“3+4”分段培養模式中操作系統課程資源的建設

李紅衛 侯雪亞 蔡秋茹 白鳳娥

摘? 要： 闡述了計算機科學與技術專業“3+4”分段人才培養模式中操作系統課程資源的開發步驟。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，編寫出操作系統課程教學大綱，進而確定編寫操作系統教材的詳細計劃及數字化資源建設內容。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”分段培養模式; 計算機科學與技術專業; 操作系統教材; 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與兩所中等職業學校開展“3+4”分段培養試點項目，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。

“3+4”人才培養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的新體制;構建一個人性化教育教學生態[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”分段培養模式中操作系統課程資源建設為例介紹課程資源的建設步驟及成果。

1 操作系統課程資源開發指導思想和開發目標

操作系統課程是“3+4”計算機科學與技術專業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，該課程在人才培養方案中占據十分重要的地位，開發操作系統教材對分段合作培養應用型本科人才非常重要。因此，項目組成立了操作系統課程資源開發小組，開發一套專業理論與專業實踐融合、專業內容與教育教學內容融合的教材，進而可以構建體現以學生為本、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的操作系統課程學習資源。課程資源開發成果主要體現以下特征：①可用性與應用性?；诂F代職教理念、技術、方法與經濟產業的發展，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實踐做到資源的可應用性。②專業性與綜合性。體現“3+4”人才培養專業化特征，以學生為中心，成果為導向，與軟硬件系統開發相結合，體現專業性與綜合性。③科學性與系統性。遵循“3+4”分段培養模式中教育教學規律，以《高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告暨專業規范》中的操作系統教學要求為基礎，努力體現專業理論與專業實踐的融合，專業內容與教育教學內容的融合。

2 操作系統課程資源開發步驟

操作系統課程資源開發步驟如圖1所示。

2.1 操作系統教學內容和教材分析

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

目前，國內外出版的操作系統教材非常多，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。具有代表性的教材有湯小丹等主編的《計算機操作系統》和費翔林等主編的《操作系統教程》，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教材時可以借鑒這些優秀教材的優點，使得編寫出的教材適合“3+5”本科階段學生使用。

2.2 操作系統課程教學調研

首先查閱近年來發表的有關操作系統教學內容、教學方法、教材、實踐方面的文獻，理清操作系統課程教學中存在的問題，明確操作系統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，根據收集到的調查問卷，發現有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課程是計算機類專業的核心課程，它是構建計算機鄰域知識的堅實基礎，通過操作系統課程的學習，理清了操作系統的基本概念、整體結構和運行機制以及操作系統各功能模塊實現中涉及的基本算法、方法和技術，在專業素養，包括系統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學生使用這一問題的調查總結如下：操作系統課程是培養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知識的調查總結如下：根據操作系統課程的特點，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

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

第一，操作系統課程理論性強，概念多且抽象。要使學生在理解操作系統概念的基礎上來理解操作系統的實現原理、技術和方法，構建操作系統的知識體系，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，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，使得對并發程序設計理解不夠透徹，結果導致學生遇到并發問題時不知所措。

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

綜上所述，開發一套適合“3+4”計算機科學與技術專業本科階段的操作系統教材非常必要。

2.3 制訂操作系統課程教學大綱

在前面調研的基礎之上，制訂操作系統課程教學大綱，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本科階段在操作系統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、課程內容確定的依據。⑤課程基本內容和學時分配。根據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能力培養的基本規律，科學設計學習性工作任務和實踐教學環節，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

根據操作系統課程教學大綱，制訂操作系統教材的詳細編寫大綱，教材開發要求如下：

⑴ 遵循從精從簡原則，突出理論基本點，講清技術發展脈路，導入最新知識應用。根據師生反饋意見，結合實際教學中的體會，討論操作系統理論、技術和應用的最新發展。另外，從授課對象角度出發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操作系統的應用，優化Linux操作系統的實踐實訓內容，將實踐內容嵌入到每個章節中，讓學生通過實踐去體會理解操作系統的本質，真正領會操作系統的工作原理、設計目標，并能熟練使用Linux操作系統，擴展計算機思維，為今后專業的發展打下堅實的基礎。

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。在操作系統課程教學中，可以采用情景教學法、比喻教學法、啟發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的實踐，以此來培養學生的動手能力、創新能力以及編程能力。

2.5 操作系統教材的配套數字化資源。

通過對現有操作系統數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，開發操作系統教材的配套數字化資源。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增加重點章節的微課視頻。②建設操作系統泛亞網絡課程，學生隨時隨地學習、做作業、自測。③開發操作系統學習微信公眾號（jsutOS），發布與操作系統相關的文章，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人才培養的操作系統教學方法

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。根據學生學習的特性，研究各種適合操作系統課程的教學方法，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步驟進行項目的設計與實現。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節，該方法以學生為中心，提高學生的綜合實踐能力，培養學生獨立思考、自主學習和分析研究解決問題的能力[6]。

4 結束語

操作系統課程是計算機科學與技術專業的核心課程，本課程對于“3+4”人才軟硬件設計能力培養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，把操作系統的原理、技術、方法綜合起來，使學生對操作系統有一個形象、系統的了解，加深學生對操作系統知識的學習和掌握。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。項目組還開發了豐富的數字化資源，促進了理論與實踐融合、專業內容與教育教學內容的融合的思想。本套教材和數字化資源在我校2016級“3+4”計算機科學與技術專業試用，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”銜接人才培養模式探究[J]. 江蘇教育，2015.1：47-48

[3] 代仕芳，李燕.“操作系統”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.操作系統課程改革的啟發和思考[J].計算機教育，2017.2：34-37