智慧學習環境下計算機操作系統課程創新案例導學模式的研究與實施

摘要：數字化時代推動了智慧學習方式的發展，這是一種以數字化學習為主導、泛在學習為基礎的自主學習模式。該文基于智慧學習環境，構建了“一核多輔”的創新案例導學模式，并將其應用于計算機操作系統課程教學中。實施過程包括引導、搜集、演示、翻轉、說課及延續6個階段。研究結果表明，該模式有效改善了傳統案例教學中的弊端，提升了學生的自主學習能力和學習效果，為智慧學習環境下的案例教學體系提供了有益的參考。

關鍵詞：智慧學習；案例導學模式；自主學習；信息化教學；混合式教學

中圖分類號：G42" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）12-0117-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

智慧學習是一種結合計算機及其他信息科學技術的新型學習方式，代表了21世紀的學習趨勢和現代教育理念。在這一教育模式下，教育者可以利用計算機，特別是互聯網技術，結合信息化教學、個性化教學和多媒體教學等方法，使學習者遵循自主學習原則，不受時間和地點的限制，追求個性化的學習目標，從而達到最佳學習效果。智慧學習的關鍵在于建立完善的信息化環境，以支持個性化學習[1]。此外，智慧學習還可以幫助教師統計學生的學習情況，及時發現和解決學習中的問題，調整教學計劃，從而提高教學效率和質量。

案例教學作為一種常用的教學手段，因其貼近生活、情境化的特點，能夠有效抓住學生的關注點，激發學習興趣，促進學生積極探索和解決問題的能力。通過案例教學，知識的獲取從被動接受轉變為主動探索，顯著提升了學習效果。同時，案例教學能夠充分發揮學生的自主學習和探索能力，增強學習興趣和信心，使學生在學習中獲得成就感和愉悅感。學生不僅能夠掌握基本的知識概念和原理，還能將其應用于實際生活中，從而縮短理論與實踐之間的距離。

然而，傳統的案例教學模式存在諸多弊端，如教師主導、學生被動接受、案例更新緩慢等，這些問題限制了其教學效果的發揮。因此，結合智慧學習環境，創新案例導學模式，構建更為高效的教學體系，成為當前教育改革的重要課題。本文旨在探討基于智慧學習的創新案例導學模式，構建“一核多輔”的教學案例體系，并在計算機操作系統課程中實施與驗證。

1 傳統案例教學弊端

傳統案例教學模式通常遵循簡單的三步流程：提出問題、分析問題、解決問題。在這一模式中，教師承擔主導作用，學生被動接受信息傳遞。圖1展示了傳統案例教學的基本流程。

然而，傳統案例教學模式在實際應用中效果并不理想，存在諸多弊端，具體表現如下。

1.1 認識誤區

一些教師將案例教學誤解為簡單的事例教學，即通過講故事或舉例子來豐富課堂內容，旨在提高學生的興趣。然而，這種間斷性的表述方式難以讓學生對所授知識保持持續的關注，未能從教學方法、流程和內容體系上進行徹底變革，更多地依然是理論傳授，無法發揮案例教學的真正價值[2]。

1.2 教師角色定位有偏差

在傳統案例教學中，教師往往處于主導地位，學生則處于被動接受的狀態。教育理念“授人以魚，不如授人以漁”強調應培養學生的自主學習能力和學習欲望，而非單純傳授知識。在傳統模式中，教師重視知識傳授，輕視探索與思考，導致案例教學的重心未能有效轉移到學生的自主探索上，限制了教學質量的提升[2]。

1.3 教學案例適用性不強

目前教學中使用的大多數案例較為陳舊，缺乏針對性和時效性，難以引起學生的興趣，從而影響案例教學的效果。此外，單門課程的教學案例數量有限，案例之間缺乏關聯性，不貼近實際生活，趣味性差，適用性不足[3]。

1.4 案例教學組織方式不當

傳統案例教學往往先講授理論知識，再用案例驗證理論。這種教學順序容易導致學生對課程失去興趣，理論知識掌握不牢固，未能培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，案例教學未能充分發揮其應有的作用，學生的綜合能力得不到有效鍛煉和提升。

1.5 難以適應不同學生的需求

學生在知識背景、學習能力和興趣點上存在差異，而傳統案例教學通常采用統一的教學內容和方法，難以滿足不同學生的個性化需求。這可能導致部分學生感到內容枯燥或難以理解，影響學習效果。

1.6 評估方式單一

傳統案例教學主要依賴考試或作業成績來評估學生的學習效果，評估方式較為單一。這種方式無法全面反映學生的真實水平和潛在能力，容易忽視學生在實際問題解決能力、創新思維和實踐能力方面的表現。

綜上所述，傳統案例教學模式存在諸多弊端，亟須教師在教學方法和策略上進行創新，結合現代科技手段，提升教學的互動性和實踐性，以更好地滿足學生的個性化需求，培養其解決實際問題的能力。

