“3+4”分段培養(yǎng)模式中操作系統(tǒng)課程資源的建設(shè)

李紅衛(wèi) 侯雪亞 蔡秋茹 白鳳娥

摘? 要： 闡述了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“3+4”分段人才培養(yǎng)模式中操作系統(tǒng)課程資源的開發(fā)步驟。在分析教學(xué)內(nèi)容、教材、文獻(xiàn)資料，以及對(duì)中職教師調(diào)研和進(jìn)行師生座談的基礎(chǔ)上，編寫出操作系統(tǒng)課程教學(xué)大綱，進(jìn)而確定編寫操作系統(tǒng)教材的詳細(xì)計(jì)劃及數(shù)字化資源建設(shè)內(nèi)容。在“3+4”本科階段試用了該課程資源，取得良好效果。

關(guān)鍵詞： “3+4”分段培養(yǎng)模式; 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè); 操作系統(tǒng)教材; 課程資源

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2020）11-106-04

Abstract： This paper expounds the development steps of operating system course resources in the "3+4" staged training mode of computer science and technology specialty. on the basis of analyzing teaching contents， teaching materials and literatures， investigating secondary vocational teachers， and making discussion with teachers and students， the syllabus of operating system course is compiled， and then the detailed plan of compiling operating system textbook and the content of digital resources construction are determined. The course resources are tested in the "3+4" undergraduate stage， and good results are achieved.

Key words： "3+4" staged training mode; computer science and technology; operating system teaching material; course resource

0 引言

根據(jù)蘇教職〔2013〕9號(hào)文件精神[1]，自2013年起，我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)與兩所中等職業(yè)學(xué)校開展“3+4”分段培養(yǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目，2016年9月，首屆學(xué)生轉(zhuǎn)段升入本科階段學(xué)習(xí)，2020年7月順利畢業(yè)。

“3+4”人才培養(yǎng)模式是構(gòu)建一個(gè)多樣化高中階段教育結(jié)構(gòu);構(gòu)建一個(gè)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的新體制;構(gòu)建一個(gè)人性化教育教學(xué)生態(tài)[2]。為做好“3+4”項(xiàng)目試點(diǎn)工作，項(xiàng)目組多次召開會(huì)議，研討人才培養(yǎng)方案、課程銜接、課程標(biāo)準(zhǔn)、以及課程資源庫建設(shè)等問題。本文以“3+4”分段培養(yǎng)模式中操作系統(tǒng)課程資源建設(shè)為例介紹課程資源的建設(shè)步驟及成果。

1 操作系統(tǒng)課程資源開發(fā)指導(dǎo)思想和開發(fā)目標(biāo)

操作系統(tǒng)課程是“3+4”計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科階段課程體系中的核心課程之一。項(xiàng)目組經(jīng)充分調(diào)研認(rèn)為，該課程在人才培養(yǎng)方案中占據(jù)十分重要的地位，開發(fā)操作系統(tǒng)教材對(duì)分段合作培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才非常重要。因此，項(xiàng)目組成立了操作系統(tǒng)課程資源開發(fā)小組，開發(fā)一套專業(yè)理論與專業(yè)實(shí)踐融合、專業(yè)內(nèi)容與教育教學(xué)內(nèi)容融合的教材，進(jìn)而可以構(gòu)建體現(xiàn)以學(xué)生為本、便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、多位一體的適合“3+4”計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)的操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)資源。課程資源開發(fā)成果主要體現(xiàn)以下特征：①可用性與應(yīng)用性?；诂F(xiàn)代職教理念、技術(shù)、方法與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，建設(shè)課程資源，使其在教學(xué)活動(dòng)中具有可用性，能夠結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐做到資源的可應(yīng)用性。②專業(yè)性與綜合性。體現(xiàn)“3+4”人才培養(yǎng)專業(yè)化特征，以學(xué)生為中心，成果為導(dǎo)向，與軟硬件系統(tǒng)開發(fā)相結(jié)合，體現(xiàn)專業(yè)性與綜合性。③科學(xué)性與系統(tǒng)性。遵循“3+4”分段培養(yǎng)模式中教育教學(xué)規(guī)律，以《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專業(yè)規(guī)范》中的操作系統(tǒng)教學(xué)要求為基礎(chǔ)，努力體現(xiàn)專業(yè)理論與專業(yè)實(shí)踐的融合，專業(yè)內(nèi)容與教育教學(xué)內(nèi)容的融合。

2 操作系統(tǒng)課程資源開發(fā)步驟

操作系統(tǒng)課程資源開發(fā)步驟如圖1所示。

2.1 操作系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和教材分析

依據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)教師標(biāo)準(zhǔn)和培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，結(jié)合我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案確定操作系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求。

