OBE教育模式下的操作系统课程教学改革

邱剑锋 朱二周 周 勇 仲 红

摘要：由于操作系统课程本身理论性较强，同时教学过程中缺乏对学生学习结果的有效评价方式，实现操作系统课程教学目标存在一定的难度。文章提出将OBE教育理念引入该课程，变以教学内容驱动为学习结果驱动，即“学习结果一教学内容设计一评价体系”的新教学模式，进一步提高教学质量和人才培养质量。

关键词：OBE教育模式；学习结果；操作系统

1 0BE教育模式的研究概述

基于学习结果的教育模式（outcomes-basededucation，简称OBE）最初起源于20世纪90年代西方国家的基础教育改革。1994年，美国学者William G.Spady对OBE作出如下解释：“对教育系统中的每个环节进行清晰地聚焦和组织，确定一个学习的目标，围绕这一目标使学生在完成学习过程之后能够达到预期的结果”。文献[1]中提出学习结果的定义能够对整个课程的教学活动和学生学习的效果产生巨大的驱动作用。澳大利亚的教育学者将OBE看做是基于学生学习结果的教育过程，将OBE模式下课程的教学计划、教学大纲等都作为实现特定目标的手段，由特定的学生学习结果对整个教育过程进行驱动。

国内研究方面，文献[2]对OBE教育模式进行充分研究，总结OBE教育模式所包含的“两个目标、三个假设和四个原则”，并且指出“如果不是以这四项原则为落实的中心，它就不能被称为真正的以结果为基础”。文献[3]在对OBE教育模式进行充分研究的基础上，对在汕头大学具体实施OBE教育模式进行实践和探索，为建设有弹性、高水平和可持续的OBE工程教育模式提供了有意义的借鉴。在OBE教育模式下，教师需要事先对学生完成学业时应该具备的能力有个明确而清晰的认识，以此为目标设计整个教学活动，包括教学计划、教学大纲、评价模式等，以保证实现预期的教学目标。在这种模式下，相对于传统的以教学内容驱动的教学活动，以学生学习结果作为教学驱动力成为一种新的教育模式。

OBE教育模式强调以学生的学习结果为驱动力，进而反向设计教学活动和评价标准，以利于学生的学习。OBE教育理念促进教师更好地优化教学环节和教学内容，更新教学方法，重视对学生学习效果的评价，进而提高教学质量。笔者以操作系统课程为例，从微观的角度，在操作系统课程建设中引入OBE教育理念，探讨提高操作系统课程建设的新的有效途径。

2 操作系统课程特点及现状分析

操作系统是计算机学科的专业核心课程之一，也是重要的专业基础课程。在传统的操作系统教学模式中，理论知识的传授是教学过程的主要驱动力，主要涉及操作系统的基本概念和基本原理，包括进程管理、存储管理、设备管理、文件管理等。由于缺乏对学习结果的有效评价手段，加上操作系统课程本身理论性较强，学生在学习过程中难以深入理解相关概念和原理。这种传统教育模式中存在的知识传授与教学结果相背离的现象，往往导致教学目标难以顺利实现。传统的操作系统课程教学主要存在以下几方面的问题。

（1）传统的教学方式强调以教学进程为导向，要求学生按既定的教学计划、时间、进度等开展学习，忽视了学生“学习结果”这一根本目标。

（2）在教学模式上强调以知识导向为主，忽视对学生能力的培养。传统的操作系统教学强调知识导向的教学模式，教师关注的是教学内容，学生关注的是对获得知识的总结和整理，缺乏对学生推理、评价等多方面能力的培养。

（3）传统的教学方式强调以教师为中心，学生按照教师的要求完成学习任务。这种学习形式单一，需要引入团队协作的方式，从多角度提高学生学习的效率。

此外，传统的操作系统课程教学以教学内容驱动教学过程，缺乏对学生学习结果的考核评价。授课过程以理论知识的讲授为主，学生被动地接受知识而缺乏对知识点的深刻理解，即“知其然而不知其所以然”。整个教学过程以完成教学内容为目标，强调学生按既定的时间和进度进行课程学习，加之考核评价方式单一，难以对学生的学习结果给予正确有效的评价。为了适应我国工程教育的需要，结合安徽大学应用型本科人才培养的要求和特点，我们在操作系统课程建设中引入OBE教育理念，以学习结果为导向，以学生为中心，协同教学，从教学目标、教学内容、教学手段、学生评价等方面开展基于学习结果的操作系统课程教学改革与探索。

3 0BE教育模式下的操作系统课程建设

OBE教育模式是以学生为中心、以学生学习结果为导向的面向结果的教学模式。这种教学模式以学生通过学习能够获得什么和掌握什么技能作为教学活动的基础，构建学习结果评价模式，同时要求教师引导学生自主学习，注重学乍个性发展，培养学生自主学习的积极性，提高教学效率。

3.1 以学习结果为导向，优化课程教学内容，建立层次化的教学模式

在OBE教育理念下，教师应以学生学习结果为目标导向，对操作系统的教学内容加以优化，引入“基本概念学习一源码分析一算法仿真”的三段式教学模式，同时对学生在每一个阶段的学习实施有效的评价。在操作系统基本概念中，进程调度是一个重要的核心问题，如何选择适当的调度策略，对整个系统资源的利用率和系统的吞吐量都有着至关重要的影响。

