操作系統(tǒng)課程線上線下混合式教學(xué)改革研究

于曉飛

（長(zhǎng)春光華學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130031）

0 引言

操作系統(tǒng)課程以理論和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，在課程體系建設(shè)中具有至關(guān)重要的作用。在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時(shí)代，企業(yè)對(duì)人才的要求更多的傾向于學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。因此，在本科教育階段，如何培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，以及通過(guò)加深對(duì)知識(shí)的理解來(lái)提高實(shí)踐操作的能力是當(dāng)下必不可少的研究課題。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

操作系統(tǒng)課程在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的課程體系中起到承上啟下的重要作用。它既涵蓋《計(jì)算機(jī)組成原理》等偏硬件的課程知識(shí)，又涵蓋《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《算法設(shè)計(jì)與分析》以及《面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)》等偏軟件的課程知識(shí)。因此，該課程具有實(shí)踐性強(qiáng)、涉及面廣以及多門(mén)課程縱橫交叉的特點(diǎn)，無(wú)疑是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)中難度偏高的一門(mén)課程。為提高教學(xué)質(zhì)量，目前已有各種教學(xué)手段和教學(xué)方法被應(yīng)用，如任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂和創(chuàng)客理念等。

然而，傳統(tǒng)的線下教學(xué)課堂時(shí)間有限，部分學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解困難或不透徹，一旦問(wèn)題沒(méi)有及時(shí)解決，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)踐操作方面仍舊存在障礙。而線上教學(xué)是近年來(lái)興起的一種新型教學(xué)模式，旨在使學(xué)生能夠利用碎片時(shí)間，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源的重要作用，提高學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，教師也能夠獲取學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)上的相關(guān)學(xué)習(xí)信息，分析了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而有利于教師在線上布置學(xué)習(xí)任務(wù)、引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。因此，基于操作系統(tǒng)課程的自身特點(diǎn)，本文提出線上線下混合式教學(xué)模式。

2 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

2.1 理論教學(xué)內(nèi)容整合

目前，操作系統(tǒng)課程是按照教材的順序進(jìn)行授課，第一部分介紹操作系統(tǒng)的起源和發(fā)展；第二部分介紹操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境；第三部分是進(jìn)程管理；第四部分是多線程；第五部分是互斥與同步；第六部分是死鎖；第七部分是實(shí)存儲(chǔ)器管理技術(shù)；第八部分是虛擬存儲(chǔ)管理；第九部分是設(shè)備管理；第十部分是文件系統(tǒng)。

從實(shí)際教學(xué)情況出發(fā)，在教學(xué)過(guò)程中考慮將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化處理?；诓僮飨到y(tǒng)的四大主要功能，即進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理和文件管理，整合部分教學(xué)內(nèi)容，整合后的操作系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容如表1所示。

表1 操作系統(tǒng)課程教學(xué)

2.2 實(shí)訓(xùn)教學(xué)

操作系統(tǒng)課程的實(shí)踐性非常強(qiáng)，是理論和實(shí)踐深度結(jié)合的一門(mén)課程。在學(xué)習(xí)了理論知識(shí)后，必須要有實(shí)踐操作才能真正掌握知識(shí)。合理安排實(shí)訓(xùn)教學(xué)有利于提高學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解。針對(duì)操作系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置兩次實(shí)訓(xùn)教學(xué)，具體如下：

2.2.1 銀行家算法

銀行家算法是解決進(jìn)程死鎖問(wèn)題的經(jīng)典算法，要求學(xué)生依據(jù)算法設(shè)計(jì)程序，編程實(shí)現(xiàn)在輸入資源總數(shù)量、各進(jìn)程最大資源需求量、已分配的資源數(shù)量以及某一時(shí)刻某進(jìn)程請(qǐng)求資源數(shù)目時(shí)，程序能夠輸出系統(tǒng)在分配給該進(jìn)程請(qǐng)求資源量后是否為安全狀態(tài)。本次實(shí)訓(xùn)一方面能夠讓學(xué)生體會(huì)操作系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程中資源的管理過(guò)程，從而加深對(duì)進(jìn)程管理知識(shí)的理解，另一方面能夠鍛煉學(xué)生的動(dòng)手編程能力。對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)講，依據(jù)算法編寫(xiě)并調(diào)試代碼是必備的素質(zhì)之一。

2.2.2 可變分區(qū)管理

該實(shí)訓(xùn)內(nèi)容為在可變分區(qū)管理方式下，根據(jù)不同的進(jìn)程存儲(chǔ)空間請(qǐng)求選擇一種適當(dāng)?shù)乃惴▽?duì)內(nèi)存進(jìn)行管理分配。實(shí)驗(yàn)中模擬主存的分配，把主存區(qū)分配給作業(yè)后并不實(shí)際啟動(dòng)裝入程序裝入作業(yè)，而用輸出“分配情況”來(lái)代替。本次實(shí)訓(xùn)不僅能夠加深學(xué)生對(duì)可變分區(qū)算法的理解以及鍛煉實(shí)踐操作的能力，還可以提高學(xué)生的邏輯思維能力。

