应用型本科院校《操作系统原理》课程教学探索

刘艳君 宋丽丽

摘要：为了解决操作系统课程教学中的问题，课程团队在教学内容、教学过程、实验设计以及评价方式方面进行改革。课程团队通过录制慕课视频，探索和实践了线下结合线上的混合式教学模式，提高了学生的学习主动性，教学质量也得到有效提升。

关键词：操作系统原理;教学改革;学习主动性

中图分类号：G42      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）18-0134-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

操作系统是计算机系统的重要组成部分，它像一把钥匙打开了用户使用计算机的大门，使计算机能够更方便、更有效、更安全的给用户提供服务。因此《操作系统原理》课程是计算机类相关专业的核心课程，在整个课程体系结构中起着承上启下的重要作用。学好操作系统有助于培养学生的系统观，使其掌握操作系统的基本概念、原理、设计方法与实现技术[1]，为其今后从事进一步的计算机系统软件和应用软件的分析、开发和设计打下良好基础。

然而传统的“以教师为主体”的填鸭式授课方式效果往往差强人意，学生对于抽象的原理、概念理解起来比较困难。为了提高教学质量，改变课程的教学现状，结合应用型本科院校人才培养的基本要求，应当使学生比较系统地掌握本学科、专业必需的基础理论、基本知识，掌握本专业必要的基本技能、方法和相关知识，具有从事本专业实际工作和研究工作的初步能力 [2]。课程组教师对课程教学目标、课程教学内容、课程教学设计以及教学活动和评价进行了积极的教研、探索和实践，在教学中取得了良好效果。

1 明确突出“应用”的教学目标

根据高等院校应用型本科教育“理论够用，注重实践”的特点，突出“应用”，课程组教师将2020版学院教学大纲的课程教学目标修改为：掌握操作系统的基本概念、原理;了解最新的操作系统设计技术;具备理解和分析Linux等操作系统的源码的能力;掌握并运用经典算法进行程序设计。突出了在操作系统教学中“应用”能力的培养，作为应用型本科院校的计算机类相关专业主要培养学生应用操作系统原理进行应用开发和系统开发。

2 优化教学内容

计算机技术更新换代的速度非常快，《操作系统原理》课程的教学内容也需要与时俱进，及时将反映操作系统新成果和发展方向的内容引入课堂，激发学生的学习兴趣。例如处理机调度在教材中都是以单处理机为例来讲解的，而目前的技术现状是——CPU都是多核的，课程团队在教学内容中增加有关多核调度的相关内容。诸如此类的技术进步带来的内容优化在设备管理、存储管理以及文件系统都普遍存在，不再赘述。另一方面《操作系统原理》课程是培养“系统观”的重要课程，教学内容涉及系统能力培养类的多课程知识的交叉融合[3]，课程组教师经过研討和实践，根据学情适当增加数据结构、计算机组成原理等课程的内容，帮助学生梳理和整合以前课程所学的硬件和软件知识，做到融会贯通。

3 合理的教学设计与方法

针对本课程理论性较强，学生学习困难的问题，课程组教师对教学过程进行合理设计，综合运用多种教学方法、手段，以学生为中心，教师为主导，采用了线上结合线下混合式教学模式，运用了翻转课堂、案例法、类比法、实例法以及任务驱动相结合的教学方法。变抽象为具体，使原理易于理解掌握，增加了学生的实践机会、自学机会，培养了学生的自主学习能力、创新能力、分析和解决问题的能力，极大地调动学生的学习主动性和积极性，激发学生探究创造的兴趣，鼓励学生独立探索，促进知识的加深和迁移。主要体现在以下几个方面：

1）采用混合式教学，增加学生学习的深度和广度。操作系统是计算机系统中规模最大、功能最复杂的系统软件，任课教师要想在几十个学时把相关的知识点都传授给学生显然是不现实的。采用混合式教学，把课程知识点分为“重点掌握”和“一般性掌握”两种类型，同时给学生提供丰富的线上学习资源，对于“一般性掌握”的知识点，以学生线上自学为主，教师可以在课堂通过提问检测其掌握情况，这样可以增加学生学习内容的广度;对于需“重点掌握”的知识点，除了学生的线上自习外，教师在课堂要引导学生进行更深入的探讨，增加了学习的深度，同时培养了学生的自主学习能力和创新能力。线上结合线下的混合式教学贯穿了课程的预习、授课、作业和测试全部环节，教师以作业、测试、问卷为反馈调整教学计划保证教学质量，建立了有效的反馈和持续改进机制[4]，提高了学生的学习主动性，激发了学生的学习热情。

2）采用实例、类比法教学，使抽象原理具体化，学生易于理解掌握。课程原理性强一直是教学中的难题，但是当我们把抽象的知识和具体的生活实例联系起来，原理就不再深奥难懂。教师教授原理知识前，先以生动、形象、恰当的生活实例为载体，吸引学生参与学习，探讨出问题多种解决方案，比较方案的优缺点。比如讲进程调度算法时，可以类比银行办理业务实例。一个银行工作人员相当于是单机系统，多个工作人员相当于多机系统，客户排队接受服务相当于先来先服务调度算法，VIP客户优先被服务相当于基于优先级的调度算法等等，让学生在生活实例的解决方案中举一反三、自主探究，把实例的知识抽象、升华为操作系统原理知识，不断培养和提高学生的分析问题、解决问题的能力。