目前，國內(nèi)外出版的操作系統(tǒng)教材非常多，這些教材大致可分為三類：第一類教材側(cè)重于基礎(chǔ)理論，主要面向精英教育的學(xué)術(shù)型人才的培養(yǎng)。具有代表性的教材有湯小丹等主編的《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》和費(fèi)翔林等主編的《操作系統(tǒng)教程》，很多高校采用這兩部教材。該類教材內(nèi)容經(jīng)典，描述嚴(yán)謹(jǐn)，但過于抽象且缺少工程實(shí)踐。第二類教材兼顧理論和實(shí)踐，但這類教材在編寫上除了增加了實(shí)踐部分內(nèi)容，其他與第一類教材幾乎一樣。第三類側(cè)重于應(yīng)用方面的教學(xué)，但理論基礎(chǔ)又不足。在編寫面向計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)“3+4”本科階段學(xué)生的操作系統(tǒng)教材時(shí)可以借鑒這些優(yōu)秀教材的優(yōu)點(diǎn)，使得編寫出的教材適合“3+5”本科階段學(xué)生使用。

2.2 操作系統(tǒng)課程教學(xué)調(diào)研

首先查閱近年來發(fā)表的有關(guān)操作系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教材、實(shí)踐方面的文獻(xiàn)，理清操作系統(tǒng)課程教學(xué)中存在的問題，明確操作系統(tǒng)課程的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上對(duì)中職老師進(jìn)行調(diào)查問卷，與主講教師和學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程的學(xué)生進(jìn)行研討，充分進(jìn)行調(diào)研，使得編寫的教材更符合教學(xué)規(guī)律，有利于教師的教和學(xué)生的學(xué)。

⑴ 來自中職老師的建議

我校是江蘇省對(duì)口單招計(jì)算機(jī)技能考試主考單位，與來自全省中等職業(yè)學(xué)校從事計(jì)算機(jī)教學(xué)的300余名一線教師保持通信往來。我們與其中的100位老師進(jìn)行了交流，并設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷，根據(jù)收集到的調(diào)查問卷，發(fā)現(xiàn)有43%的老師在大學(xué)期間使用第一類教材;有85%的老師認(rèn)為他們所用教材注重理論;所有的老師都認(rèn)為操作系統(tǒng)課程在他們的教學(xué)中起到非常重要的作用，主要理由是操作系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心課程，它是構(gòu)建計(jì)算機(jī)鄰域知識(shí)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，通過操作系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)，理清了操作系統(tǒng)的基本概念、整體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制以及操作系統(tǒng)各功能模塊實(shí)現(xiàn)中涉及的基本算法、方法和技術(shù)，在專業(yè)素養(yǎng)，包括系統(tǒng)思維的能力和工程思維的能力方面得到提升。對(duì)于什么樣的教材更適合“3+4”計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生使用這一問題的調(diào)查總結(jié)如下：操作系統(tǒng)課程是培養(yǎng)學(xué)生具有抽象思維能力的一門課程，它是一門公認(rèn)的比較難學(xué)的課程，這對(duì)教材的內(nèi)容提出更高的要求，希望能有一本結(jié)構(gòu)合理、難度適中、實(shí)踐性強(qiáng)的教材。關(guān)于教師采用什么教學(xué)法施教更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)知識(shí)的調(diào)查總結(jié)如下：根據(jù)操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)，建議使用理實(shí)一體化、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問題導(dǎo)向等教學(xué)方法。

⑵ 來自主講老師和學(xué)習(xí)本課程的學(xué)生的建議

操作系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程。通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將學(xué)會(huì)操作系統(tǒng)對(duì)組成計(jì)算機(jī)各部件的管理，學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)軟硬件資源協(xié)同工作，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，尤其操作系統(tǒng)是一個(gè)大型軟件系統(tǒng)，學(xué)好操作系統(tǒng)能提高學(xué)生的軟件開發(fā)能力。然而真實(shí)情況是學(xué)生在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程之后在軟件開發(fā)方面的能力并沒有得到多少提高，學(xué)生僅僅了解操作系統(tǒng)的構(gòu)成及功能，操作系統(tǒng)課程的教學(xué)僅僅實(shí)現(xiàn)了基本的教學(xué)目標(biāo)。究其原因，與操作系統(tǒng)課程特點(diǎn)分不開。

