新工科背景下“PAD+OBE”模式在操作系统课程教学中的应用

［摘 要］ 近年来，随着社会经济的不断发展和新工科的提出，教育领域正面临着前所未有的挑战和机遇。在这种背景下，“PAD+OBE”模式成为一种全新的教学模式，受到教师和学生的欢迎。首先对“PAD+OBE”研究现状进行了简要介绍，阐述了其核心理念和实际应用效果。随后结合操作系统课程的特点和课堂实践情况，详细分析了“PAD+OBE”模式在该课程教学中的实际应用和效果。最后总结了“PAD+OBE”模式在操作系统课程教学中的应用模式，并提出了一些教学建议。“PAD+OBE”模式是一种有效的教学模式，在新工科背景下，将会逐渐得到更广泛的应用和推广。

［关 键 词］ 新工科；PAD；OBE；教学模式

［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）24-0109-04

随着计算机应用不断向纵深发展，计算机操作系统课程越来越显现出它的重要性。然而，传统的操作系统课程的教学模式由于存在种种缺陷，如学生基础知识掌握不牢、重理论轻实践、考核方式不合理等，致使学生无法深入掌握操作系统原理的精华，如何转变考试观念，采用灵活多样的考试办法，对此课程进行改革势在必行。因此，积极探索操作系统教学模式的改革具有十分重要且深远的意义。

一、研究概述

（一）研究内容

本论文的研究内容主要包括以下两个方面：一方面，对“PAD+OBE”模式进行深入研究，包括其在教育领域的研究现状、核心理念和实际应用效果等方面。另一方面，以操作系统课程为例，结合实际教学情况，详细分析“PAD+OBE”模式在该课程教学中的应用效果。具体来说，将从课程设计、教学内容、教学方法和评估机制等方面，探究“PAD+OBE”模式在操作系统课程教学中的应用模式，并提出一些基于“PAD+OBE”模式的教学建议。对操作系统课程实践案例的深入研究，可以为其他课程的教学改革提供一些借鉴和参考，促进“PAD+OBE”模式在教育领域的更广泛应用和推广。

（二）理论基础

1.PAD（Presentation Assimilation Discussion）理论

2014年，复旦大学张学新教授首次提出并尝试实践了具有鲜明特色的新型教学模式——“对分课堂”，其核心理念就是将一半的课堂时间分配给教师进行重点讲授，另一半时间分配给学生，通过讨论思考、互动交流等方式进行生成学习[1]。张学新将 “对分课堂”的教学过程预设为讲授、内化吸收和讨论等时间上清晰分离的三个关键环节，对分课堂也称为PAD课堂[2]。

2.OBE（Outcome Based Education）教育理念

OBE教育理念最早出现在美国和加拿大的基础教育改革中，是基于学习产出或成果导向的教育理念[3]。OBE理念正在引领我国的高等工程教育改革，提高课程教学质量是目前高校教育改革的重中之重。该理念具有三大特点：以成果为导向、以学生为中心、持续改进。OBE的实施需要满足三个假设：（1）所有的学生都能成功，但取得成功的时间和方式上有差异性。（2）良好的学习方式会激励学生取得更大的成功。（3）教师在一定程度上决定了学生能否取得成功，在教学环节中具有关键性作用。

3.融合PAD与OBE理念

目前，融合PAD与OBE理念的应用并不广泛。OBE理念以学生为中心，注重学生收获及能力结构变化；PAD模式把学生从知识接受者转变为知识与能力的展示者，增强自主知识构建[4]。二者一为教学目标，一为教学手段，均以学生作为学习的主体，均注重过程性考核和成果评价的多元化。将二者融合，可谓相辅相成、相得益彰。

