統都普遍存在，不再贅述。另一方面《操作系統原理》課程是培養“系統觀”的重要課程，教學內容涉及系統能力培養類的多課程知識的交叉融合[3]，課程組教師經過研討和實踐，根據學情適當增加數據結構、計算機組成原理等課程的內容，幫助學生梳理和整合以前課程所學的硬件和軟件知識，做到融會貫通。

3 合理的教學設計與方法

針對本課程理論性較強，學生學習困難的問題，課程組教師對教學過程進行合理設計，綜合運用多種教學方法、手段，以學生為中心，教師為主導，采用了線上結合線下混合式教學模式，運用了翻轉課堂、案例法、類比法、實例法以及任務驅動相結合的教學方法。變抽象為具體，使原理易于理解掌握，增加了學生的實踐機會、自學機會，培養了學生的自主學習能力、創新能力、分析和解決問題的能力，極大地調動學生的學習主動性和積極性，激發學生探究創造的興趣，鼓勵學生獨立探索，促進知識的加深和遷移。主要體現在以下幾個方面：

1）采用混合式教學，增加學生學習的深度和廣度。操作系統是計算機系統中規模最大、功能最復雜的系統軟件，任課教師要想在幾十個學時把相關的知識點都傳授給學生顯然是不現實的。采用混合式教學，把課程知識點分為“重點掌握”和“一般性掌握”兩種類型，同時給學生提供豐富的線上學習資源，對于“一般性掌握”的知識點，以學生線上自學為主，教師可以在課堂通過提問檢測其掌握情況，這樣可以增加學生學習內容的廣度;對于需“重點掌握”的知識點，除了學生的線上自習外，教師在課堂要引導學生進行更深入的探討，增加了學習的深度，同時培養了學生的自主學習能力和創新能力。線上結合線下的混合式教學貫穿了課程的預習、授課、作業和測試全部環節，教師以作業、測試、問卷為反饋調整教學計劃保證教學質量，建立了有效的反饋和持續改進機制[4]，提高了學生的學習主動性，激發了學生的學習熱情。

2）采用實例、類比法教學，使抽象原理具體化，學生易于理解掌握。課程原理性強一直是教學中的難題，但是當我們把抽象的知識和具體的生活實例聯系起來，原理就不再深奧難懂。教師教授原理知識前，先以生動、形象、恰當的生活實例為載體，吸引學生參與學習，探討出問題多種解決方案，比較方案的優缺點。比如講進程調度算法時，可以類比銀行辦理業務實例。一個銀行工作人員相當于是單機系統，多個工作人員相當于多機系統，客戶排隊接受服務相當于先來先服務調度算法，VIP客戶優先被服務相當于基于優先級的調度算法等等，讓學生在生活實例的解決方案中舉一反三、自主探究，把實例的知識抽象、升華為操作系統原理知識，不斷培養和提高學生的分析問題、解決問題的能力。

3）采用案例教學，使學生深入理解原理。課程涉及的經典算法很多，以進程調度算法為例，常用算法就有：先來先服務、短進程優先、時間片輪轉、優先級高者優先、響應比高者優先、多級反饋隊列等進程調度算法，在課堂講授時通常停留在算法設計層面，沒有深入到實現層面。考慮到我院的“應用型”辦學定位，課程組教師經過多次教研探討，決定采用案例教學，從操作系統基本原理、算法設計、數據結構設計和實現等諸方面，對案例逐步展開，使學生對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工作打下堅實基礎。

4）采用翻轉課堂教學，培養學生自主探索、解決問題的能力：翻轉課堂教學模式是對傳統教學模式的顛覆，改變了以教師為中心的“填鴨式”教學方法。在課程的網絡資源平臺上傳課程知識的重、難點，視頻資料以及作業，讓學生利用網絡教學平臺展開自主預習;在課堂教學中，以學生為中心，教師采用提問、答疑、討論等方式將課程學習引向深入，培養學生自主探索、解決問題的能力，輔助學生構建完整的知識體系結構;課后總結部分通過作業、測試引導學生對所學內容進行反思、總結和提高。

5）采用任務驅動的教學模式：針對課程教學重點，精心設計任務。在課堂教學中教師拋出任務并引導學生分析問題，學生操作、交流討論、鞏固創新，教師評價總結。在問題的驅動下，促使學生自主思考，并通過自主學習、協作學習等方法，探求解決問題的途徑。

