操作系统翻转实验课堂探析

鲁向前，谢垂益（韶关学院 数学与统计学院， 广东 韶关 512005）

操作系统翻转实验课堂探析

鲁向前，谢垂益
（韶关学院 数学与统计学院， 广东 韶关 512005）

操作系统实验教学是操作系统教学的难点，文中对相关文献进行分析总结，对翻转课堂的教学模式进行介绍，并通过操作系统翻转实验课的驱动力和可行性分析，指出翻转课堂教学模式是操作系统实验教学改革的一条可行之路，并在相关文献的基础之上结合笔者自身体会提出了一些操作系统翻转实验课实施过程中的具体措施。

操作系统；实验教学；翻转课堂

操作系统（Operating System，OS）是计算机专业的核心课程，也是各类信息类相关专业的专业基础课程，该课程理论性强，复杂度高，课程内容抽象。教师要在有限的学时内讲授好该课程以及学生能够较好的掌握该课程并具有一定的实践能力都不是一件容易的事。由于操作系统本身的复杂性等诸多客观因素的限制，课程教学大多以理论教学为主，并辅以模拟性实验进行教学。广大高校操作系统教师在教学中不断摸索经验，力求在良好理论教学框架基础上，不断的探索出更好的实验教学模式，以期在实验教学中能取得更好的效果。我国的操作系统教学特别是实验教学的探索依然处在较为艰难的摸索期中，还有较大的提升空间。笔者对一些相关文献进行了对比和总结，然后对翻转课堂在操作系统实验课中的驱动力、可行性进行分析，并提出操作系统翻转实验课的一些具体措施。

一、操作系统实验课改革的相关工作

国内高校广大操作系统教师在该课程的实验教学领域进行了孜孜不倦的探索，笔者从不同的侧重点介绍一部分相关的工作。

2008年，教育部启动了“高等学校计算机科学与技术专业核心课程（操作系统）教学实施方案研究”项目，并成立了操作系统课程教学实施方案研究组对操作系统课程教学实施方案展开研究。图1为该方案中关于操作系统实验体系结构的框架，将实验课程教学从实验难度上分成3个层次，从实验类型上分成4个等级［1］。该实验体系结构为大多数高校的操作系统实验教学提供了参考，各高校可以根据其自身实际情况进行定位，起到了很好的作用。

文献［2-3］中的基本思想是提出通过操作系统

图1 操作系统实验和实验体系结构

实验课来增强学生对操作系统原理的理解，提高学习兴趣，增强学生程序开发动手能力。操作系统源程序代码量巨大，复杂性程度高，阅读核心代码并进行修改、编译、运行及检验，对一般高校的大学生来说，要求过于苛刻。若能够达到图1中标为的层次或根据实际情况有选择的增加到标为的层次是比较恰当的。操作系统实验最原始的功能也是为了帮助理解操作系统内部原理，需完成真实的操作系统内部解剖、修改定制。在恰当的目标定位下，既能够较好的完成操作系统实验及理解相关的原理，又能够对数据结构和算法的程序开发能力有很好的提升作用。

文献［1，4-7］对操作系统实验教学的探讨中各有侧重，但核心思想都主张根据内容的难易程度以及学生的实际情况分层次进行教学。学习这门课程的学生由于自身基础不同、学习兴趣及学业目标存在差异，再加上课程本身的教学目标定位弹性较大，应该说这种观点是能够被大多数教师认可的。

文献［8］对非计算机专业操作系统实验教学方法进行了讨论，提出突出“原理—实例—实践”的具有专业特色的课堂教学与实验教学相结合新模式，实验内容中融入信息与通信工程专业、电子科学技术、自动化专业和信息安全专业的特色。这对非计算机专业的操作系统实验教学提供了有益的参考和借鉴。

对操作系统实验教学的文献远不止于此，在此不作过多列举和分析。广大操作系统高校教师如此密集地长期地对一个课程主题进行教学探讨和研究，从各个角度提出了各自的见解，充分反映了操作系统理论教学相对容易而实验教学存在相当大的难度，也反映了广大教师对解决这个难题的不满、焦虑和期盼。

二、操作系统翻转实验课堂的驱动力与可行性

翻转课堂也称颠倒的教室，是指教育者赋予学生更多的自由，把知识传授的过程放在教室外，让学生选择最适合自己的方式接受新知识，而把知识内化的过程放在教室内，以便同学之间、师生之间有更多的沟通和交流［9］。这种新颖的教学形式自提出以来就受到了广泛的关注，在学校教育的各个阶段、各个学科被加以实践，从开始的理论教学逐渐渗透到实验教学，研究内容越来越广泛。翻转课堂应用于实验教学，可让学生通过网络在实验室外进行自主学习并完成实验，而在实验室主要进行讨论和问题探究。将翻转课堂模型应用于实验教学有助于学生动手能力的提高，是新形势下教育教学改革的有益尝试。

