采用三步教學法培養應用型人才的教學研究

葉飛 王亞芳 王朱宇 胡哲

摘?要：隨著“互聯網+”的到來，高等院校對應用型人才的培養更加重視。在本科教育中，操作系統是計算機和軟件類專業中的必修課。該門課程存在專業術語多、概念難理解、授課難度大、學習興趣低、理論和實踐結合難的問題。這與培養應用型人才和“以學生為中心”的教育理念相違背。教學中將知識點與學習興趣相結合，提出了三步教學法，使用問題驅動和案例實踐的方式引導學生主動學習知識。在學生成績提升的同時，其實踐能力也得到了增強。

關鍵詞：互聯網+；應用型人才；操作系統；三步教學法

中圖分類號：F24?文獻標識碼：A??doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.03.036

0?引言

操作系統是一門基礎計算機類學科課程，同時也是一門專業核心課程。該課程從操作系統的基本原理出發，對操作系統各個組成部分和實現技術進行講述，部分教材對接口、多處理機、多媒體和信息安全也會有詳細介紹。操作系統是理解計算機系統工作、用戶與計算機系統交互、設計開發系統應用等基本知識結構的重要途徑，其教學內容不僅涉及理論、算法，還涉及具體技術的實現和應用。對于沒有項目經驗的大學生來說，學習和理解均會有很大的難度，而且在傳統實際教學過程中，教師重理論、概念，對操作系統的實踐和應用也相對薄弱。一方面，如何提升學生對操作系統的學習興趣，從而進一步提升學生對本門課程學習的理解能力、動手能力、實踐能力、算法能力至關重要；另一方面，進一步提高教師教學水平，以“學生為中心”，探索和創新出新的教學方法也是重中之重。通過對教學過程進行分解，采用“三步走”的教學實踐方法研究，對培養出更多能適應國家信息化建設需要、理論扎實、實踐能力強的應用型專業人才至關重要。

1?學情現狀分析

1.1?學情分析

以延安大學西安創新學院為例，從本校制定的2021-2022學年第一學期教學任務書來看，學校計算機科學與技術專業、軟件工程專業、物聯網專業三個專業的2019級大三學生，均在新學期開設了操作系統課程。課程開設計劃為學期內64學時授課，其中，理論占32學時，上機實驗占32學時。從課程規劃可以看出，操作系統屬于計算機相關專業的專業必修核心課程，在注重理論的同時也更加注重了實踐應用能力。在課程教學正式開始之前，選取計算機科學與技術專業近3年操作系統課程教學實施結果并針對學生歷年來對本門課程的學習效果做了統計和初步分析。進一步選取了待授課試點班級的學生做了課程學前學情分析和調研，為三步教學法的研究和實施做好準備工作。

1.1.1?歷史成績分析

首先，選取樣本班級對學生近3年的考試成績進行統計，成績匯總如表1所示。從操作系統課程近3年的考試成績分布可以看出，學生成績良好及以上分別為11%、12%、12%，中等及以下（不含不及格）分別占86%、61%、64%，不及格率分別為3%、27%、24%。主要分布在中等偏下，不及格率偏高。初步分析學生學習本門課程存在一定難度。

1.1.2?授課進度分析

通過進一步分析近3年操作系統授課選用的學生教材，以及和講授本門課程的授課教師座談得知。本科生學習操作系統課程選用的教材一般都在10個章節以上，涉及內容都會涉及操作系統基本原理、操作系統硬件組成（存儲器、虛擬存儲器、輸入輸出系統、文件管理、磁盤管理）、關鍵算法（進程調度算法、作業調度算法、處理機調度算法）、前沿技術（多媒體技術、虛擬化技術、云計算技術、安全技術）等。但是，按照課程實施計劃時間安排，以及結合在校學生學習和接收知識的能力，教學過程僅能選取教材5-8章的內容作為教學大綱完成教學，其余內容納入學生自學范疇。如果學生的自學能力較差，那么很多前沿和核心知識在本科階段是無法普及到學生的。那么，學生的學習動力，尤其是備戰考研涉及到專業課方面時，就會存在較大缺陷。

1.1.3?學習動機分析

授課正式開始前，對所帶2019級大三學生選取軟件班學生，進行學前學情調研，目的在于了解學生學習基本情況，從而更好的講授操作系統課程，使學生帶著興趣去學習這門課程。針對本門課程從兩個角度進行了調研。第一，學習動機調研。第二，學習目標調研。調研結果如表2、表3所示。

