“3+4”分段培养模式中操作系统课程资源的建设

李红卫 侯雪亚 蔡秋茹 白凤娥

摘  要： 阐述了计算机科学与技术专业“3+4”分段人才培养模式中操作系统课程资源的开发步骤。在分析教学内容、教材、文献资料，以及对中职教师调研和进行师生座谈的基础上，编写出操作系统课程教学大纲，进而确定编写操作系统教材的详细计划及数字化资源建设内容。在“3+4”本科阶段试用了该课程资源，取得良好效果。

关键词： “3+4”分段培养模式; 计算机科学与技术专业; 操作系统教材; 课程资源

中图分类号：G642          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2020）11-106-04

Abstract： This paper expounds the development steps of operating system course resources in the "3+4" staged training mode of computer science and technology specialty. on the basis of analyzing teaching contents， teaching materials and literatures， investigating secondary vocational teachers， and making discussion with teachers and students， the syllabus of operating system course is compiled， and then the detailed plan of compiling operating system textbook and the content of digital resources construction are determined. The course resources are tested in the "3+4" undergraduate stage， and good results are achieved.

Key words： "3+4" staged training mode; computer science and technology; operating system teaching material; course resource

0 引言

根據苏教职〔2013〕9号文件精神[1]，自2013年起，我校计算机科学与技术专业与两所中等职业学校开展“3+4”分段培养试点项目，2016年9月，首届学生转段升入本科阶段学习，2020年7月顺利毕业。

“3+4”人才培养模式是构建一个多样化高中阶段教育结构;构建一个应用型本科人才培养的新体制;构建一个人性化教育教学生态[2]。为做好“3+4”项目试点工作，项目组多次召开会议，研讨人才培养方案、课程衔接、课程标准、以及课程资源库建设等问题。本文以“3+4”分段培养模式中操作系统课程资源建设为例介绍课程资源的建设步骤及成果。

1 操作系统课程资源开发指导思想和开发目标

操作系统课程是“3+4”计算机科学与技术专业本科阶段课程体系中的核心课程之一。项目组经充分调研认为，该课程在人才培养方案中占据十分重要的地位，开发操作系统教材对分段合作培养应用型本科人才非常重要。因此，项目组成立了操作系统课程资源开发小组，开发一套专业理论与专业实践融合、专业内容与教育教学内容融合的教材，进而可以构建体现以学生为本、便于学生自主学习、多位一体的适合“3+4”计算机科学与技术人才培养的操作系统课程学习资源。课程资源开发成果主要体现以下特征：①可用性与应用性。基于现代职教理念、技术、方法与经济产业的发展，建设课程资源，使其在教学活动中具有可用性，能够结合计算机专业实践做到资源的可应用性。②专业性与综合性。体现“3+4”人才培养专业化特征，以学生为中心，成果为导向，与软硬件系统开发相结合，体现专业性与综合性。③科学性与系统性。遵循“3+4”分段培养模式中教育教学规律，以《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范》中的操作系统教学要求为基础，努力体现专业理论与专业实践的融合，专业内容与教育教学内容的融合。

2 操作系统课程资源开发步骤

操作系统课程资源开发步骤如图1所示。

2.1 操作系统教学内容和教材分析

依据计算机科学与技术本科专业教师标准和培养标准的相关要求，结合我校计算机科学与技术专业人才培养方案确定操作系统课程的教学内容和教学要求。

目前，国内外出版的操作系统教材非常多，这些教材大致可分为三类：第一类教材侧重于基础理论，主要面向精英教育的学术型人才的培养。具有代表性的教材有汤小丹等主编的《计算机操作系统》和费翔林等主编的《操作系统教程》，很多高校采用这两部教材。该类教材内容经典，描述严谨，但过于抽象且缺少工程实践。第二类教材兼顾理论和实践，但这类教材在编写上除了增加了实践部分内容，其他与第一类教材几乎一样。第三类侧重于应用方面的教学，但理论基础又不足。在编写面向计算机科学与技术“3+4”本科阶段学生的操作系统教材时可以借鉴这些优秀教材的优点，使得编写出的教材适合“3+5”本科阶段学生使用。

2.2 操作系统课程教学调研

首先查阅近年来发表的有关操作系统教学内容、教学方法、教材、实践方面的文献，理清操作系统课程教学中存在的问题，明确操作系统课程的教学重点和难点。在此基础上对中职老师进行调查问卷，与主讲教师和学习操作系统课程的学生进行研讨，充分进行调研，使得编写的教材更符合教学规律，有利于教师的教和学生的学。

