馬宏琳，閻 磊，于俊偉

（1.河南工業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.河南工業(yè)大學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量檢測中心，河南 鄭州 450001）

0 引言

操作系統(tǒng)原理課程是計算機類專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課、核心主干課之一，在計算機知識結(jié)構(gòu)中有著非常重要的地位和作用[1]。該課程不僅對理論知識和實踐能力的要求都很高，而且也融合了計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有前沿性和時代性的特點。因此，該課程要摒棄傳統(tǒng)的單純性知識記憶理解的教學(xué)模式，要以提升課程的“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”（由教育部高教司司長吳巖提出）為方向，打造個性化學(xué)習(xí)課堂，著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性能力，探索實踐“以學(xué)為中心”的教學(xué)模式，才能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，體會學(xué)習(xí)樂趣，獲得學(xué)習(xí)的成就感和幸福感。

1 “以學(xué)為中心”的教學(xué)理念

德國哲學(xué)家雅斯貝爾斯曾說：“教育——滿足學(xué)生精神需求與靈魂升華。教育也是對人的靈魂的教育，而非理性知識的堆積。真正的教育是用一棵樹去搖動另一棵樹，用一朵云去推動另一朵云，用一個靈魂去喚醒另一個靈魂?！?/p>

“以學(xué)為中心”，首先體現(xiàn)了教育過程中，教師與學(xué)生的平等地位，教師真正成為學(xué)生的良師益友；其次，體現(xiàn)了以學(xué)習(xí)為中心的思想[2]，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的能力；第三，體現(xiàn)了以學(xué)習(xí)效果為中心的思想。把學(xué)習(xí)效果作為判斷教學(xué)成效的依據(jù)，并建立有效的反饋和持續(xù)改進(jìn)機制，不斷完善教學(xué)過程，形成螺旋式的上升發(fā)展趨勢；最后，體現(xiàn)了以學(xué)生發(fā)展為中心的思想。以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為目標(biāo)，深入挖掘?qū)W生自身的學(xué)習(xí)潛力和能力，增強學(xué)習(xí)的信心，形成對自身學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知能力的再認(rèn)識，獲得學(xué)習(xí)成就感、幸福感。

“以學(xué)為中心”，強調(diào)了教學(xué)雙方地位均等的自由探索模式，不強調(diào)固定的教學(xué)形式。教師通過設(shè)計無止境的追問讓學(xué)生感到自己對真理的渴求，在教師的反問、啟發(fā)、引導(dǎo)下，喚起學(xué)生的自我意思，從而在自我頓悟中了解事物的本質(zhì)，獲得真理。因此，在“以學(xué)為中心”的教育理念指導(dǎo)下，傳統(tǒng)的知識傳授型課堂教學(xué)已無法滿足要求，也對教師提出了更高的要求。要以全新的方式對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)知識的傳授、邏輯思維和創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)，形成自我意識，敢于批判、發(fā)現(xiàn)、探索、創(chuàng)新，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。教師是課堂教學(xué)的設(shè)計者、引領(lǐng)者、合作者、支持者、鼓勵者。要求教師必須有準(zhǔn)備地與學(xué)生進(jìn)行交流。那么在上課前的備課階段，教師需要花費更多的精力，精心設(shè)計每堂課的教學(xué)過程，啟發(fā)引領(lǐng)學(xué)生帶著一連串的問題，通過一定的策略，引導(dǎo)學(xué)生走入課堂的情景設(shè)計中。教師在與學(xué)生的交流過程中更重要的是不斷地去啟發(fā)、引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行思考，以及創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)。教學(xué)過程中，教師要尊重學(xué)生學(xué)習(xí)方式的多樣性，允許學(xué)生個性化安排學(xué)習(xí)內(nèi)容、方式、節(jié)奏和過程等。

2 操作系統(tǒng)原理課程“以學(xué)為中心”的教學(xué)范式改革

針對操作系統(tǒng)原理課程的特點，對課堂教學(xué)的具體設(shè)計包括5 個方面——自主學(xué)習(xí)、研學(xué)討論、點撥總結(jié)、創(chuàng)新實踐、改進(jìn)提高。通過5 部分的環(huán)環(huán)相扣，指導(dǎo)學(xué)生完成知識、能力和素質(zhì)的有機融合與提高。

