操作系統(tǒng)課程線上線下混合式教學(xué)設(shè)計

代仕芳 李燕 查利娟

（南京財經(jīng)大學(xué)信息工程學(xué)院 江蘇 南京 210003）

操作系統(tǒng)作為計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，由許多概念、設(shè)計思想及算法等構(gòu)成，具有概念多、理論性強(qiáng)、較抽象等特點。操作系統(tǒng)課程教學(xué)［1-2］主要采用傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方式，以教師課堂面授為主，學(xué)生則被動接受，這種教學(xué)方式的好處在于教授的內(nèi)容多、效率高，但卻忽略了學(xué)生的個體差異及在學(xué)習(xí)中的積極性和主動性，且受時空限制，不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。對于高等教育來說，除了傳授必要知識之外，更要培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考和自主學(xué)習(xí)的能力，為其即將步入社會做好準(zhǔn)備。

隨著云計算、云存儲、5G 等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，知識的傳播方式和渠道更為廣泛，慕課、微課、金課等一系列不再受時空限制的新型線上教學(xué)模式［2］在國內(nèi)各級各類教育中掀起了一股熱潮。在這種新型的線上教學(xué)模式下，學(xué)生個體可以根據(jù)自身情況自主設(shè)置學(xué)習(xí)目標(biāo)，選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，有助于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，輕松實現(xiàn)個性化教學(xué)。2020年初，新冠疫情推動了在線教學(xué)快速地推廣與普及，雨課堂、超星學(xué)習(xí)通、中國大學(xué)MOOC等［3］各種在線教學(xué)平臺和教學(xué)工具得到空前的應(yīng)用和發(fā)展。

但伴隨著其迅速發(fā)展的同時，在線教學(xué)自身存在的問題也逐漸凸顯出來［4］，學(xué)生自我管理能力較差、教學(xué)管理水平不高、教學(xué)平臺建設(shè)不足等問題使得教學(xué)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離期望值。熱潮過后，冷靜分析傳統(tǒng)的線下課堂和新型線上教學(xué)模式各有利弊（見表1），在一定程度上優(yōu)勢互補(bǔ)，因此，圍繞二者有機(jī)結(jié)合的混合式教學(xué)模式逐漸進(jìn)入人們的教學(xué)研究視野范圍之內(nèi)［5-6］。

表1 線上線下教學(xué)模式比較與分析

本文旨在探索線上線下混合式教學(xué)在操作系統(tǒng)課程中的應(yīng)用與實施，針對學(xué)生個體差異，讓學(xué)生根據(jù)自身情況有選擇地進(jìn)行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)和提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，達(dá)到自我提高和自我突破，力求讓每個學(xué)生都能有所進(jìn)步，以培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才。

1 操作系統(tǒng)課程混合式教學(xué)方案選擇

線上線下混合式教學(xué)模式［5］是學(xué)生在教師團(tuán)隊的指導(dǎo)下，改變傳統(tǒng)單一的課堂教學(xué)為課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)線上學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)模式。在混合教學(xué)模式下，教師可以根據(jù)課程特點和學(xué)生情況，有針對性地設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生個體差異，設(shè)計層次式的教學(xué)目標(biāo)。基于混合式教學(xué)對線上線下教學(xué)側(cè)重不同，可將混合教學(xué)大致分成“線上為主，線下為輔”和“線下為主，線下為輔”兩種混合式教學(xué)方案。

1.1 “線上為主，線下為輔”的混合式教學(xué)方案

這種教學(xué)方案以學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)為主，線下教學(xué)針對重難點知識、個體差異進(jìn)行個性化的輔導(dǎo)，并組織互動答疑，輔助學(xué)生順利完成課程學(xué)習(xí)。這種側(cè)重于線上教學(xué)的混合式教學(xué)方案適應(yīng)于以下幾種情況的課程。

（1）在線資源建設(shè)較為完備的課程。課程建設(shè)周期長、開銷大。

（2）課程內(nèi)容短小精悍的選修課程。這種課程內(nèi)容不多，建設(shè)在線資源的開銷不大，且學(xué)生能快速完成學(xué)習(xí)任務(wù)拓展知識面。

