CDIO模式下《計算機操作系統》課程教學改革與探索

摘要：《計算機操作系統》課程是計算機各專業重要的專業課之一，但在教學過程中由于概念較多且抽象，學生不易理解和掌握，影響了該門課程的教學效果。從教學實踐出發，針對一些《計算機操作系統》課程教學中存在的問題，提出了CDIO模式下該門課程的教學改革方法。

關鍵詞：計算機操作系統；CDIO；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）03-0052-02

《計算機操作系統》是信息工程系計算機各專業的一門專業課。本課程的目的和任務是使學生全面了解和掌握操作系統的功能與作用、基本概念和基本原理，包括進程管理、處理機管理、存儲器管理、操作系統接口等方面。通過本課程的學習，要求學生理解操作系統在計算機系統中的地位、作用和主要特征，了解和掌握操作系統是如何管理和控制計算機系統中所有的軟件和硬件資源，及操作系統如何為用戶提供一個方便靈活、安全可靠的工作環境。從應用型本科的人才培養方案出發，我們對《計算機操作系統》的教學要求不僅停留在理論知識與技術層面的掌握、構建較好的學習方法和計算機專業學習基礎上，更多的是要對計算機專業學生的科學思維能力、創新能力、分析和解決實際問題等能力的培養。為了適應現代工程教育的需要，結合應用型本科人才培養的要求和特點，我們開展引入了CDIO工程教育理念的《計算機操作系統》課程的教學改革和研究實踐。

一、CDIO的模型及內涵

CDIO是一種全新的國際化工程教育模式，CDI0工程教育的核心思想是以職業道德、基礎知識培養為抓手，以工程設計任務為導向，以培養個人基本能力、團隊能力和工程系統能力為目標，注重培養學生掌握扎實的工程基礎理論和專業知識，通過貫穿整個人才培養過程的團隊設計和創新實踐訓練，培養專業基礎扎實、職業道德高尚的新一代高水平工程師。CDIO的理念還系統地提出了具有可操作性的能力培養、全面實施及檢驗測評的12條標準，包含編制原則、課程設置原則、設計實現的經驗和工程實踐場所原則、教與學的新方法原則、能力開發標準及考核和評價標準等六個方面。

二、計算機操作系統課程的現狀

在傳統的《計算機操作系統》教學過程中，由于《計算機操作系統》課程理論性較強，又具有較抽象和難理解的特點，往往造成學生對一些操作系統的概念和原理感到難以掌握。所以，學生學習的主動性不夠，教學目標難以實現。傳統的《計算機操作系統》課程的教學主要存在以下問題：

1.教材內容陳舊過時。操作系統的發展日新月異，而當前課程教材內容和觀點遠落后于該領域最新的研究成果與技術應用背景。

2.理論授課主要以講授理論知識為主，學生多學習原理和理論，但“知其然，不知其所以然”，處于被動接受地位，且該課程的概念和原理抽象難以理解，學生缺乏主動學習的意識和對工程能力的訓練。

3.實驗授課的內容大多是驗證性實驗，經過算法分析、需求了解和解決實際問題的能力不強，創新和探索意識有待培養和提高。

4.學生在學習和實驗的完成過程中都是獨自完成，沒有團隊協作和與他人的人際溝通，有想法卻無法實現，不能滿足大型工程設計的要求。所以，傳統的《計算機操作系統》急需進行教學改革，要提高學生的學習興趣和自主學習能力，使學生能夠學以致用。

四、基于CDIO的“計算機操作系統”課程教學改革思路和方案

鑒于傳統的《計算機操作系統》課程存在很多弊端，我院信息工程系從2010年起將CDIO理念引入了《計算機操作系統》課程的改革中，通過借鑒CDIO的培養模式，從課程教學目標、教學內容設計、教學方法設計、學生評價體系等方面進行改革。

1.改革課程教學目標。CDIO的核心理念是“做中學”，以全生命周期的項目開發形式為載體來培養學生多方面的能力。因此，我們將《計算機操作系統》課程的教學目標修訂為：圍繞windows操作系統的應用和開發技術，結合產業發展需求，以學生為主導，采用全生命周期的項目開發形式，使學生切實掌握某一種操作系統相關項目的構思、設計、實現和運作方式，全方位培養學生的專業技能和團隊協作等綜合素質。

2.改革課程教學內容。按照應用型本科院校的人才培養目標和我院的實際情況，我們培養的是立足于實用型工程實踐的應用型基礎人才，他們大多活躍在工業實踐、工程活動之中，能夠理解現有理論，并根據工程實踐環境實現理論情景。因此，我們對已有的教材進行了分類整合，以介紹主流的WindowsPC系列操作系統內核結構為重點，力求給學生將計算機操作系統基礎原理講明白、說透徹，同時根據操作系統的實際發展和平臺的發展更新教學內容，使學生有所啟發、有所提高。

3.改革課程教學方法。（1）建立深入淺出的授課模式。《計算機操作系統》課程中理論性很強，有很多原理和概念，比較抽象和難以理解。我們可以通過與現實生活中的例子關聯起來，比如進程的優先級可以和老師的優先級聯系起來，死鎖可以與小朋友交換玩具的場景關聯起來，磁盤的結構可以與課本的字存儲模式關聯起來等。通過這些類比的例子，學生能將抽象的概念和現實生活中具體的實例聯系起來，有利于學生理解抽象的概念，增加學習的積極性。（2）建立項目驅動教學模式。《計算機操作系統》課程中概念和原理比較多，學生聽起來比較枯燥乏味，為了讓學生提高學習的積極性，培養學生思考問題和解決問題的能力，我們按照教學內容設計了若干實驗和工程項目，學生可以根據自己的興趣和對知識點掌握的情況自主組成項目組，選擇一個項目完成，要求按照CDIO的構思、設計、實現和運作四個環節進行。最后，以項目組為單位進行考核，提交包括需求分析、系統設計、概要設計、詳細設計、程序代碼等的項目文檔。

4.改革課程考核評價體系。考核評價是教學過程的基本環節，是檢驗課堂和實踐教學質量的重要手段。傳統《計算機操作系統》課程是通過期末考試試卷的結果評價方式，偏重理論知識考核。針對本課程的要求，有必要改革課程考評標準，充分發揮考核評價體系的積極導向作用。在具體的考核評價中，將課程實踐的過程評價與實踐結果評價相結合，構建開放式、全程化的考評體系。在該課程總評成績中，平時成績占50%，期末成績占50%。平時成績的給定綜合考量學生出勤、課堂提問、課程實驗、課后作業、項目設計和完成情況等，能有效地將學生自主學習等情況納入考評體系。通過改革課程考核評價的內容、形式和方法，充分體現了CDIO模式下的工程能力培養目標，有效促進學生在注重實踐、積極參與的精神和動手能力等方面的培養，基本達到了強化專業學習基礎、突出工程能力的培養目標。

這幾年，通過構建CDIO模式下的《計算機操作系統》教學改革實踐，我們將CDIO理念的全過程應用到《計算機操作系統》課程教學中，使學生在工程實踐訓練中提升創新能力、團結協作能力和專業知識的學習能力。今后，我們將進一步探索與實踐CDIO模式在其他計算機課程的教學與實踐教學中的運用，以期培養出更多滿足社會需求、具有工程實踐能力、團結協作能力和創新精神的計算機應用開發人才。

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基金項目：廣西高等教育教學改革工程項目（2012JGA272）；桂林航天工業學院教學研究項目（2011JB10）

作者簡介：齊燦（1979-），女，湖南湘潭人，講師，碩士，研究方向為計算機應用。