李紅衛(wèi) 侯雪亞 蔡秋茹 白鳳娥

摘? 要： 闡述了計算機科學與技術專業(yè)“3+4”分段人才培養(yǎng)模式中操作系統(tǒng)課程資源的開發(fā)步驟。在分析教學內容、教材、文獻資料，以及對中職教師調研和進行師生座談的基礎上，編寫出操作系統(tǒng)課程教學大綱，進而確定編寫操作系統(tǒng)教材的詳細計劃及數(shù)字化資源建設內容。在“3+4”本科階段試用了該課程資源，取得良好效果。

關鍵詞： “3+4”分段培養(yǎng)模式; 計算機科學與技術專業(yè); 操作系統(tǒng)教材; 課程資源

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2020）11-106-04

Abstract： This paper expounds the development steps of operating system course resources in the "3+4" staged training mode of computer science and technology specialty. on the basis of analyzing teaching contents， teaching materials and literatures， investigating secondary vocational teachers， and making discussion with teachers and students， the syllabus of operating system course is compiled， and then the detailed plan of compiling operating system textbook and the content of digital resources construction are determined. The course resources are tested in the "3+4" undergraduate stage， and good results are achieved.

Key words： "3+4" staged training mode; computer science and technology; operating system teaching material; course resource

0 引言

根據(jù)蘇教職〔2013〕9號文件精神[1]，自2013年起，我校計算機科學與技術專業(yè)與兩所中等職業(yè)學校開展“3+4”分段培養(yǎng)試點項目，2016年9月，首屆學生轉段升入本科階段學習，2020年7月順利畢業(yè)。

“3+4”人才培養(yǎng)模式是構建一個多樣化高中階段教育結構;構建一個應用型本科人才培養(yǎng)的新體制;構建一個人性化教育教學生態(tài)[2]。為做好“3+4”項目試點工作，項目組多次召開會議，研討人才培養(yǎng)方案、課程銜接、課程標準、以及課程資源庫建設等問題。本文以“3+4”分段培養(yǎng)模式中操作系統(tǒng)課程資源建設為例介紹課程資源的建設步驟及成果。

1 操作系統(tǒng)課程資源開發(fā)指導思想和開發(fā)目標

操作系統(tǒng)課程是“3+4”計算機科學與技術專業(yè)本科階段課程體系中的核心課程之一。項目組經充分調研認為，該課程在人才培養(yǎng)方案中占據(jù)十分重要的地位，開發(fā)操作系統(tǒng)教材對分段合作培養(yǎng)應用型本科人才非常重要。因此，項目組成立了操作系統(tǒng)課程資源開發(fā)小組，開發(fā)一套專業(yè)理論與專業(yè)實踐融合、專業(yè)內容與教育教學內容融合的教材，進而可以構建體現(xiàn)以學生為本、便于學生自主學習、多位一體的適合“3+4”計算機科學與技術人才培養(yǎng)的操作系統(tǒng)課程學習資源。課程資源開發(fā)成果主要體現(xiàn)以下特征：①可用性與應用性?；诂F(xiàn)代職教理念、技術、方法與經濟產業(yè)的發(fā)展，建設課程資源，使其在教學活動中具有可用性，能夠結合計算機專業(yè)實踐做到資源的可應用性。②專業(yè)性與綜合性。體現(xiàn)“3+4”人才培養(yǎng)專業(yè)化特征，以學生為中心，成果為導向，與軟硬件系統(tǒng)開發(fā)相結合，體現(xiàn)專業(yè)性與綜合性。③科學性與系統(tǒng)性。遵循“3+4”分段培養(yǎng)模式中教育教學規(guī)律，以《高等學校計算機科學與技術專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范》中的操作系統(tǒng)教學要求為基礎，努力體現(xiàn)專業(yè)理論與專業(yè)實踐的融合，專業(yè)內容與教育教學內容的融合。

2 操作系統(tǒng)課程資源開發(fā)步驟

操作系統(tǒng)課程資源開發(fā)步驟如圖1所示。

2.1 操作系統(tǒng)教學內容和教材分析

依據(jù)計算機科學與技術本科專業(yè)教師標準和培養(yǎng)標準的相關要求，結合我校計算機科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案確定操作系統(tǒng)課程的教學內容和教學要求。

