“SPOC+雨课堂”混合式操作系统实验教学研究与实践

于 群，王秀丽，王雅琴

(山东农业大学 信息科学与工程学院，山东 泰安 271018)

智慧教育正在引领世界全新教育信息化发展方向，对培养现代具有创新精神和创造能力的人才有重要意义。智慧教育在线教学工具——雨课堂，将老师上课所用PPT与微信平台相结合，采取“云+端”的服务方式,将课前预习、课堂教学与课后反馈集于一体,能够更好地展开教学活动。在当前智慧教育的背景下,雨课堂的教学方法很大程度上改变了现有的授课方式和学生学习方法,有利于培养学生自主学习、思考问题的能力。同时，雨课堂可以根据教学设计，结合练习题进行实时反馈，采集学生预习答题、课后答题的信息,通过弹幕以及不懂的PPT进行实时互动，教与学动态反馈,相比传统课堂的教学方式更有效率。

MOOC自2012年以来发展迅速，国内外出现许多MOOC学习平台。MOOC学习平台有着高效率、成本低、资源丰富等优势，受到了国内外学习者的追捧与喜爱。但是MOOC仍有许多不足，SPOC在MOOC的基础上进行了继承与完善，MOOC与SPOC的对比如表1所示。2013年美国加州大学伯克利分校的阿曼多·福克斯[1]教授提出 SPOC（Small Private Online Courese）的教学模式，其又称小规模专有在线课程或私播课。SOPC融合了MOOC的主要优势，并结合在线教学和课堂教学，通过在线教学教授理论知识，课堂教学进行小组讨论和面对面交流，使得授课变得更加灵活和动态，小规模化教学能够有效提高学生参与程度和对知识的掌握程度。SPOC已经成为智慧教育新的趋势，被越来越多学习者接受。哈佛大学应用SPOC模式教学在“版权法”等课程中，提高了老师教学效果和学生通过率[2];加州大学伯克利分校在校内开展SPOC教学，相应课程的评估分数显著提高;清华大学等国内高校进行了SPOC探索，学生课堂学习的投入程度增加，学生能够在课堂中进行针对性的深入讨论,提高了教学质量[3]。

表1 MOOC与SPOC的对比

SPOC的线上资源丰富 （尤其针对视频方面的资源），时间充裕，但是互动较少，反馈也相对滞后，更适合课前的预习和课后的总结回顾。雨课堂的资料有限（尤其对视频格式支持不够），但是课堂点名、随机测试等监督反馈机制丰富，与同学之间的互动多，更侧重于课堂教学。依托课程网站建设SPOC模式的线下辅助课程，针对课程的专业特色，突出理论联系实践，建设更丰富多样的教学资源库，通过雨课堂和SPOC的共同约束，最大程度发挥小规模在线课程的辅助教学作用。SPOC线上教学老师难以对学生进行监督，从而无法正确引导自制力较差的学生，保证其学习质量；而雨课堂能实时采集学生学习数据，避免学生因注意力不集中而导致的“学习疲劳”出现。将雨课堂和SPOC的优点相互结合，共同作用，充分发挥各自的本身特点同时又弥补彼此的不足，这种混合教学方式更具有科学性和生命力。

1 操作系统实验教学的现状

操作系统实验课程主体应用范围是计算机各相关专业同学，通过课程改革可从专业知识掌握、对接考研、专业实践能力发展上对学生起到促进作用。如对物联网等专业同学可促进其对系统底层的理解，在实践方面有利于对单片机等硬件相关开发的理解；对计算机科学与网络工程等专业的同学，能加强系统到应用层面知识的衔接，在程序开发实践中深化对Java虚拟机原理及并发程序的理解，还可以引领学生在扎实理论学习基础上，理解大数据相关工具的使用。最终达到理论促进实践的作用。以山东农业大学信息科学与工程学院为例，2018年计算机科学与技术、物联网工程、计算机软件开发专业的操作系统课程大纲进行了全面调整，去除了原有的限选Linux操作系统课程，将Linux操作系统课程作为操作系统课程实验的一部分，操作系统课程的学分由原来的3学分调整为理论4学分+实验0.5学分。操作系统实验以Linux操作系统为实验环境，在熟练使用Linux操作系统，包括系统安装、命令行操作，文件管理，在Linux操作系统中完成操作系统原理中进程、内存等相关的程序开发，进一步理解操作系统原理，培养运用理论知识进行工程实践的能力[4]，为更深一步学习其它操作系统和软件系统开发奠定坚实的基础。

操作系统课程知识点集成度高，理论存在一定深度，学生理解困难。比如，如何理解操作系统中进程的动态性，理论部分可能很难让学生体会到动态性，实验课程可以通过实实在在的进程运行来让学生理解这个知识点，加深对概念的理解和对知识的掌握。在实际教学过程中，学生会更重视理论课程，把实验课当作次要课程，不愿将理论联系实际，把所有对知识点的理解停留在理论层面。根据实际教学经验、作业反馈、问卷访谈等方式，发现操作系统实验教学过程中存在以下几点问题：

1.1 教学方法与手段不具吸引性，未能激发学生学习兴趣。操作系统课程知识点密集，学生吸收知识难度较大。部分任课老师为完成教学任务，在实验课程中规范实验步骤，将实验课程内容当作理论来讲，学生亦步亦趋完成实验内容，只是不断接受知识，缺乏自己的思考，学习兴趣不高，即使学习也是为了应付老师的任务。