（3）專業(yè)性不強(qiáng)的通識類課程。這類課程專業(yè)性不強(qiáng)，學(xué)生能夠輕松地自學(xué)完成課程內(nèi)容。

1.2 “線下為主，線上為輔”的混合式教學(xué)方案

這種混合式教學(xué)方案以線下教師導(dǎo)學(xué)為主，學(xué)生可以利用線上資源輔助性地查漏補(bǔ)缺或進(jìn)行知識拓展。這種方案適用于課程內(nèi)容多、專業(yè)性強(qiáng)、線上資源建設(shè)不充分的課程。

線下課堂教學(xué)的主要任務(wù)有：（1）講授操作系統(tǒng)課程的主要內(nèi)容；（2）指導(dǎo)學(xué)生對線上的學(xué)習(xí)資源有針對性地學(xué)習(xí)；（3）對學(xué)生的線上/線下的學(xué)習(xí)結(jié)果及時地給予反饋。

線上網(wǎng)絡(luò)課程的主要任務(wù)是：（1）彌補(bǔ)課堂時間有限的不足，提供在線學(xué)習(xí)資源，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；（2）針對學(xué)生個體化差異，不同的學(xué)生可以根據(jù)自身情況有選擇在線學(xué)習(xí)內(nèi)容，如接受力較差的學(xué)生，課堂上接受知識有限，課后可利用線上課堂查漏補(bǔ)缺，而對于能力較強(qiáng)的學(xué)生，可完成部分在線自主學(xué)習(xí)內(nèi)容；（3）利用在線課程的作業(yè)考試、學(xué)習(xí)時長統(tǒng)計等功能，幫助教師快速掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

操作系統(tǒng)課程作為專業(yè)主干課，具有概念多、原理性強(qiáng)、較抽象的特點，完備的線上課堂建設(shè)周期長、開銷大，且受辦學(xué)歷史和辦學(xué)特色的影響，不同的學(xué)校對該課程的要求不同、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容都不盡相同，有限的幾套在線操作系統(tǒng)課程不能完全符合各校的操作系統(tǒng)課程要求。此外，“線上為主，線下為輔”的混合式教學(xué)方式是以學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)為主，而課程內(nèi)容較多會影響學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和積極性。

綜上所述，第二種混合式教學(xué)方案更加適用于操作系統(tǒng)課程。線下課堂教學(xué)為主、線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為輔的混合式教學(xué)方案既能充分發(fā)揮課堂教學(xué)的優(yōu)勢，如教授內(nèi)容多、面對面溝通方便順暢、能及時直觀地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、快速地進(jìn)行課程進(jìn)度調(diào)整等，還可以利用線上資源，設(shè)計層次式教學(xué)目標(biāo)，針對個體差異，進(jìn)行個性化教學(xué)，同時培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。這種線上教學(xué)為輔的混合教學(xué)方式能夠快速地完成由單一課堂教學(xué)向混合式教學(xué)轉(zhuǎn)換過程，線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)僅擔(dān)任輔助教學(xué)的角色。混合式教學(xué)課程建設(shè)之初自主課程資源有限，此時，可以借用部分現(xiàn)有的網(wǎng)上教學(xué)資源，后期再逐步豐富與完善。

2 操作系統(tǒng)課程混合式教學(xué)體系的建設(shè)

混合式教學(xué)模式并不是線上與線下的簡單機(jī)械相加，而是學(xué)生利用線上平臺和線上資源自主學(xué)習(xí)、練習(xí)、討論和提問，解決線下教學(xué)的時空限制問題。線下課堂主要進(jìn)行課程導(dǎo)學(xué)、對課程重難點講解、監(jiān)督指導(dǎo)學(xué)生完成線上任務(wù)和線下答疑，通過線上線下穿插交互式的教學(xué)方式，將傳統(tǒng)學(xué)生被動學(xué)習(xí)的面授式教學(xué)模式向以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的混合式教學(xué)模式轉(zhuǎn)換，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和興趣，鍛煉學(xué)生獨立思考的能力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，優(yōu)化學(xué)習(xí)效果。因此，混合式教學(xué)的操作系統(tǒng)課程建設(shè)尤為重要，且相比于單一的教學(xué)模式，混合式教學(xué)下的課程建設(shè)更加繁雜［7］。

本節(jié)從混合式教學(xué)的操作系統(tǒng)層次化教學(xué)目標(biāo)、課程內(nèi)容及配套的考評體系3個方面全面建設(shè)混合式教學(xué)的操作系統(tǒng)課程體系。

2.1 混合式教學(xué)下的層次式教學(xué)目標(biāo)

