王麗芳　王晉光

摘 要： 針對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)課程教學(xué)存在的問題，分析了建構(gòu)主義與MOOC的相關(guān)理論，提出了建構(gòu)主義與MOOC相結(jié)合的教學(xué)模式，并將該模式應(yīng)用于嵌入式操作系統(tǒng)的教學(xué)中。實(shí)踐表明，通過MOOC平臺(tái)提供的“情景/協(xié)作/會(huì)話/意義建構(gòu)”與“教學(xué)內(nèi)容/實(shí)驗(yàn)/課堂討論/教學(xué)目標(biāo)”等教學(xué)環(huán)節(jié)的相互滲透，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高了教學(xué)效率，保證了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 建構(gòu)主義； MOOC； 嵌入式操作系統(tǒng)； 教學(xué)模式； 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2016）10-93-04

Teaching reform of embedded operating system based on constructivism and MOOC

Wang Lifang1， Wang Jinguang2

（1. School of Computer and Control Engineering， North University of China， Taiyuan， Shanxi 030051， China；

2. Logistic Service Group， North University of China）

Abstract： Aiming at the problems existing in the embedded operating system course teaching， this paper analyzes the relevant theories of constructivism and MOOC， puts forward a new teaching mode which combines of constructivism and MOOC and uses the mode in the teaching of embedded operating system. Practice shows that the mutual penetration of the "scene"， "collaboration"， "conversation" and "meaning construction" etc. provided by the MOOC and the teaching links such as "teaching content"， "experiment"， "class discussion" and "teaching objectives" inspires the students' learning initiative， improves teaching efficiency and guarantees the teaching quality.

Key words： constructivism； MOOC； embedded operating system； teaching mode； teaching reform

0 引言

我國(guó)“十三五”規(guī)劃發(fā)展綱要中明確指出“拓展網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)空間，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用” [1]。為了適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)對(duì)人才發(fā)展的需要，教育部辦公廳于2010年下發(fā)了《關(guān)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)申報(bào)和審批工作的通知》，先后有200多所本科高校開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)[2]。中北大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┯?011年申報(bào)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，2012年開始招收物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生，并將嵌入式操作系統(tǒng)列為該專業(yè)的一門專業(yè)必修課。由于該課程涉及的理論廣泛且抽象，技術(shù)復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果不佳[3]。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，是嵌入式操作系統(tǒng)教學(xué)改革要解決的問題。本文嘗試在建構(gòu)主義和MOOC模式下進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)課程教學(xué)改革，以期提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

我校的嵌入式操作系統(tǒng)課程經(jīng)過近四年的教學(xué)實(shí)踐，筆者根據(jù)切身的教學(xué)經(jīng)歷，發(fā)現(xiàn)該課程仍存在如下問題。

⑴ 課程內(nèi)容多，學(xué)時(shí)短。我校為了避免經(jīng)典操作系統(tǒng)課程和嵌入式操作系統(tǒng)課程內(nèi)容重復(fù)，將這兩門課合成一門嵌入式操作系統(tǒng)課程，課程總共64學(xué)時(shí)，其中理論部分54學(xué)時(shí)。由于課程內(nèi)容多，教師為完成教學(xué)進(jìn)度，課堂上不得不減少和學(xué)生互動(dòng)的環(huán)節(jié)，以至學(xué)生缺乏興趣。

⑵ 輕實(shí)踐能力的培養(yǎng)。我校的嵌入式操作系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)為10學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)特定的知識(shí)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)之間相互獨(dú)立，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)只能獲得一些感性認(rèn)識(shí)。這不利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

⑶ 教學(xué)方法單一。該課程采用的仍然是“填鴨式”的單向教學(xué)方法，教師是教學(xué)過程的主體，學(xué)生是知識(shí)的被動(dòng)接受者。學(xué)生處于被“牽著鼻子走”的狀態(tài)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，缺乏對(duì)新知識(shí)的探索能力和獨(dú)立思考能力。

⑷ 對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)方式不合理。我校對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)方式為：總評(píng)成績(jī)=平時(shí)成績(jī)（實(shí)驗(yàn)+課堂表現(xiàn)）*20%+期末考試*80%，而期末考試采用的是筆試閉卷的方式，主要側(cè)重于對(duì)理論知識(shí)的評(píng)價(jià)，造成了學(xué)生重理論輕實(shí)踐的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

針對(duì)上述教學(xué)中存在的問題，在建構(gòu)主義和MOOC相結(jié)合模式下進(jìn)行了嵌入式操作系統(tǒng)課程的教學(xué)改革與探索。

2 建構(gòu)主義與MOOC的相關(guān)理論

建構(gòu)主義[4]是一種新型的學(xué)習(xí)理論，是當(dāng)代教育中一場(chǎng)革命。其包含“情境”、“協(xié)作”、“會(huì)話”和“意義建構(gòu)”四大要素，如圖1所示。建構(gòu)主義[5]首先強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，教師是學(xué)生認(rèn)知建構(gòu)的組織者、幫助者和促進(jìn)者；其次認(rèn)為學(xué)生只有在一定的情景中，才能主動(dòng)有效地建構(gòu)知識(shí)，教師需為學(xué)生提供認(rèn)知情景；最后強(qiáng)調(diào)“協(xié)作”和“會(huì)話”的重要性，即學(xué)生之間、師生之間的協(xié)作交流至關(guān)重要。