針對(duì)上述兩次實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，教師分層次撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，方便學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约皩?shí)驗(yàn)器材等相關(guān)信息，做到“有本可依”。

3 線上線下混合教學(xué)方案

3.1 教學(xué)步驟

操作系統(tǒng)課程作為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心課程，在當(dāng)今對(duì)應(yīng)用型人才需求強(qiáng)烈的時(shí)代背景下，傳統(tǒng)的線下課堂已不足以培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，加之操作系統(tǒng)課程自身具有多學(xué)科縱橫交叉的特點(diǎn)，學(xué)生們需要有多元化、多方面的知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)加深對(duì)操作系統(tǒng)的理解。設(shè)置線上線下混合教學(xué)方案有利于解決上述問(wèn)題。具體教學(xué)步驟如下：

3.1.1 學(xué)生線上學(xué)習(xí)

教師通過(guò)教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)確立教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)活動(dòng)，制作教案、課件和教學(xué)微視頻，上傳到線上教學(xué)平臺(tái)，其中微視頻以知識(shí)點(diǎn)為單位進(jìn)行制作，每個(gè)視頻控制在8～15分鐘左右，方便同學(xué)利用碎片時(shí)間觀看學(xué)習(xí)。并根據(jù)教學(xué)要點(diǎn)、重點(diǎn)以及難點(diǎn)設(shè)置配套練習(xí)題，方便學(xué)生檢測(cè)自學(xué)效果。每周上課前，學(xué)生根據(jù)老師發(fā)布的周學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)，觀看微視頻，完成相關(guān)作業(yè)。

3.1.2 線下教學(xué)部分

教學(xué)內(nèi)容中的重難點(diǎn)理論知識(shí)安排在線下進(jìn)行，教師基于線上學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)掌握不透徹的部分在線下課堂加以進(jìn)一步的講解。對(duì)于具體算法，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)方法，讓學(xué)生匯報(bào)線上學(xué)習(xí)情況，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)。除此之外，實(shí)訓(xùn)部分也安排在線下實(shí)驗(yàn)室或機(jī)房進(jìn)行，以學(xué)生自主練習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔。調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性。每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束，對(duì)學(xué)生的實(shí)際完成情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.1.3 線上測(cè)驗(yàn)、討論

在每一個(gè)章節(jié)結(jié)束時(shí)，在線上學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)置章節(jié)測(cè)驗(yàn)，檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)章節(jié)測(cè)驗(yàn)成績(jī)不達(dá)標(biāo)的學(xué)生，在線下答疑結(jié)束時(shí)要求其重新測(cè)試一次。同時(shí)，針對(duì)本門(mén)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)或前沿知識(shí)以討論的形式發(fā)放至學(xué)習(xí)平臺(tái)，讓學(xué)生在討論區(qū)互動(dòng)留言，提高學(xué)生自主解決問(wèn)題和獨(dú)立思考的能力。

3.1.4 線下答疑

每周設(shè)置一次線下答疑，主要針對(duì)本周的教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)與學(xué)生進(jìn)行面對(duì)面交流，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

3.2 課程評(píng)價(jià)

基于線上線下混合式教學(xué)，本文一改傳統(tǒng)的考試評(píng)價(jià)模式，同時(shí)考慮學(xué)生線上線下的學(xué)習(xí)情況，設(shè)置適當(dāng)?shù)姆种禉?quán)重來(lái)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。本方案更加重視學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，將平時(shí)學(xué)習(xí)成績(jī)占比提高至55%，期末考試成績(jī)占比設(shè)置為45%。其中平時(shí)成績(jī)由課堂簽到、微視頻觀看情況、線上討論、線上測(cè)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)5部分構(gòu)成；最終課程成績(jī)具體各部分占比為：課堂簽到*0.05+微視頻觀看情況*0.15+線上討論*0.05+線上測(cè)驗(yàn)*0.15+實(shí)驗(yàn)成績(jī)*0.15+期末考試*0.45。其中實(shí)驗(yàn)成績(jī)由實(shí)驗(yàn)報(bào)告和當(dāng)堂實(shí)驗(yàn)得分構(gòu)成。具體考核過(guò)程如圖1所示。

圖1 考核過(guò)程

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)操作系統(tǒng)課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和課程評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了改革，并將改革后的方案應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中。實(shí)踐表明，本文提出的線上線下混合式教學(xué)模式具有一定的應(yīng)用價(jià)值，和傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式相比，取得了較好的教學(xué)效果，并且能夠更加有效的提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣。然而教學(xué)改革就是要在實(shí)踐中不斷的完善發(fā)展，對(duì)于未來(lái)可能出現(xiàn)的一些不足之處，仍要進(jìn)行進(jìn)一步的改善。