基于专业认证的操作系统原理课程教学质量控制研究

史军勇，郑小东，余建国，刘 磊

（郑州航空工业管理学院 智能工程学院，河南 郑州 450046）

1 以专业认证为抓手促进高等本科教育质量升级

2017 年全国各类高等教育在学总规模达到3 779 万人，高等教育毛入学率达到45.7%[1]。依据马丁·特罗高等教育大众化三阶段论，我国高等教育将进入普及化阶段[2]，预示着高等学校的活动开始发生变化。2018 年新时代全国高等教育本科工作会议强调坚持“以本为本”，推进“四个回归”，建设高水平本科教育。2012 年，《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》设计了“五位一体”的教育质量评估制度，明确在工程、医学等领域积极探索与国际实质等效的专业认证。2013年6月，我国成为国际工程联盟《华盛顿协议》预备会员，2016 年，国际工程联盟大会接受我国为正式成员，标志着我国工程教育质量得到国际认可。专业认证是提高高等教育质量的重要抓手，其目的是提升教育教学质量、重塑人才培养体系。

2 基于专业认证的教学改革内涵

中国高等教育的大众化还存在着许多问题。文献[3]指出课堂教学滞后是影响大学教育质量的重要原因，教学观念和内容陈旧，教学方法单一，学生学习主动性不强和独立学习时空狭小，批判性思维和创新创业能力不足、社会责任感不强是当前高等教育普遍存在的现象。尽管质量提升始终贯穿于我国的教育教学改革之中，但是文献[4]指出质量保障重视外部评价和对学校办学条件的评估，高校内部教育质量监控、评估和建设的规范、秩序和传统没有受到足够的重视。文献[5]指出当前改革措施的重点（共享资源、实践教学、教师教学能力）均与实际需要有所偏离。2009 年，联合国教科文组织第二届世界高等教育大会公报指出，在当代高等教育中，质量保障无疑起着至关重要的作用而且必须包括所有利益相关者，质量的实现既要求建立各种质量保障体系，形成多种评价模式，同时更需要在机构内部形成一种质量文化。高等教育的核心任务是育人，育人的根本要求是人才质量合格。

基于《华盛顿协议》的工程教育专业认证核心理念包含三个方面：一是产出导向的教育（Outcome-Based Education，OBE）取向；二是以学生为中心的教育理念；三是持续改进的质量文化。课程教学是现代教育的特点，是一切教育教学活动的落脚点。专业认证下的课程教学是培养方案的有机组成部分，课程设置、课程实施、课程考核均能有效地支撑毕业要求，毕业要求支撑培养目标。课程教学以学生为中心，教师由教为重转为教管结合，使学生由教学活动的普通参与者变为积极的参与者，从而积极思考善于钻研，知行合一博采众长。教学评价在于是否促成每个学生都能达到课程目标，是否能完成课程目标对毕业要求和培养目标的有效支撑。

3 基于专业认证的操作系统原理课程教学改革实践

操作系统是计算机的系统软件，其工作原理直接影响着程序的设计、开发和运行。以学科研究发展为依据，操作系统原理课程应被设置为学科基础课或者专业核心课，要求学生必须修读，但由于操作系统涉及知识面广，不同高校前导课程设置和传授深度存在区别，学生学习能力不同，全国各高校该课程讲授和学习结果差异显著。清华大学开发有ucore os 教学用操作系统，使学生切实体会操作系统的实现，达到理论与实践的有机结合；地方高校通常不具有这样的实力，主要以理论授课为主，辅助一些操作系统应用实验，比如Linux 操作系统命令实验。文献[6]采用Linux 系统软件编程作为操作系统原理课程的实验，通过编程促进学生对基本概念和基本原理的理解。传统的课程设置模式和教学内容在不同的高校容易达成一致标准，但课程考核成绩仅能反映本校选课学生的学习能力，不同学校学生的学习成绩不具有可比性，以加大教学内容复杂度为目标提高教学质量不符合学校客观情况。面向专业认证的课程建设重新定位课程目标、规划课程教学内容和方法、制订课程考核方法，形成课程质量持续改进的闭环。

3.1 课程目标

专业认证下的操作系统原理课程目标要求服从并能支撑毕业要求和培养目标。地方高校计算机类专业通常培养的是应用型人才，但面向的行业和层次有很大的空间，比如目前常见的计算机类人才应聘职位有销售、UI、产品设计、运维、测试、程序员等。以我校计算机类专业认证为例，培养目标职业愿景定位于应用型程序员、系统运维工程师和项目管理人才。

中国工程教育专业认证协会制订的通用毕业要求共包含12 条，分为专业技能和社会素养两大类。面向应用型程序员人才培养目标和工程知识应用能力，课程可以使学生应具有程序设计、开发和运行基本理论知识，相关知识如进程、进程间通信、进程同步、逻辑设备、缓冲、文件、系统调用等；面向系统运维工程师人才培养目标和问题分析能力，课程可以使学生对系统的核心问题进行观察分析从而得出系统性能的判断，相关知识如进程调度算法、设备高速缓存管理、磁盘文件系统管理等；面向项目管理人才培养目标和项目管理素养，课程可以提供基本的要素管理策略，相关知识如进程控制、存储器分配、设备分配、目录和文件管理等。操作系统原理课程培养目标有3 个，与毕业要求、培养目标的对应关系见表1。