從學習動機的調研結果來看，能夠進行深層學習的學生占30.77%，仍有23.08%的學生仍然采用死記硬背的方式學習，缺乏學習主觀能動性。

從學習目標的調研結果來看，希望學以致用和對課程感興趣的學生占比66.66%，說明學生希望學到知識的意愿還是很強烈的。少量以獲取學分為目的的學生如果能夠調動起其學習的興趣，那么這門課程必將成為學生最愿意和喜歡學習的課程之一。

2?三步教學法的教學實施過程

2.1?三步教學“一步走”

激發學生興趣是提升學習效果的首要因素。傳統教學中，教師一般使用粉筆板書，雖然學生的思考時間較長，但是效率低下，很難適用當代大學生需要大量獲取知識的現狀；隨著互聯網+時代的到來，多媒體教學已經成為課堂教學主要方式，教師適用多媒體課件，選擇合適的音頻、視頻、動畫等，吸引學生的注意力，教學內容豐富，教學效率也隨著無紙化教學而逐步提高。但是，隨之而來的是學生接受能力和教師講授內容的不匹配。作為三步教學法的第一步，就是在課堂教學中尋找和使用教學教具，將學生精力牢牢把控在課堂最佳集中注意力的30分鐘內，這里列出我校操作系統課堂教學中使用的教具，主要分三類：

2.2?三步教學“二步走”

案例教學法是觸發學生主動反思的重要手段。案例教學法是哈佛大學商學院于1918年首創的，其每年編制的案例不僅用于教學，還用于出售。作為一名從企業工作多年然后從事高校教學工作的專職教師來說，采用案例教學具有天然優勢，企業中的實踐案例都可以作為案例教學的素材。拿操作系統課程中的進程調度算法舉例，將無線通信系統中的Qos調度算法作為引入案例，同學生一起探討采用時間片輪轉調度算法如何解決無線通信系統中的資源分配問題。教師根據課程進度、授課內容、重點難點，結合學生的學習實際，編成案例材料，以解決問題為目標，讓學生運用所學理論知識進行分析和研究，最終做出解決問題的方案，學以致用。課后收到學生反饋，希望老師能夠多引入一些這種真實項目中的實際案例到課堂中來。

2.3?三步教學“三步走”

與理論教學相匹配的上機實驗教學是鞏固學習效果的關鍵要素，理論需要通過實踐去驗證。學生僅靠課堂學到的理論知識，時間越久，遺忘的概率越大，據班級學生反饋，考試前如果老師沒有復習、沒有劃重點，學生自己復習能夠考過專業課的概率不足50%。那么，如何鞏固學生知識，讓學生記得牢、用的好，高校教師主動設計和尋找與課堂理論相匹配的實驗素材就顯得尤為重要了。拿操作系統課程中的進程同步問題舉例，將生產者-消費者問題作為一次上機實驗主題任務，實驗過程包含四個部分，有效時間共90分鐘。首先，選定使用記錄型信號量作為解題思路，利用10分鐘時間將偽碼作為素材講給學生；其次，學生利用50分鐘完成代碼編寫和提交；再次，教師選取一名優秀學生利用15分鐘為大家講解他的解題方法；最后，15分鐘教師答疑。上機任務過程中，教師重點關注學生的解題思路和方法，對編程語言薄弱的學生，安排結對完成，保證上機任務質量。

2.4?教學實踐結果驗證

本次三步教學法試點班級期末考試成績統計如表4所示。其中，成績良好率為62%，中等以上達到了90%，且學生評教分為95.33%。實施三步教學法教學的班級學習成績和往屆班級相比得到了一定程度的提高，說明該方法切實有效，可以在后續教學過程中推廣使用。

3?結論

實踐證明，在操作系統課程中應用三步教學法取得了良好的效果。從課程結束后的學生學習動機二次調研得知，對本門課程感興趣的學生占比超過了90%，能夠課外自學、擴展學習操作系統相關知識的學生占比超過75%，認為學習本門課程有用的學生占比超過80%，認為本學期操作系統課程自己學到有用知識的學生占比達到100%。選擇三步教學法使得學生的學習興趣得到了明顯提升；課堂采用案例教學，學生的思考能力、主觀能動性得到了顯著改善；選擇相匹配的實驗案例，能夠讓學生舉一反三，深入和理解所學知識。操作系統課程是計算機類專業的必修核心課程，這里僅選擇了較為實用的三步教學法，相信還有更多更好的方法可以應用于教學，秉承“以學生為中心”的理念，為我們的祖國培養更多更優秀的應用型建設人才。

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