⑴ 来自中职老师的建议

我校是江苏省对口单招计算机技能考试主考单位，与来自全省中等职业学校从事计算机教学的300余名一线教师保持通信往来。我们与其中的100位老师进行了交流，并设计了调查问卷，根据收集到的调查问卷，发现有43%的老师在大学期间使用第一类教材;有85%的老师认为他们所用教材注重理论;所有的老师都认为操作系统课程在他们的教学中起到非常重要的作用，主要理由是操作系统课程是计算机类专业的核心课程，它是构建计算机邻域知识的坚实基础，通过操作系统课程的学习，理清了操作系统的基本概念、整体结构和运行机制以及操作系统各功能模块实现中涉及的基本算法、方法和技术，在专业素养，包括系统思维的能力和工程思维的能力方面得到提升。对于什么样的教材更适合“3+4”计算机科学与技术专业学生使用这一问题的调查总结如下：操作系统课程是培养学生具有抽象思维能力的一门课程，它是一门公认的比较难学的课程，这对教材的内容提出更高的要求，希望能有一本结构合理、难度适中、实践性强的教材。关于教师采用什么教学法施教更有利于学生学习操作系统知识的调查总结如下：根据操作系统课程的特点，建议使用理实一体化、任务驱动、问题导向等教学方法。

⑵ 来自主讲老师和学习本课程的学生的建议

操作系统课程是计算机科学与技术专业的核心课程。通过这门课程的学习，学生将学会操作系统对组成计算机各部件的管理，学会计算机软硬件资源协同工作，为后续课程的学习打下基础，尤其操作系统是一个大型软件系统，学好操作系统能提高学生的软件开发能力。然而真实情况是学生在学习操作系统课程之后在软件开发方面的能力并没有得到多少提高，学生仅仅了解操作系统的构成及功能，操作系统课程的教学仅仅实现了基本的教学目标。究其原因，与操作系统课程特点分不开。

第一，操作系统课程理论性强，概念多且抽象。要使学生在理解操作系统概念的基础上来理解操作系统的实现原理、技术和方法，构建操作系统的知识体系，学生就必须具备扎实的硬件基础、算法基础和较强的逻辑推理能力。

第二，操作系统涉及到各类软硬件资源，但课程内容偏向软件设计和算法实现，虽配有相应的实验课程，但实验课安排的项目很难涵盖课程的所有知识点，且大多数实验项目是验证性实验，学生在实验之后仍然不知道操作系统是如何工作，如何对资源进行管理和调度。另外，加上课时紧，实验课时少，学生的程序调试能力不高，使得对并发程序设计理解不够透彻，结果导致学生遇到并发问题时不知所措。

第三，对于操作系统这种大型软件的开发，需要学生具有较强的编程开发能力，实际上，很多学生并不能快速有效地将算法转化为可执行程序，少数学生虽能快速实现局部功能但对软件的整体思维和开发能力欠缺，目前大部分的实验工作主要集中于操作系统部分子系统功能的实现[3]。

综上所述，开发一套适合“3+4”计算机科学与技术专业本科阶段的操作系统教材非常必要。

2.3 制订操作系统课程教学大纲

在前面调研的基础之上，制订操作系统课程教学大纲，主要内容包括：

①课程教学目标的确定。②课程性质。明确课程的地位、功能及与其他课程的关系。③课程学习目标。明确“3+4”计算机科学与技术专业本科阶段在操作系统课程学习中教学目标、基本要求，学习本课程后应达到的预期结果。④课程设计思路。明确课程设计的总体思路、该门课程设置的依据、课程内容确定的依据。⑤课程基本内容和学时分配。根据课程目标和涵盖的工作任务要求，确定课程内容和要求，遵循OBE能力培养的基本规律，科学设计学习性工作任务和实践教学环节，合理分配学时。⑥教学要求与教学设计。指明课程的重点、难点与解决办法，常用的教学方法、教学手段以及实验的训练方式。⑦课程的考核与评价。⑧教学资源的要求。课程教学对教室环境、信息化教学资源、设施设备配置等方面的要求。⑨教材与参考书。本课程使用的教材以及教学参考材料，包括相关教辅材料、实验指导手册、数字化资源库等。

2.4 制订教材的详细编写大纲和教材的编写

根据操作系统课程教学大纲，制订操作系统教材的详细编写大纲，教材开发要求如下：

⑴ 遵循从精从简原则，突出理论基本点，讲清技术发展脉路，导入最新知识应用。根据师生反馈意见，结合实际教学中的体会，讨论操作系统理论、技术和应用的最新发展。另外，从授课对象角度出发按照应用型本科教育为宗旨，以理论够用为原则，做到浅显易懂，理论与实际相结合。

