基于OBE理念的“操作系统原理”一流课程建设的探索与思考

李勇 丁函

摘要：目前，我国各高校都在积极推进一流课程的建设。文章探讨了在计算机专业基础课程——“操作系统原理”一流课程建设中如何更好地体现成果导向教育（OBE）理念的具体措施和方法。通过相关措施的实施．有效地提升了学生在课堂上的学习效果。

关键词：一流课程建设；成果导向教育；操作系统原理

中图法分类号：TP316 文献标识码：A

１ 引言

“操作系统原理”课程属于高等院校计算机技术类专业开设的基本理论必修课，通过该课程的学习，既能够帮助学生对已学的计算机专业课程内容进行融会贯通，辅助学生形成计算机系统观念，又为学生更好地学习后续专业课程奠定基础，从而帮助学生在校期间对于计算机系统的概念有更为深入的认识和理解，从而提高学生的计算机系统应用和设计能力。

传统的“操作系统原理”课程教学方法是以讲授操作系统各功能模块设计的理论知识为主，对“学习成果”

这一学习目标考虑较少，仅仅是根据教学大纲中所规定的内容及进度要求来进行课堂教学，上课形式以纯粹的线下教学为主，缺乏与学生的学习互动，缺少对学生学习效果的分析。相关部门在关于一流本科课程建设的实施意见中指出，要确立学生中心、产出导向、持续改进理念，提升课程的高阶性，突出课程的创新性，增加课程的挑战度。为此，在一流课程建设活动中结合成果导向教育（ＯＢＥ）的理念，以课程学习目标成果为中心系统地开展教学活动，从而达到一流课程建设预期的效果。

２ 课程目标设计

“操作系统原理”是一门以分时操作系统的结构及功能设计为主要内容的课程，其主要目的是培养学生的系统能力，通过对操作系统内部功能结构、工作原理及典型算法的介绍，使学生对操作系统的整体及各功能模块的设计原理有较为深入的认识和了解，从而使学生初步形成计算机系统观，为学生计算机系统设计能力的形成奠定基础。

课程教学目标：了解计算机操作系统的作用、各功能模块的功能及内在关联；掌握计算机操作系统的基本工作原理、设计思想和实现方法；了解计算机操作系统的演变过程、发展动向，使得学生能够形成较完整的系统观念。

课程目标及能力要求如下。

目标１：掌握分时操作系统的基本概念及设计原理，具备理解计算机系统复杂工程问题的能力。

目标２：理解多道程序并发环境中各种异步事件产生的原因，掌握多道程序处理系统中各类问题和冲突的解决方案，提高学生的系统分析与设计能力。

目标３：理解并掌握各功能模块设计原理及主要算法的实现方法，既能够从代码设计的角度理解各功能模块设计原理，又能够从系统总体设计的角度理解现代操作系统设计的思想；具有将数据结构、程序设计、计算机体系结构以及程序编译链接技术等计算机系统中最核心的概念关联起来，形成完整的计算机系统理念，进行高效和系统化程序设计的能力。

３ 课程建设规划及教学方法改革

３．１ 课程总体设计

（１）搭建符合系统能力培养需求的课程团队。结合系统能力培养的需要，整合原有课程团队的各项资源，统筹规划课程内容，使课程间和课程内部知识紧密相连［１］ 。通过操作系统、编译原理、计算机组成与体系结构等系统类课程群的搭建，使学生了解一个完整的程序：从数据结构设计、算法实现、编译处理到最终在ＣＰＵ 上运行的整个过程，将程序设计、数据结构、操作系统、编译链接等课程融会贯通起来。因此，结合湖北文理学院计算机工程学院计算机类专业的人才培养方案，对计算机系统相关课程之间的关联关系进行有效地分析，提出了递进式、层次化的“操作系统”课程群及课程团队建设规划。

（２）基于应用能力培养的实验体系设计。为契合湖北文理学院计算机工程学院应用型本科人才培养的需求，在操作系统课程实验中，引入Ｌｉｎｕｘ 操作系统应用及系统管理内容，从而解决原有课程实验内容过于偏重理论算法实现的问题，锻炼和提高学生具体操作系统的应用能力与系统管理能力。同时，通过多操作系统实验平台的构建，以提高实验室软、硬件资源的使用效率，满足不同专业学生对操作系统的应用需求。通过实验项目的层次化和模块化设计，让学生能够对不同难度级别的实验模块进行选择和组合，以达到兼顾各类学生不同需求的目的。