1.2 实验课程教学缺乏互动，实验效果难以得到保证。随着学生人数的增多，产生了师生比例失衡等问题，现在大多实验课程采用大班教学，超过三十人同时在机房中进行实验教学时，老师一人进行管理，难以照顾到全部学生，学生获得的实验指导不均衡，导致学习兴趣下降，学习“摸鱼”等现象。

1.3 学生水平参差不齐，无法照顾不同层次的学生。学生之间学习基础不同，动手实践能力也不同，在实验课程开始之前就存在着差距。由于实验课程时间紧张，学生之间没有太多机会进行交流，能力强的学生忙于实验内容，能力较弱的学生在实验课中无所事事，导致差距进一步的增大。

1.4 实验考核方式单一，难以客观对学生做出评价。现大部分实验考核以提交实验报告作为唯一考核标准，使得学生对实验课程重视程度不够。学生在提交材料可以进行借鉴、抄袭，以致学生对实验课过程学习存在应付心理，老师也无法通过提交的实验报告客观评价学生的实验动手能力。

2 基于“SPOC+雨课堂”混合式课堂设计

为了达到更好的教学效果，在教学过程中引导学生进行网络学习，从而使学生更好地融于时代发展[5]。在新冠疫情期间，老师无法线下教学，张静[6]提出了Linux实验课的“SPOC+慕课堂+腾讯会议”教学模式，在线上教学中取得了不错的效果。本文通过依托 “智慧树”课程网站建设SPOC课程，充分利用丰富视频、驱动任务等资源，引导学生课前自学，提高课堂的学习效率。SPOC重点建设短视频的录制，进行课前导学、自学，然后借助网络资源有能力的同学可以选作研究创新型实验。将“雨课堂”应用在实验教学中，可以提前将自学中碰到的问题互动上来，简单内容自学，重点、难点内容课上讲解，实现高效率的核心知识点学习，网络课堂为辅线，实现重点复习与拓展学习。“雨课堂”与SPOC相结合的混合教学模式应用可分为设计、准备、实施和反馈四个阶段，如图1所示。

图1 雨课堂与SPOC混合式教学模式

2.1 设计。设计阶段主要是针对各个专业学生的情况，结合教学大纲，针对设计好的实验任务进行知识点导学，提前让学生掌握课程的重点难点，以保证上课和实现过程中心中有数，提高效率。

2.2 准备。根据设计好的教学目标和教学内容，提出任务驱动清单，把实验任务细化，将重点难点录制成微视频，以微视频的形式供学生课前学习，结合雨课堂提前发送ppt,可以提前汇总预习自学中遇到的问题。

2.3 实施。实施过程主要包括课前、课中和课下。课前的阶段主要由学生通过SPOC自主完成，课中学生使用雨课堂完成扫码签到、时实接收ppt、随堂测试、答题统计分析等，通过课堂中的测试进行过程监督，督促自觉性差的学生课前自学，将过程考核纳入平时成绩的考核，加强过程监督。

2.4 反馈。除了重点讲解的进程、进程通信等相关内容，大部分的实验内容通过上机测试完成，同学可以根据预习的任务清单结合老师在雨课堂中的课上讲解，进行上机实操训练，通过对任务的完成程度检测课前和课中的学习效果，然后可以通过再次观看视频、查看课上关键问题讲解和错误问答分析，进行进一步的巩固，从而达到较好的教学效果。

3 教学效果分析

在SPOC教学中，老师可根据教学大纲定期发布视频教学资料，布置作业并组织学生讨论，学生可提前熟悉操作系统实验课程内容，做到提前预习，并在讨论区进行提问，老师或同学们进行答疑，弥补了同学之间由于基础不同带来的差距。学生由于在实验课注意力容易分散，在雨课堂中老师在实验课程中顺势推送相关题目，在师生互动中既有利于老师对学生学习情况的掌握又增加学生学习兴趣。同时，雨课堂还有投票和弹幕等新颖功能，可以极大地活跃实验课堂气氛。老师也可根据学生上课签到情况、题目回答情况、线上课程学习情况和实验报告综合对学生打分，考核方式更加客观。

通过基于“SPOC+雨课堂”混合式课堂，学生自学能力、思维能力得到进一步锻炼，学生之间合作能力、沟通能力也得到进一步加强。实验课程中师生互动性环节增多，学生之间讨论同样增多，同时学生可以借助雨课堂实现课前预习和课后复习，学生对操作系统实验课程满意度提升，老师教学效果变好。通过分发调查问卷、访谈等形式，学生普遍反映相较于传统的操作系统实验课程，他们更喜欢基于“SPOC+雨课堂”混合式课堂进行实验课，学生知识掌握程度更高，学生自主学习兴趣更加浓厚。

4 结语

智慧教育是大势所趋，在信息高速发展的当下，“SPOC+雨课堂”混合式课堂形式适应了疫情下的“互联网+教育”形式。本文以操作系统实验课程教学为例，通过基于“SPOC+雨课堂”混合式课堂，增加了学生对抽象操作系统原理的理解，提高操作系统实验课程的学习兴趣，使学生更好的掌握知识点。老师在课程的各个环节引导学生思考，培养学生自主学习、思考问题的能力，激发学生的潜能。学生通过新的教学手段，从被动接受知识到主动学习，产生新的思维并反馈给老师，实现了师生之间的教学相长。