操作系統(tǒng)課程的翻轉(zhuǎn)課堂實施路徑研究

李勤

摘?要：《操作系統(tǒng)》是我校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)極為重要的專業(yè)核心課程。對該課程的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，實現(xiàn)了課前預(yù)習(xí)、課中講解，課后鞏固的教學(xué)方法。探討了適合于操作系統(tǒng)課程的翻轉(zhuǎn)課堂實施路徑，有助于提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng);翻轉(zhuǎn)課堂;實施

中圖分類號：G4?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.03.082

一直以來，《操作系統(tǒng)》都是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)極為重要的專業(yè)核心課程。主要講述了計算機(jī)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，主要偏重于操作系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)的理論分析。通過學(xué)習(xí)該課程，使學(xué)生掌握計算機(jī)操作系統(tǒng)各部分的功能和實現(xiàn)這些功能的體系結(jié)構(gòu)和重要算法;可為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及提高軟件設(shè)計水平和計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)奠定堅實的基礎(chǔ)。

1?《操作系統(tǒng)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析

采用傳統(tǒng)的講授為主的授課形式，借助PPT課件進(jìn)行展示。操作系統(tǒng)課程知識點多，原理性強，在課堂上教師總是“一言堂”，學(xué)生被動接受，師生之間缺乏互動，在課后，學(xué)生普遍反映內(nèi)容太多，無法全部掌握。內(nèi)容抽象，難以理解等。

有一部分學(xué)生從職高升學(xué)到我校，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、理解能力不夠強。使用傳統(tǒng)教學(xué)方式學(xué)生的興趣不高，教學(xué)效果不佳，無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而采取翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，能夠靈活應(yīng)用多種教學(xué)手段，例如傳統(tǒng)的講授法、情景教學(xué)法、案例教學(xué)法、分組討論法，將這些方法融入創(chuàng)新的教學(xué)模式當(dāng)中，翻轉(zhuǎn)課堂，即將傳統(tǒng)的教學(xué)活動“翻轉(zhuǎn)”，進(jìn)行線上和線下混合學(xué)習(xí)，從而實現(xiàn)老師和學(xué)生在線學(xué)習(xí)與交流、討論、互動等。

2?《操作系統(tǒng)》課程的翻轉(zhuǎn)課堂實施路徑

2.1?教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計

《操作系統(tǒng)》的內(nèi)容包括：操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，進(jìn)程的概念，進(jìn)程的描述與控制，進(jìn)程的同步與通訊，處理機(jī)調(diào)度的策略和處理死鎖的方法，存儲器管理的方案和分配算法，文件系統(tǒng)的運行機(jī)制等。教學(xué)重點包括：進(jìn)程的概念，并以進(jìn)程管理為主線，協(xié)調(diào)組織計算機(jī)內(nèi)的硬軟件資源。結(jié)合進(jìn)程的管理分析存儲管理機(jī)制、系統(tǒng)調(diào)度機(jī)制、文件存儲和訪問機(jī)制以及設(shè)備驅(qū)動機(jī)制。面對不同的教學(xué)內(nèi)容，在設(shè)計時應(yīng)區(qū)別對待，必須根據(jù)課程內(nèi)容、大綱要求及課程難度進(jìn)行合理的設(shè)計與分配。

借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，教師可以將課程學(xué)習(xí)資料，包括課件、視頻，案例等上傳到網(wǎng)上，同時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，收集學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果并針對性地設(shè)計課堂教學(xué)活動;學(xué)生借助該平臺可獲得學(xué)習(xí)資源，進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)和練習(xí)，就學(xué)習(xí)中遇到的問題同教師在線交流，構(gòu)建知識體系，完成知識內(nèi)化。這里的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺采用學(xué)習(xí)通移動教學(xué)平臺，運用學(xué)習(xí)通可進(jìn)行手機(jī)簽到、討論、搶答、直播互動、資源檢索，電子資源搜索下載等。

課前，教師將課程學(xué)習(xí)資料（課件，動畫，視頻，案例等）上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，提前發(fā)送給學(xué)生，以便學(xué)生提前預(yù)習(xí)。

課中，教師講解重難點，解答學(xué)生所提問題，將學(xué)生進(jìn)行分組討論，根據(jù)學(xué)生反饋情況進(jìn)行總結(jié)。

課后，教師建立了一個專門的教學(xué)QQ群。通過QQ群發(fā)布作業(yè)。教師根據(jù)作業(yè)的完成情況，選擇性地講解難的知識點和錯得多的題目，并將其錄制為微課視頻，發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，供學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)。

2.2?學(xué)習(xí)任務(wù)單的設(shè)計

學(xué)習(xí)任務(wù)單是為了更好地引導(dǎo)學(xué)生在課前進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)單時，要遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，指導(dǎo)學(xué)生從各個模塊的關(guān)聯(lián)性中掌握操作系統(tǒng)基本原理，《操作系統(tǒng)》的先修課程是：計算機(jī)組成原理、程序設(shè)計基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。后續(xù)課程是：軟件工程、編譯原理等。因此，在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程之前，學(xué)生必須已具備計算機(jī)組成原理、程序設(shè)計基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原理和知識，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，找到多門課程之間的聯(lián)系，從而更好地掌握操作系統(tǒng)基本原理。

