課程思政視域下基于SPOC的操作系統(tǒng)課程線上線下混合式教學(xué)探索

林基艷 孫姣夏 李瑞華

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；線上線下混合式教學(xué)；課程思政

0引言

首先，操作系統(tǒng)課程涉及計(jì)算機(jī)軟件和硬件知識(shí)，知識(shí)點(diǎn)跨度和難度都較大，理論性強(qiáng)，過多的重點(diǎn)難點(diǎn)導(dǎo)致需要記憶性的東西多，且比較抽象，這也加大了學(xué)習(xí)的難度，使得本課程比其他核心專業(yè)課程教學(xué)上更加有難度，學(xué)生學(xué)習(xí)起來也更難[1]。其次，因?yàn)楸拘Ｔ撜n程開設(shè)在大二下學(xué)期，專業(yè)課學(xué)習(xí)任務(wù)較重，部分學(xué)生學(xué)習(xí)積極和主動(dòng)性均有所下降，部分學(xué)生則因前期基礎(chǔ)薄弱而影響課程的學(xué)習(xí)。再次，操作系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中難以監(jiān)控學(xué)生，很難真正使學(xué)生做到自主思考、自主探索、自注測(cè)評(píng)、真正提高學(xué)生系統(tǒng)性思維能力和工程實(shí)踐能力。另外，傳統(tǒng)的班級(jí)授課，難以面向不同能力水平的學(xué)生，設(shè)置不同的能力基本目標(biāo)和能力提高目標(biāo)。最后，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在責(zé)任、使命和權(quán)利義務(wù)意識(shí)相對(duì)薄弱，缺乏理想和追求的問題。

遵循“中國(guó)制造、中國(guó)創(chuàng)造、中國(guó)建造”的重要號(hào)召和要求，將“立德樹人”作為課程思政理念。把思政工作貫穿操作系統(tǒng)課程，遵從學(xué)校“立足榆林，面向陜西，輻射周邊”，著力培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的辦學(xué)定位，對(duì)標(biāo)新工科建設(shè)背景下計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的需求，結(jié)合我校學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)薄弱，積極性欠佳的學(xué)情，依托頭歌實(shí)驗(yàn)平臺(tái)引入的一流實(shí)踐課程和學(xué)習(xí)通平臺(tái)的學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)新教學(xué)模式，聚焦實(shí)踐應(yīng)用，提出了課程思政視域下基于SPOC的操作系統(tǒng)課程線上線下混合式教學(xué)探索研究。教學(xué)過程中以學(xué)生發(fā)展為中心，線上以學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)和基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)為主，線下以知識(shí)綜合運(yùn)用能力、分析與解決問題的能力以及培養(yǎng)有正確的價(jià)值觀、社會(huì)責(zé)任感，有擔(dān)當(dāng)、有情懷的新時(shí)代青年為主，以達(dá)成課程的能力、知識(shí)、素質(zhì)和思政目標(biāo)[2]。

1課程思政視域下線上線下混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)方法

在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，教師的講授課程的內(nèi)容是面向班級(jí)所有學(xué)生的，因此講解的難易程度也是根據(jù)班級(jí)中大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平來決定的，這樣容易忽略成績(jī)分布在兩頭的學(xué)生，基于此，提出了課程思政視域下基于SPOC的操作系統(tǒng)課程線上線下混合式教學(xué)模式。教學(xué)過程貫徹“以學(xué)為中心”的教學(xué)理念，采用“線上+線下+線上線下”教學(xué)模式，以“原理-方法-功能-系統(tǒng)”為主線，實(shí)現(xiàn)教學(xué)中“理論+實(shí)踐、原理+方法、模塊+系統(tǒng)”的有機(jī)結(jié)合，并以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)開展智慧教學(xué)改革與嘗試。通過線上采集教學(xué)實(shí)施過程中產(chǎn)生的多維教學(xué)數(shù)據(jù)，開展跨域關(guān)聯(lián)與分析，開展個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源推薦等自適應(yīng)教學(xué)舉措，讓教研教改成果反哺教學(xué)。此外，可以通過多維數(shù)據(jù)對(duì)課程成績(jī)預(yù)測(cè)與預(yù)警，幫扶后困學(xué)生，開展教學(xué)中的“精準(zhǔn)扶貧”。