二、操作系统课程教学现状

近年来，大部分高校课程都采取传统的讲授教学法，讲授法以教师为中心，操作系统传统课堂存在的问题主要包括：（1）理论脱离实际：很多传统课堂过于注重理论知识的讲解，缺乏实践操作和案例分析，学生难以将理论知识应用到实际中。（2）缺乏互动性和个性化：传统课堂通常采用单向讲解模式，缺乏与学生的互动和个性化教学，难以满足不同学生的学习需求。（3）教材老旧过时：传统操作系统教材大都是过时的，无法满足当前技术的发展需求，难以引导学生学习最新的操作系统知识。（4）缺乏评估和反馈机制：传统课堂缺乏有效的评估和反馈机制，教师难以及时了解学生的学习情况和问题，并提供针对性的辅导和帮助。（5）缺乏职业能力的培养：传统课堂往往无法为学生提供足够的实践机会，难以培养学生的职业能力和解决问题的能力。

在这种教学模式下，学生不能真正参与到课堂教学中，教师仅仅在少量的知识点上穿插一些讨论和启发形式的教学方法，以学生为主体的课堂难以形成。现阶段大部分高等院校在教学形式上也是沿用黑板加粉笔的传统模式，这种传统的教学模式中学生扮演着被动接受的角色，学生的积极性难以调动起来，更别说培养学生的创新能力了。

三、“PAD+OBE”模式在操作系统课程教学中的实证研究

本研究的实施方案主要包括两个方面：一是教学改革的实施。二是教学效果的验证。教学改革主要基于对分课堂和OBE理念对操作系统课程的改革方案进行设计。本论文的教学实验设计是针对教师活动和学生活动的各种改革。教师活动包括：导论、精讲、自学、讨论、答疑、作业。学生活动包括：聆听、笔记、讨论、成果总结、提问等。活动过程中教学内容以成果为导向，扩展实用操作，教学方式以过程讲解为基础，以驱动式任务为主，整合陈述性和任务性知识，并将理论和实践性知识进行整合。教师在教学前设计基于“PAD+OBE”的教学策略、重新设计自我评价方式等，对现有的教学模式进行改革。

（一）教学改革的实施

1.理论课程改革

（1）以结果为导向，确定学习目标和要求

教师在课堂上设置学习目标和能力要求，学生在课外通过慕课平台观看课程视频，配合书本学习相关章节的内容，达成这些目标和要求。例如，在学习“并发机制”时，教师先提出这一小节要掌握的核心概念、技能和能力要求，学生通过自学达成目标，并做好参加课堂讨论的准备工作。

（2）以学生为中心，重构教学活动

教师的课程讲授环节不仅包括理论总结与精讲，还可加入讨论环节，学生参与教师组织的讨论和小组活动，利用所学知识解决实际问题。例如，在讲解第一章“操作系统引论”的“操作系统运行环境”这一小节时，可以加入操作系统内核设计与实现的场景还原、操作系统性能优化的探讨等内容。

（3）理论联系实际，再现应用场景

教师通过案例分析、应用场景模拟等方式，在教学过程中再现应用场景，并组织学生参与实验模拟。例如，在讲解第三章“处理机的调度和死锁的调度算法”时，教师可以带领学生模拟CPU调度算法的执行过程；在第五章“存储器管理”的讲解过程中，演示内存管理的分配与回收过程等，让学生通过实际操作加深对理论的理解。

（4）丰富评价方式，促进反馈与改进

课程评价方面，教师重新设计评价方式，引入考试、课堂作业、实验报告、口头展示、实际操作的评价等形式[5]。例如，在第五章“存储器管理”的动态分区分配算法设计和实现项目中，学生要完成该项目，提交实验报告、口头展示、实际演示，教师进行评价，并提供详细反馈，给出改进意见。在此过程中，学生展示了对该算法的设计思想和应用能力，教师更全面地评价了学生对操作系统理论的掌握和应用能力，促进学生的深度学习。

