PBL教学模式下《操作系统》课程教学改革

胡永 杨晓波 孙海霞王东

摘 要：研究PBL教学方法，对于操作系统这样一门理论理解和实践应用并重的课程运用以问题为导向的教学方法，将学习与任务或问题挂钩，强调把学习设置到特定的、有意义的问题情景中，通过学习者的自主探究和协同合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的学科知识，形成自主学习的能力和解决问题的技能。

关键词：操作系统；PBL；教学改革；用例

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2013）08-0239-03

《操作系统》是计算机类专业的核心基础课，重在实践。作为专业必修课在学科层次结构中起关键作用，对该课程的掌握程度影响学习者的学科发展方向及专业水平。本课程要求掌握操作系统的基本概念、原理以及方法，掌握其作为用户和操作系统的接口对整个计算机系统进行的管理和控制功能。作为数据库管理系统，计算机网络等课程的前期基础课程，为开发各种系统软件和应用软件提供基础知识储备。

一、PBL教学法简介

（一）PBL教学法

PBL教学法是目前全球范围内非常流行的一种教学方法，该方法于1969年由美国神经病学教授Barrows在麦克马斯特大学第一次提出，PBL的教学理念认为问题是选择知识的依据即学习的起点，教学实施过程中应该是先问题而后内容。不同于传统的以学科为基础的教学方法，PBL教学法以问题为导向，注重学生的主动学习，并不以教师讲授为主。PBL教学法的基础是信息加工心理学和认知心理学，在建构主义学习理论范畴之内。建构主义有这样的认识，知识并不是通过教师传授而获得，而是通过学生在一定的情境中，借助相关人员的帮助，比如说学习者之间的相互沟通，共享学习资料等获得。当前大部分高校在医学类等专业教学过程中普遍使用PBL教学法，取得了理想的教学效果。

（二）PBL学习空间

PBL的学习空间划分为问题空间以及信息空间两部分，在计算机支持PBL学习环境中这两个子空间都发挥着关键作用，为进行协作问题求解力图建立开放式的学习环境，使得学习过程中帮助学习者获取最多信息。分析PBL学习过程，解决好下列三个阶段：即问题阶段、学习阶段以及解决阶段。PBL学习过程中，第一步要从问题出发，并且始终以问题为中心展开学习，也就是说整个学习过程其实就是瞄准某一相关问题，获取与该问题有联系的信息直到最终得到问题答案的过程，既进行了高效率的学习，又形成了对目标问题的多方位求解途径。

（三）PBL基本要素

1.学习用例。学习用例是基于问题学习的核心，并不仅仅局限于某一单方面，可来自教师、教程以及网络资源等。用例可以以多种方式呈现，比如某一案例、某一研究报告或某一段视频资料等，设计优质的学习用例是教师组织该教学法的核心工作。用例必须目标明确，应该涵盖在相关课程知识体系以及认知结构框架之内，教师要对相关教程中的教学内容进行精心设计，要符合学习者特点，难易程度要适中，最好是学习者比较熟知且带有一点趣味性；任务的设计要考虑连续、渐进以及层次性。学习者通过学习用例展开自己的学习过程时，本质学习工作并不是求解，分析、思考、在相关问题解决的过程中挖掘必要信息，进行逻辑推理和思考，学习相关知识以及收获问题求解技能才是这些用例的本质目的。

2.分组协作学习。协作学习在PBL学习过程中非常关键，教师只是作为一个辅助者，或者对于学习者来说更客观的是作为一种资源，学习者自己负责相关模块的学习，在平等的基础上进行师生之间的交互。分组是以学习者为中心进行的，每组人数一般为4到8人，学生在各个小组内开展工作。通过教程、图书馆、网络、教师等途径各分组学生自己查找并获取必要资源，教师的主要工作是促进及帮助每个小组的学习过程，推荐策略使学生高效利用相关学习资源，协调各分组之间的技能交互。小组内任务划分必须明确具体，团队协作过程中各组员都对其他组员负有责任，协作学习过程中产生激励，分担压力，不仅锻炼研究能力，也要增强协作精神与意识。

3.任务实施与考核。教师为学生提供支持指引学生参与到实训任务中，以学习者主动解决问题为主，在任务完成过程中探索、发现、创造性学习，经历解决问题的全部过程。遇到问题时可以通过互相探讨、咨询教师、翻阅资料等方式获取有用信息，促使学习者主动借助网络及图书馆等资源。重视学习者实际操作调试能力的考核，开展考核内容及考核方法革新，建立学生电子档案，记录平时提问、实验任务完成情况等，全面公平地反映学生实际水平。

二、PBL教学模式下《操作系统》课程教学改革可行性分析

（一）操作系统课程教学主要问题

1.课程理论性强、教学方法单一。该课程理论性太强且大部分内容抽象枯燥，当前很多大学生普遍重技术轻理论，从而对这些基础理论课程的学习不够重视。教师重点偏向理论教学，与操作系统实际使用的融合存在距离，学与用之间互动不够。教学方法机械死板，教学手段单一，以课堂讲授为主要教学方式，忽略了学生的主体地位，没有充分调动学生的主观能动性。