第一，操作系統(tǒng)課程理論性強(qiáng)，概念多且抽象。要使學(xué)生在理解操作系統(tǒng)概念的基礎(chǔ)上來理解操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理、技術(shù)和方法，構(gòu)建操作系統(tǒng)的知識(shí)體系，學(xué)生就必須具備扎實(shí)的硬件基礎(chǔ)、算法基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯推理能力。

第二，操作系統(tǒng)涉及到各類軟硬件資源，但課程內(nèi)容偏向軟件設(shè)計(jì)和算法實(shí)現(xiàn)，雖配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，但實(shí)驗(yàn)課安排的項(xiàng)目很難涵蓋課程的所有知識(shí)點(diǎn)，且大多數(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之后仍然不知道操作系統(tǒng)是如何工作，如何對(duì)資源進(jìn)行管理和調(diào)度。另外，加上課時(shí)緊，實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，學(xué)生的程序調(diào)試能力不高，使得對(duì)并發(fā)程序設(shè)計(jì)理解不夠透徹，結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生遇到并發(fā)問題時(shí)不知所措。

第三，對(duì)于操作系統(tǒng)這種大型軟件的開發(fā)，需要學(xué)生具有較強(qiáng)的編程開發(fā)能力，實(shí)際上，很多學(xué)生并不能快速有效地將算法轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行程序，少數(shù)學(xué)生雖能快速實(shí)現(xiàn)局部功能但對(duì)軟件的整體思維和開發(fā)能力欠缺，目前大部分的實(shí)驗(yàn)工作主要集中于操作系統(tǒng)部分子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)[3]。

綜上所述，開發(fā)一套適合“3+4”計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科階段的操作系統(tǒng)教材非常必要。

2.3 制訂操作系統(tǒng)課程教學(xué)大綱

在前面調(diào)研的基礎(chǔ)之上，制訂操作系統(tǒng)課程教學(xué)大綱，主要內(nèi)容包括：

①課程教學(xué)目標(biāo)的確定。②課程性質(zhì)。明確課程的地位、功能及與其他課程的關(guān)系。③課程學(xué)習(xí)目標(biāo)。明確“3+4”計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科階段在操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)中教學(xué)目標(biāo)、基本要求，學(xué)習(xí)本課程后應(yīng)達(dá)到的預(yù)期結(jié)果。④課程設(shè)計(jì)思路。明確課程設(shè)計(jì)的總體思路、該門課程設(shè)置的依據(jù)、課程內(nèi)容確定的依據(jù)。⑤課程基本內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配。根據(jù)課程目標(biāo)和涵蓋的工作任務(wù)要求，確定課程內(nèi)容和要求，遵循OBE能力培養(yǎng)的基本規(guī)律，科學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)性工作任務(wù)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，合理分配學(xué)時(shí)。⑥教學(xué)要求與教學(xué)設(shè)計(jì)。指明課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)與解決辦法，常用的教學(xué)方法、教學(xué)手段以及實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練方式。⑦課程的考核與評(píng)價(jià)。⑧教學(xué)資源的要求。課程教學(xué)對(duì)教室環(huán)境、信息化教學(xué)資源、設(shè)施設(shè)備配置等方面的要求。⑨教材與參考書。本課程使用的教材以及教學(xué)參考材料，包括相關(guān)教輔材料、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)、數(shù)字化資源庫等。

2.4 制訂教材的詳細(xì)編寫大綱和教材的編寫

根據(jù)操作系統(tǒng)課程教學(xué)大綱，制訂操作系統(tǒng)教材的詳細(xì)編寫大綱，教材開發(fā)要求如下：

⑴ 遵循從精從簡原則，突出理論基本點(diǎn)，講清技術(shù)發(fā)展脈路，導(dǎo)入最新知識(shí)應(yīng)用。根據(jù)師生反饋意見，結(jié)合實(shí)際教學(xué)中的體會(huì)，討論操作系統(tǒng)理論、技術(shù)和應(yīng)用的最新發(fā)展。另外，從授課對(duì)象角度出發(fā)按照應(yīng)用型本科教育為宗旨，以理論夠用為原則，做到淺顯易懂，理論與實(shí)際相結(jié)合。

⑵ 增加實(shí)踐內(nèi)容，強(qiáng)化Linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用，優(yōu)化Linux操作系統(tǒng)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，將實(shí)踐內(nèi)容嵌入到每個(gè)章節(jié)中，讓學(xué)生通過實(shí)踐去體會(huì)理解操作系統(tǒng)的本質(zhì)，真正領(lǐng)會(huì)操作系統(tǒng)的工作原理、設(shè)計(jì)目標(biāo)，并能熟練使用Linux操作系統(tǒng)，擴(kuò)展計(jì)算機(jī)思維，為今后專業(yè)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