（1）自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。教師的任務(wù)，根據(jù)課堂的教學(xué)目標(biāo)和主題，設(shè)計并布置自學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生通過預(yù)習(xí)的方式完成，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生建立自學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣。在自學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生的任務(wù)是要學(xué)會知識的整體感知，會自主預(yù)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，能夠創(chuàng)造性地提出問題，進(jìn)一步完成整體性和前瞻性研究，掌握學(xué)習(xí)方法。知識預(yù)習(xí)是本環(huán)節(jié)必不可少的內(nèi)容，布置的預(yù)習(xí)內(nèi)容可以分為兩類。

第一類：認(rèn)知型題目，重在關(guān)注學(xué)生對理論基礎(chǔ)的基本理解記憶。該類內(nèi)容，在課堂教學(xué)的預(yù)習(xí)測試中，通過設(shè)定認(rèn)知型題目，并借助“雨課堂”“課堂派”等工具檢測學(xué)生對基本理論、定義和原理的掌握情況和預(yù)習(xí)效果，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

第二類：文獻(xiàn)研究型題目。該類型題目要結(jié)合實際應(yīng)用領(lǐng)域的操作系統(tǒng)，重在培養(yǎng)學(xué)生對文獻(xiàn)檢索、總結(jié)歸納、論文撰寫、語言表達(dá)等的能力。通過以下類型的題目，如嵌入式Linux 操作系統(tǒng)發(fā)展綜述、人工智能領(lǐng)域中操作系統(tǒng)的發(fā)展、云計算中操作系統(tǒng)的應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)+時代的操作系統(tǒng)發(fā)展等，學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和圖書館資源，自主學(xué)習(xí)，主動完成。在課堂教學(xué)的預(yù)習(xí)檢測中，通過讓學(xué)生提交自學(xué)報告、制作PPT課件并匯報展示等方式檢測此類題目的學(xué)習(xí)效果。該類題目同時也反映了一定的前沿性和時代性特點，通過互動的教學(xué)形式，展示學(xué)生探究性和個性化的學(xué)習(xí)成果。

（2）研學(xué)討論環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)中，采用問題驅(qū)動、合作學(xué)習(xí)、交流匯報的方式。在教師的引導(dǎo)和安排下，拋出問題，師生一起討論，最終學(xué)生給出解決方案和答案，評價研討結(jié)果，完成研討的目標(biāo)。在具體的實施中，首先，教師要明確本次討論的主題，明確討論的目標(biāo)；其次，教師要負(fù)責(zé)科學(xué)分組，組內(nèi)成員要合理分工，并集體討論制定明確的操作和討論細(xì)則；第三，教師要把握好課堂進(jìn)度和時間，引導(dǎo)學(xué)生通過不同形式分享研討成果，如演講、交流、分享經(jīng)驗、答辯等形式，加強交流、對話和成果展示；最后，教師要鼓勵學(xué)生各抒己見，參與發(fā)言，通過學(xué)生間的相互點評，評價研討結(jié)果，對研討過程進(jìn)行升華和總結(jié)。例如，在講授“進(jìn)程的概念”時，可以組織學(xué)生分組討論，程序的順序執(zhí)行、并發(fā)執(zhí)行可能產(chǎn)生的不同結(jié)果是什么，以及為什么進(jìn)程的無序并發(fā)會造成的程序執(zhí)行結(jié)果的不可再現(xiàn)？通過分組討論及總結(jié)，讓學(xué)生進(jìn)一步加深了解進(jìn)程并發(fā)的意義和實質(zhì)。

（3）點撥總結(jié)環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)是以教師為主體的教學(xué)活動。教師根據(jù)研討情況和課堂主題，以教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)為導(dǎo)向，就各小組的研討結(jié)果做出評價、指點和補充，進(jìn)行歸納總結(jié)，點撥提高。為各小組的研討活動畫龍點睛。