2 一核多輔教學案例體系設計

傳統案例教學模式存在案例更新速度慢、學生互動性和參與感不足，難以滿足不同學生的個性化需求。數字化時代的到來為克服這些弊端提供了完善的技術支持。智慧學習環境的搭建極大地便利了教師的教學活動和學生的學習過程。在此背景下，構建“一核多輔”的教學案例體系，以進一步提升教學效果勢在必行。

2.1 體系結構設計

“一核多輔”教學案例體系，即“一個核心案例+多個輔助案例”的結構設計。這一模式通過精選具有代表性的核心案例，配合多個相關的輔助案例，形成多層次、立體化的教學案例體系。核心案例作為教學重心，解決課程的關鍵問題；輔助案例則作為擴展，涵蓋不同層次和角度的問題，增強案例教學的深度和廣度。

2.2 案例選擇標準

在構建“一核多輔”體系之前，需進行充分的教學準備和案例篩選。團隊教師應根據課程教學大綱，提煉出每一章節的重點與難點，針對性地設置與之密切相關的核心案例。核心案例的選擇應通過團隊研討，確保其典型性、適用性和時效性[4]。此外，教師需根據每個重點小節提煉出相應的輔助案例，作為核心案例的拓展，進一步豐富教學內容。

2.3 案例體系應用示例

本文以計算機操作系統課程為例，該課程是計算機科學與技術、軟件工程、物聯網工程等相關專業的主干課程，是計算機組成原理、數據結構等基礎課程的重要延續，同時也是編程思維的深度開發和拓展，具有承上啟下的重要作用。基于此，構建的一核多輔案例體系如表1所示。

表1" 一核多輔案例體系表

[序號 課程模塊 核心案例 輔助案例 1 引論 操作系統發展史 Windows操作系統分析 Linux操作系統分析 安卓操作系統分析 2 進程管理 生產者-消費者問題 模擬進程狀態轉換演示 哲學家就餐問題 讀者寫者問題 共享緩沖區問題 死鎖的產生和解除 3 存儲器管理 內存分配問題 Cache的由來 固定分區和可變分區分配方式對比 段式存儲與頁式存儲的對比 虛擬內存的產生與發展歷史 4 I/O管理 設備管理技術簡介 共享設備和虛擬設備 微內核系統 5 文件管理 文件管理系統設計 文件尋址方式 文件的共享與保護 ]

2.4 模式優勢

“一核多輔”模式通過核心案例的深入探討，結合多個輔助案例的延伸分析，能夠有效提升學生的理解深度和應用能力。同時，該模式促進了案例的動態更新，增強了教學內容的時效性和針對性，提高了學生的參與感和互動性。此外，教師在設計和實施過程中，通過合作與研討，提升了自身的專業素養和教學質量[4]。

2.5 教師要求

構建“一核多輔”案例體系需要教師具備較強的專業知識和教學經驗，能夠深入理解課程內容，精心設計案例，確保其科學性和實用性。同時，教師應具備良好的協作能力，能夠與團隊成員共同研討、篩選和優化教學案例，不斷提升案例教學的質量和效果。

3 基于智慧學習課堂案例導學模式的實施

計算機操作系統課程的教學需要借助智慧學習環境，包括智慧教室、教學網絡平臺等，以實現教與學的深度融合，從而有效利用智慧資源，變革教學手段，促進智慧交互。智慧學習環境不僅包括網絡教學云平臺，還涵蓋微視頻資源庫等多種資源[5]。網絡教學平臺為師生及生生之間提供了交互環境，教師可以通過平臺發布學習資料，引導學生發現問題、查閱相關書籍、總結問題、收集反饋，并鼓勵學生以小組為單位討論解決問題，分享學習成果。整個教學過程中以學生為主體，教師為輔助。微視頻資源庫則拓展了學生的學習途徑，助力其獲取更多學習資源。基于智慧學習課堂案例導學模式如圖2所示。

3.1 實施過程

基于智慧學習的課堂案例導學模式的實施過程包括課前準備、課堂實施和課后總結三個主要階段，具體如下。

3.1.1 課前準備

1） 高質量學習資料

課程視頻學習資料由中國大學慕課提供，精選三個以上精品課程資源，支持學生自主學習和研究。微視頻學習資料用于提出主要問題，細致講解關鍵知識點，由授課教師總結提供，支持學生的碎片化學習。書籍學習資料通過網絡教學平臺超星學習通在線提供多本電子書籍，方便學生閱讀和學習。作業測試資料由授課教師根據重要知識點創建題庫，通過超星學習通網絡教學平臺發布，以檢測學生的學習成果。