⑵ 增加实践内容，强化Linux操作系统的应用，优化Linux操作系统的实践实训内容，将实践内容嵌入到每个章节中，让学生通过实践去体会理解操作系统的本质，真正领会操作系统的工作原理、设计目标，并能熟练使用Linux操作系统，扩展计算机思维，为今后专业的发展打下坚实的基础。

⑶ 修订教材时要结合目前成熟的教学方法，让学生学起来更加容易。在操作系统课程教学中，可以采用情景教学法、比喻教学法、启发式教学法和任务驱动教学法等方法进行教学。在修订教材时结合这些教学法，对于不同的知识点采用不同的教学法让学生更加易于认识、理解操作系统原理。制订编写适合相应教学法的内容，真正从老师的教，学生的学出发编写出一本好教材。增加多媒体教学素材，让学生通过多渠道学习、巩固、拓展知识。

⑷ 增加经典例题解析和课外学习资源介绍，有利于學生自学，有利于培养学生的分析问题解决问题的能力。在每章中都增加操作系统的实践，以此来培养学生的动手能力、创新能力以及编程能力。

2.5 操作系统教材的配套数字化资源。

通过对现有操作系统数字化资源的调查和分析，结合国家级精品课程共享资源库建设的要求，开发操作系统教材的配套数字化资源。它是一种综合性、全方位的教学资源，能最大限度地满足教学需要。具体资源有：①增加重点章节的微课视频。②建设操作系统泛亚网络课程，学生随时随地学习、做作业、自测。③开发操作系统学习微信公众号（jsutOS），发布与操作系统相关的文章，对学生提出的问题进行解答。④提供学习资源下载地址，一是泛亚网络课程平台，二是百度网盘，三是QQ群。

3 适合“3+4”计算机科学与技术专业人才培养的操作系统教学方法

本课程安排在第三学年第一学期开设，总学时64，其中理论学时48，实验学时16。根据学生学习的特性，研究各种适合操作系统课程的教学方法，决定采用以下方法进行教学：

⑴ 理论课借鉴理实一体化[4]和问题导向等教学方法，以例子为引例引出知识点，然后阐述理论知识，最后用学到的理论知识解决引例中的问题。该方法在实际的应用中效果良好。

⑵ 实验课借鉴项目驱动法[5]，对每一个实验明确一个任务。要求学生课前进行算法的设计以及编码，在实验课上进行调试。每一个实验都是一个完整的项目，要求学生按照引例的实现步骤进行项目的设计与实现。老师要对学生实验过程进行跟踪。实验结束后要求学生写出实验报告，并将源程序以及程序调试过程中的截图打包后上传到课程网站。老师可对学生上传的文档进行分析，结合实验报告以及上机情况综合评定成绩。

⑶ 翻转课堂教学法。应用于理论和实验教学环节，该方法以学生为中心，提高学生的综合实践能力，培养学生独立思考、自主学习和分析研究解决问题的能力[6]。

4 结束语

操作系统课程是计算机科学与技术专业的核心课程，本课程对于“3+4”人才软硬件设计能力培养起着重要的作用和影响。本教材借鉴理实一体化教学法和问题导向教学法的设计理念，结合项目驱动法和翻转课堂教学法，把操作系统的原理、技术、方法综合起来，使学生对操作系统有一个形象、系统的了解，加深学生对操作系统知识的学习和掌握。教材内容编写框架完整，理论与实践相结合，具有可读可操作性。项目组还开发了丰富的数字化资源，促进了理论与实践融合、专业内容与教育教学内容的融合的思想。本套教材和数字化资源在我校2016级“3+4”计算机科学与技术专业试用，效果良好，但也有不完善的地方，我们已经做了修改补充。

参考文献（References）：

[1] 郑豪，杨种学.应用型本科院校的“3+4”分段培养模式[J].计算机教育，2017.6：20-22

[2] 张健.中职本科“3+4”衔接人才培养模式探究[J]. 江苏教育，2015.1：47-48

[3] 代仕芳，李燕.“操作系统”课程教学方法研究[J]. 计算机时代，2016.3：64-66

[4] 刘光蓉.基于计算思维的大学计算机基础理实一体化教学[J].计算机教育，2014.11：18-21

[5] 王秋芬，王永新.基于OBE的操作系統原理课程教学方法改革与实践[J].教育教学论坛，2019.406（12）：176-177

[6] 王英，王鑫，左万利.操作系统课程改革的启发和思考[J].计算机教育，2017.2：34-37