（３）基于线上优质资源的翻转课堂教学设计。通过有针对性地选择适合湖北文理学院计算机工程学院学生的优质线上教学资源，在教学过程中，针对相关课程内容，提前布置线上内容的学习任务，并以翻转课堂的形式进行部分章节内容的教学设计，使课程教学由传统的线下教学转变为线上线下混合式学习模式。同时，逐步在学校课程平台———超星学习通上完成教学管理、录制课程微视频、上传课程学习资源等课程在线资源建设，让学生能够充分利用课余时间，提前预习，从而缓解教学任务繁重和课时不足的矛盾，提升学生的课堂参与性。

３．２ 课程内容建设

（１）课程思政体系建设。

在课程建设过程中，注重落实课程思政建设的要求，以期实现“专业内容为主辅以思政元素”的课程思政体系。根据课程的特点凝练思政元素，将塑造正确的价值观、专业知识传授和实践能力培养３ 方面内容融入课程教学中。

①爱国敬业元素的挖掘。在课程学习的初期阶段（操作系统概述）的内容讲述中，将认清差距、激发动力、努力学习、以期超越的思想融入其中，通过对世界和我国操作系统现状以及操作系统应用领域的介绍激发学生对学习操作系统课程的积极性。

②勤俭节约、杜绝浪费元素的挖掘。作为计算机系统的管理者，操作系统的主要目标是科学、高效地管理并使用计算机系统中所有的软硬件资源，但是在计算机系统中，各类资源数量远远无法满足多用户、多任务、多进程環境的需求。因此，操作系统对资源的管理必须遵循节约高效的原则，在课程教学过程中，通过对操作系统课程相关内容的介绍，以期帮助学生形成珍惜资源、提高资源使用效率的理念。

③团队协作精神的培养。进程并发的概念是贯穿于操作系统课程的一个至关重要的概念，而在多进程并发过程中进程同步技术的应用体现了多进程之间协同工作的重要性，通过对这一技术的讲解可以有效地让学生形成团队协作与沟通的良好习惯。

（２）教学内容调整。

在教学内容方面，强调让学生掌握整个操作系统的知识和逻辑体系，并结合人才培养目标，重构教学大纲，整合教学内容［２］ 。根据“去繁就简，突出重点”

的原则，有针对性地对课程内容进行取舍，同时调整各知识点的讲解顺序，在教学初期阶段，将多道、并发、异步等重要的基本概念引入教学中，使学生能够在教学的开始阶段，对多道程序的处理过程有一个较为深入的认识，从而为更好地了解进程的概念和作用及多进程并发环境中同步与互斥技术的应用打下良好的基础。而对于课程中较为简单的内容，如作业调度、处理机管理等，则主要通过线上学习进行。

３．３ 教学方法改革

在学习本课程时，学生会遇到一些问题，如课程内容较枯燥、教学进度过快、缺乏学习成就感等问题，从而影响学生学习的积极性，导致学习效果不佳。因此，课程教学方法需要从以下几方面改革：（１）提高学生的学习积极性；（２）提升教学效果；（３）解决教学任务重与学时少的矛盾；（４）将纯粹理论知识的传授变为结合能力培养需求的综合性教学，加大课程理论和实践内容的改革力度，着重解决系统能力训练和培养的问题。

课程团队应不断改进教学方法，不断积累立体化教学资源，以学生为中心、以能力培养为宗旨，注重调查反馈，持续改进，不断提高课程目标达成度。具体措施如下。

（１）基于应用能力培养的教学设计。

传统的教学设计是基于课程知识点开展教学，侧重知识的传授，较枯燥。课程团队针对湖北文理学院计算机工程学院学生的具体情况对课程理论知识内容进行多次优化，同时根据不同层次学生的需求设计了多平台层次化实验模块，激发学生兴趣，引导学生主动去发现问题、分析问题和解决问题，让学生更好地应用所学的知识解决实际问题。

（２）课程理论教学中现实生活案例应用。

在本课程各教材相关理论的案例讲解中，大部分都会引用计算机系统相应的实例。但是，由于地方性应用型本科院校计算机类课程体系设计的问题导致学生对于计算机系统底层及计算机系统内部控制流程等知识的掌握普遍较差，造成学生对课程理论的理解十分困难。课程组针对课程的所有基础理论及算法均来源于现实生活的特点，深入挖掘现实生活中与课程理论相近实例，通过学生极为熟悉的现实生活实例的讲解和分析使学生更直观、轻松地掌握课程知识，同时引导学生从自己熟悉的生活领域中寻找相关案例进行分析与学习，提高学习的兴趣与参与度。

（３）基于翻转课堂的师生讨论式互动教学方法。

通过以问题为导向的方法，锻炼学生主动思考的能力，提高学生的课堂参与度。本课程相关理论较难理解，因此课程组通过结合线上课程教学内容以小问题、短案例的方式设置提问和讨论，以培养学生辩证思维能力及沟通和表达能力。这种方式有利于教师及时发现问题，实时调整教学过程，保障教学质量，做好持续改进。

