采用三步教學(xué)法培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學(xué)研究

葉飛 王亞芳 王朱宇 胡哲

摘?要：隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的到來，高等院校對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)更加重視。在本科教育中，操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)和軟件類專業(yè)中的必修課。該門課程存在專業(yè)術(shù)語多、概念難理解、授課難度大、學(xué)習(xí)興趣低、理論和實(shí)踐結(jié)合難的問題。這與培養(yǎng)應(yīng)用型人才和“以學(xué)生為中心”的教育理念相違背。教學(xué)中將知識(shí)點(diǎn)與學(xué)習(xí)興趣相結(jié)合，提出了三步教學(xué)法，使用問題驅(qū)動(dòng)和案例實(shí)踐的方式引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)。在學(xué)生成績提升的同時(shí)，其實(shí)踐能力也得到了增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+；應(yīng)用型人才；操作系統(tǒng)；三步教學(xué)法

中圖分類號(hào)：F24?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.03.036

0?引言

操作系統(tǒng)是一門基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)類學(xué)科課程，同時(shí)也是一門專業(yè)核心課程。該課程從操作系統(tǒng)的基本原理出發(fā)，對(duì)操作系統(tǒng)各個(gè)組成部分和實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行講述，部分教材對(duì)接口、多處理機(jī)、多媒體和信息安全也會(huì)有詳細(xì)介紹。操作系統(tǒng)是理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作、用戶與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互、設(shè)計(jì)開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用等基本知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要途徑，其教學(xué)內(nèi)容不僅涉及理論、算法，還涉及具體技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。對(duì)于沒有項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的大學(xué)生來說，學(xué)習(xí)和理解均會(huì)有很大的難度，而且在傳統(tǒng)實(shí)際教學(xué)過程中，教師重理論、概念，對(duì)操作系統(tǒng)的實(shí)踐和應(yīng)用也相對(duì)薄弱。一方面，如何提升學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)興趣，從而進(jìn)一步提升學(xué)生對(duì)本門課程學(xué)習(xí)的理解能力、動(dòng)手能力、實(shí)踐能力、算法能力至關(guān)重要；另一方面，進(jìn)一步提高教師教學(xué)水平，以“學(xué)生為中心”，探索和創(chuàng)新出新的教學(xué)方法也是重中之重。通過對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行分解，采用“三步走”的教學(xué)實(shí)踐方法研究，對(duì)培養(yǎng)出更多能適應(yīng)國家信息化建設(shè)需要、理論扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用型專業(yè)人才至關(guān)重要。

1?學(xué)情現(xiàn)狀分析

1.1?學(xué)情分析

以延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院為例，從本校制定的2021-2022學(xué)年第一學(xué)期教學(xué)任務(wù)書來看，學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)三個(gè)專業(yè)的2019級(jí)大三學(xué)生，均在新學(xué)期開設(shè)了操作系統(tǒng)課程。課程開設(shè)計(jì)劃為學(xué)期內(nèi)64學(xué)時(shí)授課，其中，理論占32學(xué)時(shí)，上機(jī)實(shí)驗(yàn)占32學(xué)時(shí)。從課程規(guī)劃可以看出，操作系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)必修核心課程，在注重理論的同時(shí)也更加注重了實(shí)踐應(yīng)用能力。在課程教學(xué)正式開始之前，選取計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)近3年操作系統(tǒng)課程教學(xué)實(shí)施結(jié)果并針對(duì)學(xué)生歷年來對(duì)本門課程的學(xué)習(xí)效果做了統(tǒng)計(jì)和初步分析。進(jìn)一步選取了待授課試點(diǎn)班級(jí)的學(xué)生做了課程學(xué)前學(xué)情分析和調(diào)研，為三步教學(xué)法的研究和實(shí)施做好準(zhǔn)備工作。

1.1.1?歷史成績分析

首先，選取樣本班級(jí)對(duì)學(xué)生近3年的考試成績進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，成績匯總?cè)绫?所示。從操作系統(tǒng)課程近3年的考試成績分布可以看出，學(xué)生成績良好及以上分別為11%、12%、12%，中等及以下（不含不及格）分別占86%、61%、64%，不及格率分別為3%、27%、24%。主要分布在中等偏下，不及格率偏高。初步分析學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程存在一定難度。

