基于OBE的操作系统原理课程教学改革

王秋芬 王永新

摘 要：基于OBE教育理念，分析操作系统原理课程教学现状，重新定义课程教学目标，将教学内容分为二十四个教学单元，分别设计了教学策略和教学方法，构建了多元化的考核模式。实践证明，基于OBE教育理念的一系列课程改革，活跃了课堂气氛，激发了学生的积极性、主动性，教学质量明显提高。

关键词：OBE教育模式；教学单元；教学策略；多元考核

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）22-0124-03

Abstract： Based on the OBE education concept， this paper analyzes the teaching status of the operating system principle course， redefines the course teaching objectives， divides the teaching content into twenty-four teaching units， designs the teaching strategies and teaching methods respectively， and constructs a diversified assessment mode. Practice has proved that a series of curriculum reforms based on the OBE education concept have stimulated the classroom atmosphere， stimulated the enthusiasm and initiative of students， and significantly improved the quality of teaching.

Keywords： OBE education model； teaching unit； teaching strategies； multiple assessment

一、OBE教育理念概述

OBE教育理念是基于学习产出或成果导向的教育理念，最早出现在美国和加拿大的基础教育改革[1-3]。斯派蒂、斯洛克、布兰迪等美国教育家自20世纪80年代对以学习产出或成果导向为基础的教育进行了长期的研究，他们认为学习产出教育或成果导向教育是以学生为中心，以成果为导向设计教学，达到所有学生都能学会的目的，强调能力培养和能力训练[4-5]。因此，OBE的教育理念非常重视定义工科毕业生的品质，然后围绕预期学习产出开展教学活动，将毕业生的能力导入到课程计划中，明确课程及每节课对预期学习产出的贡献，形成教学活动与毕业生能力的匹配矩阵，最后评估学生达到了预期学习产出。OBE教育教学理念强调学生的学习成果[6]，要求教师以学习成果为导向反向设计教学活动和评价标准，优化教学内容，探索有效的教学方法，重视学生的学习效果[6-7]。本文将OBE教育理念引入操作系统原理课程，探索该课程教育教学改革的新途径。

二、操作系统原理课程教学现状

（一）以教师为中心，以内容为本，多采用填鸭式教学

传统操作系统原理教学以教师为中心，教师根据教学大纲，安排教学内容和教学顺序，制定进度计划，撰写教案和讲稿。教学时多以讲授的方式单向传受给学生，学生仅仅是课堂的听众，被动接受知识，智力投入少，信息处理的深度不够，缺乏学习兴趣。这种以内容为本的教学方式忽视了学生的主体作用，严重制约了自主学习能力和创新能力的培养，学生学习的目标仅仅是为了应付考试。

（二）教學内容相对陈旧

信息时代、计算机技术日新月异，出现了与之相配的多种操作系统，如网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统、手持设备操作系统等等。操作系统原理的教学内容一直停留在讲解基本内容，未曾将前沿研究成果引入课堂教学，致使教学内容相对陈旧。

（三）教学方法单一

操作系统课堂采用多媒体教学，教师将教学内容以幻灯片的形式展示给学生，同时讲解重点和难点。这种形式授课对于文字性的描述，学生观看容易疲劳；对于推理性的描述，学生思维跟不上教师；另外，加上有些教师不想付出太多，幻灯片上多数是大段文字，讲课时对着幻灯片读。这样一来，学生没有兴趣，课堂气氛沉闷，玩手机、打瞌睡、走神现象严重。

（四）期末考核一锤定音

课程考核时，教师根据教学内容拟定试卷，再根据学生答卷的情况评定学生对课程的掌握程度，从而衡量学生是否达到教学要求。这种考核方式具有较大的片面性，它关注学生对知识的掌握程度，忽略了学生运用知识解决实际问题的能力，也不管学生整个学期的学习表现，只看答卷情况，不能全面反应学生是否达到了毕业要求的能力和水平，也未提供反馈。

因此，为适应我校应用型本科人才培养要求和特点，我院计算机科学与技术专业培养方案引入了OBE教学理念，根据培养方案中操作系统原理课程和培养目标、毕业要求的关联，定义该课程的预期学习产出，并以此为导向，从教学内容、教学策略、教学方法、多元评估等方面进行了一系列的改革和探索。