（1）调度策略之基本概念学习。根据OBE的理念，教师需明确这一阶段对学习效果的要求：掌握常用的进程调度策略，理解在选择调度算法时需要考虑的若干准则；然后由学习效果的要求反向设计教学内容，主要包括先来先服务、短进程优先、时间片轮转、高响应比优先等调度策略，公平性、有效性、响应时间、周转时间、系统吞吐量等衡量调度算法优劣的各种因素。尤其需要说明的是上述因素之间有时是相互矛盾的，教师要根据系统具体的要求进行取舍。这一阶段的考核可以通过课堂提问、练习等多种方式完成。

（2）调度策略之源码分析。如果说基本概念的学习是基础，那么源码分析环节就架起了从理论到实践的桥梁。传统的操作系统教学中，由于种种原因，教师没有或者很少加入对操作系统源码的分析，往往会导致从操作系统理论教学直接进入操作系统课程设计这一实践课程的教学时，学生难以接受，教学效果不佳。源码分析主要是结合Linux操作系统，将操作系统的基本理论落实到具体的操作系统实践中，让学生理解在Linux操作系统中如何实现操作系统基本概念。教师要针对进程调度策略的教学，根据OBE教育模式，明确学生在经过这一阶段的学习后能够达到的目标，即“理解Linux操作系统进程调度策略及选择调度算法的准则；具备分析操作系统源码的能力”，并据此设计相应的教学内容。评价方式可以采用课堂提问、分组讨论、撰写分析报告等多种形式，以激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

（3）调度策略之算法仿真。操作系统是一门实践性较强的应用型课程，学生对操作系统的理解和应用最终需要通过实践教学环节完成。算法仿真是在理论教学和源码分析的基础上，由学生自己动手实现一个或若干个调度策略，在这个过程中进一步加深对基本概念的认识，提高实践能力。考核方式上可以让学生分组，每组完成一个指定的功能模块并撰写研究报告，最后以答辩的考核方式对学生加以评价。

3.2 以学习结果为导向，优化操作系统课程实验教学，提高学生的动手能力

在操作系统课程设置中，操作系统实验依附于操作系统理论教学，与单列的操作系统课程设计不同，其目的在于使学生通过实验能够深化对操作系统基本原理和概念的认识，激发学生自主学习的积极性，为下一步进行操作系统课程设计打下坚实的基础。由于在实验项目设计中缺乏明确的目标导向，学生对实验项目“兴味索然”，影响实验课程的教学效果。

学生的学习过程往往是一个有计划和循序渐进的过程。根据学生在学习过程中表现出来的这种“渐近性”特点，教师可在操作系统实验教学中引入OBE教育模式，将实验教学分为3个阶段，针对各阶段制订相应的学习目标。实验教学的阶段性目标见表1。

根据每个阶段的目标，教师可由OBE模式下的反向设计原则设计每个阶段的教学内容。

第1阶段：实验基础部分。该阶段针对实验教学的要求，指导学生复习相关知识点，即“温故”，引导学生自学，为后续实验打下较好的理论基础。

第2阶段：验证性实验。该阶段主要是让学生熟悉Linux环境下的基本功能和初步的系统管理实验，包括系统的安装、用户接口、编程环境、系统管理工具，熟悉操作系统的运行环境，为后续实验奠定基础。

第3阶段：设计性实验。这部分内容在实验教学中属于相对较难的环节，包括进程调度策略（FCFS、SJF、RR等）、存储管理及页面置换策略（分页、分段、虚拟存储、页面置换等）、文件系统模拟等。在教学要求上，教师可以根据实验的代码量和规模将实验分为必做和选做并对学生分组，以组为单位汇报实验结果，同时给予相应的评价。

3.3 以学习结果为导向，建立多元化、标准化的评价模式

OBE中的“结果”反映到操作系统的教学中即是学生通过课程学习所获得的能力，这种能力可以表现为对知识点的理解能力、运用知识解决实际问题的能力、个人的表达能力、学生间的相互合作能力等。以往通过一张试卷、一个分数进行考核的方式过于简单，以偏概全，难以体现学生学习的结果。OBE理念以学生的能力培养为第一要务，因此教师应该以多元化的方式检验学生的学习效果，重点考查其学习成果是否与预期目标相匹配。多元化的评价模式见表2。

OBE教育模式中的评价手段能够有效反映学生学习的结果，考查学生在学完某一个知识点后所具有的能力，然后由评价的结果反过来进一步促进教学内容和教学手段的优化，提高教学质量。

4 结语

OBE的教育理念作为一种对传统教育模式的革新，在教学内容的优化、教学手段的更新以及评价体系的合理设置上有着重要而现实的指导意义。笔者从微观的角度，在操作系统课程建设中引入OBE理念，在一定程度上对操作系统课程的教学内容、教学策略和评价模式进行了改革与探索，未来将把OBE的理念用于相关课程的课程群建设中，为进一步发挥OBE教育模式在教学中的指导性地位奠定基础。

参考文献：

[1]AccessPress Lite.Literature rcview outcomes focusde education in universities[EB/OL].[2014-11-04].http：//www.waste-removal-companies.com/literature-review-outcomesfocused-education-in-universitics/.

[2]姜波.OBE：以结果为基础的教育[J].外国教育研究，2003，30（3）：35-37.

[3]顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式：汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37