MOOC（Massive Open Online Course）[6]是近幾年新興的教學(xué)形式，開放性、大規(guī)模性、自主性、費(fèi)用低廉是MOOC的主要特點(diǎn)。教師在MOOC平臺(tái)上提供學(xué)習(xí)資源，學(xué)生在線學(xué)習(xí)。借助MOOC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)師生之間、學(xué)生之間的相互交流，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的相互補(bǔ)充 。

3 建構(gòu)主義與MOOC相結(jié)合的教學(xué)模式

在建構(gòu)主義語境下，教師必須創(chuàng)設(shè)一個(gè)學(xué)習(xí)情景，給學(xué)生提供一個(gè)能滿足“以學(xué)生為中心”的資源平臺(tái)[7]。MOOC平臺(tái)所具有的多種特性為建構(gòu)主義學(xué)習(xí)“情景”的創(chuàng)設(shè)提供了支持。

教師將教學(xué)內(nèi)容以教學(xué)視頻、PPT、超鏈接等多種方式發(fā)布在MOOC平臺(tái)上，為學(xué)生提供學(xué)習(xí)“情景”，學(xué)生通過MOOC平臺(tái)可以自主地、有選擇地學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)由供給驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾枨篁?qū)動(dòng)。教師通過MOOC平臺(tái)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容特別是綜合性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提供給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主動(dòng)探索、共同協(xié)作完成。課堂上教師不再是教學(xué)主體，而是為學(xué)生提供會(huì)話交流平臺(tái)的組織者，為學(xué)生答疑解惑的指導(dǎo)者，為學(xué)生進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)的幫助者。

顯然，在建構(gòu)主義和MOOC相結(jié)合的教學(xué)模式下，教師、學(xué)生的角色和地位發(fā)生了徹底的改變，成為另一種全新的教學(xué)模式，如圖2所示。將教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)、課堂討論、教學(xué)目標(biāo)通過MOOC平臺(tái)與建構(gòu)主義的“情境”、“協(xié)作”、“會(huì)話”、“意義建構(gòu)”相對(duì)應(yīng)，建構(gòu)主義的四要素與教學(xué)過程的四個(gè)環(huán)節(jié)相互滲透，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性、互動(dòng)性，使學(xué)生在教師的幫助下在自身原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上完成對(duì)新知識(shí)的意義建構(gòu)。

4 建構(gòu)主義與MOOC相結(jié)合模式下的教學(xué)改革

本文在建構(gòu)主義與MOOC相結(jié)合的教學(xué)模式指導(dǎo)下，分別從課程內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)等幾方面進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)改革與探索。

4.1 教學(xué)內(nèi)容改革

根據(jù)嵌入式操作系統(tǒng)課程教學(xué)目標(biāo)及課程的性質(zhì)要求，按照“由淺入深，循序漸進(jìn)”的原則，拚棄按教材章節(jié)組織教學(xué)內(nèi)容。對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重新整合，具體整合內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配如圖3所示。

在建構(gòu)主義指導(dǎo)下利用MOOC平臺(tái)為學(xué)生創(chuàng)建學(xué)習(xí)“情景”。教師把課程概述、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、相關(guān)教學(xué)視頻等發(fā)布在MOOC平臺(tái)上；同時(shí)在MOOC平臺(tái)上要提供在線答疑、在線討論和在線評(píng)價(jià)等功能。通過上述過程，為學(xué)生創(chuàng)建學(xué)習(xí)“情景”。教師要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)MOOC平臺(tái)上的內(nèi)容，并將預(yù)習(xí)中遇到的問題發(fā)布在MOOC平臺(tái)上，上課之前教師先瀏覽學(xué)生提出的問題，這樣教師在課堂上就可以“有所為有所不為”，即共性的問題重點(diǎn)講解，非共性的問題個(gè)別輔導(dǎo)，提高了教學(xué)效率，緩解了課時(shí)不足的問題，同時(shí)學(xué)生帶著問題進(jìn)課堂，提高了學(xué)習(xí)積極性，保證了教學(xué)質(zhì)量。