三、操作系统原理课程的教学目标

该课程主要讲述操作系统的管理功能及各种实现技术，是深入探讨计算机系统过程中不可或缺的重要步骤。它的指导思想是通过概念理解原理，通过原理的掌握理解计算机的运行方式；因此，通过对课程内容重组设计，有效培养学生独立思考、深入钻研、对问题提出多种解决方案、选择不同算法的创新能力；通过操作系统解决问题的方法的剖析，培养和提高学生分析问题、解决问题及系统认知能力；按照从实践中来到实践中去的思路培养学生归纳、总结、消化、吸收、运用、自我扩充知识的自学能力及开发能力。通过该课程的学习，使学生达到四个能够：1. 能够将操作系统专业知识用于计算机工程问题；2. 能够运用计算机工程基础知识和专业知识识别表达计算机工程相关技术要素；3. 能够运用计算机工程原理、技术和方法，分析工程问题，并在具体问题分析时对相关综合文献分析研究并获得有效结论；4. 能够在分组实验、课程设计等实践教学或多学科背景的团队中进行有效沟通和协作，能够综合团队成员的意见，进行合理决策。

四、课程内容模块化及教学策略设计

根据多年教学实践，将课程内容整合为二十四个模块，采用产生式教学策略、独立学习和小组学习教学策略、竞争与合作教学策略、替代式教学策略等多种教学策略。部分模块教学策略设计如下：

操作系统的地位、作用、功能模块。该模块主要采用产生式和替代式相结合的教学策略，首先引导启发学生根据亲身使用计算机的感受，认识到计算机系统中若没有操作系统，人们就无法使用计算机，同样也不能安装自己需求的游戏、音乐、程序设计工具等软件，从而理解操作系统的地位、作用。采用任务驱动教学法，设定任务，学生转换角色，站在开发者的角度讨论操作系统的功能，培养学生思想创造能力和系统认知能力，使其能够将操作系统专业知识用于计算机工程问题。

操作系统的发展过程模块。该模块主要采用替代式教学策略，采用问题驱动、抢答、引导启发等教学法，以提高资源利用率、方便用户使用为主线，设置一系列问题，学生放飞思想，各抒己见，认识不同类型的操作系统、程序的运行过程等，培养学生的创新思维能力，输送遵守公共秩序的情感，使其能够将操作系统专业知识用于计算机工程问题并且能够用专业知识识别表达计算机工程相关技术要素。

进程控制模块。采用竞争与合作、独立学习和小组学习两种教学策略，引导学生思考一个生命从诞生到消亡的控制问题。采用小组讨论、自主发言、课堂竞答、角色转换等方法，学生能够运用计算机工程原理、技术和方法，分析工程问题，并在具体问题分析时，对相关综合文献分析研究并获得有效结论。

进程同步模块。采用替代式教学策略，采用分析讨论、问题驱动教学法，分析各种软、硬件同步方法。培养学生自学能力、分析问题、系统认知开发等能力。

信号量模块。采用替代式教学策略，类比、情景模拟、问题驱动等教学法，类比生活中的交通信号灯工作机制，设问思考操作系统中信号灯的设置、控制、使用等问题的解决方法，从而培养学生运用计算机工程原理、技术和方法，分析工程问题，解决问题的能力及创新思维能力、系统开发能力。

作业调度模块。采用产生式教学策略、竞争与合作教学策略。采用分组讨论法、发现法、问题驱动法等教学方法，讨论算法思想、发现算法不足，提出解决方案，设计新的算法。培养学生发现问题、解决问题、优化创新思维、程序设计和系统开发能力。

死锁模块。采用替代式教学策略，采用引导启发、任务驱动等教学法，引导学生思考生活中什么现象是死锁、发生死锁一定具备哪些条件，如果不想出现死锁该怎么办。培养学生系统开发能力、问题分析能力、程序设计能力及创新思维能力。

五、教学手段与教学方法设计

根据整合的教学知识点及对应的预期产出，构建了板书+多媒体+网络平台的三位一体教学模式。制作多媒体课件、辅助动画系统用于展示重点且又抽象的知识点，让其直观、形象，增加教学的趣味性。借助于板书这种传统模式展示理论性强的知识点，让学生紧跟教师思路，理解相关理论。借助于网络教学平台，建立课程题库，让学生自测和章节测试，巩固课堂教学内容；通过教学知识点的微视频，学生根据自身特点，选择性学习，加强薄弱知识点的理解和掌握；通过网络平台推荐资源、视频等内容，拓宽学生视野。三位一体教学模式，有效改善课堂教学效果，提高教学质量。