目前，國內外出版的操作系統(tǒng)教材非常多，這些教材大致可分為三類：第一類教材側重于基礎理論，主要面向精英教育的學術型人才的培養(yǎng)。具有代表性的教材有湯小丹等主編的《計算機操作系統(tǒng)》和費翔林等主編的《操作系統(tǒng)教程》，很多高校采用這兩部教材。該類教材內容經典，描述嚴謹，但過于抽象且缺少工程實踐。第二類教材兼顧理論和實踐，但這類教材在編寫上除了增加了實踐部分內容，其他與第一類教材幾乎一樣。第三類側重于應用方面的教學，但理論基礎又不足。在編寫面向計算機科學與技術“3+4”本科階段學生的操作系統(tǒng)教材時可以借鑒這些優(yōu)秀教材的優(yōu)點，使得編寫出的教材適合“3+5”本科階段學生使用。

2.2 操作系統(tǒng)課程教學調研

首先查閱近年來發(fā)表的有關操作系統(tǒng)教學內容、教學方法、教材、實踐方面的文獻，理清操作系統(tǒng)課程教學中存在的問題，明確操作系統(tǒng)課程的教學重點和難點。在此基礎上對中職老師進行調查問卷，與主講教師和學習操作系統(tǒng)課程的學生進行研討，充分進行調研，使得編寫的教材更符合教學規(guī)律，有利于教師的教和學生的學。

⑴ 來自中職老師的建議

我校是江蘇省對口單招計算機技能考試主考單位，與來自全省中等職業(yè)學校從事計算機教學的300余名一線教師保持通信往來。我們與其中的100位老師進行了交流，并設計了調查問卷，根據(jù)收集到的調查問卷，發(fā)現(xiàn)有43%的老師在大學期間使用第一類教材;有85%的老師認為他們所用教材注重理論;所有的老師都認為操作系統(tǒng)課程在他們的教學中起到非常重要的作用，主要理由是操作系統(tǒng)課程是計算機類專業(yè)的核心課程，它是構建計算機鄰域知識的堅實基礎，通過操作系統(tǒng)課程的學習，理清了操作系統(tǒng)的基本概念、整體結構和運行機制以及操作系統(tǒng)各功能模塊實現(xiàn)中涉及的基本算法、方法和技術，在專業(yè)素養(yǎng)，包括系統(tǒng)思維的能力和工程思維的能力方面得到提升。對于什么樣的教材更適合“3+4”計算機科學與技術專業(yè)學生使用這一問題的調查總結如下：操作系統(tǒng)課程是培養(yǎng)學生具有抽象思維能力的一門課程，它是一門公認的比較難學的課程，這對教材的內容提出更高的要求，希望能有一本結構合理、難度適中、實踐性強的教材。關于教師采用什么教學法施教更有利于學生學習操作系統(tǒng)知識的調查總結如下：根據(jù)操作系統(tǒng)課程的特點，建議使用理實一體化、任務驅動、問題導向等教學方法。

⑵ 來自主講老師和學習本課程的學生的建議

操作系統(tǒng)課程是計算機科學與技術專業(yè)的核心課程。通過這門課程的學習，學生將學會操作系統(tǒng)對組成計算機各部件的管理，學會計算機軟硬件資源協(xié)同工作，為后續(xù)課程的學習打下基礎，尤其操作系統(tǒng)是一個大型軟件系統(tǒng)，學好操作系統(tǒng)能提高學生的軟件開發(fā)能力。然而真實情況是學生在學習操作系統(tǒng)課程之后在軟件開發(fā)方面的能力并沒有得到多少提高，學生僅僅了解操作系統(tǒng)的構成及功能，操作系統(tǒng)課程的教學僅僅實現(xiàn)了基本的教學目標。究其原因，與操作系統(tǒng)課程特點分不開。

第一，操作系統(tǒng)課程理論性強，概念多且抽象。要使學生在理解操作系統(tǒng)概念的基礎上來理解操作系統(tǒng)的實現(xiàn)原理、技術和方法，構建操作系統(tǒng)的知識體系，學生就必須具備扎實的硬件基礎、算法基礎和較強的邏輯推理能力。