2） 創建實驗班

將計算機科學與技術專業的學生分為兩個班級：實驗班和對照班。實驗班采用案例導學教學方法。對實驗班學生進行分組，每組成員投票選出一名組長，負責協調與分配學習任務。

3.1.2 課堂實施

課堂實施以《計算機操作系統》第二章“進程同步”中的“生產者與消費者問題”為例，具體流程如下。

1） 聯系實際，引出問題

案例導入：通過視頻或照片引入“銀行賬戶存取錢”案例。描述小明在同一時間取出500元和存入2000元，假設無存取錢的互斥機制，討論賬戶余額變化。

教師點撥：引導學生認識到這是一個經典的進程互斥問題，結合之前講授的進程P/V操作相關知識，進一步學習。

2） 依靠信息技術，獲得初步理解

資料提供：推薦中國大學慕課中有關進程互斥問題的視頻資料，鼓勵學生擴展至其他相關資源。

任務發布：指導學生查閱資料，總結此類問題的特點，提出理論解決方法，并將學習總結以作業形式提交至學習通。

3） 教師輔助，學生演示

歸納總結：任課教師根據學生提交的學習總結，歸納出同類問題，并統一歸納為生產者—消費者問題。

問題描述：描述系統中有一個生產者進程和一個消費者進程，生產者每次生產一個產品放入緩沖區，消費者每次消費一個產品。生產者和消費者共享一個初始為空、大小為n的緩沖區。

學生演示：選取兩名學生，分別扮演生產者和消費者，通過實際操作展示生產者和消費者速度不同導致的緩沖區狀態變化。

4） 翻轉課堂，學生主導

小組討論：每位學生結合查找資料，在小組內發表意見，由組長主持，選擇代表匯報各組的解決方法。其他小組記錄且不可打斷，僅可補充。

5） 教師說課，講解知識

歸納總結：教師對學生的資料和解決方案進行歸納，總結問題的關鍵點。

理論結合：將學生的解決方案與理論知識點融合，重點講解知識點，幫助學生帶著問題、帶著思考學習，增強知識理解和應用。

案例總結：總結生產者—消費者問題存在的共同特點。

關系分析：分析題目中各進程之間的同步和互斥關系。

整理思路：根據各進程操作流程確定P/V操作的順序。

設置信號量：根據題目條件確定信號量的初值。

6） 問題延續，新識重用

問題延續：探討多個生產者和消費者情況下的新問題。

新識重用：提出新的場景（如家庭中不同成員向盤子中放取不同水果） ，用P/V操作實現過程，增強學生對概念的理解和應用。

3.1.3 課后總結

1） 課后答疑：學生通過學習通、釘釘、微信、QQ等多渠道與教師聯系，教師進行有針對性的答疑。

2） 課后作業：在網絡教學平臺發布客觀題和主觀題作業，以鞏固所學知識，培養學生解決類似問題的能力，避免死記硬背。

3.2 實施效果

上述教學環節設計充分體現了學生主體、教師主導和能力培養為本的現代教育理念。課程教學與學生綜合能力的培養有機結合，教師的啟發與學生的思考交流形成了積極的課堂互動，使課堂成為引導學生自主學習、探索問題、解決問題以及培養能力的教育平臺。

4 總結

本文基于智慧學習環境，設計并實施了創新的“一核多輔”案例導學模式，并在計算機操作系統課程中進行了具體應用。通過引導、搜集、演示、翻轉、說課及延續6個階段的教學流程，成功克服了傳統案例教學模式中存在的教師主導、學生被動、案例更新緩慢等弊端。研究結果表明，該模式顯著提升了學生的自主學習能力和學習效果，增強了課堂互動性和參與感，為智慧學習環境下的案例教學提供了有效的實踐路徑。

未來，本文的研究成果可進一步推廣至其他學科領域，結合不同課程特點，優化案例選擇和教學策略。此外，隨著信息技術的不斷發展，智慧學習環境將更加完善，相關教學模式也需不斷創新與調整，以更好地適應教育發展的需求。進一步的研究將側重多學科跨界應用、個性化教學路徑設計以及教學效果的長期跟蹤與評估，力求為現代教育改革提供更加全面和深入的理論支持與實踐指導。

參考文獻：

[1] 高丹陽，桑笑語.智慧學習環境下的個性化學習模式探究[J].中國教育信息化，2020，26（19）：27-31.

[2] 王賀，張秀梅.案例導學教學模式在數據結構課程中的運用[J].科技資訊，2019，17（10）：104-105，107.

[3] 高潔，梅愛敏，呂晶，等.基于情景案例導學的混合教學模式在醫學影像學教學中的應用[J].中國多媒體與網絡教學學報（上旬刊），2022（12）：41-44.

[4] 李文柱，楊金云，郝勛，等.創新案例教學模式 實現高效職教課堂[J].職業，2014（33）：48-50.

[5] 林文凱，徐薇.“Seminar-PBL”混合教學法在研究生“旅游經濟與產業”[J].大學：教學與教育，2021（23）： 66-68.

【通聯編輯：張薇】