操作系統原理課程線上線下混合式教學實踐研究

摘要：為了解決《操作系統原理》課程傳統教學中存在的以書本教學為主、學生被動接受知識、課堂缺少趣味性等問題，提出了“線上+線下”混合式教學改革，依托超星在線開放課程平臺，構建線上線下優質教學資源，開展混合式教學模式設計，實現線上與線下教學的優勢互補，課程考核與評價中引入過程性考核.實踐結果表明，此方法充分發揮了學生學習的主觀能動性，提升了學生的自主學習能力、實踐能力、創新能力及解決復雜工程問題的綜合能力，教學效果良好.

關鍵詞：操作系統原理；超星網絡平臺；線上與線下；混合模式；教學實踐

中圖分類號：G640"" 文獻標志碼：A

Online and Offline Hybrid Teaching Practice Studyof Operating System Principle Course

ZHANG Qiu-hong， LIU Yang-tao， WANG Qiu-fen，WANG Bao-sheng， LIU Yu-hong， TONG Xuan-yue

（School of Computer and Software， Nanyang Institute of Technology， Nanyang 473004， Henan， China）

Abstract：In order to solve the problems in the traditional teaching of “Operating System Principles” course， such as book teaching， passive acceptance of knowledge by students and lack of interest in class， this paper proposes the reform of “online + offline” mixed teaching. Relying on the platform of Chaoxing online open course， the online and offline high-quality teaching resources are constructed， the design and practice of the hybrid teaching mode are carried out， the complementary advantages of online and offline teaching are realized， and the process assessment is introduced in the course assessment and evaluation. The practical results show that this method gives full play to the subjective initiative of students’ learning， improves students’ autonomous learning ability， practical ability， innovation ability and comprehensive ability to solve complex engineering problems， and the teaching effect is good.

Key words：operating system principle; Chaoxing network platform; online and offline; mixed mode; teaching practice

《操作系統原理》課程是各高校計算機科學與技術專業的核心課程之一，是計算機工程技術人員必備的知識內容.該課程涉及計算機操作系統的體系結構、進程控制、處理機調度與死鎖、內存管理、外存管理、I/O設備管理、文件管理、系統接口及安全性等基本知識和原理.多年來，操作系統原理課程一直采用傳統的線下課堂教學模式，在該教學模式中，教師是課堂教學活動的主角，課堂主要以書本教學為主，課后進行習題訓練［1］，教學中更多強調教師的重要性，學生只是被動接受知識，教師與學生形成主客對立的關系，這種“滿堂灌”的教學模式缺少趣味性，忽視了學生的差異性，不能完全滿足不同層次學生的個性化需求［2］，不能很好地調動學生學習的積極性，不利于學生自主學習能力及創新能力的培養［3］.

為了解決以上問題，提升人才培養質量，各高校都在積極探索新的教學模式，都在應用“互聯網+”創新信息化條件下的人才培養模式［4］，教學模式從教學主體、教學資源及教學媒介等方面都發生了較大變化.如早期的慕課以免費、共享及靈活的互動標簽吸引了世界范圍內眾多的學習者［5］，但這種完全的線上學習模式缺乏教師的主導與監管，使得教學效果遠離期望值.后來，人們嘗試將傳統課堂教學模式與慕課教學模式相結合，采用小規模限制性在線課程實現優勢互補［6］，“線上”（網絡教學）+“線下”（面授教學）混合式教學模式應運而生，且已經取得了較好了的教學效果.

本文研究將“線上”超星網絡教學與“線下”傳統面授教學相結合的混合式教學模式應用于操作系統原理課程的教學實踐，構建了情境、交互、體驗和反思為一體的深度學習場景，旨在增強學生的自主學習意識，培養創新精神和提高實踐能力.

1 基于超星教學平臺的課程構建

1.1 基于超星平臺的課程架構設計

本課程架構設計基于超星網絡教學平臺，它是一款集移動教學、移動學習及移動閱讀等為一體的應用程序，可為不同用戶設置不同的個性化空間.該平臺主要有三大模塊：課程建設模塊、教學管理模塊及學情分析模塊，支持教學、資源展示、師生互動、教學評價及教學管理等功能.在教學中，可根據不同授課對象，靈活選用不同教學模式，提供了自主、個性化的交互教學環境［7］.結合超星平臺的模塊設計，構建適用于計科專業混合式教學的操作系統原理課程架構如圖1所示.

1.2 基于超星平臺的課程建設

本課程基于超星網絡教學平臺，除建設了常見的學習導航欄目、教師團隊欄目、章節目錄欄目及班級管理欄目之外，還根據操作系統原理課程“線上+線下”混合式教學的實際需要，建設了以下幾個欄目.