4 多層次的課程實驗設計

《操作系統原理》是一門理論和實踐并重的課程。抽象的概念、原理知識需要通過對應的實驗內容使學生有更加深入的理解和認識，從而具備應用知識分析問題、解決問題的能力。拋開實驗，單純講理論知識就是紙上談兵。課程組教師根據學校的辦學定位，結合多年的課程教學實踐經驗，把實驗分成3個層次。第一個層次是演示性實驗，這類實驗主要是教師示范關鍵步驟，學生獨立完成整個實驗。有助于學生對于抽象概念的理解;第二個層次是設計性實驗，這類實驗要求學生根據實驗要求和目的獨立完成實驗的設計以及用高級語言編程實現。培養學生應用某個知識點解決實際問題的能力;第三個層次是綜合性實驗，這類實驗是綜合運用了多章節或者多課程的知識點[5]，學生獨自完成實驗方案設計、程序的編寫。3個層次的實驗，層層遞進，在學生對于課程抽象的概念原理深刻理解的基礎上，逐步培養學生應用操作系統原理、經典算法以及其他多課程知識、技能分析問題、解決問題的能力，為學生今后從事系統軟件或者應用軟件分析、開發、設計打下堅實的基礎。

5 多樣的教學活動與評價

1）教學活動

為了合理設計課堂教學計劃、增加師生互動、提高學生的參與度和學習熱情，達到良好的教學效果，本課程在教學過程中不同環節實施了多樣的教學活動。

復習環節：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習舊知，傳統的方式是通過幾道典型題目檢測學生對于知識點的掌握情況，根據學情調整接下來的教學內容。這種方式存在兩個問題：一個是提問的學生數量有限，掌握學情不夠全面;另一個是由于時間關系，題目的數量有限，覆蓋知識點不夠全面。通過網絡教學平臺學習通發布“問卷”或者“投票”活動，可以快速而全面了解學生對于前課知識的掌握情況，完美地解決了傳統方式的兩個問題。

講授新課環節：在導入新課、課程教授過程中，提出“問題”，鼓勵學生自主探究解決問題，通過網絡教學平臺發布“隨機選人”或者“搶答”活動，增進互動，活躍課堂氣氛，同時了解新知識的接受情況。對于重點問題的深入學習，教師可以通過發布“討論”或者“分組任務”活動引導學生進行自主學習或者協作學習。

課后作業環節：根據授課環節的互動情況，在網絡教學平臺發布有針對性的“作業”，差缺補漏。并隨時進行日常“答疑”活動。

測試環節：整個知識單元授課結束后，通過網絡教學平臺發布“測試”活動。督促學生再一次查缺補漏，輔助其構建完整的知識體系結構。

教學過程中的多種教學活動，特別是線上教學活動，有助于提高學生對于課程的參與度，有助于提高學生的學習興趣，有助于提高學生的自主學習能力。對于教師而言，借助這些活動反饋可以做到精準教學，持續提升教學質量。

2）教學評價

教學評價不再是過去的期末考試“一頭獨大”的形式，重視過程評價和實踐評價，促使學生在整個學習過程中都能夠保持認真預習、積極參與課堂教學、及時復習、獨立完成實驗和撰寫實驗報告。正是平時一個個小的教學活動評價匯聚成學生的綜合評價，杜絕平時不學習、考試蒙混過關的情況，保證教學質量。過去的評價方式和改革后重視過程評價的課程評價方式對比情況如表1所示。

6 結束語

《操作系統原理》課程團隊教師以建設省級精品在線課程為契機，對課程的教學內容、教學理念和方式、課程實驗、教學活動以及教學評價進行了全面的探索和實踐，實現了育人成效和課程質量的雙向提升。

參考文獻：

[1] 李艷，李勁.“操作系統”課程教學改革的探索與實踐[J].電子世界，2017（7）：91，93.

[2] 李文娟，王李冬，壽周翔，等.多層次實踐驅動《操作系統原理》教學改革[J].電腦知識與技術，2018，14（5）：135-136，149.

[3] 李華昱，張瓊聲，鄭秋梅，等.操作系統課程知識體系建設及教學探索[J].高等理科教育，2018（3）：109-114.

[4] 馬宏琳，閻磊，于俊偉.“以學為中心”改革操作系統教學范式的探索實踐[J].計算機教育，2020（6）：119-123.

[5] 黃勤易.應用型本科院校電路原理實驗教學改革[J].中國冶金教育，2021（3）：85-86，90.

【通聯編輯：張薇】