操作系统翻转课堂与传统模式比较研究

于 红，冯艳红，林远山，王 芳，黄 璐（大连海洋大学 信息工程学院，辽宁　大连　116023）



操作系统翻转课堂与传统模式比较研究

于 红，冯艳红，林远山，王 芳，黄 璐
（大连海洋大学 信息工程学院，辽宁大连116023）

摘 要：从理论知识掌握、能力培养、学生评价等方面对操作系统课程中翻转课堂教学模式与传统教学模式进行比较研究，指出传统教学模式在培养学生的归纳总结能力方面效果显著，而翻转课堂模式特别对培养学生的问题求解能力和问题分析能力成效显著。

关键词：翻转课堂；操作系统；传统教学模式

0　引　言

由于操作系统课程理论性强、概念及算法较多、知识抽象，需要采用合适的教学模式开展教学，对教师的教学和学生的学习都是很大的挑战，如何搞好操作系统课程教学，提高教学效果引起学者们的广泛关注[1-4]。是否可以将翻转课堂教学模式[5-10]应用于操作系统课程教学？传统教学模式和翻转课堂教学模式在人才培养方面的差异是什么？这些问题都值得我们思考。

1　翻转课堂教学模式概述

对于翻转课堂的研究很多，但是目前还没有一个翻转课堂的通用定义。文献[11]中给出翻转课堂的定义，即传统课堂上课内做的事情在翻转课堂模式中要在课外做，反之亦然。这个定义过于简单，其实翻转课堂并不是简单地把课内的事情拿到课外做，课外的事情拿到课内做，而是课堂内教师和学生地位的翻转，传统教学模式中教师主导课堂，学生被动接受知识；翻转课堂模式中学生主导课堂，教师辅助学生学习；传统教学模式学生在课堂内进行知识的学习，通过课后作业完成知识的内化，而翻转课堂模式学生课前完成知识的学习，课堂内在教师的辅助下完成知识的内化。总而言之，如果把教学过程分为课前、课中、课后3个阶段，教学过程中的角色包括教师和学生两类角色，那么，两种模式中教师和学生所要完成的基本任务变化不大，差异在于完成这些任务的次序和时间节点以及不同阶段师生角色的变化。翻转课堂模式学生由被动学习变为主动学习，教师则由课堂的主导者变为课堂教学的辅助者。

2　研究方法及过程

合理的研究方法要求研究环境是真实的、数据收集方法是可信的、数据分析方法是科学的。为保证研究结果的客观性、可信性，笔者以大连海洋大学操作系统课程教学的真实授课环境为背景，收集课程教学中的真实数据，采用定量研究方法进行数据收集和分析。

2.1研究方案设计

最初设计的备选方案有3个。

方案1：采用准实验设计方案的不相等试验组控制组前后测准实验设计[12-13]。2012届学生（2014—2015学年第1学期修读操作系统课程）为控制组，采用传统教学；2013届学生（2015—2016学年第1学期修读操作系统课程）为试验组，采用翻转课堂教学。最后以两组学生的单元测试、期中、期末考试成绩的定量分析结果作为教学效果评价依据，以学生对课程认知调查问卷的定量分析结果作为学生对教学模式的主观评价依据。

方案2：与方案1的设计方法相同，只是被测对象不同，以计算机2012—1班为控制组，采用传统教学；计算机2012—2班为试验组，采用翻转课堂教学，评价依据同方案1。

方案3：采用基于教学内容的单组被试测试试验设计。计算机2012级的全体学生均为被试学生，在操作系统课程中选择8个单元教学内容，其中4个单元作为试验单元，另外4个单元作为对照单元，每个试验单元均有一个对应的、具有可比性的对照单元与之对应。最后以每个单元的单元测试成绩的定量分析结果作为教学效果评价依据，以学生对课程认知调查问卷的定量分析结果作为学生对教学模式的主观评价依据。

由于不同年级学生的入学成绩有差异，两届学生的基础、学习能力等也有较大差异，方案1不符合不相等试验组控制组前后测准实验设计中“只有当两个组在考证问题上原有水平相接近时，才能进行该种准试验研究”这一基本条件。同样，由于计算机2012—1班和计算机2012—2班学生前4学期的平均成绩、不及格率等差异较大，因此方案2也不符合不相等试验组控制组前后测准实验设计“只有当两个组在考证问题上原有水平相接近时，才能进行该种准试验研究”这一基本条件。在方案3中，由于采用单一组，因此不存在被试对象之间的差异。方案3通过比较同一组学生用不同的教学模式学习不同内容的学习效果，只要进行比较的内容难度相当、特点相近，就符合“只有当两个组在考证问题上原有水平相接近时，才能进行该种准试验研究”这一基本条件，因此只有方案3从理论上讲是可行的。所采用的方案设计如下：

1）选取试验内容。

为保证试验结果的可信性，试验单元和对照单元的内容类别相同，难度相当，考查的能力一样，同时为了测试教学内容与教学模式的适应度，分别选择了概念类和算法类教学内容。为了避免偶然性因素对试验结果的影响，每类内容选择两个单元，试验内容和对照内容各选4个单元，所选择的教学内容见表1。

在表1中，同一组的两个单元D1与S1、D2与S2、D3与S3、D4与S4对应，二者内容类别相同，考查的能力一样，难度相当，因此具有可比性，从而保证试验结果的可信度。