（1）資料欄目

為了更好地實施混合式教學模式，需要各種線上教學資源的支撐，因此建設了課程基本資料、題庫、作業庫及試卷庫等.“課程基本資料”有比較經典的學習視頻、PPT、各章思維導圖、實驗指導書、課程思政素材、教學大綱及教案等，以供教師備課及學生課外學習所用；“題庫”中為各章節建立了題型豐富、題量眾多的習題，也為隨堂測、作業庫及試卷庫的建立提供支撐.“作業庫”中是各教師針對不同班級、不同教學內容設置不同作業，并在適當時間發布給學生；“試卷庫”中是各教師設置的多種考試卷.本課程網站主要資源如表1所列.

（2）考研專區

操作系統原理課程是計科專業考研必考的專業課，為了滿足考研學生的需求，特別建立考研專區，包括兩部分內容：①按章節建立考研真題庫，在教學過程中根據章節進度為學生發布并輔導；②按年份建立歷年考研真題庫，收集了近十多年的考研真題，在期末綜合復習時為有需要的學生發布并輔導，滿足不同層次學生的個性化需求.

（3）課程思政專區

按照“一流課程”建設要求，要促進專業教育與思想政治教育的有機融合，實現全方位育人，平臺建立了“課程思政”專區，主要內容有國產操作系統發展介紹、國產操作系統行業研究相關報告及課程思政教學相關論文等，供學生課外學習或教師備課所用，借此方式對學生進行愛國主義思政教育，傳承紅色基因，激發學生樹立奮發有為、強我中華的職業抱負［8］.

（4）線上活動庫

在操作系統課程教學中，為了節省課堂時間，線上教學活動需要課前建設好，當課堂教學中需要進行某項活動時可直接從活動庫選擇發布，省去課堂上創建活動的時間.“活動庫”主要包括主題討論、隨堂練習（課前測、課中測、課后測）、搶答、選人、分組任務、問卷調查、作業及試卷等，為各種線上教學活動的開展提供有力支撐.

目前本課程網站已經成功在線運行4年，資源豐富，可滿足各種線上教學活動，為學校各專業學生提供了較好的學習輔助平臺，同時作為示范教學包被校內外近200人（團隊）引用共享，校內訪問量達到5 585 712人次，選課人數達到3 723次，互動次數5 282次，課程評價為5分（總分5分），已成為師生就同類課程進行學習和交流的園地.

2 混合式教學模式的設計與實施

2.1 充分利用信息化教學手段

傳統教學主要采用多媒體PPT與板書相結合，授課形式單一，課堂比較枯燥，教師是課堂的主體，學生只是被動地接受知識.本次混合式教學改革的實施是基于超星泛雅的一平三端云平臺，充分利用信息化教學手段，將“線上”與“線下”相結合，讓學生以多種形式充分參與課堂活動，學生變為課堂的主體，教師只是主導.教師在超星云平臺上傳學習資料并完成課程的建設.學生通過手機端學習通完成學習任務及線上教學活動.教師利用手機在教室端進行投屏及課堂活動，通過管理端進行課堂教學活動的查看、統計和分析，及時掌握學情.

2.2 線上線下混合式教學模式

在操作系統原理課程教學中采用“線上+線下”的混合式教學模式，將一節課的教學過程分為三部分：課前、課中和課后［9］，同時融入BOPPPS教學模式［10］，此模式由導言（Bridge-in）、學習目標（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（ParticipatoryLearning）、后測（Post-assessment）和總結（Summary）6個教學環節構成，強調師生互動，教師引導學生進行參與式學習達成學習目標，體現了以學生為中心的教學理念［11］，其教學效果良好，近年來得到了廣泛的應用.本課程中課前部分包括導入、學習目標和前測；課中部分包括參與式學習、后測和總結；課后部分包括評價反饋、反思、拓展環節.

該課程以19級計科專業的學生為授課對象，以“教師主導+線上自學+專題討論+線下互動+課后補充”模式展開混合式教學，具體實施過程如下.

2.2.1 課前線上預習

本課程的課前線上預習包括導入、學習目標和前測3個環節，教師和學生在預習階段的任務分別如下.

（1）教師任務

教師在課前組建操作系統課程QQ群，建立課程平臺，分析學情，按需備課，在超星平臺和QQ群同時發布下一節課的線上預習任務.