操作系統(tǒng)課程作為計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的必修課程，教學(xué)的目標(biāo)不僅要求學(xué)生能夠掌握基本的實現(xiàn)原理及方法，更希望學(xué)生通過學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)這一大型系統(tǒng)軟件，掌握軟件設(shè)計開發(fā)的基本思想，提高軟件開發(fā)能力。而學(xué)生個人情況和自身能力的差異決定設(shè)置統(tǒng)一的教學(xué)目標(biāo)，不僅無法很好地達(dá)成預(yù)期的教學(xué)效果，還會挫敗學(xué)習(xí)信心和學(xué)習(xí)熱情。

因此，混合式操作系統(tǒng)課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)計成層次式結(jié)構(gòu)，學(xué)生可根據(jù)自身能力和興趣完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，達(dá)成不同的教學(xué)目標(biāo)。這種層次式的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計讓學(xué)生具有了自主選擇權(quán)，可根據(jù)自己的實際情況選擇相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，提升學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)潛力。

此外，為了鼓勵學(xué)生不斷地提高和突破自己，可以為不同層次的教學(xué)目標(biāo)設(shè)置不同的績點，鼓勵學(xué)生選擇更高難度的內(nèi)容，以期每個學(xué)生在學(xué)習(xí)完操作系統(tǒng)課程后，自身知識儲備和能力都有所突破和提高。本課題考慮將教學(xué)目標(biāo)設(shè)計成3個層次。

（1）了解操作系統(tǒng)軟件的基本組成及工作原理和方法，這一目標(biāo)重點在于理論知識的理解與掌握。

（2）能將基本的原理和算法轉(zhuǎn)換成代碼，完成小的功能模塊的代碼實現(xiàn)，如小型文件系統(tǒng)、連續(xù)內(nèi)存分配和回收算法等，這部分目標(biāo)不僅要求能夠很好地掌握理論知識，還要有一定的實踐能力，需要配套一定的實驗課時。

（3）掌握并行開發(fā)的思想，并運(yùn)用到實際的軟件開發(fā)中去。這一教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)不僅需要充分掌握理論知識，也不再是小規(guī)模的代碼實現(xiàn)，而是要求能靈活運(yùn)用已學(xué)操作系統(tǒng)軟件開發(fā)思想和算法工作原理到新的軟件項目開發(fā)中去。這一目標(biāo)的達(dá)成只靠書本知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要大量的拓展知識，還需要學(xué)生具有優(yōu)秀的理解力和編碼能力。

這3個教學(xué)目標(biāo)難度從易到難，逐層遞進(jìn)，并需根據(jù)其難易程度設(shè)置合適的績點。

2.2 混合式教學(xué)的操作系統(tǒng)課程內(nèi)容建設(shè)

混合式教學(xué)的課程建設(shè)與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)的課程內(nèi)容相比，不同點在于除了建設(shè)線下課程內(nèi)容外，還需建設(shè)在線課程內(nèi)容。因為有了線上課程做補(bǔ)充，混合式教學(xué)中的線下課程內(nèi)容建設(shè)相對于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)課程內(nèi)容建設(shè)來說可以相對簡單一些。基于專業(yè)課程的特點，現(xiàn)有在線資源無法完全符合本校操作系統(tǒng)課程的教學(xué)需求，混合式教學(xué)的操作系統(tǒng)課程內(nèi)容的建設(shè)重點還是在于線上課程的建設(shè)。

線上課程的資料來源主要有兩種方式：（1）教師自己準(zhǔn)備視頻課件討論練習(xí)等資源，上傳到線上課程供學(xué)生學(xué)習(xí)，這種方式能夠完全按照老師的教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)內(nèi)容配置線上資源，但需要較長的線上課程建設(shè)時間，教師個人在短時間內(nèi)難以完成；（2）教師根據(jù)自己課程的內(nèi)容尋找合適在線教學(xué)課程，購買并使用現(xiàn)有在線課程的教學(xué)資源，建立異步SPOC 課程，這種方式教師不需要自己建設(shè)網(wǎng)上課程，能夠快速實踐混合式教學(xué)，但利用現(xiàn)有在線教學(xué)資源需要付費(fèi)購買。

本文所述混合式教學(xué)設(shè)計側(cè)重于線下課堂，因此，線上課程無需對課程整體內(nèi)容進(jìn)行全面建設(shè)，操作系統(tǒng)課程線上內(nèi)容可從以下3個方面著手。

