课程思政视域下基于SPOC的操作系统课程线上线下混合式教学探索

林基艳 孙姣夏 李瑞华

关键词：操作系统；线上线下混合式教学；课程思政

0引言

首先，操作系统课程涉及计算机软件和硬件知识，知识点跨度和难度都较大，理论性强，过多的重点难点导致需要记忆性的东西多，且比较抽象，这也加大了学习的难度，使得本课程比其他核心专业课程教学上更加有难度，学生学习起来也更难[1]。其次，因为本校该课程开设在大二下学期，专业课学习任务较重，部分学生学习积极和主动性均有所下降，部分学生则因前期基础薄弱而影响课程的学习。再次，操作系统实践教学中难以监控学生，很难真正使学生做到自主思考、自主探索、自注测评、真正提高学生系统性思维能力和工程实践能力。另外，传统的班级授课，难以面向不同能力水平的学生，设置不同的能力基本目标和能力提高目标。最后，部分学生在学习过程中存在责任、使命和权利义务意识相对薄弱，缺乏理想和追求的问题。

遵循“中国制造、中国创造、中国建造”的重要号召和要求，将“立德树人”作为课程思政理念。把思政工作贯穿操作系统课程，遵从学校“立足榆林，面向陕西，辐射周边”，着力培养高素质应用型人才的办学定位，对标新工科建设背景下计算机专业人才的需求，结合我校学生基础知识相对薄弱，积极性欠佳的学情，依托头歌实验平台引入的一流实践课程和学习通平台的学习资源，创新教学模式，聚焦实践应用，提出了课程思政视域下基于SPOC的操作系统课程线上线下混合式教学探索研究。教学过程中以学生发展为中心，线上以学生独立实验实训和基础知识学习为主，线下以知识综合运用能力、分析与解决问题的能力以及培养有正确的价值观、社会责任感，有担当、有情怀的新时代青年为主，以达成课程的能力、知识、素质和思政目标[2]。

1课程思政视域下线上线下混合式教学模式设计方法

在传统教学过程中，教师的讲授课程的内容是面向班级所有学生的，因此讲解的难易程度也是根据班级中大多数学生的学习水平来决定的，这样容易忽略成绩分布在两头的学生，基于此，提出了课程思政视域下基于SPOC的操作系统课程线上线下混合式教学模式。教学过程贯彻“以学为中心”的教学理念，采用“线上+线下+线上线下”教学模式，以“原理-方法-功能-系统”为主线，实现教学中“理论+实践、原理+方法、模块+系统”的有机结合，并以数据驱动开展智慧教学改革与尝试。通过线上采集教学实施过程中产生的多维教学数据，开展跨域关联与分析，开展个性化实验教学资源推荐等自适应教学举措，让教研教改成果反哺教学。此外，可以通过多维数据对课程成绩预测与预警，帮扶后困学生，开展教学中的“精准扶贫”。

2教学目标设计

结合学校的办学定位和招收学生情况，以系统性思维为导向，能力培养为核心，服务应用为目标，操作系统课程设置了以下三级教学目标。

知识目标：掌握操作系统中进程管理、CPU调度、存储管理、文件管理、设备管理的基本概念、基本原理、资源分配策略、工作机制和算法知识。

能力目标：能够运用计算机操作系统的基本思想及方法，特别是资源管理的思维角度来分析与解决问题，培养分析和解决操作系统复杂工程问题的能力。

素质目标：具备科学的学习方法和自主学习的能力，构建严谨治学的科学态度、积极向上的价值观。具备危机意识，以适应社会需求和技术的不断更新升级[3]。

3教学模式设计

SPOC（SmallPrivateOnlineCourse，小规模限制性在线课程）是指使用在线的课程（类似于MOOC）对少数真实在校注册的学生实施的课程教育，是MOOC与传统校园教学的有机融合。相比较而言，MOOC适合非校园、大规模的教育资源共享和自我学习能力强的人，而SPOC是一种特殊的校园教育模式，更适合专业技能教育和自我控制能力弱的学生[4]。课程思政视域下基SPOC的操作系统课程线上线下混合式教学模式设计采用“线上SPOC+线下课堂+学习通+头歌”的综合教学模式：线上：教师在头歌平台发布实践任务，在学习通上发布理论教学任务。教师通过平台监督、管理和掌握学生的学习情况，对存在的共性问题利用平台的讨论区或QQ、微信群开展讨论。

线下：对线上学习的重难点答疑解惑，对共性问题加以分析、研究，和整体性讲解。复习——引出思政内容和本节新知识——线下测验检验自学效果——案例讲解和习题进一步巩固所学内容。

线上+线下：完成线下作业和拓展学习任务。对于学习吃力的同学，可反复观看视频资源查漏补缺。对学有余力的学生，通过教师发布的拓展科研论文，拓展知识面。教师可通过线上平台分析和评价学生课后作业完成情况。