文献［9］从普遍性的角度对翻转课堂的开展提出出审慎性的建议和观点，但从操作系统实验课程特殊性的角度看，认为在操作系统实验课中开展翻转实验课是一种较好的教学模式。文献［10］对操作系统实验教学过程中存在的不足之处做了较为详细的分析，并从教师与学生、实验室内与实验室外两个维度构建了较为实用的操作系统的翻转实验教学模式。笔者受文献［10］启发，结合自身工作实践，对操作系统翻转实验课的驱动力可行性、具体措施等方面展开论述。

1.驱动力

视频教学能帮助教师更生动形象的展现出在课堂上无法实际操作的内容，同时又真实的记录了教学内容，方便学习者能够随时随地反复学习，是现代化教学中必不可少的重要辅助工具。许多工科院校都频繁使用教学视频，给学生们展示了实际的教学过程，效果颇佳。

（1）内在驱动力。很多操作系统实验教学研究的相关文献都分析了操作系统实验教学存在的主要问题，例如：缺乏真实的实验教学环境、实验环境难于构造、教学学时不足、实验内容设计不合理、没有形成一个完整的实验体系、教育资源有限、学生基础不是很扎实、课程本身的复杂性等［1-8，10］。特别是实验环境的构造，由于条件的限制，许多高校并没有专用的操作系统实验室，主讲教师在自己的教学机器上配置实验环境并演示完整的实验过程并录制成视频是一种可行的解决方案。由于操作系统不但具有理论抽象性，而且产品还具有实物抽象性，操作系统教师很难像其他学科教师那样可以制作展示具体的教具来帮助学生构造抽象思维。笔者认为操作系统翻转实验课堂教学模式是有能力通过实验视频展现操作系统一些底层的构造或运行机制的。

（2）外在驱动力。当前，由于社会培训机构的迅猛发展，使得计算机相关课程的教学视频资源在网上越来越多，视频资源质量也越来越好，例如：许多技术人员都积极把网络视频教学资源作为其获取知识的一个重要渠道［11-12］。视频教学资源有利于反复学习、授课学时相对自由，学习者不受时间空间限制等，优点越来越受到广大师生的认同。许多高等院校的教学主管理部门以及各专业的一线教师也都普遍意识到这个问题，在学校内部开展各式各样的教学改革，如视频库建设、网络课程、精品课程等。在这些改革内容中，真正做视频教学资源特别是实验视频资源的不多，大多还是保持理论教学的形态。笔者认为微视频的教学方法可以适用于操作系统理论教学，而对于操作系统实验课，用微视频教学并不合适。笔者认为，把翻转实验课应用在操作系统实验教学中是非常有益的，而且相对于社会培训机构来说也是形势紧迫的。从目前来看，社会培训机构的视频教学资源多集中在一些实用开发技术层面，例如Java、C++、Web程序设计等，对于像操作系统核心实验这类理论性强、实用性不高但难度较大的实验，他们却较少涉及，从这个角度来说，高等学校的实验视频教学资源可以与社会培训机构的视频教学资源形成有益的补充。

（3）其他驱动力：包括操作系统在内的许多计算机核心技术及其产品都主要由以美国为主的发达国家提供，我国长期以来都处理跟随学习状态，这有技术形成的历史原因、市场原因、我国的应用主导性氛围原因以及操作系统本质上的复杂性原因。随着我国计算机软硬件技术、市场、科研能力的逐步成熟，真正国产化商业化的操作系统产品寄托着大多数国人的希望。在操作系统翻转实验课的开展过程中，丰富的操作系统实践教学视频资源在满足学生基本理论学习和基础实践认知的基础上，是有可能吸引和发掘出我国自己的操作系统天才和精英，使我国的操作系统进入加速发展和成熟的轨道。

2.可行性

（1）亲缘性。信息技术是翻转课堂中知识传播的主要载体，是翻转学习的先决条件，学校为学生提供网络和电脑从事学习成为了必需［9］。翻转实验课堂在视频录制及编辑处理、课堂实验组织、学生课外实验等方面都需要较高的专业知识和技术能力。操作系统课程的主讲教师和信息类相关专业的学生在专业知识和技术能力方面相对于其他专业来说具有天然的优势，学习工具与实验工具合为一体，基本不需要其它工具或环境的配置即可进行。

（2）技术和工具可行性。一些新的屏幕视频录制软件如屏幕录像专家的出现，为教师录制计算机实验视频带来了极大的便利；一些新的网络资源共享平台如学校的网络课程平台、百度云盘的出现，为师生分享教学资源带来了便利；再加上现代网络通讯工具如QQ、微信的广泛使用，为师生在课外互动提供了很好的途径。

（3）资源可行性。随着社会的发展，计算机设备在大学生中特别是信息类相关专业大学生中已十分普及，网络在校园网中也非常便捷，这为翻转课堂的实施提供了最坚实的物质基础。但是，当前的一些大学生对于本应成为学习工具的良好资源并未真正加以应有的利用。通过翻转课堂的形式可以有效的压缩学生花在计算机上的一些不良爱好的时间，从而引导和促进他们把更多的精力用在学习和科研上。