1.1.2?授課進(jìn)度分析

通過進(jìn)一步分析近3年操作系統(tǒng)授課選用的學(xué)生教材，以及和講授本門課程的授課教師座談得知。本科生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程選用的教材一般都在10個(gè)章節(jié)以上，涉及內(nèi)容都會(huì)涉及操作系統(tǒng)基本原理、操作系統(tǒng)硬件組成（存儲(chǔ)器、虛擬存儲(chǔ)器、輸入輸出系統(tǒng)、文件管理、磁盤管理）、關(guān)鍵算法（進(jìn)程調(diào)度算法、作業(yè)調(diào)度算法、處理機(jī)調(diào)度算法）、前沿技術(shù)（多媒體技術(shù)、虛擬化技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、安全技術(shù)）等。但是，按照課程實(shí)施計(jì)劃時(shí)間安排，以及結(jié)合在校學(xué)生學(xué)習(xí)和接收知識(shí)的能力，教學(xué)過程僅能選取教材5-8章的內(nèi)容作為教學(xué)大綱完成教學(xué)，其余內(nèi)容納入學(xué)生自學(xué)范疇。如果學(xué)生的自學(xué)能力較差，那么很多前沿和核心知識(shí)在本科階段是無法普及到學(xué)生的。那么，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，尤其是備戰(zhàn)考研涉及到專業(yè)課方面時(shí)，就會(huì)存在較大缺陷。

1.1.3?學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)分析

授課正式開始前，對(duì)所帶2019級(jí)大三學(xué)生選取軟件班學(xué)生，進(jìn)行學(xué)前學(xué)情調(diào)研，目的在于了解學(xué)生學(xué)習(xí)基本情況，從而更好的講授操作系統(tǒng)課程，使學(xué)生帶著興趣去學(xué)習(xí)這門課程。針對(duì)本門課程從兩個(gè)角度進(jìn)行了調(diào)研。第一，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)調(diào)研。第二，學(xué)習(xí)目標(biāo)調(diào)研。調(diào)研結(jié)果如表2、表3所示。

從學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的調(diào)研結(jié)果來看，能夠進(jìn)行深層學(xué)習(xí)的學(xué)生占30.77%，仍有23.08%的學(xué)生仍然采用死記硬背的方式學(xué)習(xí)，缺乏學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。

從學(xué)習(xí)目標(biāo)的調(diào)研結(jié)果來看，希望學(xué)以致用和對(duì)課程感興趣的學(xué)生占比66.66%，說明學(xué)生希望學(xué)到知識(shí)的意愿還是很強(qiáng)烈的。少量以獲取學(xué)分為目的的學(xué)生如果能夠調(diào)動(dòng)起其學(xué)習(xí)的興趣，那么這門課程必將成為學(xué)生最愿意和喜歡學(xué)習(xí)的課程之一。

2?三步教學(xué)法的教學(xué)實(shí)施過程

2.1?三步教學(xué)“一步走”

激發(fā)學(xué)生興趣是提升學(xué)習(xí)效果的首要因素。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師一般使用粉筆板書，雖然學(xué)生的思考時(shí)間較長，但是效率低下，很難適用當(dāng)代大學(xué)生需要大量獲取知識(shí)的現(xiàn)狀；隨著互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代的到來，多媒體教學(xué)已經(jīng)成為課堂教學(xué)主要方式，教師適用多媒體課件，選擇合適的音頻、視頻、動(dòng)畫等，吸引學(xué)生的注意力，教學(xué)內(nèi)容豐富，教學(xué)效率也隨著無紙化教學(xué)而逐步提高。但是，隨之而來的是學(xué)生接受能力和教師講授內(nèi)容的不匹配。作為三步教學(xué)法的第一步，就是在課堂教學(xué)中尋找和使用教學(xué)教具，將學(xué)生精力牢牢把控在課堂最佳集中注意力的30分鐘內(nèi)，這里列出我校操作系統(tǒng)課堂教學(xué)中使用的教具，主要分三類：

2.2?三步教學(xué)“二步走”