第二，操作系統(tǒng)涉及到各類軟硬件資源，但課程內容偏向軟件設計和算法實現(xiàn)，雖配有相應的實驗課程，但實驗課安排的項目很難涵蓋課程的所有知識點，且大多數(shù)實驗項目是驗證性實驗，學生在實驗之后仍然不知道操作系統(tǒng)是如何工作，如何對資源進行管理和調度。另外，加上課時緊，實驗課時少，學生的程序調試能力不高，使得對并發(fā)程序設計理解不夠透徹，結果導致學生遇到并發(fā)問題時不知所措。

第三，對于操作系統(tǒng)這種大型軟件的開發(fā)，需要學生具有較強的編程開發(fā)能力，實際上，很多學生并不能快速有效地將算法轉化為可執(zhí)行程序，少數(shù)學生雖能快速實現(xiàn)局部功能但對軟件的整體思維和開發(fā)能力欠缺，目前大部分的實驗工作主要集中于操作系統(tǒng)部分子系統(tǒng)功能的實現(xiàn)[3]。

綜上所述，開發(fā)一套適合“3+4”計算機科學與技術專業(yè)本科階段的操作系統(tǒng)教材非常必要。

2.3 制訂操作系統(tǒng)課程教學大綱

在前面調研的基礎之上，制訂操作系統(tǒng)課程教學大綱，主要內容包括：

①課程教學目標的確定。②課程性質。明確課程的地位、功能及與其他課程的關系。③課程學習目標。明確“3+4”計算機科學與技術專業(yè)本科階段在操作系統(tǒng)課程學習中教學目標、基本要求，學習本課程后應達到的預期結果。④課程設計思路。明確課程設計的總體思路、該門課程設置的依據(jù)、課程內容確定的依據(jù)。⑤課程基本內容和學時分配。根據(jù)課程目標和涵蓋的工作任務要求，確定課程內容和要求，遵循OBE能力培養(yǎng)的基本規(guī)律，科學設計學習性工作任務和實踐教學環(huán)節(jié)，合理分配學時。⑥教學要求與教學設計。指明課程的重點、難點與解決辦法，常用的教學方法、教學手段以及實驗的訓練方式。⑦課程的考核與評價。⑧教學資源的要求。課程教學對教室環(huán)境、信息化教學資源、設施設備配置等方面的要求。⑨教材與參考書。本課程使用的教材以及教學參考材料，包括相關教輔材料、實驗指導手冊、數(shù)字化資源庫等。

2.4 制訂教材的詳細編寫大綱和教材的編寫

根據(jù)操作系統(tǒng)課程教學大綱，制訂操作系統(tǒng)教材的詳細編寫大綱，教材開發(fā)要求如下：

⑴ 遵循從精從簡原則，突出理論基本點，講清技術發(fā)展脈路，導入最新知識應用。根據(jù)師生反饋意見，結合實際教學中的體會，討論操作系統(tǒng)理論、技術和應用的最新發(fā)展。另外，從授課對象角度出發(fā)按照應用型本科教育為宗旨，以理論夠用為原則，做到淺顯易懂，理論與實際相結合。

⑵ 增加實踐內容，強化Linux操作系統(tǒng)的應用，優(yōu)化Linux操作系統(tǒng)的實踐實訓內容，將實踐內容嵌入到每個章節(jié)中，讓學生通過實踐去體會理解操作系統(tǒng)的本質，真正領會操作系統(tǒng)的工作原理、設計目標，并能熟練使用Linux操作系統(tǒng)，擴展計算機思維，為今后專業(yè)的發(fā)展打下堅實的基礎。

⑶ 修訂教材時要結合目前成熟的教學方法，讓學生學起來更加容易。在操作系統(tǒng)課程教學中，可以采用情景教學法、比喻教學法、啟發(fā)式教學法和任務驅動教學法等方法進行教學。在修訂教材時結合這些教學法，對于不同的知識點采用不同的教學法讓學生更加易于認識、理解操作系統(tǒng)原理。制訂編寫適合相應教學法的內容，真正從老師的教，學生的學出發(fā)編寫出一本好教材。增加多媒體教學素材，讓學生通過多渠道學習、鞏固、拓展知識。