① 問題導入.通過現實生活中的故事、問題和熱門話題等方式導入下節課要解決的問題，導言要生動有趣、吸引學生，讓學生帶著問題去學習，且能將本次課的內容與已有知識和后面知識進行銜接.比如講到進程控制章節時，引導學生思考一個生命從誕生到消亡的狀態變遷及控制問題，從而引入進程從誕生到消亡的狀態變遷及控制過程，讓學生從數據結構及程序設計的角度思考如何設計進程生命誕生的標志及其組織方式，處于各種狀態的進程如何組織，狀態變遷需要設計哪些程序段等，不斷引導學生發現問題解決問題，逐步掌握本節課的內容.

② 確立學習目標.提前向學生展示本節內容的學習目標、明確重點和難點內容，使學生的后續學習有所指向，具體包含知識目標、能力目標和價值目標.

③ 發布課前學習任務.具體包括學生需要閱讀的教材、本節課教材應學內容、課程網站應學的微視頻，同時設計好與本次預習內容有關的若干問題.比如預習進程控制小節時，可設置如下問題：為什么引入進程、如何描述進程、什么是進程控制塊、進程有哪些基本狀態以及各狀態間如何轉化等，讓學生帶著問題學習，并將答案以作業形式提交系統；最后，編輯好與本節課內容相關的課前在線測試題目并在平臺發布，以檢驗學生預習效果.

教師提前一周將以上任務清單通過QQ群和超星平臺向學生發布，要求學生在課前線上完成.

（2）學生任務

① 按時完成課前預習任務.學生根據教師發布的小節預習任務清單完成相關任務，主要包括課前閱讀導言、了解本節課的學習目標、閱讀教材，觀看微視頻、PPT課件、回答問題并以作業的形式提交系統、課前在線測試，為后續線下課堂學習儲備知識.

② 小組合作式學習.為了保障課前學習效果，學生可通過小組合作方式學習（開課前分好組），完成分組討論并提出學習過程中遇到的問題，以便在線下課堂中探討.各組將討論報告、討論照片上傳至系統.學生也可以在討論區發帖留言，師生共同探究解答.

通過課前預習環節，有效提高了學生的自主學習能力、溝通能力及協同創新能力.教師根據學生測試情況、提交的報告和探討的熱點問題等了解學生的學習效果，查漏補缺，及時調整授課重、難點內容，后續有針對性地實施線下教學.

2.2.2 課中互動式教學

操作系統原理課程的課中環節側重學生的“練”，主要包括進門測、參與式學習、后測、總結3個步驟.

（1）進門測

教師在講解新知識前采用在線小測驗、問答或討論等方式進行“進門測”，了解學生預習效果，根據測試結果及時調整后續操作系統教學內容的深度及進度，繼而有針對性地進行線下講解.

（2）學生參與式學習

此部分是課中核心環節，采用課堂對分形式，教師根據課前在線的疑難問題及進門測，講解操作系統核心概念、重點和難點知識.

① 講為什么學.即開場暖場，從多種角度，如本節操作系統內容的重要性、現實生活的需要、未來的發展前景等引入本節課主要內容，激發學生學習本節課內容的欲望.

②講學什么.即對本節操作系統知識點進行整體描述，啟發思維，給學生建立清晰的學習思路，借助小節思維導圖講清本節課的概念、重點和難點等主要知識點，為學生建立起本節課的知識架構.

③ 學習方式.本課程采用參與式互動學習的教學方式，以學生為中心，讓學生深入參與到教學中，不同章節內容可靈活采用線上線下結合、重點講解、小組合作等不同教學方式.

（a）線上線下相結合.一般上課前5分鐘教師發布線上簽到，可迅速了解學生到課情況，開始上課時通過線上“進門測”了解學生預習效果.教師線下講解重難點知識時可穿插各種線上活動，如線上選人回答問題、線上搶答、線上討論、線上問卷調查等.課中有分組任務時，各小組線上提交答案，師生線上探討作答.教師授課中途可加入線上“課中測”即時了解學生對知識的掌握情況.本節課結束時可加入線上“課后測”以檢驗學生對本節課內容的掌握情況，學生利用手機端學習通參與以上線上活動，每節課根據授課內容的特點靈活選擇以上若干線上活動，實現線上線下相結合的混合式教學.

（b）教師專題講解.教師對學生討論的焦點問題進行講解，并深度剖析，引導學生對內容的思考、質疑；對重難點知識系統講解，可采用動畫或板書演示、舉一反三等方法；最后對本節課內容拓展提高，體現操作系統知識的應用性和交叉性；在合適的知識點引入課程思政，實現全方位育人.

