OBE教育理念下的操作系统课程教学实践

摘要：本文主要探讨了成果导向教育（OBE）在操作系统课程中的应用。在课程教学中具体采用“四环节”和“一机制”策略，包括设定明确学习成果、更新教学内容、重新设计教学方案和完善评估体系，以及引入一系列持续改进机制，如定期培训和反馈收集，这些措施旨在提高教学质量，提升学生的应用能力。

关键字：操作系统；OBE；四环节；一机制

在当今信息时代，操作系统课程在计算机教育中占据着举足轻重的地位，它为学生打开了深入了解计算机底层工作机制的大门。但传统的教学方法过于注重理论知识的传授，忽视了学生的实际应用能力培养，导致教学成果与社会和企业需求之间存在明显的鸿沟。为了缩小这一差距，越来越多的教育机构开始关注OBE（Outcome-Based Education）理念。OBE理念将教学重点从过程转移到学习成果上，强调学生掌握的知识和技能要与行业期望保持一致。针对此，本文将探讨在OBE理念的指导下，如何对操作系统课程进行有效改革。改革的目标不仅是深化学生的理论知识，更重要的是增强学生的应用能力，以满足企业对技术专业人才的现实需求。

一、OBE理念的核心内容

成果导向教育，也被称为Outcome-Based Education（OBE），由美国学者William Spady于1981年提出，以“所有的学生都能获得成功”为前提[1]，在过去的几十年中逐渐成为全球教育改革的核心理念。这一理念指明教育活动要围绕预设的学习成果展开，并努力使每位学生掌握必要的知识和技能。

（一）以结果为导向

与传统的以内容为中心的教育模式不同，OBE理念更加关注学生能达到的最终学习成果。这意味着教育的目标不只是传授知识，而是要求学生能够将所学应用于实践，以满足社会和职业的实际需求。

（二）以学生为中心

OBE理念倡导教育者从学生的角度出发，关注每位学生的个体差异和需求。通过灵活的教学方法和策略，确保所有学生都可以达到预定的学习成果，并着重指出每个学生都具备成功的潜力。

（三）持续改进

OBE理念不仅关注当前的教学效果，还重视对教学过程和成果的持续评估和改进。这一策略鼓励教育机构根据评估结果及时调整教学策略，以保证教育内容和方法与时俱进，持续提升教学的质量和效果。

在当前教育环境下，操作系统课程正面临着多方面的挑战，包括技术变迁带来的课程内容更新滞后、评估方式的单一化[3]，以及过分强调理论知识传授的教学方法等。为了更好地培养学生的实际能力并满足行业需求，基于OBE理念对课程内容、教学方法和评估方式进行全面审查与改革变得尤为关键。

二、课程改革策略

为了更好地实施OBE理念的课程教学设计，操作系统课程依据“四环节”和“一机制”的教学设计方案进行了重构[4]。具体的实施细节如下：

环节一：预期成果的确定

在OBE教育理念下，将课程目标转化为学生的预期学习成果，成为整个教学过程的核心和出发点，这一转变关注“学生能够通过学习实现什么”，而非传统的以教师教授内容为中心。

表1列举出操作系统每个章节所应达到的预期成果，这些成果目的是与专业的整体目标和期望能力相匹配。

环节二：教学内容的建设

在OBE理念的指导下，紧密结合教学内容与学生预期学习成果显得尤为关键。为此，操作系统课程实施分阶段的教学内容设计，从基础概念探索到源码深度分析，再到算法仿真实践，意在帮助学生综合掌握并实际运用操作系统的关键知识[5]。

1.理论学习

在此阶段，学生将深化对操作系统核心概念和功能的理解，建立起扎实的知识基础。具体教学内容包括：

（1）定义与功能：介绍操作系统的基本定义，阐述其在计算机系统中的作用及其主要功能。

（2）分类与结构：探讨不同类型的操作系统（如批处理、分时、实时等）及其特点，解析操作系统的多层结构模型及其功能。

（3）基本组件：详细描述操作系统的主要组件，如进程管理、内存管理、文件系统、I/O管理等，并讨论各组件的功能和相互关系。

（4）用户与系统交互：展示用户通过命令行界面和图形用户界面与操作系统的交互过程，以及常用的系统调用和API的使用。

2.源码探究

通过分析真实操作系统的源码，帮助学生深度理解操作系统的内部机制和实现细节，培养其实际应用和编程能力。

（1）进程管理：通过案例学习，分析进程创建、调度、终止等源码实现，揭示进程状态转换和调度算法的细节。

（2）内存管理：探讨物理内存、虚拟内存的管理方式，分析页表、页替换策略等关键部分的源码。

（3）文件系统：详细解析文件系统的实现，包括文件的创建、读写、删除等操作，以及目录结构的管理。

（4）系统调用与API：探讨系统调用的实现机制，包括如何提供给应用程序访问核心功能的接口。

3.算法仿真

通过实践操作系统核心算法的模拟，学生可以直接感受其运作机制，并深入了解算法的性能和特性。例如，在模拟进程管理的关键算法时，学生不仅能够领会进程的整个生命周期，还能掌握进程间调度、同步和通信的要点。

（1）进程状态转换模拟

①进程生命周期：从创建、就绪、运行到终止，模拟进程的状态转换。

②阻塞与唤醒：模拟因I/O操作或其他原因造成的进程阻塞和唤醒。

（2）进程同步与互斥算法仿真

①信号量机制：模拟信号量的P和V操作以及其在进程同步中的应用。

②管程和条件变量：模拟管程的结构和功能，理解条件变量的作用。

③经典同步问题：如生产者－消费者问题、读者－写者问题，模拟其解决方案。

环节三：设计和方案的实施

在操作系统课程设计和方案实施的过程中，课程规划始终遵循“以生为本”的教育价值观[6]。与传统的“以师为本”的教学模式相比，这一原则更加强调学生在学习过程中的主动性和探索性，确保教育活动更符合学生的需求，激发他们的兴趣，并助推其全面发展。具体到课程设计，操作系统的教学内容包括：