4.2 教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革

通過建構(gòu)主義與MOOC提供的“協(xié)作”機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。教師設(shè)計(jì)一些綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并將項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)的功能、技術(shù)方案、設(shè)計(jì)要求等發(fā)布在MOOC平臺(tái)上。表1是我校嵌入式操作系統(tǒng)課程在MOOC平臺(tái)上發(fā)布的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為選修內(nèi)容供學(xué)生自主選擇，學(xué)生以小組為單位并結(jié)合自身的認(rèn)知基礎(chǔ)任選一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目來完成，項(xiàng)目完成后要求每組撰寫一份電子的項(xiàng)目報(bào)告，報(bào)告中包含：項(xiàng)目分工、設(shè)計(jì)過程、運(yùn)行結(jié)果、創(chuàng)新點(diǎn)等內(nèi)容，并將報(bào)告上傳到MOOC平臺(tái)，供教師點(diǎn)評(píng)，成績(jī)計(jì)入期末考核中。在設(shè)計(jì)中遇到的問題，學(xué)生可以通過MOOC平臺(tái)與教師交流。

在綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，學(xué)生通過“協(xié)作”強(qiáng)化了團(tuán)隊(duì)意識(shí)，提高了溝通協(xié)作能力、實(shí)踐能力和設(shè)計(jì)能力，推動(dòng)了基于問題、基于項(xiàng)目等研究性學(xué)習(xí)方法的開展，加強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4.3 教學(xué)方法改革

為了突出學(xué)生的主體地位，我校將建構(gòu)主義下的“支架式”和“拋錨式”教學(xué)方法引入課堂[8]。

在教學(xué)中，針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容使用不同的方法。如在講授Linux進(jìn)程通信時(shí)，采用“支架式”的教學(xué)方法，將Linux進(jìn)程通信的支架如圖4所示發(fā)布在MOOC平臺(tái)上，學(xué)生根據(jù)支架中的內(nèi)容，自主地搜集資料，填充每部分的內(nèi)容。在講授“預(yù)防死鎖”時(shí)采用“拋錨式”的教學(xué)方法。假設(shè)的“錨”為：有三家公司（G1，G2，G3）要完成各自的運(yùn)輸業(yè)務(wù)，需要租賃租車公司的車子，租車公司共有12臺(tái)車子，其中公司G1、G2和G3分別要租10臺(tái)、4臺(tái)和9臺(tái)。在某一天，公司G1，G2，G3分別租到的車子為5臺(tái)，2臺(tái)和2臺(tái)，租車公司還有3臺(tái)車子，問剩余的3臺(tái)車子要如何分配才能保證三家公司都能順利完成運(yùn)輸任務(wù)？（前提是：每家公司在未完成運(yùn)輸任務(wù)前不會(huì)將已租到的車子歸還租車公司）。讓學(xué)生通過對(duì)這個(gè)“錨”的分析發(fā)現(xiàn)問題，提出解決問題的方案。經(jīng)過學(xué)生的自學(xué)習(xí)以后，培養(yǎng)了思維能力和解決問題的能力。

課堂上離不開建構(gòu)主義中“會(huì)話”的支持，讓學(xué)生之間進(jìn)行討論，在討論中教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況以及存在的問題并給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)新知識(shí)的意義建構(gòu)。這種學(xué)生之間，師生之間的多向“會(huì)話”可以活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、主動(dòng)性和參與性。同時(shí)，在課時(shí)有限的情況下，可以將“會(huì)話” 通過MOOC平臺(tái)延伸到課堂之外，利用MOOC平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)交流，擬補(bǔ)時(shí)間和空間的局限，滿足學(xué)生不同的學(xué)習(xí)需求。

4.4 教學(xué)評(píng)價(jià)改革

改革傳統(tǒng)的以期末考試成績(jī)?yōu)橹鞯脑u(píng)價(jià)方式，突出建構(gòu)主義中學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、探索能力、參與能力、會(huì)話協(xié)作能力、創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)，具體評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)如表2所示。教師將評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)發(fā)布在MOOC平臺(tái)上，讓學(xué)生先自評(píng)，然后小組互評(píng)，最后教師匯總評(píng)價(jià)信息并結(jié)合期末考試情況給出最終評(píng)價(jià)結(jié)果。這種評(píng)價(jià)方式，改變了學(xué)生重理論輕實(shí)踐的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，提高了學(xué)生對(duì)教學(xué)過程各個(gè)環(huán)節(jié)積極參與的熱情，增強(qiáng)了學(xué)生各方面能力的培養(yǎng)。

5 結(jié)束語

將建構(gòu)主義與MOOC相結(jié)合的教學(xué)模式引入嵌入式操作系統(tǒng)的教學(xué)中，顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，解決了該課程教學(xué)中存在的問題。實(shí)踐表明，通過MOOC平臺(tái)提供的“情景”、“協(xié)作”、“會(huì)話”、“意義建構(gòu)”的學(xué)習(xí)環(huán)境與“教學(xué)內(nèi)容”、“實(shí)驗(yàn)”、“課堂討論”、“教學(xué)目標(biāo)”等教學(xué)環(huán)節(jié)相互滲透，使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性得到了提高，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力也有明顯增強(qiáng)。但由于嵌入式操作系統(tǒng)課程的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，對(duì)于該課程的教學(xué)改革、建構(gòu)主義與MOOC相結(jié)合的教學(xué)模式、MOOC平臺(tái)的建設(shè)等問題仍需繼續(xù)探索和完善。

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