（1）為彌補(bǔ)線下課堂教學(xué)課時有限的不足，需要建設(shè)有效的在線平臺，以快速完成練習(xí)、測試、討論、等環(huán)節(jié)的工作。因此，在線課程需要建設(shè)的首要任務(wù)就是建設(shè)完備的教學(xué)素材庫內(nèi)容。包括課件、練習(xí)、討論等內(nèi)容，以供學(xué)生下載學(xué)習(xí)及在線交流。

（2）僅針對需要補(bǔ)充線上資源加強(qiáng)和鞏固少量重難點課程內(nèi)容，為了貼合實際教學(xué)內(nèi)容，這部分重難點在線資源建設(shè)需要教師團(tuán)隊自己錄制，教師可以通過釘釘、群課堂、雨課堂等教學(xué)工具或軟件完成重難點在線課程內(nèi)容的制作，成本開銷小，且制作周期短。

（3）為實現(xiàn)層次式個性化教學(xué)目標(biāo)，對于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生或基于學(xué)生的興趣點的差異，需要利用在線課程補(bǔ)充拓展課程內(nèi)容。針對這部分在線資源建設(shè)，教師團(tuán)隊可以收集現(xiàn)有相關(guān)免費(fèi)在線資源，可以是網(wǎng)頁、論文或視頻，這部分在線課程內(nèi)容的建設(shè)需要配合層次式教學(xué)目標(biāo)和考評結(jié)果不斷地更新和擴(kuò)充。

2.3 線上線下混合式教學(xué)考評體系的建設(shè)

混合式操作系統(tǒng)課程建設(shè)完畢及層次式教學(xué)目標(biāo)設(shè)定后，還需要一套與之相對應(yīng)的考評機(jī)制，以督促和激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮線上線下混合式教學(xué)的優(yōu)勢。為了加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊意識和合作精神，考慮設(shè)立學(xué)習(xí)互助小組，在分組的前提下，提出小組考評和個人考評雙重機(jī)制。

每次課前，教師在線上教學(xué)平臺發(fā)布本次課的學(xué)習(xí)任務(wù)，包括簽到、練習(xí)、討論等，并安排組長督促組員積極參與并按時完成。教師根據(jù)學(xué)生個人的在線視頻和課件的學(xué)習(xí)時長、每次練習(xí)得分、線上討論等情況給出學(xué)生個人平時成績，再根據(jù)每組的學(xué)生的綜合完成情況給出每組每次的小組評分。而期末總評時，學(xué)生的平時總評成績?yōu)椤?0%×個人平時成績+40%×小組平時成績”，即綜合考慮個人和小組，培養(yǎng)團(tuán)隊意識，提倡合作精神，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)小組互助作用，達(dá)到相互監(jiān)督、相互幫助、共同進(jìn)步的目的。最后，每個學(xué)生課程的總評成績?yōu)椤?0%×期末考核成績+30%×學(xué)生平時總評成績”。

就目前來看，期末閉卷考試的課程評價方式相對來說還是較為公平公正，能反映出學(xué)生實際學(xué)習(xí)效果的一種考核方案。因此，在本文所述考評體系中，期末考核的比重稍大，一般設(shè)置70%，教師也可根據(jù)實際情況來調(diào)整期末所占比例。

3 操作系統(tǒng)課程混合式教學(xué)的實施

3.1 操作系統(tǒng)課程的線上線下混合教學(xué)

實施過程涉及教師和學(xué)生兩種角色從課前、課中、課后3個階段來具體落實。

3.1.1 教師

課前，教師充分準(zhǔn)備課程資料并做好線上課程建設(shè)，包括課件、視頻、練習(xí)、討論，并做好學(xué)生分組，設(shè)置組長，目的是形成互助學(xué)習(xí)模式，學(xué)生之間相互監(jiān)督、相互學(xué)習(xí)，且便于管理。另外，組長可以幫助教師完成一些輔助性的工作，如收發(fā)作業(yè)、一對一輔導(dǎo)其他學(xué)生等，減輕教師的工作量。課中，教師進(jìn)行線下課程教學(xué)，主要包括重難點講解、線下課程導(dǎo)學(xué)、學(xué)習(xí)檢查與反饋，并布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)任務(wù)等。課后，教師需要整理教學(xué)進(jìn)度、發(fā)布在線練習(xí)、在線學(xué)情分析、平時成績記錄和上傳、在線解答學(xué)生疑問。