4教学内容设计和实施

为了提高教学质量，教学团队曾利用数据挖掘技术对多年的教学数据（学生成绩、教学条件、教学环境等，考试数据等）进行挖掘分析，分析发现了影响操作系统课程成绩的主要因素以及操作系统与其他课程之间的关联关系。从分析结果发现，操作系统、编译原理、组成原理与汇编语言、数据结构之间的关联度较高，尤其是组成原理、编译原理两门课程的成绩对操作系统成绩影响较大。即对于计算机组成原理、数据结构、编译原理成绩相对较好的学生，则可推测该学生学习操作系统的能力也较高，可以针对这些学生，制定难度稍高的学习计划，调整他的学习进度和难度，比如让这部分学习能力好的学生利用线上资源自主进行学习，如此就可以避免学习能力好的学生知识得不到提高的情况。若学生计算机组成原理、数据结构、编译原理的分数都较低，则可推测，该学生学习操作系统的能力较差，那教师在课程辅导的时候，就可以对影响学生成绩的课程进行有针对性的辅导，使学生尽快地适应课程的上课节奏，避免失去信心而中途放弃的情况。如此，教师便可以实现根据每个学生的学习能力和学习基础，调整教学进度和难度，并根据学生的差异和需求提供有针对性的辅导帮助，真正做到因材施教。

因此，学期开课前，对学生进行问卷调查和简单测试，如果调查和测试发现关联课程有所欠缺，则在学习通平台上给出学生查漏补缺的学习资源（学生可以参考南京大学袁春风老师的《计算机系统基础》、华中科技大学秦磊华老师的《计算机组成原理》等），让学生将操作系统、组成原理与汇编语言、编译原理中关键概念贯穿起来，以此帮助学生更好的理解和学习操作系统课程。同时，还在学习通平台上提供清华大学向勇老师等的操作系统课程教学视频，供学有余力的学生提前预习和扩展知识，另外，还提供思政视频和最新的操作系统相关的阅读材料。在“头歌实践教学平台”上构建了课程系列在线实验（16课时，包括6组实验，15个分实验）。对于实践教学内容的16课时，教师根据课程的实验教学目标，设置个性化的学习计划和资源。学生在头歌平台上根据自身的学习基础，进行自主闯关学习，学习效果根据闯关情况进行评估。学习期间，可通过平台向老师提出、反馈，教师课堂及时答疑解惑。

思政建设的主体是操作系统课程内容本身，目标是将思政元素融入课程内容之中。课程思政视域下基于SPOC的操作系统课程线上线下混合式教学模式坚持以专业教学为本位，课程思政为抓手，从专业课程的知识体系中挖掘思政元素，对课程所涉及的5个重点模块入手，将习近平新时代中国特色社会主义思想和社会主义核心价值观等思政元素融入专业教学中，实现思政教育的“润物细无声”[5]。从虚拟内存概念的首次提出到技术的首次应用，均由欧美主导。激发学生奋发图强、科技报国的爱国主义情怀。同时告诉学生我们一直在奋力追赶，华为鸿蒙操作系统的诞生，改变了全球操作系统的格局，中国的超级计算机也跃升国际先进水平，在全球超级计算机500强榜单上，中国有228台超算上榜，而且神威·太湖之光排名第二，激发学生爱国主义情怀，坚定学生民族自豪感。同时，启发学生的科学创新思维。首先提出：为什么需要设计页面置换算法？为什么会提出不同的算法解决同样的问题？有什么区别？最前沿的页面置换算法又是什么？问题是探究的开始，通过在算法分析与设计中植入一系列问题，创设情景，鼓励学生大胆猜想和假设，培养学生的科学探究能力和创新思维。培养辩证思维——通过页面置换算法的对比，告诉学生天下没有完美的事物，任何事物都包含对立统一的两方面，要坚持一分为二地看待问题。

5教学方法设计

操作系统课程基于个性化教学和“做中学，做中教”的理念，采用基于SPOC+CRI的线上线下混合教学。线上采用PBL教学，在头歌实验平台发布实验任务，学生根据学习情况进行自主闯关学习（双监控——既有实验过程数据又有正确的结果，才能顺利闯关，每个实验至少包括两关，第一关为必须完成的基础关，剩下关卡为自主选择关卡），将课程知识点落实到各个实验项目中，这就很好地解决了以往实践教学难以监控学生的问题，能够更好地促使学生做到自主思考、自主探索、自主测评、真正提高学生系统性思维能力和工程实践能力。

线下课堂以探究式教学、案例教学为主，包括思政引入、课前测试、提出问题、讲授重点、讨论探究、总结反思等。课后采用任务驱动法，根据教师布置的课后练习进行知识巩固，通过教师发布的拓展阅读文献，进行知识拓展延伸。

6考核方式设计

课程成绩由30%的平时成绩加70%的考试成绩组成。实行包含线上“头歌实验平台”的实验成绩、学习通平台测试成绩和闯关情况、线下的随堂测验成绩、作业、考勤成绩、期末测试在内的多维度考核方式。保证了过程性考核的记录与分阶考核，成绩公平公正，让学生知道，只有努力学习，认真完成线上和线下学习，才能取得好成绩。

7结论

课程思政视域下基于SPOC的操作系统课程线上线下混合式教学探索研究立足学情，深耕内容，构建“组合式”教学内容体系。利用头歌实践平台和学习通平台构建校内SPOC资源与课堂、实验教学融合，实现无缝链接，有效地解决了传统班级授课，难以满足不同层次学生的弊端。另外，在进行案例设计时，结合了学生在思政课程上的学习情况，分析了学生的思想政治觉悟，将爱国情怀与个人使命、艰苦奋斗、创新意识和创新能力、唯物辩证法等思政元素融入操作系统课程教学内容中，优化教学方法，让学生在接受知识的同时也提升了个人的思想道德修养。通过对过程质量的严管严控，学生的学习兴趣和态度有明显的提升，考核优秀率逐年提升，学生和督导对教师的评教在学院和学校排名位于院系前20%。