例如，在上面給出的“進(jìn)程概念”的分組討論結(jié)束后，教師給出總結(jié)和點評，并且需要進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考，如何揚長避短，把進(jìn)程的無序并發(fā)變成可控并發(fā)，達(dá)到執(zhí)行效率和執(zhí)行結(jié)果可再現(xiàn)的雙贏呢？以此，引入更深層次的應(yīng)用領(lǐng)域——進(jìn)程的控制實現(xiàn)，有效地完成課堂中對學(xué)生的引導(dǎo)和教學(xué)內(nèi)容的銜接。

（4）創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)。創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)是“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”的體現(xiàn)，即教育部高教司司長吳巖提出的“金課”標(biāo)準(zhǔn)。需要學(xué)生將所學(xué)的基礎(chǔ)知識、實踐能力、人文素質(zhì)有機融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的綜合能力和高級思維，是對知識理解和記憶的升華，也是挑戰(zhàn)自我能力的契機。

操作系統(tǒng)原理課程追蹤溯源，是來自于實際應(yīng)用領(lǐng)域的知識總結(jié)。因此，該課程本身就具有實踐性強的特點。在教學(xué)過程中要求學(xué)生靈活運用編程知識和技能、操作系統(tǒng)基本原理和理論知識，并結(jié)合實際應(yīng)用開拓高級思維，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的能力。例如，在完成“文件管理”的理論教學(xué)后，要求學(xué)生在Windows 或者Linux系統(tǒng)下設(shè)計一個二級結(jié)構(gòu)或者樹型結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，實現(xiàn)以下功能：用戶登錄，列出文件目錄，文件的創(chuàng)建、刪除、打開、關(guān)閉操作，讀文件、寫文件，對子目錄的創(chuàng)建、刪除等操作。根據(jù)要求，學(xué)生在課堂時間完成各模塊規(guī)劃，課后自主完成程序的設(shè)計實現(xiàn)，以及設(shè)計報告的撰寫，最終完成驗收答辯工作。學(xué)生設(shè)計的文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

（5）改進(jìn)提高環(huán)節(jié)。利用現(xiàn)代化通信技術(shù)、計算機技術(shù)和移動智能終端設(shè)備，借助“雨課堂”等工具，通過隨堂測驗、問卷調(diào)查、課堂討論、線上習(xí)題、實驗自動評估、作業(yè)講評等方式，幫助學(xué)生鞏固提高，不斷改進(jìn)學(xué)習(xí)效果，完善教學(xué)方式和內(nèi)容；另外也充分利用多種教學(xué)資源，通過個性化學(xué)習(xí)資源推送系統(tǒng)，根據(jù)學(xué)生的興趣和水平推送適當(dāng)?shù)恼n件、慕課視頻、習(xí)題、實驗項目等學(xué)習(xí)資源。

圖1 學(xué)生自主設(shè)計的文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)

在操作系統(tǒng)原理的課程教學(xué)中，通過5 個環(huán)節(jié)的相互配合，在教師的引導(dǎo)、組織和啟發(fā)下，不斷助力學(xué)生學(xué)習(xí)的各個方面，貫徹“以學(xué)為中心”的教育理念，以“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”的“金課”為新目標(biāo)。在教學(xué)過程中，不斷指導(dǎo)學(xué)生思考、創(chuàng)新，助力學(xué)生的學(xué)習(xí)。具體方式見表1。

表1 教師指導(dǎo)助力學(xué)生內(nèi)容

3 操作系統(tǒng)原理課程以成果為導(dǎo)向的持續(xù)改進(jìn)機制

（1）課程考核。課程考核方式是以成果為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)機制的基礎(chǔ)。該課程考核改革[6]方針體現(xiàn)在著重對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的考核、學(xué)習(xí)能力的考核、創(chuàng)新能力的考核以及解決復(fù)雜工程問題能力的考核。通過多維度考核機制，檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，包括過程性考核、專題性考核以及總結(jié)性考核3 方面。過程性考核，包括對學(xué)習(xí)態(tài)度、作業(yè)、研討結(jié)果、課堂測驗等基礎(chǔ)性指標(biāo)的考核；②專題性考核，包括對綜合設(shè)計實踐類課題、文獻(xiàn)研究型展示課題、前沿創(chuàng)新性課題等高等級指標(biāo)的考核；③總結(jié)性考核——期末考試，考題設(shè)計針對課程的教學(xué)目標(biāo)，重點考查學(xué)生的能力，弱化純理論知識的記憶，強化對知識的應(yīng)用、分析與綜合能力的考查。