在课堂教学中，根据知识点本身的特点，结合学生的理解情况，采用趣味教学法、問题驱动教学法、竞争抢教学法、情景模拟教学法、分组教学法辩论式教学法、任务驱动法等多种教学方法。比如在讲操作系统中最重要的概念进程时，课前提出问题：“何谓程序，何谓进程，二者有何区别？”提供知识点链接如表1。

要求学生课前利用大约一周时间，根据知识点链接，以学习小组为单位，查阅资料、自主学习、组内交流。课堂上同学们积极讨论、教师及时总结评价，获得了良好的教学效果。

再如知识回顾或引入时，教师提出问题，学生思考1分钟左右的时间，以小组为单位开始抢答。小组的任何一名同学抢到并回答正确，给予该组同学加分奖励。每抢答一次，组内每位成员记1分，上不封顶，根据抢答次数核定抢答成绩。竞争抢答教学法有效活跃课堂气氛，激发学生参与课堂的积极性。

六、构建多元化考核模式

传统教学中，考核模式单一，通常以期末试卷成绩核定课程成绩。这种考核方式暴露了很多弊端，如：忽略了学生平时学习表现，不利于提高学习积极性、个别学生投机取巧、还有些学生因各种原因发挥失常。根据该课程特点，为适应教学改革，考核方式也进行了一系列改革，建立新的多元化考核方式，具体操作如下：

采用课堂考核、学生自测及章节测试、实验成绩与期末考核相结合的方法。期末成绩=课堂考核成绩×15%+学生自测成绩×15%+章节测试成绩×20%+实验成绩×15%+期末试卷成绩×35%。

（一）课堂考核成绩

课堂考核成绩包括任务完成情况、抢答情况、答辩情况、作业及互评情况等综合评定。平时考核具体操作方法：制定一张平时成绩考核表，每一组发一份，由组长负责，记录每次课堂学生讲授、辅导、答辩、抢答、回答问题等课堂表现成绩，学生的最终平时成绩由各组所打成绩的平均值确定；作业及作业互评成绩由课程网络教学平台统计获得。另外，当课程所有任务点结束时，下发一份课程的所有任务点及考核大纲，要求每组学生出一份符合教学任务点和考核大纲的试卷，附加一次课，讨论各组所出试卷的质量，根据讨论情况，给各组打分，取平均成绩作为本组出试卷作业的成绩。

（二）学生自测及章节测试成绩

通过学校提供的网络教学平台，按章节建立试题库。每章讲授结束时，布置自测任务，每位同学参加章节测试前完成规定数量的自测任务。章节测试时，由教师随机抽题，组成10余套试卷，通过平台随机发送给学生，不同学生拿到的章节测试题目可能是不同的，这样可以避免相互抄袭现象。学生在测试开放时间内完成测试，过期则测试失效，成绩为0。通过网络平台进行章节测，可以清晰的记录测试次数、测试班级、测试学生、测试试题、测试成绩、学生答题具体情况等。

（三）实验成绩

实验成绩根据实验出勤、实验效果、实验报告综合评定，其中实验出勤占实验成绩的10%，实验效果占实验成绩50%，实验报告占实验成绩40%。即：实验成绩=实验出勤成绩×10%+实验效果成绩×50%+实验报告成绩×40%。

（四）期末考试成绩

按照课程知识点，采用笔试的方法，以试卷的形式考核学生对知识点的掌握情况。

基于OBE教育理念，对操作系统原理课程进行一系列教学改革。根据预期产出，以学生为中心，重构教学单元、设计教学策略及教学方法，注重学生自我评价、学生互评、形成性评价，引导学生自主学习、合作学习、创新学习、探究学习等，取得了良好的教学效果。但由于改革实践时间不长，各环节还有待持续改进。

参考文献：

[1]顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（01）：27-37.

[2]成卓韦，吴石金，陈建孟.OBE理念下“3-3-3”融合的新型培养模式——地方高校环境工程专业人才培养体系构建与实践[J].浙江工业大学学报（社会科学版），2016，15（04）：452-458.

[3]张泊平.基于学习产出的数字媒体技术教学改革[J].中国教育学刊，2016（S1）：104-105+111.

[4]杨毅刚，孟斌，王伟楠.基于OBE模式的技术创新能力培养[J].高等工程教育研究，2015（06）：24-30.

[5]吴秋凤，李洪侠，沈杨.基于OBE视角的高等工程类专业教学改革研究[J].教育探索，2016（05）：97-100.

[6]巩建闽，马应心，萧蓓蕾.基于成果的教育：学习成果设计探析[J].高等工程教育研究，2016（02）：174-179.