OBE教育理念下的操作系統(tǒng)課程教學(xué)實(shí)踐

摘要：本文主要探討了成果導(dǎo)向教育（OBE）在操作系統(tǒng)課程中的應(yīng)用。在課程教學(xué)中具體采用“四環(huán)節(jié)”和“一機(jī)制”策略，包括設(shè)定明確學(xué)習(xí)成果、更新教學(xué)內(nèi)容、重新設(shè)計(jì)教學(xué)方案和完善評(píng)估體系，以及引入一系列持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，如定期培訓(xùn)和反饋收集，這些措施旨在提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的應(yīng)用能力。

關(guān)鍵字：操作系統(tǒng)；OBE；四環(huán)節(jié)；一機(jī)制

在當(dāng)今信息時(shí)代，操作系統(tǒng)課程在計(jì)算機(jī)教育中占據(jù)著舉足輕重的地位，它為學(xué)生打開(kāi)了深入了解計(jì)算機(jī)底層工作機(jī)制的大門(mén)。但傳統(tǒng)的教學(xué)方法過(guò)于注重理論知識(shí)的傳授，忽視了學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng)，導(dǎo)致教學(xué)成果與社會(huì)和企業(yè)需求之間存在明顯的鴻溝。為了縮小這一差距，越來(lái)越多的教育機(jī)構(gòu)開(kāi)始關(guān)注OBE（Outcome-Based Education）理念。OBE理念將教學(xué)重點(diǎn)從過(guò)程轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)成果上，強(qiáng)調(diào)學(xué)生掌握的知識(shí)和技能要與行業(yè)期望保持一致。針對(duì)此，本文將探討在OBE理念的指導(dǎo)下，如何對(duì)操作系統(tǒng)課程進(jìn)行有效改革。改革的目標(biāo)不僅是深化學(xué)生的理論知識(shí)，更重要的是增強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用能力，以滿(mǎn)足企業(yè)對(duì)技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才的現(xiàn)實(shí)需求。

一、OBE理念的核心內(nèi)容

成果導(dǎo)向教育，也被稱(chēng)為Outcome-Based Education（OBE），由美國(guó)學(xué)者William Spady于1981年提出，以“所有的學(xué)生都能獲得成功”為前提[1]，在過(guò)去的幾十年中逐漸成為全球教育改革的核心理念。這一理念指明教育活動(dòng)要圍繞預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)成果展開(kāi)，并努力使每位學(xué)生掌握必要的知識(shí)和技能。

（一）以結(jié)果為導(dǎo)向

與傳統(tǒng)的以?xún)?nèi)容為中心的教育模式不同，OBE理念更加關(guān)注學(xué)生能達(dá)到的最終學(xué)習(xí)成果。這意味著教育的目標(biāo)不只是傳授知識(shí)，而是要求學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)應(yīng)用于實(shí)踐，以滿(mǎn)足社會(huì)和職業(yè)的實(shí)際需求。

（二）以學(xué)生為中心

OBE理念倡導(dǎo)教育者從學(xué)生的角度出發(fā)，關(guān)注每位學(xué)生的個(gè)體差異和需求。通過(guò)靈活的教學(xué)方法和策略，確保所有學(xué)生都可以達(dá)到預(yù)定的學(xué)習(xí)成果，并著重指出每個(gè)學(xué)生都具備成功的潛力。

（三）持續(xù)改進(jìn)

OBE理念不僅關(guān)注當(dāng)前的教學(xué)效果，還重視對(duì)教學(xué)過(guò)程和成果的持續(xù)評(píng)估和改進(jìn)。這一策略鼓勵(lì)教育機(jī)構(gòu)根據(jù)評(píng)估結(jié)果及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，以保證教育內(nèi)容和方法與時(shí)俱進(jìn)，持續(xù)提升教學(xué)的質(zhì)量和效果。