（2）根據(jù)考核結(jié)果，建立教學(xué)的評價和持續(xù)改進(jìn)機制。①通過過程性考核結(jié)果評價學(xué)生的平時學(xué)習(xí)情況。在教學(xué)過程中，不斷改進(jìn)教學(xué)設(shè)計，完善教學(xué)方法，探索適用于本次教學(xué)班級的教學(xué)組織體系。②通過專題性考核評價學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。在教學(xué)過程中，不斷改進(jìn)教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生由簡至難，不斷提升自己的能力，完成對自我的挑戰(zhàn)，讓學(xué)生能夠在知識綜合運用的過程中水平越來越高，能力越來越強。③通過總結(jié)性考核評價課程目標(biāo)的達(dá)成情況。通過評價一學(xué)期的教學(xué)效果，總結(jié)經(jīng)驗，以便在下一年度的教學(xué)中，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)措施，使教學(xué)效果達(dá)到螺旋式的上升。

我校計算機科學(xué)專業(yè)的操作系統(tǒng)原理課程一共有5 個課程目標(biāo)。每學(xué)年的第2 個學(xué)期開課。在近年來的操作系統(tǒng)原理課程教學(xué)改革實踐中，2017—2018 學(xué)年第2 學(xué)期課程目標(biāo)總體達(dá)成情況，如圖2 所示。2018—2019 學(xué)年第2 學(xué)期課程目標(biāo)總體達(dá)成情況，如圖3 所示。

圖2 2017—2018 學(xué)年第2 學(xué)期課程目標(biāo)達(dá)成情況

圖3 2018—2019 學(xué)年第2 學(xué)期課程目標(biāo)達(dá)成情況

從圖2 可以看出，2017—2018 學(xué)年第2 學(xué)期教學(xué)效果的短板在于目標(biāo)4 和目標(biāo)5，說明在后續(xù)學(xué)年的教學(xué)過程中，需要著重加強針對這兩個課程目標(biāo)的教學(xué)方法研究，不斷改進(jìn)教學(xué)效果。

從圖3 可以看出，2018—2019 學(xué)年第2 學(xué)期教學(xué)效果要明顯優(yōu)于上一學(xué)年。從目標(biāo)1 至目標(biāo)5，教學(xué)效果均有提升，特別是目標(biāo)5，從上一年度的約0.69 等級，明顯提高至了下一年度的0.80 等級。

（3）持續(xù)改進(jìn)效果展示。近3 年來，操作系統(tǒng)原理課程的開課情況和課程組教師的學(xué)生評教平均得分情況，見表2。

表2 操作系統(tǒng)原理課程組教師的學(xué)生評教平均得分情況

通過表2 的學(xué)生評教數(shù)據(jù)可以看出，操作系統(tǒng)原理課程教學(xué)范式的不斷改革，是深受學(xué)生歡迎和喜愛的，對學(xué)生有很強的吸引力，效果良好。

4 結(jié)語

操作系統(tǒng)原理課程在近兩年的教學(xué)范式的改革中，堅持“以學(xué)為中心”的教育理念，以“提升課程的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”為改革方向。不斷研究、創(chuàng)新、實踐教學(xué)新模式，采用多元化手段，打造個性化學(xué)習(xí)課堂，著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性能力，并實現(xiàn)“以目標(biāo)達(dá)成評價”為基礎(chǔ)的持續(xù)改進(jìn)。經(jīng)過兩學(xué)期的教學(xué)實踐和檢驗，改革成效顯著，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強了學(xué)生知識獲取的幸福感，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、研究能力、創(chuàng)新能力的新突破，教學(xué)效果顯著提高。