案例教學(xué)法是觸發(fā)學(xué)生主動(dòng)反思的重要手段。案例教學(xué)法是哈佛大學(xué)商學(xué)院于1918年首創(chuàng)的，其每年編制的案例不僅用于教學(xué)，還用于出售。作為一名從企業(yè)工作多年然后從事高校教學(xué)工作的專職教師來說，采用案例教學(xué)具有天然優(yōu)勢，企業(yè)中的實(shí)踐案例都可以作為案例教學(xué)的素材。拿操作系統(tǒng)課程中的進(jìn)程調(diào)度算法舉例，將無線通信系統(tǒng)中的Qos調(diào)度算法作為引入案例，同學(xué)生一起探討采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法如何解決無線通信系統(tǒng)中的資源分配問題。教師根據(jù)課程進(jìn)度、授課內(nèi)容、重點(diǎn)難點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)際，編成案例材料，以解決問題為目標(biāo)，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行分析和研究，最終做出解決問題的方案，學(xué)以致用。課后收到學(xué)生反饋，希望老師能夠多引入一些這種真實(shí)項(xiàng)目中的實(shí)際案例到課堂中來。

2.3?三步教學(xué)“三步走”

與理論教學(xué)相匹配的上機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是鞏固學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵要素，理論需要通過實(shí)踐去驗(yàn)證。學(xué)生僅靠課堂學(xué)到的理論知識(shí)，時(shí)間越久，遺忘的概率越大，據(jù)班級(jí)學(xué)生反饋，考試前如果老師沒有復(fù)習(xí)、沒有劃重點(diǎn)，學(xué)生自己復(fù)習(xí)能夠考過專業(yè)課的概率不足50%。那么，如何鞏固學(xué)生知識(shí)，讓學(xué)生記得牢、用的好，高校教師主動(dòng)設(shè)計(jì)和尋找與課堂理論相匹配的實(shí)驗(yàn)素材就顯得尤為重要了。拿操作系統(tǒng)課程中的進(jìn)程同步問題舉例，將生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題作為一次上機(jī)實(shí)驗(yàn)主題任務(wù)，實(shí)驗(yàn)過程包含四個(gè)部分，有效時(shí)間共90分鐘。首先，選定使用記錄型信號(hào)量作為解題思路，利用10分鐘時(shí)間將偽碼作為素材講給學(xué)生；其次，學(xué)生利用50分鐘完成代碼編寫和提交；再次，教師選取一名優(yōu)秀學(xué)生利用15分鐘為大家講解他的解題方法；最后，15分鐘教師答疑。上機(jī)任務(wù)過程中，教師重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的解題思路和方法，對(duì)編程語言薄弱的學(xué)生，安排結(jié)對(duì)完成，保證上機(jī)任務(wù)質(zhì)量。

2.4?教學(xué)實(shí)踐結(jié)果驗(yàn)證

本次三步教學(xué)法試點(diǎn)班級(jí)期末考試成績統(tǒng)計(jì)如表4所示。其中，成績良好率為62%，中等以上達(dá)到了90%，且學(xué)生評(píng)教分為95.33%。實(shí)施三步教學(xué)法教學(xué)的班級(jí)學(xué)習(xí)成績和往屆班級(jí)相比得到了一定程度的提高，說明該方法切實(shí)有效，可以在后續(xù)教學(xué)過程中推廣使用。

3?結(jié)論

實(shí)踐證明，在操作系統(tǒng)課程中應(yīng)用三步教學(xué)法取得了良好的效果。從課程結(jié)束后的學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)二次調(diào)研得知，對(duì)本門課程感興趣的學(xué)生占比超過了90%，能夠課外自學(xué)、擴(kuò)展學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)的學(xué)生占比超過75%，認(rèn)為學(xué)習(xí)本門課程有用的學(xué)生占比超過80%，認(rèn)為本學(xué)期操作系統(tǒng)課程自己學(xué)到有用知識(shí)的學(xué)生占比達(dá)到100%。選擇三步教學(xué)法使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了明顯提升；課堂采用案例教學(xué)，學(xué)生的思考能力、主觀能動(dòng)性得到了顯著改善；選擇相匹配的實(shí)驗(yàn)案例，能夠讓學(xué)生舉一反三，深入和理解所學(xué)知識(shí)。操作系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的必修核心課程，這里僅選擇了較為實(shí)用的三步教學(xué)法，相信還有更多更好的方法可以應(yīng)用于教學(xué)，秉承“以學(xué)生為中心”的理念，為我們的祖國培養(yǎng)更多更優(yōu)秀的應(yīng)用型建設(shè)人才。

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