建構主義和MOOC模式下嵌入式操作系統(tǒng)教學改革

王麗芳　王晉光

摘 要： 針對嵌入式操作系統(tǒng)課程教學存在的問題，分析了建構主義與MOOC的相關理論，提出了建構主義與MOOC相結合的教學模式，并將該模式應用于嵌入式操作系統(tǒng)的教學中。實踐表明，通過MOOC平臺提供的“情景/協(xié)作/會話/意義建構”與“教學內容/實驗/課堂討論/教學目標”等教學環(huán)節(jié)的相互滲透，激發(fā)了學生的學習主動性，提高了教學效率，保證了教學質量。

關鍵詞： 建構主義； MOOC； 嵌入式操作系統(tǒng)； 教學模式； 教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）10-93-04

Teaching reform of embedded operating system based on constructivism and MOOC

Wang Lifang1， Wang Jinguang2

（1. School of Computer and Control Engineering， North University of China， Taiyuan， Shanxi 030051， China；

2. Logistic Service Group， North University of China）

Abstract： Aiming at the problems existing in the embedded operating system course teaching， this paper analyzes the relevant theories of constructivism and MOOC， puts forward a new teaching mode which combines of constructivism and MOOC and uses the mode in the teaching of embedded operating system. Practice shows that the mutual penetration of the "scene"， "collaboration"， "conversation" and "meaning construction" etc. provided by the MOOC and the teaching links such as "teaching content"， "experiment"， "class discussion" and "teaching objectives" inspires the students' learning initiative， improves teaching efficiency and guarantees the teaching quality.

Key words： constructivism； MOOC； embedded operating system； teaching mode； teaching reform

0 引言

我國“十三五”規(guī)劃發(fā)展綱要中明確指出“拓展網(wǎng)絡經(jīng)濟空間，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術和應用” [1]。為了適應物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)對人才發(fā)展的需要，教育部辦公廳于2010年下發(fā)了《關于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關專業(yè)申報和審批工作的通知》，先后有200多所本科高校開設了物聯(lián)網(wǎng)相關專業(yè)[2]。中北大學（以下簡稱“我?！保┯?011年申報了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，2012年開始招收物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學生，并將嵌入式操作系統(tǒng)列為該專業(yè)的一門專業(yè)必修課。由于該課程涉及的理論廣泛且抽象，技術復雜，學生學習興趣不高，教學效果不佳[3]。如何激發(fā)學生的學習興趣，調動學生學習的主動性，提高學生的實踐能力，是嵌入式操作系統(tǒng)教學改革要解決的問題。本文嘗試在建構主義和MOOC模式下進行嵌入式操作系統(tǒng)課程教學改革，以期提高該課程的教學質量和教學效率。

1 教學現(xiàn)狀分析

我校的嵌入式操作系統(tǒng)課程經(jīng)過近四年的教學實踐，筆者根據(jù)切身的教學經(jīng)歷，發(fā)現(xiàn)該課程仍存在如下問題。

⑴ 課程內容多，學時短。我校為了避免經(jīng)典操作系統(tǒng)課程和嵌入式操作系統(tǒng)課程內容重復，將這兩門課合成一門嵌入式操作系統(tǒng)課程，課程總共64學時，其中理論部分54學時。由于課程內容多，教師為完成教學進度，課堂上不得不減少和學生互動的環(huán)節(jié)，以至學生缺乏興趣。

⑵ 輕實踐能力的培養(yǎng)。我校的嵌入式操作系統(tǒng)課程實驗為10學時，實驗內容都是驗證性實驗，每個實驗對應特定的知識點，實驗之間相互獨立，學生通過實驗只能獲得一些感性認識。這不利于學生實踐能力的培養(yǎng)。

⑶ 教學方法單一。該課程采用的仍然是“填鴨式”的單向教學方法，教師是教學過程的主體，學生是知識的被動接受者。學生處于被“牽著鼻子走”的狀態(tài)，導致學生缺乏學習的主動性和積極性，缺乏對新知識的探索能力和獨立思考能力。

⑷ 對學生評價方式不合理。我校對學生的評價方式為：總評成績=平時成績（實驗+課堂表現(xiàn)）*20%+期末考試*80%，而期末考試采用的是筆試閉卷的方式，主要側重于對理論知識的評價，造成了學生重理論輕實踐的錯誤認識。

