操作系统课程线上线下混合式教学设计

代仕芳 李燕 查利娟

（南京财经大学信息工程学院 江苏 南京 210003）

操作系统作为计算机及相关专业一门重要的专业课程，由许多概念、设计思想及算法等构成，具有概念多、理论性强、较抽象等特点。操作系统课程教学［1-2］主要采用传统的讲授式教学方式，以教师课堂面授为主，学生则被动接受，这种教学方式的好处在于教授的内容多、效率高，但却忽略了学生的个体差异及在学习中的积极性和主动性，且受时空限制，不利于学生自主学习能力的培养。对于高等教育来说，除了传授必要知识之外，更要培养学生的独立思考和自主学习的能力，为其即将步入社会做好准备。

随着云计算、云存储、5G 等新一代信息技术的发展，知识的传播方式和渠道更为广泛，慕课、微课、金课等一系列不再受时空限制的新型线上教学模式［2］在国内各级各类教育中掀起了一股热潮。在这种新型的线上教学模式下，学生个体可以根据自身情况自主设置学习目标，选择学习内容，有助于培养学生自主学习能力，轻松实现个性化教学。2020年初，新冠疫情推动了在线教学快速地推广与普及，雨课堂、超星学习通、中国大学MOOC等［3］各种在线教学平台和教学工具得到空前的应用和发展。

但伴随着其迅速发展的同时，在线教学自身存在的问题也逐渐凸显出来［4］，学生自我管理能力较差、教学管理水平不高、教学平台建设不足等问题使得教学效果远远偏离期望值。热潮过后，冷静分析传统的线下课堂和新型线上教学模式各有利弊（见表1），在一定程度上优势互补，因此，围绕二者有机结合的混合式教学模式逐渐进入人们的教学研究视野范围之内［5-6］。

表1 线上线下教学模式比较与分析

本文旨在探索线上线下混合式教学在操作系统课程中的应用与实施，针对学生个体差异，让学生根据自身情况有选择地进行学习，培养和提高学生自主学习能力，达到自我提高和自我突破，力求让每个学生都能有所进步，以培养更多优秀人才。

1 操作系统课程混合式教学方案选择

线上线下混合式教学模式［5］是学生在教师团队的指导下，改变传统单一的课堂教学为课堂教学与网络线上学习相结合的教学模式。在混合教学模式下，教师可以根据课程特点和学生情况，有针对性地设置教学内容，根据学生个体差异，设计层次式的教学目标。基于混合式教学对线上线下教学侧重不同，可将混合教学大致分成“线上为主，线下为辅”和“线下为主，线下为辅”两种混合式教学方案。

1.1 “线上为主，线下为辅”的混合式教学方案

这种教学方案以学生线上自主学习为主，线下教学针对重难点知识、个体差异进行个性化的辅导，并组织互动答疑，辅助学生顺利完成课程学习。这种侧重于线上教学的混合式教学方案适应于以下几种情况的课程。

（1）在线资源建设较为完备的课程。课程建设周期长、开销大。

（2）课程内容短小精悍的选修课程。这种课程内容不多，建设在线资源的开销不大，且学生能快速完成学习任务拓展知识面。

（3）专业性不强的通识类课程。这类课程专业性不强，学生能够轻松地自学完成课程内容。

1.2 “线下为主，线上为辅”的混合式教学方案

这种混合式教学方案以线下教师导学为主，学生可以利用线上资源辅助性地查漏补缺或进行知识拓展。这种方案适用于课程内容多、专业性强、线上资源建设不充分的课程。

线下课堂教学的主要任务有：（1）讲授操作系统课程的主要内容；（2）指导学生对线上的学习资源有针对性地学习；（3）对学生的线上/线下的学习结果及时地给予反馈。

线上网络课程的主要任务是：（1）弥补课堂时间有限的不足，提供在线学习资源，培养学生自主学习能力；（2）针对学生个体化差异，不同的学生可以根据自身情况有选择在线学习内容，如接受力较差的学生，课堂上接受知识有限，课后可利用线上课堂查漏补缺，而对于能力较强的学生，可完成部分在线自主学习内容；（3）利用在线课程的作业考试、学习时长统计等功能，帮助教师快速掌握学生的学习情况。

操作系统课程作为专业主干课，具有概念多、原理性强、较抽象的特点，完备的线上课堂建设周期长、开销大，且受办学历史和办学特色的影响，不同的学校对该课程的要求不同、教学目标和教学内容都不尽相同，有限的几套在线操作系统课程不能完全符合各校的操作系统课程要求。此外，“线上为主，线下为辅”的混合式教学方式是以学生线上自主学习为主，而课程内容较多会影响学生学习主动性和积极性。

综上所述，第二种混合式教学方案更加适用于操作系统课程。线下课堂教学为主、线上网络教学为辅的混合式教学方案既能充分发挥课堂教学的优势，如教授内容多、面对面沟通方便顺畅、能及时直观地掌握学生的学习情况、快速地进行课程进度调整等，还可以利用线上资源，设计层次式教学目标，针对个体差异，进行个性化教学，同时培养学生的自主学习能力。这种线上教学为辅的混合教学方式能够快速地完成由单一课堂教学向混合式教学转换过程，线上网络教学仅担任辅助教学的角色。混合式教学课程建设之初自主课程资源有限，此时，可以借用部分现有的网上教学资源，后期再逐步丰富与完善。