（4）学校的支持。教师要实施翻转课堂教学，需要购买一些特别的硬件设备和软件资源，还要录制教学视频需要特别的备课、录制、编辑等，要付出特别多的精力。许多高等院校在教学改革的支持和投入越来越大，这为操作系统翻转实验课的开展提供了极大的动力。广大教师应充分利用这样的政策平台，积极探索教学改革的新思路新方法，为教育质量的提升奉献更大的能量。

三、操作系统翻转实验课堂的措施及应注意的问题

文献［9］以及许多其他相似的文献从普遍性的角度提出了翻转课堂实施过程中许多可以深思和借鉴的建议、观点。文献［10］从操作系统翻转实验课实证的角度也给出了一些可以借鉴的方法。操作系统翻转实验课的实施，关键问题不在于教师的专业知识和能力，而在于教师对新的教学理念的理解和把握。笔者为使阐述的完整性，主要参照这些作者的观点并结合自己的体会，总结阐述了操作系统翻转实验课堂的措施及应注意的问题。

（1）教师应加强教育学心理学的学习，并应用在教学实践中。任何一项教学改革都须与教育学和心理学规律相适应，每一项新的教学改革措施在带来好的理念的同时也必然会带来许多新的问题，需要研究和解决，背离规律的标新立异或炒作概念是行不通的。翻转课堂给教师的教育观念和教学技能带来了更大的挑战，教师需要较大的勇气进行观念颠倒、理论深化和改革创新。翻转课堂倡导以学生为中心，但它对教师素养的要求极高，教师必须具备优秀的课堂管理和课程设计能力，才能真正地创造主动学习的环境，帮助学生提升学习能力［9］。教师在实施过程中，应明确实验教学的目标，精心备课、组织、实施，要特别注重对教学效果的评价并不断的总结经验和改进教学方法。翻转实验课不是对其他教学模式和理念的排它性改革，而应结合本文第1部分中的相关文献提出的理念、模式等进行开展。

（2）翻转要适度。主讲教师应根据学校自身的定位情况、专业定位情况以及主讲教师自身的知识技术储备情况来进行翻转实验课改革；不能所有实验项目都采取翻转教学模式，应根据需要把传统实验教学模式和翻转教学模式按适当的比例进行摸索和开设；翻转课堂的学习效果与学生课外主动自觉地学习分不开应，应根据学生的兴趣、基础、时间和精力来确定实验的难度；不能单个实验完全翻转，而应在正规课堂内要设计必要的小实验，以检验、督促学生认真对待，避免部分学生滥竽充数，以掌握学生学习的状态。

（3）制作丰富的高质量的视频资源是操作系统翻转实验课堂得以开展的基础。视频资源要成体系，丰富的视频使学生可以有选择性的进行学习，完整的视频资源有助于学习能力强的同学补充营养。同时，丰富的知识和实践能力还是翻转课堂讨论环节的基础，如果学生缺乏必要的知识储备，讨论将流于形式，最终的结果可能还是教师的灌输式教学，翻转课堂也将流于概念炒作。教师应加强信息处理技术特别是多媒体技术的学习，在素材选材、目标确定、视频脚本编写、视频制作准备、视频录制、视频编辑等方面加强训练。要制作优秀的实验视频教学资源是困难的，需要一定的严谨性和技术性，主讲教师在进行语言组织、内容组织上碍于网络的正面或负面影响力，以及为了保留正统的学术风格，有些比喻性的语言往往会有所保留，视频内容可能也不一定全面。把正统的视频资源与面对面教学相结合，采用翻转课堂的教学模式是一种较好的双向互补方案。

四、结语

由于技术的进步、一代又一代操作系统教师的积极努力，操作系统实验教学理念越来越先进，方法手段越来越多，资源越来越丰富，取得了显著的成效，但并未达到完全理想的效果，还需要广大操作系统教师持之以恒地进行理论探索、方法创新。我国的操作系统教学正逐渐趟过艰难期，相信不久的将来，操作系统教学的成效会有更加显著的提升。

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An Analysis of Operating System Experiment Teaching with Flipped Classroom

LU Xiang-qian, XIE Chui-yi
（School of Mathematics and Statistics， Shaoguan University， Shaoguan 512005，Guangdong， China）

The operating system（OS） experimental teaching is the difficulty of the OS teaching. The paper summarizes the relevant literatures, introduces the flipped classroom, and analyzes the necessity and feasibility of OS experiment with flipped classroom， points out that the flipped classroom is a feasible way to OS experiment teaching reform, and gives some precautions or measures on the basis of the relevant literature combined with the author's own cognition.

operating system; experiment teaching; flipped classroom

G642

A

1007-5348（2017）08-0078-04

（责任编辑：欧 恺）

2017-03-20

鲁向前（1973-），男，重庆潼南人，韶关学院数学与统计学院高级工程师；研究方向：复杂网络、并行计算、模式识别等。