2教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)定位和招收學(xué)生情況，以系統(tǒng)性思維為導(dǎo)向，能力培養(yǎng)為核心，服務(wù)應(yīng)用為目標(biāo)，操作系統(tǒng)課程設(shè)置了以下三級(jí)教學(xué)目標(biāo)。

知識(shí)目標(biāo)：掌握操作系統(tǒng)中進(jìn)程管理、CPU調(diào)度、存儲(chǔ)管理、文件管理、設(shè)備管理的基本概念、基本原理、資源分配策略、工作機(jī)制和算法知識(shí)。

能力目標(biāo)：能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本思想及方法，特別是資源管理的思維角度來分析與解決問題，培養(yǎng)分析和解決操作系統(tǒng)復(fù)雜工程問題的能力。

素質(zhì)目標(biāo)：具備科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和自主學(xué)習(xí)的能力，構(gòu)建嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度、積極向上的價(jià)值觀。具備危機(jī)意識(shí)，以適應(yīng)社會(huì)需求和技術(shù)的不斷更新升級(jí)[3]。

3教學(xué)模式設(shè)計(jì)

SPOC（SmallPrivateOnlineCourse，小規(guī)模限制性在線課程）是指使用在線的課程（類似于MOOC）對(duì)少數(shù)真實(shí)在校注冊(cè)的學(xué)生實(shí)施的課程教育，是MOOC與傳統(tǒng)校園教學(xué)的有機(jī)融合。相比較而言，MOOC適合非校園、大規(guī)模的教育資源共享和自我學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的人，而SPOC是一種特殊的校園教育模式，更適合專業(yè)技能教育和自我控制能力弱的學(xué)生[4]。課程思政視域下基SPOC的操作系統(tǒng)課程線上線下混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)采用“線上SPOC+線下課堂+學(xué)習(xí)通+頭歌”的綜合教學(xué)模式：線上：教師在頭歌平臺(tái)發(fā)布實(shí)踐任務(wù)，在學(xué)習(xí)通上發(fā)布理論教學(xué)任務(wù)。教師通過平臺(tái)監(jiān)督、管理和掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)存在的共性問題利用平臺(tái)的討論區(qū)或QQ、微信群開展討論。

線下：對(duì)線上學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)答疑解惑，對(duì)共性問題加以分析、研究，和整體性講解。復(fù)習(xí)——引出思政內(nèi)容和本節(jié)新知識(shí)——線下測(cè)驗(yàn)檢驗(yàn)自學(xué)效果——案例講解和習(xí)題進(jìn)一步鞏固所學(xué)內(nèi)容。

線上+線下：完成線下作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)任務(wù)。對(duì)于學(xué)習(xí)吃力的同學(xué)，可反復(fù)觀看視頻資源查漏補(bǔ)缺。對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，通過教師發(fā)布的拓展科研論文，拓展知識(shí)面。教師可通過線上平臺(tái)分析和評(píng)價(jià)學(xué)生課后作業(yè)完成情況。