1.课前准备

在课程启动前，教师团队会利用定制的问卷和访谈，详细了解学生的基础知识水平、学习风格和兴趣点。这些数据将被用于确认学生对操作系统课程的期望和需求，并据此制定个性化的学习路径。

2.课前活动

课程采纳“翻转课堂”这一创新教学策略，旨在激发学生的主动学习热情。教师会在每周教学计划中提前发布指定的学习任务，包括必看的教学视频、详细的PPT演示文稿和自我评估的测试内容[7]，以便学生在课堂上更加集中地参与探讨和互动交流。

3.课堂教学

为适应学生个体间的差异，采取了多样化的教学方法，包括案例教学，使用真实的操作系统案例帮助学生理解其实际应用；小组合作和讨论，以培养学生的团队合作和实践能力；个别指导，根据每位学生的具体情况提供个性化的指导和反馈。

4.课下活动

鼓励学生课下自主选择学习资源，如在线课程、学术论文、项目案例等，来满足个人的兴趣和需求，培养主动探索的习惯。此外，通过课后参与小型项目，学生不仅可以加深对理论知识的理解，还能在实验室环境中将操作系统的原理和技术应用到实践中，这样做有助于将理论学习与实践技能相结合。

环节四：结果和质量的评估

在OBE理念中，对操作系统课程进行产出结果评估是至关重要的环节。此评估综合三个维度进行[8]：

1.课程内容的评估

在操作系统课程的评估中，首先确保核心内容得到全面覆盖，包括进程管理、内存管理、文件系统和设备管理等关键知识。接着，通过对案例研究和行业动态的分析，评估课程内容与实际应用的一致性和相关性。最后，关注点放在教学材料的更新上，特别是与最新操作系统技术发展保持同步，例如对Linux内核的更新和Windows系统的新特性等方面。

2.课程实施过程的评估

首先通过课堂观察和学生反馈来评价翻转课堂、小组讨论等教学方法的有效性，有助于判断这些方法是否可以提升学生的学习参与度。接下来，对课堂内的互动性进行考察，包括教师与学生、学生与学生之间的互动频率和质量。此外，对实验环节进行细致地评估，以验证其是否能够助力学生将所学的理论知识成功转化为实际应用的技能。

3.课程实施效果的评估

评估开始于利用问卷调查和访谈收集学生反馈，了解他们在学习过程中的体验、所遇到的困难及改进建议。此外，通过分析学生的考试成绩、课程项目和作业完成情况，来评估学生对操作系统知识的掌握程度。

环节五：持续改进机制

基于OBE理念的核心内容，为操作系统课程制定了一系列持续改进成果质量的机制。这些机制不仅专注于提高教师的教学质量，更重要的是为学生打造一个与时俱进、持续优化的学习环境。

1.持续培训与支持

为了提高教师团队对OBE理念的理解和实践能力，制定并实施了一套全面的培训计划。该计划包括定期组织的研讨会、工作坊，以及在线培训课程，以期提升教师在教学方法、课程设计和学生评估方面的专业技能。

2.收集反馈并调整

建立一个系统化的反馈收集和处理机制，涵盖学生和教师对课程的看法和建议。通过在线问卷、定期会议和开放式讨论，收集宝贵的反馈，以评估教学改革的效果并据此做出必要调整

3.跨课程合作

鼓励教师与其他学科的同事合作，以探索和实践更有效的跨学科教学方法。这种合作不仅扩展了教学内容的范围，还通过综合不同学科的知识和技能提升了整体的教学质量。

三、结束语

教育不断进步，社会对技术人才的需求也在发生变化，传统教学模式已不再适应现今的教育环境。OBE理念重视学生实践与能力的培养，被看作是教学改革的新方式之一。在这样的背景下，对操作系统课程展开一系列改革是必然选择。在课程教学改革过程中，学生从被动吸收知识的角色逐渐转化为主动探索的参与者，这提高了学生的学习热情和积极性。

作者单位：王灿 杜丹 张飞 马鞍山师范高等专科学校

参考文献

[1]张丹丹. 基于OBE理念的设计初步课程教学改革研究[J]. 安徽建筑， 2021， 28（11）： 112-113.

[2]李志义，朱泓，刘志军，等. 用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J]. 高等工程教育研究， 2014（2）：7.

[3]王秋芬，王永新. 基于OBE的操作系统原理课程教学改革[J]. 收藏， 2018， 22.

[4]杨屿航，马金晶. 基于OBE理念的课程教学设计研究[J]. Advances in Education， 2023， 13： 273.

[5]邱剑锋，朱二周，周勇，等. OBE教育模式下的操作系统课程教学改革[J]. 计算机教育， 2015 （12）： 28-30.

[6]黄金洲，李勇，徐德刚. 新工科背景下基于OBE的操作系统原理教学研究[J]. 电脑知识与技术：学术版， 2022， 18（22）：128-129.

[7]李娜，李征，王鹏，等. OBE理念下的操作系统课程教学改革与实践[J]. 软件导刊， 2022， 21（7）：4.

[8]De Jager H J， Nieuwenhuis F J. Linkages between total quality management and the outcomes‐based approach in an education environment[J].s Quality in higher education， 2005， 11（3）： 251-260.