2 操作系统课程混合式教学体系的建设

混合式教学模式并不是线上与线下的简单机械相加，而是学生利用线上平台和线上资源自主学习、练习、讨论和提问，解决线下教学的时空限制问题。线下课堂主要进行课程导学、对课程重难点讲解、监督指导学生完成线上任务和线下答疑，通过线上线下穿插交互式的教学方式，将传统学生被动学习的面授式教学模式向以学生自主学习为主的混合式教学模式转换，提高学生自主学习的能力和兴趣，锻炼学生独立思考的能力，养成良好的学习习惯，优化学习效果。因此，混合式教学的操作系统课程建设尤为重要，且相比于单一的教学模式，混合式教学下的课程建设更加繁杂［7］。

本节从混合式教学的操作系统层次化教学目标、课程内容及配套的考评体系3个方面全面建设混合式教学的操作系统课程体系。

2.1 混合式教学下的层次式教学目标

操作系统课程作为计算机及相关专业的必修课程，教学的目标不仅要求学生能够掌握基本的实现原理及方法，更希望学生通过学习操作系统这一大型系统软件，掌握软件设计开发的基本思想，提高软件开发能力。而学生个人情况和自身能力的差异决定设置统一的教学目标，不仅无法很好地达成预期的教学效果，还会挫败学习信心和学习热情。

因此，混合式操作系统课程教学目标设计成层次式结构，学生可根据自身能力和兴趣完成相应的学习任务，达成不同的教学目标。这种层次式的教学目标设计让学生具有了自主选择权，可根据自己的实际情况选择相应的教学目标，完成相应的学习任务，提升学习兴趣，激发学习潜力。

此外，为了鼓励学生不断地提高和突破自己，可以为不同层次的教学目标设置不同的绩点，鼓励学生选择更高难度的内容，以期每个学生在学习完操作系统课程后，自身知识储备和能力都有所突破和提高。本课题考虑将教学目标设计成3个层次。

（1）了解操作系统软件的基本组成及工作原理和方法，这一目标重点在于理论知识的理解与掌握。

（2）能将基本的原理和算法转换成代码，完成小的功能模块的代码实现，如小型文件系统、连续内存分配和回收算法等，这部分目标不仅要求能够很好地掌握理论知识，还要有一定的实践能力，需要配套一定的实验课时。

（3）掌握并行开发的思想，并运用到实际的软件开发中去。这一教学目标的实现不仅需要充分掌握理论知识，也不再是小规模的代码实现，而是要求能灵活运用已学操作系统软件开发思想和算法工作原理到新的软件项目开发中去。这一目标的达成只靠书本知识是远远不够的，需要大量的拓展知识，还需要学生具有优秀的理解力和编码能力。

这3个教学目标难度从易到难，逐层递进，并需根据其难易程度设置合适的绩点。

2.2 混合式教学的操作系统课程内容建设

混合式教学的课程建设与传统的课堂教学的课程内容相比，不同点在于除了建设线下课程内容外，还需建设在线课程内容。因为有了线上课程做补充，混合式教学中的线下课程内容建设相对于传统的课堂教学课程内容建设来说可以相对简单一些。基于专业课程的特点，现有在线资源无法完全符合本校操作系统课程的教学需求，混合式教学的操作系统课程内容的建设重点还是在于线上课程的建设。

线上课程的资料来源主要有两种方式：（1）教师自己准备视频课件讨论练习等资源，上传到线上课程供学生学习，这种方式能够完全按照老师的教学进度和教学内容配置线上资源，但需要较长的线上课程建设时间，教师个人在短时间内难以完成；（2）教师根据自己课程的内容寻找合适在线教学课程，购买并使用现有在线课程的教学资源，建立异步SPOC 课程，这种方式教师不需要自己建设网上课程，能够快速实践混合式教学，但利用现有在线教学资源需要付费购买。

本文所述混合式教学设计侧重于线下课堂，因此，线上课程无需对课程整体内容进行全面建设，操作系统课程线上内容可从以下3个方面着手。

（1）为弥补线下课堂教学课时有限的不足，需要建设有效的在线平台，以快速完成练习、测试、讨论、等环节的工作。因此，在线课程需要建设的首要任务就是建设完备的教学素材库内容。包括课件、练习、讨论等内容，以供学生下载学习及在线交流。

（2）仅针对需要补充线上资源加强和巩固少量重难点课程内容，为了贴合实际教学内容，这部分重难点在线资源建设需要教师团队自己录制，教师可以通过钉钉、群课堂、雨课堂等教学工具或软件完成重难点在线课程内容的制作，成本开销小，且制作周期短。

（3）为实现层次式个性化教学目标，对于学习能力较强的学生或基于学生的兴趣点的差异，需要利用在线课程补充拓展课程内容。针对这部分在线资源建设，教师团队可以收集现有相关免费在线资源，可以是网页、论文或视频，这部分在线课程内容的建设需要配合层次式教学目标和考评结果不断地更新和扩充。