4教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和實(shí)施

為了提高教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)團(tuán)隊(duì)曾利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)多年的教學(xué)數(shù)據(jù)（學(xué)生成績(jī)、教學(xué)條件、教學(xué)環(huán)境等，考試數(shù)據(jù)等）進(jìn)行挖掘分析，分析發(fā)現(xiàn)了影響操作系統(tǒng)課程成績(jī)的主要因素以及操作系統(tǒng)與其他課程之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。從分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，操作系統(tǒng)、編譯原理、組成原理與匯編語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)度較高，尤其是組成原理、編譯原理兩門課程的成績(jī)對(duì)操作系統(tǒng)成績(jī)影響較大。即對(duì)于計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理成績(jī)相對(duì)較好的學(xué)生，則可推測(cè)該學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的能力也較高，可以針對(duì)這些學(xué)生，制定難度稍高的學(xué)習(xí)計(jì)劃，調(diào)整他的學(xué)習(xí)進(jìn)度和難度，比如讓這部分學(xué)習(xí)能力好的學(xué)生利用線上資源自主進(jìn)行學(xué)習(xí)，如此就可以避免學(xué)習(xí)能力好的學(xué)生知識(shí)得不到提高的情況。若學(xué)生計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理的分?jǐn)?shù)都較低，則可推測(cè)，該學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的能力較差，那教師在課程輔導(dǎo)的時(shí)候，就可以對(duì)影響學(xué)生成績(jī)的課程進(jìn)行有針對(duì)性的輔導(dǎo)，使學(xué)生盡快地適應(yīng)課程的上課節(jié)奏，避免失去信心而中途放棄的情況。如此，教師便可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和難度，并根據(jù)學(xué)生的差異和需求提供有針對(duì)性的輔導(dǎo)幫助，真正做到因材施教。

因此，學(xué)期開課前，對(duì)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查和簡(jiǎn)單測(cè)試，如果調(diào)查和測(cè)試發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)課程有所欠缺，則在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上給出學(xué)生查漏補(bǔ)缺的學(xué)習(xí)資源（學(xué)生可以參考南京大學(xué)袁春風(fēng)老師的《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》、華中科技大學(xué)秦磊華老師的《計(jì)算機(jī)組成原理》等），讓學(xué)生將操作系統(tǒng)、組成原理與匯編語言、編譯原理中關(guān)鍵概念貫穿起來，以此幫助學(xué)生更好的理解和學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程。同時(shí)，還在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上提供清華大學(xué)向勇老師等的操作系統(tǒng)課程教學(xué)視頻，供學(xué)有余力的學(xué)生提前預(yù)習(xí)和擴(kuò)展知識(shí)，另外，還提供思政視頻和最新的操作系統(tǒng)相關(guān)的閱讀材料。在“頭歌實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”上構(gòu)建了課程系列在線實(shí)驗(yàn)（16課時(shí)，包括6組實(shí)驗(yàn)，15個(gè)分實(shí)驗(yàn)）。對(duì)于實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的16課時(shí)，教師根據(jù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，設(shè)置個(gè)性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃和資源。學(xué)生在頭歌平臺(tái)上根據(jù)自身的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，進(jìn)行自主闖關(guān)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果根據(jù)闖關(guān)情況進(jìn)行評(píng)估。學(xué)習(xí)期間，可通過平臺(tái)向老師提出、反饋，教師課堂及時(shí)答疑解惑。

思政建設(shè)的主體是操作系統(tǒng)課程內(nèi)容本身，目標(biāo)是將思政元素融入課程內(nèi)容之中。課程思政視域下基于SPOC的操作系統(tǒng)課程線上線下混合式教學(xué)模式堅(jiān)持以專業(yè)教學(xué)為本位，課程思政為抓手，從專業(yè)課程的知識(shí)體系中挖掘思政元素，對(duì)課程所涉及的5個(gè)重點(diǎn)模塊入手，將習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想和社會(huì)主義核心價(jià)值觀等思政元素融入專業(yè)教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)思政教育的“潤(rùn)物細(xì)無聲”[5]。從虛擬內(nèi)存概念的首次提出到技術(shù)的首次應(yīng)用，均由歐美主導(dǎo)。激發(fā)學(xué)生奮發(fā)圖強(qiáng)、科技報(bào)國(guó)的愛國(guó)主義情懷。同時(shí)告訴學(xué)生我們一直在奮力追趕，華為鴻蒙操作系統(tǒng)的誕生，改變了全球操作系統(tǒng)的格局，中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)也躍升國(guó)際先進(jìn)水平，在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單上，中國(guó)有228臺(tái)超算上榜，而且神威·太湖之光排名第二，激發(fā)學(xué)生愛國(guó)主義情懷，堅(jiān)定學(xué)生民族自豪感。同時(shí)，啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新思維。首先提出：為什么需要設(shè)計(jì)頁面置換算法？為什么會(huì)提出不同的算法解決同樣的問題？有什么區(qū)別？最前沿的頁面置換算法又是什么？問題是探究的開始，通過在算法分析與設(shè)計(jì)中植入一系列問題，創(chuàng)設(shè)情景，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想和假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維。培養(yǎng)辯證思維——通過頁面置換算法的對(duì)比，告訴學(xué)生天下沒有完美的事物，任何事物都包含對(duì)立統(tǒng)一的兩方面，要堅(jiān)持一分為二地看待問題。