針對上述教學中存在的問題，在建構主義和MOOC相結合模式下進行了嵌入式操作系統(tǒng)課程的教學改革與探索。

2 建構主義與MOOC的相關理論

建構主義[4]是一種新型的學習理論，是當代教育中一場革命。其包含“情境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構”四大要素，如圖1所示。建構主義[5]首先強調以學生為中心，教師是學生認知建構的組織者、幫助者和促進者；其次認為學生只有在一定的情景中，才能主動有效地建構知識，教師需為學生提供認知情景；最后強調“協(xié)作”和“會話”的重要性，即學生之間、師生之間的協(xié)作交流至關重要。

MOOC（Massive Open Online Course）[6]是近幾年新興的教學形式，開放性、大規(guī)模性、自主性、費用低廉是MOOC的主要特點。教師在MOOC平臺上提供學習資源，學生在線學習。借助MOOC平臺實現(xiàn)師生之間、學生之間的相互交流，實現(xiàn)課堂教學與網(wǎng)絡教學的相互補充 。

3 建構主義與MOOC相結合的教學模式

在建構主義語境下，教師必須創(chuàng)設一個學習情景，給學生提供一個能滿足“以學生為中心”的資源平臺[7]。MOOC平臺所具有的多種特性為建構主義學習“情景”的創(chuàng)設提供了支持。

教師將教學內容以教學視頻、PPT、超鏈接等多種方式發(fā)布在MOOC平臺上，為學生提供學習“情景”，學生通過MOOC平臺可以自主地、有選擇地學習，使學習由供給驅動轉變?yōu)樾枨篁寗印＝處熗ㄟ^MOOC平臺將實驗內容特別是綜合性的實驗內容提供給學生，學生根據(jù)平臺上的實驗內容，主動探索、共同協(xié)作完成。課堂上教師不再是教學主體，而是為學生提供會話交流平臺的組織者，為學生答疑解惑的指導者，為學生進行知識建構的幫助者。

顯然，在建構主義和MOOC相結合的教學模式下，教師、學生的角色和地位發(fā)生了徹底的改變，成為另一種全新的教學模式，如圖2所示。將教學內容、實驗、課堂討論、教學目標通過MOOC平臺與建構主義的“情境”、“協(xié)作”、“會話”、“意義建構”相對應，建構主義的四要素與教學過程的四個環(huán)節(jié)相互滲透，激發(fā)學生學習的主動性、積極性、互動性，使學生在教師的幫助下在自身原有認知結構的基礎上完成對新知識的意義建構。

4 建構主義與MOOC相結合模式下的教學改革

本文在建構主義與MOOC相結合的教學模式指導下，分別從課程內容、實踐環(huán)節(jié)、教學方法、教學評價等幾方面進行了相應的教學改革與探索。

4.1 教學內容改革

根據(jù)嵌入式操作系統(tǒng)課程教學目標及課程的性質要求，按照“由淺入深，循序漸進”的原則，拚棄按教材章節(jié)組織教學內容。對教學內容進行了重新整合，具體整合內容及學時分配如圖3所示。

在建構主義指導下利用MOOC平臺為學生創(chuàng)建學習“情景”。教師把課程概述、教學目標、教學內容、相關教學視頻等發(fā)布在MOOC平臺上；同時在MOOC平臺上要提供在線答疑、在線討論和在線評價等功能。通過上述過程，為學生創(chuàng)建學習“情景”。教師要求學生提前預習MOOC平臺上的內容，并將預習中遇到的問題發(fā)布在MOOC平臺上，上課之前教師先瀏覽學生提出的問題，這樣教師在課堂上就可以“有所為有所不為”，即共性的問題重點講解，非共性的問題個別輔導，提高了教學效率，緩解了課時不足的問題，同時學生帶著問題進課堂，提高了學習積極性，保證了教學質量。