⑶ 修訂教材時(shí)要結(jié)合目前成熟的教學(xué)方法，讓學(xué)生學(xué)起來更加容易。在操作系統(tǒng)課程教學(xué)中，可以采用情景教學(xué)法、比喻教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法等方法進(jìn)行教學(xué)。在修訂教材時(shí)結(jié)合這些教學(xué)法，對(duì)于不同的知識(shí)點(diǎn)采用不同的教學(xué)法讓學(xué)生更加易于認(rèn)識(shí)、理解操作系統(tǒng)原理。制訂編寫適合相應(yīng)教學(xué)法的內(nèi)容，真正從老師的教，學(xué)生的學(xué)出發(fā)編寫出一本好教材。增加多媒體教學(xué)素材，讓學(xué)生通過多渠道學(xué)習(xí)、鞏固、拓展知識(shí)。

⑷ 增加經(jīng)典例題解析和課外學(xué)習(xí)資源介紹，有利于學(xué)生自學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析問題解決問題的能力。在每章中都增加操作系統(tǒng)的實(shí)踐，以此來培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力以及編程能力。

2.5 操作系統(tǒng)教材的配套數(shù)字化資源。

通過對(duì)現(xiàn)有操作系統(tǒng)數(shù)字化資源的調(diào)查和分析，結(jié)合國家級(jí)精品課程共享資源庫建設(shè)的要求，開發(fā)操作系統(tǒng)教材的配套數(shù)字化資源。它是一種綜合性、全方位的教學(xué)資源，能最大限度地滿足教學(xué)需要。具體資源有：①增加重點(diǎn)章節(jié)的微課視頻。②建設(shè)操作系統(tǒng)泛亞網(wǎng)絡(luò)課程，學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)、做作業(yè)、自測(cè)。③開發(fā)操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)微信公眾號(hào)（jsutOS），發(fā)布與操作系統(tǒng)相關(guān)的文章，對(duì)學(xué)生提出的問題進(jìn)行解答。④提供學(xué)習(xí)資源下載地址，一是泛亞網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)，二是百度網(wǎng)盤，三是QQ群。

3 適合“3+4”計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的操作系統(tǒng)教學(xué)方法

本課程安排在第三學(xué)年第一學(xué)期開設(shè)，總學(xué)時(shí)64，其中理論學(xué)時(shí)48，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)16。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的特性，研究各種適合操作系統(tǒng)課程的教學(xué)方法，決定采用以下方法進(jìn)行教學(xué)：

⑴ 理論課借鑒理實(shí)一體化[4]和問題導(dǎo)向等教學(xué)方法，以例子為引例引出知識(shí)點(diǎn)，然后闡述理論知識(shí)，最后用學(xué)到的理論知識(shí)解決引例中的問題。該方法在實(shí)際的應(yīng)用中效果良好。

⑵ 實(shí)驗(yàn)課借鑒項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法[5]，對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)明確一個(gè)任務(wù)。要求學(xué)生課前進(jìn)行算法的設(shè)計(jì)以及編碼，在實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行調(diào)試。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都是一個(gè)完整的項(xiàng)目，要求學(xué)生按照引例的實(shí)現(xiàn)步驟進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。老師要對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行跟蹤。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要求學(xué)生寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并將源程序以及程序調(diào)試過程中的截圖打包后上傳到課程網(wǎng)站。老師可對(duì)學(xué)生上傳的文檔進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及上機(jī)情況綜合評(píng)定成績。

⑶ 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法。應(yīng)用于理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，該方法以學(xué)生為中心，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)和分析研究解決問題的能力[6]。

4 結(jié)束語

操作系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程，本課程對(duì)于“3+4”人才軟硬件設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)起著重要的作用和影響。本教材借鑒理實(shí)一體化教學(xué)法和問題導(dǎo)向教學(xué)法的設(shè)計(jì)理念，結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，把操作系統(tǒng)的原理、技術(shù)、方法綜合起來，使學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)有一個(gè)形象、系統(tǒng)的了解，加深學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握。教材內(nèi)容編寫框架完整，理論與實(shí)踐相結(jié)合，具有可讀可操作性。項(xiàng)目組還開發(fā)了豐富的數(shù)字化資源，促進(jìn)了理論與實(shí)踐融合、專業(yè)內(nèi)容與教育教學(xué)內(nèi)容的融合的思想。本套教材和數(shù)字化資源在我校2016級(jí)“3+4”計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)試用，效果良好，但也有不完善的地方，我們已經(jīng)做了修改補(bǔ)充。

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