5教學(xué)方法設(shè)計(jì)

操作系統(tǒng)課程基于個(gè)性化教學(xué)和“做中學(xué)，做中教”的理念，采用基于SPOC+CRI的線上線下混合教學(xué)。線上采用PBL教學(xué)，在頭歌實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)布實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)情況進(jìn)行自主闖關(guān)學(xué)習(xí)（雙監(jiān)控——既有實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)又有正確的結(jié)果，才能順利闖關(guān)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)至少包括兩關(guān)，第一關(guān)為必須完成的基礎(chǔ)關(guān)，剩下關(guān)卡為自主選擇關(guān)卡），將課程知識(shí)點(diǎn)落實(shí)到各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，這就很好地解決了以往實(shí)踐教學(xué)難以監(jiān)控學(xué)生的問題，能夠更好地促使學(xué)生做到自主思考、自主探索、自主測(cè)評(píng)、真正提高學(xué)生系統(tǒng)性思維能力和工程實(shí)踐能力。

線下課堂以探究式教學(xué)、案例教學(xué)為主，包括思政引入、課前測(cè)試、提出問題、講授重點(diǎn)、討論探究、總結(jié)反思等。課后采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，根據(jù)教師布置的課后練習(xí)進(jìn)行知識(shí)鞏固，通過教師發(fā)布的拓展閱讀文獻(xiàn)，進(jìn)行知識(shí)拓展延伸。

6考核方式設(shè)計(jì)

課程成績(jī)由30%的平時(shí)成績(jī)加70%的考試成績(jī)組成。實(shí)行包含線上“頭歌實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”的實(shí)驗(yàn)成績(jī)、學(xué)習(xí)通平臺(tái)測(cè)試成績(jī)和闖關(guān)情況、線下的隨堂測(cè)驗(yàn)成績(jī)、作業(yè)、考勤成績(jī)、期末測(cè)試在內(nèi)的多維度考核方式。保證了過程性考核的記錄與分階考核，成績(jī)公平公正，讓學(xué)生知道，只有努力學(xué)習(xí)，認(rèn)真完成線上和線下學(xué)習(xí)，才能取得好成績(jī)。

7結(jié)論

課程思政視域下基于SPOC的操作系統(tǒng)課程線上線下混合式教學(xué)探索研究立足學(xué)情，深耕內(nèi)容，構(gòu)建“組合式”教學(xué)內(nèi)容體系。利用頭歌實(shí)踐平臺(tái)和學(xué)習(xí)通平臺(tái)構(gòu)建校內(nèi)SPOC資源與課堂、實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合，實(shí)現(xiàn)無縫鏈接，有效地解決了傳統(tǒng)班級(jí)授課，難以滿足不同層次學(xué)生的弊端。另外，在進(jìn)行案例設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合了學(xué)生在思政課程上的學(xué)習(xí)情況，分析了學(xué)生的思想政治覺悟，將愛國(guó)情懷與個(gè)人使命、艱苦奮斗、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力、唯物辯證法等思政元素融入操作系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容中，優(yōu)化教學(xué)方法，讓學(xué)生在接受知識(shí)的同時(shí)也提升了個(gè)人的思想道德修養(yǎng)。通過對(duì)過程質(zhì)量的嚴(yán)管嚴(yán)控，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和態(tài)度有明顯的提升，考核優(yōu)秀率逐年提升，學(xué)生和督導(dǎo)對(duì)教師的評(píng)教在學(xué)院和學(xué)校排名位于院系前20%。