通过理论教学改革，学生的自学能力得到大幅度提升，激发了学习兴趣，学习热情高涨，课堂的参与度越来越高。通过多元化的评价和反馈机制，学生对知识点的理解、表达能力、写作能力、创新能力等各方面都有所提升，对自己的专业定位更加清晰，有利于进行个人的就业规划。

2.实验课程改革

（1）引入操作环节和开放式实验内容

教师讲解用户和文件管理命令和方法，学生自主开展系统用户和组的新建和管理，并创建自己的目录与文件系统，通过一系列操作，帮助学生理解和掌握Linux操作系统的实际应用技能。

（2）以成果为导向，重构学习活动

学生活动从听讲和笔记，转变为观看实际操作演示、实际操作练习、小组合作解决问题等活动。例如在Linux系统下进行进程管理、权限管理等实验时，以小组的形式完成一项实验项目，组内学生分工合作，发挥学生的创新能力，更深入地理解Linux操作系统的工作原理和技术细节。

（3）以驱动式任务为主，引入实际案例，加强讨论和分析

教师在此过程中起引导和指导作用，促使学生的理论知识和实践操作技能全面发展。例如，教师首先设立学习目标，引导学生自学shell脚本相关的基本命令和使用方法，并进行案例分析，学生根据自己的个性化需求实现简单的shell脚本的编写。

（4）借助虚拟化技术，搭建Linux实验环境

在宿主机上安装虚拟机，如VMware、Virtualbox等，将下载的Linux ISO文件挂载到虚拟机的光驱上，启动虚拟机并遵循安装向导安装Linux操作系统。让学生能够随时随地进行实际操作练习。

（5）重构实验课程评价和反馈方式

要求学生在规定时间内完成一项Linux系统的操作任务，并提交实验报告和展示实验成果，进行一系列实际操作能力的考核。教师鼓励学生提供自主学习的成果总结和问题，引导学生从实际操作中获取更多的收获和启发，并为学生提供改进意见。

通过以上改革，操作系统实验课程能更好地培养学生的实际操作能力和问题解决能力，提高学生对Linux操作系统的理解和应用水平。教学实验后，学生的学习效果显著提升。学生的合作能力得到了提升，实际问题解决能力得到了锻炼，创新能力也得到了提升。课程的教学效果得到了显著改善，学生的学习积极性和参与度也明显提高，整体学习氛围变得更加活跃和积极。

（二）教学效果的验证

为了调查教学改革前后学生对操作系统课程的学习效果变化，笔者进行了问卷调查。问卷的名称为基于“PAD+OBE”模式在操作系统课程教学中应用问卷。主要调查学生在实验前后的学习兴趣、自主学习能力、合作能力、学习效果等方面的变化。问卷的发放对象是笔者正在教学的两个计算机科学与技术本科班。教学效果测试的问卷调查部分主要包括学习兴趣、自主学习能力和合作能力等维度，主要包括的指标有：新颖性、挑战性、注意力、探索性、愉悦性、学习动机、学习设置、自我调节、合作、协调、沟通等。

如表1所示，从教学改革前和教学改革后的两次问卷回收数据可以看出，学生对改革前的教学内容有一定的认可度，学习兴趣比较高。但对传统教学模式有一定的依赖性，大部分学生认为教师在课堂中的讲授环节相对重要，自主学习的动力不足。经过一段时间的教学实验，学生的知识掌握程度、学习态度和习惯、技能水平、综合素质等方面都有了一定水平的提高。

（三）“PAD+OBE”教学模式的构建

根据问卷和教学实验的分析结果，笔者结合其他学者的研究设计出了融合PAD与OBE理念的教学模型。该模型包括“以教师为中心的授课环节”“以学生为中心的拓展环节”和“以成果为导向的考核环节”等三大环节，都是影响本课程授课质量的关键。