2）组织教学，收集数据。

为了保证教学的正常进行，按照课程教学大纲组织教学。在教学过程中，对表1中的8个知识单元分别按照表1约定的教学模式组织教学，并在每个单元教学结束后进行单元测验，以收集定量分析数据。一方面，单元测验可以考查学生学习的总体效果，据此对两种教学模式进行比较；另一方面，单元测验试卷可以分别考核学生的概念理解能力、问题分析能力、归纳总结能力、问题求解能力，从而全面、客观地比较两种教学模式在各种能力培养效果上的优劣。在学期结束后进行教学模式评价调查问卷，收集学生对教学模式的主观评价数据，该问卷主要考查教学模式的人性化程度、满足学生个性化学习需求程度、学生的课堂参与度、学生的课堂注意力集中度、学习知识的系统性、学生对教学模式认可度等无法通过单元测验获得的指标。

表1　操作系统教学模式比较研究试验教学内容

3）数据分析。

采用统计的方法对收集到的数据进行定量分析，并在数据分析的基础上得出结论，提出下一步工作计划。

2.2研究过程

1）研究目的及内容。

定量研究的目的是通过对研究对象的定量分析得出一般性结果，揭示研究对象的一般规律；要客观地评价两种教学模式，需要揭示两种教学模式的一般性结果，因此需要进行定量研究。本文主要通过对试验单元和对比单元中对应内容的单元测试成绩进行比较分析，得到两种教学模式对每一类教学内容的适用性；通过分析问卷调查结果得出学生对两种教学模式的认可度。

2）数据收集。

收集测试成绩的目的是评价学生的学习效果。传统教学模式的课后作业能起到巩固知识的作用，也作为单元知识学习的一部分。因此，在每一个单元知识讲解结束后，下一次课上进行上一单元内容的测验，D1、S1、D4、S4的试卷题型为选择题和填空题；D2、S2、D3、S3的试卷题型为选择题和算法题，每张试卷的满分均为100分。

调查问卷的目的是考查学生对两种教学模式的接受程度，主要从人性化程度、满足学生个性化学习需求程度、学生的课堂参与度、学生的课堂注意力集中度、学习知识的系统性、学生对教学模式认可度几方面对学生进行调查。由于学生对两种教学模式的评价并不是非黑即白的，而是对每一个指标都有一定的认可度。因此，问卷参考CUCEI五级量表进行设计[6]，每个指标都是按照从5（认可度最高）到1（认可度最低）的顺序设置选项，如教学模式的人性化程度选项分别为：非常人性化（5分）、比较人性化（4分）、人性化（3分）、不太人性化（2分）、不人性化（1分）。每个指标的最后评价结果是计算所有学生对该指标的评价得分均值。考虑到学生在学习过程中对两种教学模式的认识会有波动，因此在学期结束的时候做一次调查问卷能全面了解学生对两种教学模式的评价。

3　研究结果

3.1单元测试成绩分析

各个单元测试成绩平均分如图1所示，其中试验单元采用翻转课堂教学模式，对照单元采用传统教学模式。从图中可以看出，除了第1组外，其他各组中翻转课堂教学模式的单元测试成绩平均分均高于传统教学模式，说明翻转课堂教学模式的教学效果总体上优于传统模式。图2给出了各个单元测试成绩的标准差。从图中可以看出，翻转课堂模式的标准差均高于传统模式，说明翻转课堂模式的测试成绩两极分化的情况比传统模式严重。

图1　单元测试成绩均值比较

图2　单元测试成绩标准差比较

学生各种能力测试结果如图3所示。从图中可以看出，翻转课堂模式学生的问题分析能力和问题求解能力强于传统教学模式，而传统教学模式学生的归纳总结能力要强于翻转课堂模式，两种模式学生的概念理解能力基本一致。

3.2调查问卷结果分析

单元测试的成绩反映学生的学习效果，而调查问卷则反映学生对两种教学模式的主观态度，调查问卷数据的分析结果如图4所示。从图4可以看出，学生对翻转课堂模式的人性化程度、满足学生个性化学习需求程度、课堂参与度、课堂注意力集中度、教学模式认可度等方面的评价均高于传统教学模式，但是对于学习知识的系统性评价则不如传统教学模式，说明翻转课堂模式缺乏系统的教学过程，使学生产生知识点零散、不够系统的感受。

图3　四种能力测试结果比较

图4　学生对两种教学模式的评价结果比较

4　结　语

无论采用哪种教学模式，都需要对该教学模式进行进一步研究，有针对性地解决存在的问题。对于翻转课堂模式，一方面需要深入研究产生两极分化的根本原因，并从根本上解决问题，使所有的学生都能从中受益；另一方面，需要精心设计教学过程，提高对学生归纳总结能力的培养，注重知识的系统性，使学生的能力得到全面提高。对于传统教学模式，需要通过教学方法和教学手段的改革提高对学生分析问题和解决问题能力培养的效果。下一步的工作就是对两种教学模式进行深入研究，提出适合于普通本科计算机专业操作系统课程教学的教学模式，努力提高计算机专业教学水平。

参考文献：

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[3] 叶俊民, 李源, 周伟, 等. 操作系统原理理论与实践课教学研究[J]. 实验室技术与管理, 2010, 27(9): 171-173.

[4] 于红, 何南, 冯艳红, 等. 在操作系统课程教学中培养学生创新能力[J]. 计算机教育, 2010(6): 12-14.

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[13] 骆大森. 准实验设计＜续完＞[J]. 教育科研情况交流, 1984(6): 46–49.

（见习编辑：赵盼；编辑：宋文婷）

第一作者简介：于红，女，教授，研究方向为高等教育教学、数据库、数据挖掘等，yuhong@dlou.edu.cn。

基金项目：辽宁省普通高等教育本科教学改革项目（UPRP20140492）。

中图分类号：G642

文章编号：1672-5913(2016)04-0143-04