（４）“讲练结合，以学生为主”的教学模式。

将课堂部分理论内容转移到实验室，采用讲练结合的教学模式，培养学生动手能力。增加答疑次数和习题课，巩固抽象的知识点，增强学生学习的成就感。

（５）多平台实验教学平台设计。

课程组利用虚拟机技术完成Ｕｎｉｘ， Ｌｉｎｕｘ，Ｗｉｎｄｏｗｓ 及ＥＯＳ 操作系统平台的搭建，优化实验环境，满足不同层次的学生对操作系统的应用需求。通过构建多操作系统实验平台，不仅可以有效提高实验室软、硬件资源的使用效率，而且可以满足不同专业、不同层次的学生对操作系统试验环境的需求。通过对实验项目的层次化和模块化设计，让学生能够选取和组合不同难度级别的实验模块，从而达到兼顾学生不同需求的目的。

（６）立体化教学资源的建设。

课程团队制作了丰富的立体化教学资源，包括基于项目驱动、与工程实际相结合、侧重学生实践应用能力培养的课程理论和实验教学内容；案例新颖、易学易懂、趣味丰富的课件与小视频；与课程章节相配套的习题库；侧重实用性、综合性项目设计的实验指导书。

４ 建立高效的有利于持续改进的评价考核体系

为适应成果导向（ＯＢＥ）教学理念的需求，课程考核构建了教学过程评价与终结性评价相结合的评价体系，建立了教师评价、学生自评、学生互评相结合的评价机制。充分利用網络技术，搭建融合课程学习、作业、实验等内容的线上平台，以记录学生学习数据，及时获取学生学情反馈结果，分析课程目标达成度，总结教学经验以便下一轮教学的改进。

本课程对学生课程成绩的考核主要变化如下。

（１）在增加学生平时成绩考核比重的同时，注重学习过程的评价和考核。

平时成绩比重由原来的３０％调整为４０％，其中课堂表现和作业２０％，实验评价２０％。课堂表现由原本单纯的出勤考核调整为“出勤＋课堂提问表现”，实验成绩考核由原本单纯的实验报告考核调整为“实验过程评价＋实验报告内容考核”。

（２）调整试卷题型及内容。

根据工程认证专家反馈意见，对课程考试试卷从题型及内容上做了较大的改进，改进后的试卷题目全部由主观题构成，对基本概念及理论的考核以论述题体现，这样能够更好地引导学生在平时的学习中以积极主动地思考及总结取代纯记忆的机械学习方式，从而能够对课程理论有更加深入的理解和应用。

５ 结束语

通过上述的课程建设及教学方法的改革，极大地提升了教学效果，学生的学习兴趣和积极性有了明显的提高，但在以下几方面还需继续改进和提高。

（１）课程思政建设尚需体系化。本课程在建设过程中虽然融入了适当的思政内容，但是在课程教学方案中尚未形成一整套适合操作系统课程的思政体系，思政元素较为零散。

（２）课程群建设与课程团队建设有待进一步提高。目前，湖北文理学院计算机工程学院计算机系统类相关课程团队建设还不够健全，各课程团队之间缺乏交流与衔接，导致教学效果无法很好地满足系统能力培养的需求。今后，将进一步结合湖北文理学院计算机工程学院计算机类各专业的人才培养方案， 深入分析计算机系统类课程之间的关联与衔接关系，将原本松散的各课程团队整合为一个有机的整体，以致力于符合系统能力培养需求的课程资源的构建，帮助学生更好地完成计算机系统能力的形成和提升。

（３）课程线上资源的应用和建设。在该课程的线下一流课程建设过程中，深感传统的线下课程教学已无法更好地适应当前教学的需要，今后课程组将针对湖北文理学院计算机工程学院学生的能力及学习需求做进一步分析，以期将线上优质课程教学资源以及各种先进的教学手段引入课程教学，同时加强与相关企业的交流与合作，使得学生在校期间对操作系统的应用有更加深入的了解，提高课程学习的积极性。

参考文献：

［１］ 翟一鸣，张楠，任满杰，等．基于系统能力培养的《操作系统》课程教学改革实践［Ｊ］．教育教学论坛，２０１７（３６）：１２８⁃１２９．

［２］ 张华，张素莉．基于ＯＢＥ 教育理念的操作系统教学改革与实践［Ｊ］．长春工程学院学报（社会科学版），２０２２，２３（１）：１２１⁃１２４＋１２９．

作者简介：李勇（１９６９—），本科，副教授，研究方向：计算机系统软件和计算机网络。