CDIO为导向的计算机操作系统课程教学改革

梅莹莹　张继山　张钟元

摘要：计算机操作系统是高等学校计算机科学与技术专业的专业课之一，教学过程中也存在很多问题。本文以CDIO工程教育理念为导向，分析了当前计算机操作系统课程的现状，并提出了具体的改革措施。

关键词：CDIO；计算机操作系统；教学改革

中图分类号：G641 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0142-02

操作系统是高校本科计算机科学与技术专业教学体系中专业核心课程之一，操作系统课程的教学目标应致力于培养学生创新意识、创新思维、创新精神和创新能力[1]。在当前教育环境下，为了提高学生的动手操作能力，满足工程教育的需要，在实际教学过程中把CDIO教育理念应用于《计算机操作系统》课程的教改中。

1 CDIO教育理念

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO 的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。CDIO是当今国际高等工程教育的一种创新模式，其核心理念是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[2]。CDIO 培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标[3]。

2 CDIO在《计算机操作系统》课程中的应用

操作系统是计算机系统软件和硬件之间的接口，是用来管理计算机系统的软件和硬件资源。因此，操作系统课程在计算机知识架构中具有承上启下的作用[4]。但在应试教育的大环境下，学生动手能力差，课程理论性强并且很抽象，学生难以理解。CDIO教育模式的引入，能有效地改善教学效果，提高学生的动手能力。

3 《计算机操作系统》课程教学现状

3.1教材陈旧、重理论，与工程教育教学目标有一定差距

当前，各大高校操作系统的教材大都重理论、内容陈旧，更新少，基本都是对原理的理论深入探讨，缺乏对实践部分内容的介绍，单纯对理论知识的掌握无法使学生真正掌握操作系统课程的设计理念。

3.2理论部分内容抽象、连贯性不强

纵观操作系统课程，可以看出都是围绕操作系统的五大功能：处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和作业管理展开的。这五大功能彼此联系，是操作系统的核心。但课程的内容与Windows、Linux、Android和IOS等系统又有很大的差距，造成学生实际所学的理论知识和动手操作部分脱离。学生学习起来比较枯燥，无法调动学习的积极性和热情。同时教师在讲授的过程中也经常遇到理论强、知识不连贯等问题，一定程度上影响教学效果。因此，需优化知识架构，软硬结合，解决所学知识不连贯、不系统的问题，达到CDIO的教学目标。

3.3实验手段单一、实践意识不强

以我校为例，计算机操作系统的教学内容包括理论部分（40课时）和实验部分（8课时），共计48课时。实验部分主要内容有：进程调度算法、银行家算法、模拟内存分配与回收和页面置换算法等，可以看出实验部分课时很少，并且内容大多都是验证性的，自主设计性的实验很少，所以便无法调动学生学习的积极性和对编程的热爱，再加上学生本身对设计性问题的恐惧心理，更无法提高学生的创新能力。实践部分的掌握也是对理论部分内容的强化，并进一步应用理论知识解决实际问题，达到实践能力培养的目标CDIO。

4 CDIO模式的课程教学改革

通过以上分析，可以看出在传统教学模式下，《计算机操作系统》的课程教学存在很多弊端，同时在“实践应用能力培养与基础理论教学并重，突出工程化实践能力和职业素质培养”的教学理念指导下[5]，结合CDIO教学大纲的内容，尝试从以下几个方面进行课程教学改革。

4.1以实例为核心，理论联系实际教学

在“计算机操作系统”课程的教学过程中，始终以实例为核心，真正体现CDIO模式把培养目标融入整个课程体系，在课内活动和课外活动中具体落实每一个能力点[6]，真正做到“做中学”和“基于项目学习”。例如在处理器管理的教学中，在讲授进程同步的时候，可列举司机和售票员的例子；在讲授进程互斥的时候，可以列举甲乙二人过独木桥的案例。在介绍并发性与并行性的区别时，学生较难以理解，可以借助生活实例如：妈妈给哥哥和妹妹喂饭以及两人植树（各一把铁锹以及共用一把铁锹的情况）的案例。通过实例引导学生、通俗讲授，便于学生理解，能够调动学生的学习兴趣，激发学生的学习主动性，活跃课堂气氛，增进师生交流。

4.2 建立了MOOC网络教学平台

本着“一切为了学生，为了学生一切，为了一切学生”的服务宗旨，组建了校内MOOC网络教学平台，在网络教学平台中有上课的电子教案、练习题、视频、经典案例分析等等教学资源为学生提供课外学习。同时还提供了在线QQ答疑、作业提交、网上留言为师生互动交流提供了方便，除此之外，教师还可以随时更新教学资源，介绍操作系统的最新发展方向。这个教学平台将我们的教学课堂从课堂上延伸到了课堂外，得到广大师生的一致好评。

4.3 改革课程评价体系

我校目前建立了较好的课程评价体系，并且收到了良好的效果。良好的课程评价体系对课堂教学有积极的引导意义，是检验课堂教学效果、保证教学质量的重要举措之一。学生期末总成绩=平时成绩（50%）+期末考试成绩（50%），平时成绩包含：出勤（10次）、作业、实验报告、课堂分组讨论、课堂提问、大作业、MOOC在线学习等。重点在于突出培养学生的自学能力，这也充分体现了CDIO人才培养模式的培养目标，也有效地加强了学生对实践模块的重视、培养了学生的动手操作能力以及团队合作能力，同时强化了对专业知识的掌握，也满足了计算机专业学生的培养目标。

4.4鼓励学生积极参加竞赛项目

我校积极引导学生参加学科竞赛，积极参加竞赛促进学生学习技能的培养与国际接轨，同时也会引领我们的教学改革。指导老师通过带队参赛，深入了解计算机的最新发展，同时将了解的竞赛内容进行归纳总结提炼，转化为新的教学项目，从而丰富教学内容，推进竞赛内容的普及化。在教学的过程中引入竞赛题目，这也对学生的动手能力有很大的帮助。

4.5利用校企合作，完成操作系统课程教学

在操作系统的教学过程中，让校企合作企业中经验丰富的专家带领学生进行一定的实践操作，以具体的企业操作系统项目案例为结合点，达到培养学生的各项综合应用能力，如图1所示，提高教学效果，最终达到CDIO工程教育的目标。

5 结束语

依据应用型本科高校的定位，结合我校学生的特点，本文以《计算机操作系统》课程为例，根据CDIO的培养目标，从课程教学内容、教学方法、资源共享、教学考核、校企合作等几个环节提出教改方案，培养学生的综合应用能力同时提升我院教学水平，加快CDIO工程教育模式与我院计算机专业人才培养模式的新融合、新发展。

参考文献：

[1]赵俊生，秦俊平，苏依拉.创新人才培养目标下操作系统课程教学改革探讨[J] 内蒙古农业大学学报：社会科学版， 2012（ 3）：167-168.

[2]吴玉峰.基于CDIO模式的计算机本科专业人才培养模式[J].教育与职业，2013（17）：115-116.

[3]Crawley E F， Malmqvist J，Ostlund S，et al.Rethinking Engineering Education：The CDIO Approach[M].Berlin： Springer，2007.

[4]刘洪波，张俭鸽，杨奎武.BOPPS模式在操作系统教学中的实践[J].计算机教育，2015（19）：83-85.

[5]朱敬华，金英.操作系统课程教学改革与创新人才培养浅析[J].中小型企业管理与科技，2015.8：192-192.

[6]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009，5（1）： 86-87.