在當(dāng)前教育環(huán)境下，操作系統(tǒng)課程正面臨著多方面的挑戰(zhàn)，包括技術(shù)變遷帶來(lái)的課程內(nèi)容更新滯后、評(píng)估方式的單一化[3]，以及過(guò)分強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)傳授的教學(xué)方法等。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際能力并滿(mǎn)足行業(yè)需求，基于OBE理念對(duì)課程內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)估方式進(jìn)行全面審查與改革變得尤為關(guān)鍵。

二、課程改革策略

為了更好地實(shí)施OBE理念的課程教學(xué)設(shè)計(jì)，操作系統(tǒng)課程依據(jù)“四環(huán)節(jié)”和“一機(jī)制”的教學(xué)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了重構(gòu)[4]。具體的實(shí)施細(xì)節(jié)如下：

環(huán)節(jié)一：預(yù)期成果的確定

在OBE教育理念下，將課程目標(biāo)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)成果，成為整個(gè)教學(xué)過(guò)程的核心和出發(fā)點(diǎn)，這一轉(zhuǎn)變關(guān)注“學(xué)生能夠通過(guò)學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)什么”，而非傳統(tǒng)的以教師教授內(nèi)容為中心。

表1列舉出操作系統(tǒng)每個(gè)章節(jié)所應(yīng)達(dá)到的預(yù)期成果，這些成果目的是與專(zhuān)業(yè)的整體目標(biāo)和期望能力相匹配。

環(huán)節(jié)二：教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)

在OBE理念的指導(dǎo)下，緊密結(jié)合教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)成果顯得尤為關(guān)鍵。為此，操作系統(tǒng)課程實(shí)施分階段的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，從基礎(chǔ)概念探索到源碼深度分析，再到算法仿真實(shí)踐，意在幫助學(xué)生綜合掌握并實(shí)際運(yùn)用操作系統(tǒng)的關(guān)鍵知識(shí)[5]。

1.理論學(xué)習(xí)

在此階段，學(xué)生將深化對(duì)操作系統(tǒng)核心概念和功能的理解，建立起扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)。具體教學(xué)內(nèi)容包括：

（1）定義與功能：介紹操作系統(tǒng)的基本定義，闡述其在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用及其主要功能。

（2）分類(lèi)與結(jié)構(gòu)：探討不同類(lèi)型的操作系統(tǒng)（如批處理、分時(shí)、實(shí)時(shí)等）及其特點(diǎn)，解析操作系統(tǒng)的多層結(jié)構(gòu)模型及其功能。

（3）基本組件：詳細(xì)描述操作系統(tǒng)的主要組件，如進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、I/O管理等，并討論各組件的功能和相互關(guān)系。

（4）用戶(hù)與系統(tǒng)交互：展示用戶(hù)通過(guò)命令行界面和圖形用戶(hù)界面與操作系統(tǒng)的交互過(guò)程，以及常用的系統(tǒng)調(diào)用和API的使用。

2.源碼探究

通過(guò)分析真實(shí)操作系統(tǒng)的源碼，幫助學(xué)生深度理解操作系統(tǒng)的內(nèi)部機(jī)制和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，培養(yǎng)其實(shí)際應(yīng)用和編程能力。

（1）進(jìn)程管理：通過(guò)案例學(xué)習(xí)，分析進(jìn)程創(chuàng)建、調(diào)度、終止等源碼實(shí)現(xiàn)，揭示進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換和調(diào)度算法的細(xì)節(jié)。

（2）內(nèi)存管理：探討物理內(nèi)存、虛擬內(nèi)存的管理方式，分析頁(yè)表、頁(yè)替換策略等關(guān)鍵部分的源碼。

（3）文件系統(tǒng)：詳細(xì)解析文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，包括文件的創(chuàng)建、讀寫(xiě)、刪除等操作，以及目錄結(jié)構(gòu)的管理。

（4）系統(tǒng)調(diào)用與API：探討系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，包括如何提供給應(yīng)用程序訪(fǎng)問(wèn)核心功能的接口。