在設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)單時，教師應(yīng)指明章節(jié)題目、教學(xué)目的和要求、本章重點和難點，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)完之后，需要進(jìn)行總結(jié)，提出學(xué)習(xí)過程中存在的問題和困難，并記錄下來，記錄在學(xué)習(xí)任務(wù)單上。在此之后，教師查看學(xué)生提交的學(xué)習(xí)任務(wù)單，總結(jié)和歸納出共性問題和重難點問題，以便在課堂上有針對性地講解、輔導(dǎo)和交流。

3?操作系統(tǒng)課程的翻轉(zhuǎn)課堂實施效果

考慮到開展“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)對于教師和學(xué)生來說都是一種新的嘗試，因而在《操作系統(tǒng)》課程中選取課程的部分內(nèi)容進(jìn)行“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，例如，選擇教材第二章：進(jìn)程的描述與控制和第三章：處理機(jī)調(diào)度與死鎖，進(jìn)行教學(xué)試點，其他內(nèi)容仍采用傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行課程教學(xué)。

選取的內(nèi)容可分為這樣幾個模塊：進(jìn)程控制，進(jìn)程同步，進(jìn)程通信，線程的實現(xiàn);處理機(jī)調(diào)度的層次和調(diào)度算法，作業(yè)與作業(yè)調(diào)度，進(jìn)程調(diào)度，實時調(diào)度，預(yù)防死鎖，死鎖的檢測與解除等等。

在講解處理機(jī)調(diào)度算法時：第一個是先來先服務(wù)（FCFS）和短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法;第二個是優(yōu)先級調(diào)度算法（PSA）和高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法（HRRN），哪一種進(jìn)程調(diào)度算法更好？進(jìn)程在就緒隊列中應(yīng)該怎樣排隊？帶著這些問題，我們可以從進(jìn)程的運行時間、執(zhí)行順序、周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間來考慮，通過實際案例來講解處理機(jī)調(diào)度算法，并突出算法之間的優(yōu)劣。針對基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，構(gòu)建“操作系統(tǒng)案例庫”，將典型例題上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，提供給學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

對于操作系統(tǒng)課程，對信息學(xué)院計科A、B兩個班進(jìn)行教學(xué)試點，A班采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，B班采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。教師對于B班的30名學(xué)生進(jìn)行分組，分為6組，提前按小組給學(xué)生布置好任務(wù)，讓學(xué)生提前做好準(zhǔn)備，學(xué)生在課堂上分小組講解這節(jié)課的內(nèi)容。課后，教師對這節(jié)課進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)一步完善教學(xué)資源，突出重點，彌補不足，以便下次更好地開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。這種方法有利于學(xué)生將被動的學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，提高其學(xué)習(xí)積極性。

在學(xué)期末，我們對信息學(xué)院計科專業(yè)A、B兩個班的班級成績進(jìn)行了統(tǒng)計分析，兩個班的人數(shù)都是30人，A班采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，B班采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。在兩種教學(xué)模式下，學(xué)生期末考試成績分布情況如表1所示。

從表1可以看出，使用傳統(tǒng)教學(xué)模式的班級優(yōu)良率為20%，使用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的B班優(yōu)良率達(dá)到了43%，提高了23%，不及格率下降到0%，總的看來，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的班級考試成績有所提高，平均分有所提高，優(yōu)良率也有所提高。說明翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能夠增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主學(xué)習(xí)能力。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能夠加強師生互動，讓學(xué)生由被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，在具體實踐的過程中，仍遇到一些新問題，例如：學(xué)生能否在課堂上全程使用手機(jī)來學(xué)習(xí)？學(xué)校教學(xué)管理部門是否允許這種學(xué)習(xí)方法？教師如何引導(dǎo)學(xué)生在課堂上使用智能手機(jī)，活躍課堂氣氛，提高學(xué)習(xí)動力和興趣等。并且，對任課教師的要求也比較高，比如，任課老師是否已經(jīng)掌握翻轉(zhuǎn)課堂的基本技術(shù)？能否熟練錄制和剪輯視頻？能否制作微課以及靈活運用學(xué)習(xí)通軟件等。在今后的教學(xué)過程中，還需要任課教師不斷學(xué)習(xí)，提高專業(yè)技能，才能不斷完善翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力。

4?結(jié)語

《操作系統(tǒng)》屬于一門交叉融合性的課程，針對操作系統(tǒng)課程特點，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，依托網(wǎng)絡(luò)平臺對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行重構(gòu)，真正以學(xué)生為學(xué)習(xí)的中心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及其學(xué)習(xí)自主性，探索一條適合于操作系統(tǒng)課程的翻轉(zhuǎn)課堂實施路徑，是本文的研究重點。通過該課程改革方案的設(shè)計與實施，不僅有助于促進(jìn)學(xué)生對操作系統(tǒng)基本原理的理解和掌握，而且培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維能力，提升了課程的教學(xué)效果。

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