3.2 课程教学内容和方法

高等教育大众化过程解决了教材匮乏问题，各种教材层出不穷，如国外著名经典教材、国家优秀规划教材、高等学校新工科人才培养规划教材等。截止2018 年12 月底，对华文慕课、学堂在线和爱课程三大在线课程操作系统相关课程调查，开课单位共有13 所双一流大学和2 所地方高校；教材种类达9 种，8 所双一流大学有自编自译教材，其中《操作系统概念》[7]被3 所高校使用，《现代操作系统》[8]被2 所高校使用。综合多种教材，以操作系统资源管理核心任务为导向，将课程知识分解为6 个单元，即引论、处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和操作系统接口。

表1 培养目标、毕业要求和课程目标对应关系

能力的培养贯穿于知识的传授和学习过程中，知识点和教学方法的恰当选择有利于能力的培养。教师不能停留在“教书匠”层次，要发挥主观能动性，组织合理的知识点，应用恰当的教学方法，通过教学活动实现课程目标。为了实现对课程目标的支撑，处理机管理单元选择的知识点有进程、进程控制、进程调度、进程同步、进程通信、死锁和线程，知识点与课程目标的对应关系见表 2。进程是程序的一次运行，常见于应用程序开发中，通过传授讲解、课堂互动能够合理地支撑课程目标1；进程调度影响着操作系统的性能和程序的运行，通过算法比较、案例教学能够合理地支撑课程目标2；进程控制是对进程抽象实体的管理操作，通过传授讲解、经验启发，能够合理地支撑课程目标3。

表2 课程目标和知识点对应关系

专业认证下的课程教学要求面向全体学生，但现实中大班额教学存在着工作量大、标准不统一、手工管理低效、资料存档难等问题。互联网线上教学可以很好地解决这些问题，线上课程提供有丰富的教学资源，如视频、PPT、阅读资料，学生可以在课前很好地准备每次课；课堂上，教师可以发起多个活动，如选人、抢答、问卷等，组织学生积极参与课堂教学；课后，线上平台也准备有章节测验、作业等任务。线上教学平台能够及时地记录每个学生的学习过程，通过设置考核方案，从而量化学生过程学习的成绩。

3.3 课程考核和达成情况评价

课程考核同教学内容环节，也要实现对课程目标的支撑。课程考核包括考核方式和考核问题两个方面。考核方式是指作业、测验、报告、论文、考试等考核活动的任意组合。课程考核权重及分值见表3，操作系统原理课程考核由课堂活动、作业、期末考试三种考核活动组成，λi表示考核活动的权重，且课堂活动主要以问答题型为主，可以合理支撑课程目标1；作业以实践题、设计题为主，可以合理支撑课程目标2 和3；期末考试有填空题、名词解释、简答题、论述题、案例题等题型，可以合理支撑课程目标1、2、3。ωij表示考核活动i中支撑课程目标j的考核问题的权重，其值允许为0 且Mij表示考核活动i中支撑课程目标j的考核问题的分值，即Mij=100 *λi*ωij。

凡是能支撑课程目标的考核活动均应视为等效的，强制规定考核活动或者其权重都不适宜。支撑课程目标j的考核问题总分值为

考核活动i中支撑课程目标j的考核问题量与Mij相当。Sij表示学生参与考核活动i中Mij当量考核问题的得分，学生通过课程学习对应课程目标j 的达成度为

影响Sj的因素主要是考核问题的难易度和题量，考核问题偏难，学生答对的概率较小；题量偏大，学生在规定的时间内难以完成。Sj主要用于对学生毕业能力画像，或者是对全体学生毕业能力画像，用于判断学生毕业能力是否与培养目标一致。使用学生的毕业能力判断学生是否可以毕业尚不成熟，可以用于记录学生修读该课程的成绩。

表3 课程考核权重及分值

4 教学改革过程中的问题

4.1 育人体系的合理性

专业认证育人体系重在系统性，培养方案中的每一层自下向上形成支撑，课程教学内容和课程考核支撑课程目标，课程目标支撑毕业要求，毕业要求支撑培养目标，培养目标符合特定的社会需求。所谓育人体系的合理性即下层能够有效服务于上层的目标，上层目标可以分解为下层的具体要求，语义解释能够得到同行专家的认可。培养目标、毕业要求、毕业要求指标点、课程目标、课程教学内容和课程考核需要经过调研、辨析、多次迭代才能趋于合理。

4.2 达成度情况评价的有效性

达成度情况评价是对育人体系的形式化，是对培养人才的数字化。达成度情况的计算受到课程考核难易度和层次指标权重的影响。考核难易度由教师的主观因素控制，难易度偏高或偏低可能会引起对培养人才达成度情况的误判，不利于提出合理化的改进方案。层次指标权重暂时缺少合理化依据，知识量的多少不能作为权重制订的依据，低效重复性的知识并不能促进能力的提高。通过一种渠道很难说明达成度情况评价的有效性，多渠道达成度情况评价受到了广泛关注，除了课程考核以外，还有学生自评、专家测评等多种达成度情况评价。

4.3 质量提升的持续性

达成度情况评价的意义在于育人体系的持续改进，即对培养目标、毕业要求、毕业要求指标点、课程目标、课程教学内容和课程考核的修正。质量提升的过程是培养目标的不断实现与否定的过程，育人体系的多次修正最终实现培养目标的达成，培养目标、毕业要求、毕业要求指标点、课程目标、课程教学内容和课程考核日趋合理，专业特色日渐稳定，新的培养目标被提出，育人体系再次迭代。

5 结 语

以专业认证为抓手促进我国工程教育质量的提升具有重要的历史发展意义，是我国高等学校坚持育人为本质量为上发展的重要体现，是我国高等教育由精英教育向大众化教育转型过程中内涵建设的重要举措。专业认证是对我国现存工程教育的有益改良，突出人才培养中心任务，重塑育人体系，建立质量持续提升的闭环，为高等教育的发展开辟了新空间。