3.算法仿真

通過(guò)實(shí)踐操作系統(tǒng)核心算法的模擬，學(xué)生可以直接感受其運(yùn)作機(jī)制，并深入了解算法的性能和特性。例如，在模擬進(jìn)程管理的關(guān)鍵算法時(shí)，學(xué)生不僅能夠領(lǐng)會(huì)進(jìn)程的整個(gè)生命周期，還能掌握進(jìn)程間調(diào)度、同步和通信的要點(diǎn)。

（1）進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換模擬

①進(jìn)程生命周期：從創(chuàng)建、就緒、運(yùn)行到終止，模擬進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

②阻塞與喚醒：模擬因I/O操作或其他原因造成的進(jìn)程阻塞和喚醒。

（2）進(jìn)程同步與互斥算法仿真

①信號(hào)量機(jī)制：模擬信號(hào)量的P和V操作以及其在進(jìn)程同步中的應(yīng)用。

②管程和條件變量：模擬管程的結(jié)構(gòu)和功能，理解條件變量的作用。

③經(jīng)典同步問(wèn)題：如生產(chǎn)者－消費(fèi)者問(wèn)題、讀者－寫(xiě)者問(wèn)題，模擬其解決方案。

環(huán)節(jié)三：設(shè)計(jì)和方案的實(shí)施

在操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)和方案實(shí)施的過(guò)程中，課程規(guī)劃始終遵循“以生為本”的教育價(jià)值觀[6]。與傳統(tǒng)的“以師為本”的教學(xué)模式相比，這一原則更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性和探索性，確保教育活動(dòng)更符合學(xué)生的需求，激發(fā)他們的興趣，并助推其全面發(fā)展。具體到課程設(shè)計(jì)，操作系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容包括：

1.課前準(zhǔn)備

在課程啟動(dòng)前，教師團(tuán)隊(duì)會(huì)利用定制的問(wèn)卷和訪(fǎng)談，詳細(xì)了解學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)水平、學(xué)習(xí)風(fēng)格和興趣點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)將被用于確認(rèn)學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)課程的期望和需求，并據(jù)此制定個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑。

2.課前活動(dòng)

課程采納“翻轉(zhuǎn)課堂”這一創(chuàng)新教學(xué)策略，旨在激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)熱情。教師會(huì)在每周教學(xué)計(jì)劃中提前發(fā)布指定的學(xué)習(xí)任務(wù)，包括必看的教學(xué)視頻、詳細(xì)的PPT演示文稿和自我評(píng)估的測(cè)試內(nèi)容[7]，以便學(xué)生在課堂上更加集中地參與探討和互動(dòng)交流。

3.課堂教學(xué)

為適應(yīng)學(xué)生個(gè)體間的差異，采取了多樣化的教學(xué)方法，包括案例教學(xué)，使用真實(shí)的操作系統(tǒng)案例幫助學(xué)生理解其實(shí)際應(yīng)用；小組合作和討論，以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和實(shí)踐能力；個(gè)別指導(dǎo)，根據(jù)每位學(xué)生的具體情況提供個(gè)性化的指導(dǎo)和反饋。

4.課下活動(dòng)

鼓勵(lì)學(xué)生課下自主選擇學(xué)習(xí)資源，如在線(xiàn)課程、學(xué)術(shù)論文、項(xiàng)目案例等，來(lái)滿(mǎn)足個(gè)人的興趣和需求，培養(yǎng)主動(dòng)探索的習(xí)慣。此外，通過(guò)課后參與小型項(xiàng)目，學(xué)生不僅可以加深對(duì)理論知識(shí)的理解，還能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中將操作系統(tǒng)的原理和技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐中，這樣做有助于將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐技能相結(jié)合。

環(huán)節(jié)四：結(jié)果和質(zhì)量的評(píng)估

在OBE理念中，對(duì)操作系統(tǒng)課程進(jìn)行產(chǎn)出結(jié)果評(píng)估是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。此評(píng)估綜合三個(gè)維度進(jìn)行[8]：