3.1.2 學(xué)生

課前，學(xué)生根據(jù)教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)，借助網(wǎng)上教學(xué)平臺自主提前預(yù)習(xí)在線課程內(nèi)容，小組內(nèi)可利用在線教學(xué)平臺交流討論。課中，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)教師的重難點講解、與教師面對面溝通交流、線下小組討論等。課后，根據(jù)教師的教學(xué)任務(wù)安排和重難點提示，自主復(fù)習(xí)，并完成教師布置的課后練習(xí)、討論。

具體的混合式教學(xué)實施過程如圖1 所示，教學(xué)過程中主要涉及教師和學(xué)生兩個參與方，每方分課前、課中、課后3 個階段參與到混合式教學(xué)中來，且這3 個階段對參與雙方來說都是一個循環(huán)往復(fù)的過程，各參與方各階段的主要任務(wù)，在上面的已經(jīng)充分介紹過了；值得注意的是教師的線下課堂教學(xué)會影響學(xué)生課前、課中、課后3個階段的工作，如線下課堂中教師會布置學(xué)生下次課前的預(yù)習(xí)任務(wù)，講解這次課程的重難點，布置本次課的課后作業(yè)及復(fù)習(xí)任務(wù)等；學(xué)生的課前的在線交流和討論會反饋到教師課前準(zhǔn)備工作，決定這次課堂介紹的重難點內(nèi)容；學(xué)生的課中學(xué)習(xí)、提問、交流、討論等會直接反饋到教師的線下課堂中來，讓教師直觀地感知教學(xué)反饋和教學(xué)結(jié)果；學(xué)生課后作業(yè)的提交情況，會被教師的課后作業(yè)批改、平時成績的記錄所感知，進(jìn)一步影響后續(xù)課程教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)的制定，促進(jìn)教學(xué)的改進(jìn)與質(zhì)量的提高。通過圖1 可知，教學(xué)雙方不是相互獨立的，而是相互作用、相互促進(jìn)、相輔相成的有機(jī)整體。

圖1 雙角色三階段混合式教學(xué)實施過程

3.2 操作系統(tǒng)課程混合式教學(xué)中相互促進(jìn)的建設(shè)和實施過程

在具體的混合式教學(xué)操作系統(tǒng)課程建設(shè)和實施過程中，不是相互獨立、互不相關(guān)的，而是相互影響、相互促進(jìn)的過程，其具體表現(xiàn)為事先設(shè)定的層次式教學(xué)目標(biāo)指導(dǎo)操作系統(tǒng)線上線下課程內(nèi)容和考評機(jī)制的建設(shè)，配套的混合式教學(xué)考評機(jī)制得到的教學(xué)反饋來指導(dǎo)層次式教學(xué)目標(biāo)和課程內(nèi)容的調(diào)整。因此，在本文設(shè)計的操作系統(tǒng)混合式教學(xué)體系是由層次式教學(xué)目標(biāo)、課程內(nèi)容、考評機(jī)制構(gòu)成的三位一體有機(jī)循環(huán)整體。線上線下混合教學(xué)操作系統(tǒng)課程建設(shè)和實施過程是相輔相成、相互促進(jìn)的。

4 結(jié)語

線上線下混合式教學(xué)既能充分發(fā)揮線上和線下教學(xué)兩者的優(yōu)勢，又能避免單一教學(xué)存在的問題。本文探索了混合式教學(xué)在操作系統(tǒng)課程中的建設(shè)與實施，不僅詳細(xì)設(shè)計了基于混合式教學(xué)的操作系統(tǒng)課程建設(shè)與實施過程，還配套設(shè)計了對應(yīng)的層次式教學(xué)目標(biāo)和對采用混合式教學(xué)的操作系統(tǒng)課程的考評體系。在實際教學(xué)中，相比于單一的線上或線下教學(xué)來說，混合式教學(xué)更加適用類似于操作系統(tǒng)這樣課程內(nèi)容多、難度大的高校專業(yè)課程，更綜合考慮個體差異，有針對性地培養(yǎng)優(yōu)秀人才。本文采用線下課堂教學(xué)為主、線上教學(xué)為輔的混合式教學(xué)策略，相較于其他混合式教學(xué)策略來說，課程建設(shè)的速度更快、開銷更小，配套的層次式教學(xué)目標(biāo)和考評體系更有利于個性化的教學(xué)的實現(xiàn)。