4.2 教學實踐環(huán)節(jié)的改革

通過建構主義與MOOC提供的“協(xié)作”機會，培養(yǎng)學生的實踐能力。教師設計一些綜合性的實驗項目，并將項目要實現(xiàn)的功能、技術方案、設計要求等發(fā)布在MOOC平臺上。表1是我校嵌入式操作系統(tǒng)課程在MOOC平臺上發(fā)布的綜合性實驗項目。這些實驗項目作為選修內容供學生自主選擇，學生以小組為單位并結合自身的認知基礎任選一個或多個項目來完成，項目完成后要求每組撰寫一份電子的項目報告，報告中包含：項目分工、設計過程、運行結果、創(chuàng)新點等內容，并將報告上傳到MOOC平臺，供教師點評，成績計入期末考核中。在設計中遇到的問題，學生可以通過MOOC平臺與教師交流。

在綜合性實驗項目中，學生通過“協(xié)作”強化了團隊意識，提高了溝通協(xié)作能力、實踐能力和設計能力，推動了基于問題、基于項目等研究性學習方法的開展，加強了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4.3 教學方法改革

為了突出學生的主體地位，我校將建構主義下的“支架式”和“拋錨式”教學方法引入課堂[8]。

在教學中，針對不同的教學內容使用不同的方法。如在講授Linux進程通信時，采用“支架式”的教學方法，將Linux進程通信的支架如圖4所示發(fā)布在MOOC平臺上，學生根據(jù)支架中的內容，自主地搜集資料，填充每部分的內容。在講授“預防死鎖”時采用“拋錨式”的教學方法。假設的“錨”為：有三家公司（G1，G2，G3）要完成各自的運輸業(yè)務，需要租賃租車公司的車子，租車公司共有12臺車子，其中公司G1、G2和G3分別要租10臺、4臺和9臺。在某一天，公司G1，G2，G3分別租到的車子為5臺，2臺和2臺，租車公司還有3臺車子，問剩余的3臺車子要如何分配才能保證三家公司都能順利完成運輸任務？（前提是：每家公司在未完成運輸任務前不會將已租到的車子歸還租車公司）。讓學生通過對這個“錨”的分析發(fā)現(xiàn)問題，提出解決問題的方案。經(jīng)過學生的自學習以后，培養(yǎng)了思維能力和解決問題的能力。

課堂上離不開建構主義中“會話”的支持，讓學生之間進行討論，在討論中教師了解學生的學習情況以及存在的問題并給予適當?shù)囊龑?，實現(xiàn)對新知識的意義建構。這種學生之間，師生之間的多向“會話”可以活躍課堂氣氛，激發(fā)學生的學習熱情、主動性和參與性。同時，在課時有限的情況下，可以將“會話” 通過MOOC平臺延伸到課堂之外，利用MOOC平臺進行實時交流，擬補時間和空間的局限，滿足學生不同的學習需求。

4.4 教學評價改革

改革傳統(tǒng)的以期末考試成績?yōu)橹鞯脑u價方式，突出建構主義中學生的自主學習能力、探索能力、參與能力、會話協(xié)作能力、創(chuàng)新能力的評價，具體評價環(huán)節(jié)如表2所示。教師將評價環(huán)節(jié)發(fā)布在MOOC平臺上，讓學生先自評，然后小組互評，最后教師匯總評價信息并結合期末考試情況給出最終評價結果。這種評價方式，改變了學生重理論輕實踐的錯誤認識，提高了學生對教學過程各個環(huán)節(jié)積極參與的熱情，增強了學生各方面能力的培養(yǎng)。

5 結束語

將建構主義與MOOC相結合的教學模式引入嵌入式操作系統(tǒng)的教學中，顛覆了傳統(tǒng)的教學模式，解決了該課程教學中存在的問題。實踐表明，通過MOOC平臺提供的“情景”、“協(xié)作”、“會話”、“意義建構”的學習環(huán)境與“教學內容”、“實驗”、“課堂討論”、“教學目標”等教學環(huán)節(jié)相互滲透，使學生學習的積極性、主動性得到了提高，學生的自主學習能力、實踐能力、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力也有明顯增強。但由于嵌入式操作系統(tǒng)課程的新技術不斷涌現(xiàn)，對于該課程的教學改革、建構主義與MOOC相結合的教學模式、MOOC平臺的建設等問題仍需繼續(xù)探索和完善。

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