1.課程內(nèi)容的評(píng)估

在操作系統(tǒng)課程的評(píng)估中，首先確保核心內(nèi)容得到全面覆蓋，包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)和設(shè)備管理等關(guān)鍵知識(shí)。接著，通過(guò)對(duì)案例研究和行業(yè)動(dòng)態(tài)的分析，評(píng)估課程內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用的一致性和相關(guān)性。最后，關(guān)注點(diǎn)放在教學(xué)材料的更新上，特別是與最新操作系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展保持同步，例如對(duì)Linux內(nèi)核的更新和Windows系統(tǒng)的新特性等方面。

2.課程實(shí)施過(guò)程的評(píng)估

首先通過(guò)課堂觀察和學(xué)生反饋來(lái)評(píng)價(jià)翻轉(zhuǎn)課堂、小組討論等教學(xué)方法的有效性，有助于判斷這些方法是否可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度。接下來(lái)，對(duì)課堂內(nèi)的互動(dòng)性進(jìn)行考察，包括教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)頻率和質(zhì)量。此外，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致地評(píng)估，以驗(yàn)證其是否能夠助力學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)成功轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的技能。

3.課程實(shí)施效果的評(píng)估

評(píng)估開(kāi)始于利用問(wèn)卷調(diào)查和訪(fǎng)談收集學(xué)生反饋，了解他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中的體驗(yàn)、所遇到的困難及改進(jìn)建議。此外，通過(guò)分析學(xué)生的考試成績(jī)、課程項(xiàng)目和作業(yè)完成情況，來(lái)評(píng)估學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)知識(shí)的掌握程度。

環(huán)節(jié)五：持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

基于OBE理念的核心內(nèi)容，為操作系統(tǒng)課程制定了一系列持續(xù)改進(jìn)成果質(zhì)量的機(jī)制。這些機(jī)制不僅專(zhuān)注于提高教師的教學(xué)質(zhì)量，更重要的是為學(xué)生打造一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)、持續(xù)優(yōu)化的學(xué)習(xí)環(huán)境。

1.持續(xù)培訓(xùn)與支持

為了提高教師團(tuán)隊(duì)對(duì)OBE理念的理解和實(shí)踐能力，制定并實(shí)施了一套全面的培訓(xùn)計(jì)劃。該計(jì)劃包括定期組織的研討會(huì)、工作坊，以及在線(xiàn)培訓(xùn)課程，以期提升教師在教學(xué)方法、課程設(shè)計(jì)和學(xué)生評(píng)估方面的專(zhuān)業(yè)技能。

2.收集反饋并調(diào)整

建立一個(gè)系統(tǒng)化的反饋收集和處理機(jī)制，涵蓋學(xué)生和教師對(duì)課程的看法和建議。通過(guò)在線(xiàn)問(wèn)卷、定期會(huì)議和開(kāi)放式討論，收集寶貴的反饋，以評(píng)估教學(xué)改革的效果并據(jù)此做出必要調(diào)整

3.跨課程合作

鼓勵(lì)教師與其他學(xué)科的同事合作，以探索和實(shí)踐更有效的跨學(xué)科教學(xué)方法。這種合作不僅擴(kuò)展了教學(xué)內(nèi)容的范圍，還通過(guò)綜合不同學(xué)科的知識(shí)和技能提升了整體的教學(xué)質(zhì)量。

三、結(jié)束語(yǔ)

教育不斷進(jìn)步，社會(huì)對(duì)技術(shù)人才的需求也在發(fā)生變化，傳統(tǒng)教學(xué)模式已不再適應(yīng)現(xiàn)今的教育環(huán)境。OBE理念重視學(xué)生實(shí)踐與能力的培養(yǎng)，被看作是教學(xué)改革的新方式之一。在這樣的背景下，對(duì)操作系統(tǒng)課程展開(kāi)一系列改革是必然選擇。在課程教學(xué)改革過(guò)程中，學(xué)生從被動(dòng)吸收知識(shí)的角色逐漸轉(zhuǎn)化為主動(dòng)探索的參與者，這提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。

作者單位：王燦 杜丹 張飛 馬鞍山師范高等專(zhuān)科學(xué)校

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