2.3 线上线下混合式教学考评体系的建设

混合式操作系统课程建设完毕及层次式教学目标设定后，还需要一套与之相对应的考评机制，以督促和激励学生自主学习，充分发挥线上线下混合式教学的优势。为了加强学生的团队意识和合作精神，考虑设立学习互助小组，在分组的前提下，提出小组考评和个人考评双重机制。

每次课前，教师在线上教学平台发布本次课的学习任务，包括签到、练习、讨论等，并安排组长督促组员积极参与并按时完成。教师根据学生个人的在线视频和课件的学习时长、每次练习得分、线上讨论等情况给出学生个人平时成绩，再根据每组的学生的综合完成情况给出每组每次的小组评分。而期末总评时，学生的平时总评成绩为“60%×个人平时成绩+40%×小组平时成绩”，即综合考虑个人和小组，培养团队意识，提倡合作精神，充分发挥学习小组互助作用，达到相互监督、相互帮助、共同进步的目的。最后，每个学生课程的总评成绩为“70%×期末考核成绩+30%×学生平时总评成绩”。

就目前来看，期末闭卷考试的课程评价方式相对来说还是较为公平公正，能反映出学生实际学习效果的一种考核方案。因此，在本文所述考评体系中，期末考核的比重稍大，一般设置70%，教师也可根据实际情况来调整期末所占比例。

3 操作系统课程混合式教学的实施

3.1 操作系统课程的线上线下混合教学

实施过程涉及教师和学生两种角色从课前、课中、课后3个阶段来具体落实。

3.1.1 教师

课前，教师充分准备课程资料并做好线上课程建设，包括课件、视频、练习、讨论，并做好学生分组，设置组长，目的是形成互助学习模式，学生之间相互监督、相互学习，且便于管理。另外，组长可以帮助教师完成一些辅助性的工作，如收发作业、一对一辅导其他学生等，减轻教师的工作量。课中，教师进行线下课程教学，主要包括重难点讲解、线下课程导学、学习检查与反馈，并布置下节课的预习任务等。课后，教师需要整理教学进度、发布在线练习、在线学情分析、平时成绩记录和上传、在线解答学生疑问。

3.1.2 学生

课前，学生根据教师布置的学习任务，借助网上教学平台自主提前预习在线课程内容，小组内可利用在线教学平台交流讨论。课中，学生在课堂上学习教师的重难点讲解、与教师面对面沟通交流、线下小组讨论等。课后，根据教师的教学任务安排和重难点提示，自主复习，并完成教师布置的课后练习、讨论。

具体的混合式教学实施过程如图1 所示，教学过程中主要涉及教师和学生两个参与方，每方分课前、课中、课后3 个阶段参与到混合式教学中来，且这3 个阶段对参与双方来说都是一个循环往复的过程，各参与方各阶段的主要任务，在上面的已经充分介绍过了；值得注意的是教师的线下课堂教学会影响学生课前、课中、课后3个阶段的工作，如线下课堂中教师会布置学生下次课前的预习任务，讲解这次课程的重难点，布置本次课的课后作业及复习任务等；学生的课前的在线交流和讨论会反馈到教师课前准备工作，决定这次课堂介绍的重难点内容；学生的课中学习、提问、交流、讨论等会直接反馈到教师的线下课堂中来，让教师直观地感知教学反馈和教学结果；学生课后作业的提交情况，会被教师的课后作业批改、平时成绩的记录所感知，进一步影响后续课程教学目标和任务的制定，促进教学的改进与质量的提高。通过图1 可知，教学双方不是相互独立的，而是相互作用、相互促进、相辅相成的有机整体。

图1 双角色三阶段混合式教学实施过程

3.2 操作系统课程混合式教学中相互促进的建设和实施过程

在具体的混合式教学操作系统课程建设和实施过程中，不是相互独立、互不相关的，而是相互影响、相互促进的过程，其具体表现为事先设定的层次式教学目标指导操作系统线上线下课程内容和考评机制的建设，配套的混合式教学考评机制得到的教学反馈来指导层次式教学目标和课程内容的调整。因此，在本文设计的操作系统混合式教学体系是由层次式教学目标、课程内容、考评机制构成的三位一体有机循环整体。线上线下混合教学操作系统课程建设和实施过程是相辅相成、相互促进的。

4 结语

线上线下混合式教学既能充分发挥线上和线下教学两者的优势，又能避免单一教学存在的问题。本文探索了混合式教学在操作系统课程中的建设与实施，不仅详细设计了基于混合式教学的操作系统课程建设与实施过程，还配套设计了对应的层次式教学目标和对采用混合式教学的操作系统课程的考评体系。在实际教学中，相比于单一的线上或线下教学来说，混合式教学更加适用类似于操作系统这样课程内容多、难度大的高校专业课程，更综合考虑个体差异，有针对性地培养优秀人才。本文采用线下课堂教学为主、线上教学为辅的混合式教学策略，相较于其他混合式教学策略来说，课程建设的速度更快、开销更小，配套的层次式教学目标和考评体系更有利于个性化的教学的实现。