⑷ 增加經典例題解析和課外學習資源介紹，有利于學生自學，有利于培養(yǎng)學生的分析問題解決問題的能力。在每章中都增加操作系統(tǒng)的實踐，以此來培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力以及編程能力。

2.5 操作系統(tǒng)教材的配套數(shù)字化資源。

通過對現(xiàn)有操作系統(tǒng)數(shù)字化資源的調查和分析，結合國家級精品課程共享資源庫建設的要求，開發(fā)操作系統(tǒng)教材的配套數(shù)字化資源。它是一種綜合性、全方位的教學資源，能最大限度地滿足教學需要。具體資源有：①增加重點章節(jié)的微課視頻。②建設操作系統(tǒng)泛亞網絡課程，學生隨時隨地學習、做作業(yè)、自測。③開發(fā)操作系統(tǒng)學習微信公眾號（jsutOS），發(fā)布與操作系統(tǒng)相關的文章，對學生提出的問題進行解答。④提供學習資源下載地址，一是泛亞網絡課程平臺，二是百度網盤，三是QQ群。

3 適合“3+4”計算機科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)的操作系統(tǒng)教學方法

本課程安排在第三學年第一學期開設，總學時64，其中理論學時48，實驗學時16。根據(jù)學生學習的特性，研究各種適合操作系統(tǒng)課程的教學方法，決定采用以下方法進行教學：

⑴ 理論課借鑒理實一體化[4]和問題導向等教學方法，以例子為引例引出知識點，然后闡述理論知識，最后用學到的理論知識解決引例中的問題。該方法在實際的應用中效果良好。

⑵ 實驗課借鑒項目驅動法[5]，對每一個實驗明確一個任務。要求學生課前進行算法的設計以及編碼，在實驗課上進行調試。每一個實驗都是一個完整的項目，要求學生按照引例的實現(xiàn)步驟進行項目的設計與實現(xiàn)。老師要對學生實驗過程進行跟蹤。實驗結束后要求學生寫出實驗報告，并將源程序以及程序調試過程中的截圖打包后上傳到課程網站。老師可對學生上傳的文檔進行分析，結合實驗報告以及上機情況綜合評定成績。

⑶ 翻轉課堂教學法。應用于理論和實驗教學環(huán)節(jié)，該方法以學生為中心，提高學生的綜合實踐能力，培養(yǎng)學生獨立思考、自主學習和分析研究解決問題的能力[6]。

4 結束語

操作系統(tǒng)課程是計算機科學與技術專業(yè)的核心課程，本課程對于“3+4”人才軟硬件設計能力培養(yǎng)起著重要的作用和影響。本教材借鑒理實一體化教學法和問題導向教學法的設計理念，結合項目驅動法和翻轉課堂教學法，把操作系統(tǒng)的原理、技術、方法綜合起來，使學生對操作系統(tǒng)有一個形象、系統(tǒng)的了解，加深學生對操作系統(tǒng)知識的學習和掌握。教材內容編寫框架完整，理論與實踐相結合，具有可讀可操作性。項目組還開發(fā)了豐富的數(shù)字化資源，促進了理論與實踐融合、專業(yè)內容與教育教學內容的融合的思想。本套教材和數(shù)字化資源在我校2016級“3+4”計算機科學與技術專業(yè)試用，效果良好，但也有不完善的地方，我們已經做了修改補充。

參考文獻（References）：

[1] 鄭豪，楊種學.應用型本科院校的“3+4”分段培養(yǎng)模式[J].計算機教育，2017.6：20-22

[2] 張健.中職本科“3+4”銜接人才培養(yǎng)模式探究[J]. 江蘇教育，2015.1：47-48

[3] 代仕芳，李燕.“操作系統(tǒng)”課程教學方法研究[J]. 計算機時代，2016.3：64-66

[4] 劉光蓉.基于計算思維的大學計算機基礎理實一體化教學[J].計算機教育，2014.11：18-21

[5] 王秋芬，王永新.基于OBE的操作系統(tǒng)原理課程教學方法改革與實踐[J].教育教學論壇，2019.406（12）：176-177

[6] 王英，王鑫，左萬利.操作系統(tǒng)課程改革的啟發(fā)和思考[J].計算機教育，2017.2：34-37