2.实验教学环节相对薄弱。大部分高校操作系统课程实验学时数较少，基本都在十个学时左右，有部分高校甚至没有开设实验课，学生参与研究性学习的机会很少，学习兴趣普遍不高，基本上没有自己动手分析设计一个具体的操作系统实例的过程，理论与实践没有良好结合，学习者基本上只掌握了一些基本概念，学习效果并不理想。

（二）PBL教学模式下《操作系统》课程教学改革可行性

通过分析最近几年的教学活动，总结得出西藏民族学院学生对于操作系统课程的学习过程存在下列薄弱环节，首先由于高级语言程序设计以及数据结构等前期课程的学习欠缺，不能良好进入后期专业课程学习，前后期知识没法有效融合；其次很难独立开展某一具体问题的思考、分析以及解决等，不能有效锻炼逻辑思维。通过任务驱动来促进学习兴趣及学习动力，根据相关教学内容设置具体任务，将有关知识点穿插在该任务中展开本节课程的学习，在兴趣驱动下进行分析、思考、解决、总结。

PBL教学法能够营造轻松、主动的学习氛围，学生能积极主动的畅所欲言，充分表达自己的观点，获得其他同学和老师的信息比较容易，使相关问题尽可能当场暴露。分组讨论除了加深理解基础理论，还可以不断发现并解决新问题，缩短学习过程，加深印象。课程主要任务是理解基本概念、基本原理和实现技术，分析我院学生尤其区内学生的学习特征，结合PBL教学模式，在教学过程中按照学生的学习进度及实践能力掌握程度的基础上采用任务驱动法。

任务实施过程中以学生自主开发为主，通过具体任务的演示使学生能够动手实现。教师为学生提供支持侧重引导学生参与到实训任务中，检查任务的进展情况，及时进行归纳小结，指示知识及技能要点，总结实践模块以及理论知识点。任务完成过程中学生主动经历全部解决过程，亲自体验探索、发现以及创造的学习过程。比较复杂的任务将其分解成若干子任务，任务划分好后根据学生特点将各子任务布置给各小组，学生首先对任务进行思考分析，实践操作完成后给教师提交文档报告等。通过巡回指导教师可以分析各组完成情况并根据学生提交的相关文档检验教学效果。

目前国内各高校在操作系统课程的教学过程中使用PBL教学方法还处于初级阶段，研究较少。分析操作系统课程本身的特点，PBL教学方法非常适合操作系统课程的教学，分析该课程教学过程及知识结构，教学过程构架比较适合采用以问题为主轴，我院学生尤其区内计算机相关专业学生学习此类较抽象专业课时更适合使用问题导向吸引其学习兴趣。

三、PBL教学模式下《操作系统》课程教学实施过程

（一）授课教师进行相关培训

一般情况下大学课程教学活动过程使用比较普遍的是问题式教学法以及讨论式教学法，它们和PBL教学法在教学理念、组织及形式上区别较大。具体实施PBL教学法之前教师应该加强学习，转变教育观念，从前台隐向后台，由主讲变成主导，指导学生认知学习技巧，策划教学内容、制作纸质或电子教案、提供教学所需资源、把握教学过程、正确引导和促进教学实施，评价及总结教学效果。授课教师必须深刻认识和学习PBL教育观念，注重教学实施过程中的各个环节，保证教学设计的质量。

（二）教学用例设计

针对具体任务学生要自主探究进行问题解决，所以任务驱动教学法的关键工作之一是任务的设计，要保证各部分实训任务之间有相关联系也要使学生有切入点。设计者应该全面把握具体用例对于学习目标的指导性、问题所处的情景、学生的认知水平、资源可获取性、技术难度等方面。

（三）引导学生进行问题识别

指引学生以合理的方式识别问题，探讨问题，鼓励他们进行更深层次的思考。让学生自发融入学习内容情景之中，积累专业经验，培养专业技能。启发学生在具备一定的基础之上挖掘自己所掌握的知识内容，采用叙述或探讨的方式描述自己对问题的理解，然后在小组内部交流对相关问题的认识，对专业知识进行梳理和回顾，为掌握及应用专业知识和技能解决实际问题积累经验和基础。

（四）组内交流、协作学习

基于问题识别，形成有关该问题本质的假设，提出各种解决方案并归纳可以进一步发掘的问题，识别有用概念以便应用到具体问题，借助专业知识和技能进行问题解决。开拓自发学习的领域，主动分析并利用组内成员提供的资料及他们对问题的看法和解决方案，进行专业研究和学习。在此基础上各学习小组内部展开交流沟通，最终对问题的解决方案进行总结分析，然后依托PBL问题思考相关领域内的专业知识。

（五）建立合理评价体系

教学评价的主要目的是加强师生间的知识交流与配合，促进被考核者综合能力的不断进步。能够敦促学生不断开拓进取，不断更新自我认识。考核者获得考核对象的相关反馈信息后，能够在第一时间对教学过程进行反思与调整，使教学水平得到锻炼和提高。

PBL教学评价呈现多元化、多样化等特点，教学评价的目的是激发学生进行知识探索。评价PBL教学效果、评价培养学生进行团队协作能力以及评价PBL的教学适应性等。PBL教学过程更注重教学实施过程中学生的表现而不仅仅是教学结果，即重视对学生学习过程的评价，结合自我评价、结合教师与学生相互评价。

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