（c）小組合作式研討.操作系統課堂分兩部分，前半部分時間以教師講授為主，后半部分時間以學生活動為主，部分環節可采用小組討論的形式完成.在小組討論中，首先要科學分組，盡量使各小組力量均衡，如男女搭配、動靜結合、強弱結合，分組工作在第一周上課前進行.其次是布置的小組項目要有一定難度，適當增加挑戰度，以提升高階性.實施時，首先各小組內部討論教學任務，隨后每組推薦一名代表輪流走上講臺表達本組對知識點的理解或應用，正在講解的一組接受其他學生和教師的提問.課中還可以采用個人報告、專題研討、案例分析、做實驗、講故事等豐富有趣的方式讓學生充分參與到操作系統課堂教學中.

（d）激勵機制.對在課堂中表現好的個人或小組有一定的獎勵，如通過超星平臺實時記錄的積分獎勵、物品獎勵（學習用品）等，以激發大家學習和參與課堂活動的積極性.

（3）課中后測

在課堂教學快結束時驗收本節課的學習成果，檢驗是否達成了學習目標.此部分用時約5分鐘左右，可以采用提問的方式或讓學生利用學習通進行線上測試，考查學生對本節課內容的掌握情況，學生在線做答提交并可查看成績，教師端可立即查看學生作答情況，及時進行學情分析、查漏補缺.

（4）課中總結

在課堂最后，教師本人或邀請一位組長對本節課的知識點、能力點及價值點進行總結，其他學生再補充，教師最后總結歸納、理清本節課的知識點和知識脈絡，進一步加深學生印象.

2.2.3 課后拓展學習、評價反饋與反思

（1）課后拓展學習

為便于學生進行延伸學習，鞏固所學內容，教師及時向學生補充操作系統學科前沿知識，并在每個章節結束后布置線上章節測試題或課外分組任務.章節測試題型多樣，客觀題由系統自動打分，主觀題由教師在線打分，結果記入平時成績；課外分組任務有一定難度和深度，需要小組成員協作完成，以組為單位向系統提交報告，分組任務的打分由組內互評、組間互評、教師評價、自評等構成，權重比例可根據不同題目進行調整.

為了滿足考研同學的需求，每章結束后會發布一套針對本章內容的考研拓展練習題，學有余力的同學可以選做，從而滿足不同層次學生的需求.

（2）課后評價反饋與反思

操作系統課程每章內容學習結束后，教師及時將各種測試打分的結果反饋給學生，并對本章的學習情況進行實時評價，同時教師也對自己的教學過程進行反思、整改和完善.

課程組成員多次參加一流課程建設及混合式教學相關培訓，參照專家意見并結合本校操作系統教學實際，設計本課程“線上+線下”混合式教學流程如圖2所示.

2.2.4 考核機制

本課程采用多元化考核模式，注重形成性考核.最終成績由平時成績、實驗成績、期末考試成績綜合評定.其中平時成績主要是線上活動成績，由超星教學平臺統計得出，在“成績管理”模塊設置好各線上活動的考核權重，在“成績統計”模塊即可導出平時成績的綜合值（滿分100分）；實驗成績由線下具體實驗操作情況得出；期末考試成績是線下閉卷考試成績.各考核環節所占比例及考核細則如下表2所列.

3 操作系統原理課程混合式教學效果

本次將“線上+線下”混合式教學模式應用于19級計科專業兩個班的學生.相對于18級學生，19級學生的平時成績、實驗成績及期末成績平均值都有大幅提升.在本學年的教學中，學生充分參與各類教學活動，學習積極性高，互動人數明顯高于往年.通過問卷調查，93.2%的學生認為混合式教學模式優于傳統教學模式，學生問卷調查結果如圖3所示.

本課程大綱設定了5個課程目標，由工程認證系統統計出的19級與18級學生的課程目標達成情況如圖4所示.

從圖4可以看出學生總體達成情況優良，19級學生的各課程目標達成度均高于18級，說明學生的自主學習能力、實踐能力、創新能力及解決復雜問題的綜合能力都得到了進一步提升.

4 結語

“線上+線下”混合式教學模式，是將互聯網信息技術與教學進行了高度融合，體現了“以學生為中心”的現代化教學理念.利用網絡教學平臺，學生開展了個性化學習，課中擴展了學生的學習空間和授課容量，課中的參與式學習方式充分發揮了學生學習的主觀能動性，增強了師生的情感交流；課后的擴展學習使學生學以致用，實現了知識的內化；教學平臺的學習日志，便于教師課后分析與評估，進一步推進教學改革.該混合式教學模式也有需要改進的地方，如課前課后的線上活動會占用學生較多課外時間，課中的線上教學活動

會占用較多課堂時間，如何在線上與線下時間之間取得平衡等，是以后教學過程中需要不斷改進和完善的地方.

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［責任編輯：李 嵐］