3）采用案例教学，使学生深入理解原理。课程涉及的经典算法很多，以进程调度算法为例，常用算法就有：先来先服务、短进程优先、时间片轮转、优先级高者优先、响应比高者优先、多级反馈队列等进程调度算法，在课堂讲授时通常停留在算法设计层面，没有深入到实现层面。考虑到我院的“应用型”办学定位，课程组教师经过多次教研探讨，决定采用案例教学，从操作系统基本原理、算法设计、数据结构设计和实现等诸方面，对案例逐步展开，使学生对抽象理论和方法有更深入的理解和掌握，为其今后从事软件开发工作打下坚实基础。

4）采用翻转课堂教学，培养学生自主探索、解决问题的能力：翻转课堂教学模式是对传统教学模式的颠覆，改变了以教师为中心的“填鸭式”教学方法。在课程的网络资源平台上传课程知识的重、难点，视频资料以及作业，让学生利用网络教学平台展开自主预习;在课堂教学中，以学生为中心，教师采用提问、答疑、讨论等方式将课程学习引向深入，培养学生自主探索、解决问题的能力，辅助学生构建完整的知识体系结构;课后总结部分通过作业、测试引导学生对所学内容进行反思、总结和提高。

5）采用任务驱动的教学模式：针对课程教学重点，精心设计任务。在课堂教学中教师抛出任务并引导学生分析问题，学生操作、交流讨论、巩固创新，教师评价总结。在问题的驱动下，促使学生自主思考，并通过自主学习、协作学习等方法，探求解决问题的途径。

4 多层次的课程实验设计

《操作系统原理》是一门理论和实践并重的课程。抽象的概念、原理知识需要通过对应的实验内容使学生有更加深入的理解和认识，从而具备应用知识分析问题、解决问题的能力。抛开实验，单纯讲理论知识就是纸上谈兵。课程组教师根据学校的办学定位，结合多年的课程教学实践经验，把实验分成3个层次。第一个层次是演示性实验，这类实验主要是教师示范关键步骤，学生独立完成整个实验。有助于学生对于抽象概念的理解;第二个层次是设计性实验，这类实验要求学生根据实验要求和目的独立完成实验的设计以及用高级语言编程实现。培养学生应用某个知识点解决实际问题的能力;第三个层次是综合性实验，这类实验是综合运用了多章节或者多课程的知识点[5]，学生独自完成实验方案设计、程序的编写。3个层次的实验，层层递进，在学生对于课程抽象的概念原理深刻理解的基礎上，逐步培养学生应用操作系统原理、经典算法以及其他多课程知识、技能分析问题、解决问题的能力，为学生今后从事系统软件或者应用软件分析、开发、设计打下坚实的基础。

5 多样的教学活动与评价

1）教学活动

为了合理设计课堂教学计划、增加师生互动、提高学生的参与度和学习热情，达到良好的教学效果，本课程在教学过程中不同环节实施了多样的教学活动。

复习环节：温故而知新，可以为师矣。所以在每次讲授理论课开始的几分钟要复习旧知，传统的方式是通过几道典型题目检测学生对于知识点的掌握情况，根据学情调整接下来的教学内容。这种方式存在两个问题：一个是提问的学生数量有限，掌握学情不够全面;另一个是由于时间关系，题目的数量有限，覆盖知识点不够全面。通过网络教学平台学习通发布“问卷”或者“投票”活动，可以快速而全面了解学生对于前课知识的掌握情况，完美地解决了传统方式的两个问题。

讲授新课环节：在导入新课、课程教授过程中，提出“问题”，鼓励学生自主探究解决问题，通过网络教学平台发布“随机选人”或者“抢答”活动，增进互动，活跃课堂气氛，同时了解新知识的接受情况。对于重点问题的深入学习，教师可以通过发布“讨论”或者“分组任务”活动引导学生进行自主学习或者协作学习。

课后作业环节：根据授课环节的互动情况，在网络教学平台发布有针对性的“作业”，差缺补漏。并随时进行日常“答疑”活动。

测试环节：整个知识单元授课结束后，通过网络教学平台发布“测试”活动。督促学生再一次查缺补漏，辅助其构建完整的知识体系结构。

教学过程中的多种教学活动，特别是线上教学活动，有助于提高学生对于课程的参与度，有助于提高学生的学习兴趣，有助于提高学生的自主学习能力。对于教师而言，借助这些活动反馈可以做到精准教学，持续提升教学质量。

2）教学评价

教学评价不再是过去的期末考试“一头独大”的形式，重视过程评价和实践评价，促使学生在整个学习过程中都能够保持认真预习、积极参与课堂教学、及时复习、独立完成实验和撰写实验报告。正是平时一个个小的教学活动评价汇聚成学生的综合评价，杜绝平时不学习、考试蒙混过关的情况，保证教学质量。过去的评价方式和改革后重视过程评价的课程评价方式对比情况如表1所示。

6 结束语

《操作系统原理》课程团队教师以建设省级精品在线课程为契机，对课程的教学内容、教学理念和方式、课程实验、教学活动以及教学评价进行了全面的探索和实践，实现了育人成效和课程质量的双向提升。

参考文献：

[1] 李艳，李劲.“操作系统”课程教学改革的探索与实践[J].电子世界，2017（7）：91，93.

[2] 李文娟，王李冬，寿周翔，等.多层次实践驱动《操作系统原理》教学改革[J].电脑知识与技术，2018，14（5）：135-136，149.

[3] 李华昱，张琼声，郑秋梅，等.操作系统课程知识体系建设及教学探索[J].高等理科教育，2018（3）：109-114.

[4] 马宏琳，阎磊，于俊伟.“以学为中心”改革操作系统教学范式的探索实践[J].计算机教育，2020（6）：119-123.

[5] 黄勤易.应用型本科院校电路原理实验教学改革[J].中国冶金教育，2021（3）：85-86，90.

【通联编辑：张薇】