根据问卷和教学实验结果的分析，笔者设计的融合PAD与OBE理念的教学模型具有一定优势，模型如图1所示。首先，该模型注重教师和学生在教学中的平衡作用，既重视了教师的教学和引领，又注重了学生的自主学习和课堂参与。其次，模型中的三大环节有机地结合，既保证了教学内容的全面覆盖，又有利于学生知识的深度拓展和应用。最重要的是，模型强调了以成果为导向的考核环节，促使学生的学习目标更清晰，此模型在提高课程授课质量和激发学生学习兴趣方面具有明显优势，也更符合实际应用的需要。根据考核结果，教学内容和活动持续改进，丰富了理论和实验的教学。理论和实验的教学效果不断促进课程内容的完善和课程目标的持续改进。课程目标指导着课程目标的达成度，以此循环往复，从而完成专业人才的培养目标。

四、对操作系统课程改革的一些建议

（一）成果导向的学习

在教学中，可以采用结果导向的学习方法，先确定学习目标，引导学生通过分析和解决问题以学习目标为动力学习操作系统的知识。可以提供一些实际的问题或案例，让学生自己思考和解决，从而深入理解操作系统的原理和实现。

（二）职业能力的培养

在教学中，要注重培养学生的职业能力和实践能力。例如，可以组织实验和论文，让学生实践操作系统的安装、配置和管理等操作，从而提高学生的实践能力和解决问题的能力。同时，还可以组织一些讲座和实践活动，让学生了解操作系统在实际职业中的应用和发展趋势。

（三）教学内容的更新和优化

在教学中，教师应不断更新和优化教学内容，使其更符合实际需求和发展趋势。例如，可以加入一些新的操作系统技术和应用，如云计算、虚拟化和容器化等，让学生了解最新的操作系统发展，提高学生的竞争力和适应能力。

（四）评估和反馈机制的建立

在教学中，教师应建立有效的评估和反馈机制，及时了解学生的学习情况和问题，并提供针对性的辅导和帮助。例如，可以采用小组讨论、作业评估和实验检查等方式进行评估和反馈，从而提高学生的学习效果和满意度。

五、结束语

“PAD+OBE”模式具有一定的创新性和应用价值，因此，本文重点对其在操作系统课程教学中的应用进行了研究和探讨。通过对“PAD+OBE”模式的研究现状和核心理念的介绍，以及其实际应用效果的阐述，呈现了该教学模式的重要意义和积极效果。正文部分重点围绕操作系统课程的特点和课堂实践情况，分析了“PAD+OBE”模式在该课程教学中的实际应用和效果，得出了该模式对学生学习和参与度的全面提升，以及对课程教学质量和学生综合素质提升的积极影响。

展望未来，在新工科背景下，“PAD+OBE”模式在教学应用方面将会得到更广泛的推广和应用。随着社会和经济的不断发展，教育领域面临着新的挑战和机遇，而“PAD+OBE”模式有望作为一种有效的教学模式推动教育教学的创新与发展。同时，论文提出了一些教学建议，以期进一步完善和优化“PAD+OBE”模式在操作系统课程教学中的应用，为未来的教学模式探索提供更为坚实的支撑。

参考文献：

［1］ 孙传猛，杜红棉，李晓，等.融合OBE与PAD理念的智能控制课程教学模式研究［J］.高等工程教育研究，2022（1）：157-162.

［2］ 韩秀婷.“对分课堂”教学模式研究综述与展望［J］.新疆职业教育研究，2017，8（2）：18-20.

［3］ 王秋芬，王永新.基于OBE的操作系统原理课程教学方法改革与实践［J］.教育教学论坛，2019（12）：167-168.

［4］ 吉恒莹，马晓利，肖璐.基于OBE与PAD理念融合的“132”教学模式探索［J］.新疆师范大学学报（自然科学版），2023，42（3）：89-96.

［5］ 孙爱晶，王春娟，吉利萍.基于OBE的课程教学质量评价探索与实践［J］.中国现代教育装备，2017（11）：49-52.

◎编辑 王亚青