基于“MOOC SPOC”的操作系统混合式教学探索与实践.pdf

2023年第17期总第593期No.17,2023Sum No.593Journal of Science and Education教育部 关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知（教高函 2018 8号）提出：“各高校要全面梳理各门课程的教学内容，淘汰 水课、打造 金课，合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度，切实提高课程教学质量。”1“金课”包括具有高阶性、创新性和挑战度的线上、线下、线上线下混合式、虚拟仿真和社会实践各类型课程。教育部高等教育司司长吴岩在2019中国慕课大会上代表大会发布的 中国慕课行动宣言 中提出：“中国慕课坚持集中最好的大学、最好的团队、最好的教师的建设原则。让中国慕课成为质量最有保证的中国金课。”2吴岩司长还提出，要大力推广线上线下混合式“金课”，充分应用线上“金课”进行本地化改造，探索线上“金课”的多种应用模式，打造适合本校学生特点和培养需要的“金课”3。MOOC（Massive Open Online Course）即大规模开放在线课程，简称慕课，为学习者营造了无时空约束的自由、灵活、内容丰富的学习环境，而SPOC（Small Privat Online Course）即小规模限制性在线课程，需要身份认证，由教师授权后方能加入班级，能较好地监控学生学习状态，强化师生间的交流，更适合校内学生在线学习，具有线上线下混合式教学等更多自由模式，有效弥补了MOOC课程完成率低、互动效果差的不足4-6。开展基于“MOOC+SPOC”混合模式的课程建设改革，利用现有的MOOC、SPOC 教学平台建设线上线下混合式“金课”，能更好实现教育教学与信息技术的深度融合，符合新时代大学教学模式的发展趋势。1 操作系统课程教学存在的问题1.1 课程学时受限，教学模式单一化操作系统传统课程教学局限于“理论讲授+实践练习”教学模式，教学活动以多媒体教室的课堂教学为主，以机房实践练习为辅，教学手段以电子课件+板书为主，教学方法以教师为中心通过广播方式传递知识，这种模式不利于培养学生自主学习的能力和分析、解决问题的创新精神。笔者所在学院软件工程专业重点课程经过几年的变革，课程的学时数都进行了缩减，操作系统课程由最初的 62+10=72 学时（其中 62 是理论学时，10是上机实验学时）调整为54+10=64学时，部基于“MOOC+SPOC”的操作系统混合式教学探索与实践陈 艳 马 莉（桂林航天工业学院计算机科学与工程学院 广西 桂林 541004）摘要：操作系统是计算机类专业的一门核心主干课程，文章分析了该课程教学中存在的主要问题，构建了基于“MOOC+SPOC”的线上线下混合式教学模式，对操作系统课程教学的课前、课中和课后三个环节进行改革与探索，实施了多元化考核方式。该模式有助于全方位打造混合式“金课”，提升学生课程学习的广度和深度。关键词：操作系统；MOOC；SPOC中图分类号：G642.0 文献标识码：A DOI：10.16871/ki.kjwh.2023.17.027基金项目：广西高等教育教学改革工程项目“新工科背景下基于 MOOC+SPOC 混合模式的软件工程专业核心课程建设研究”（2020JGA336）。作者简介：陈艳（1982），女，硕士，高级实验师，研究方向为计算机软件与理论；马莉（1978），女，硕士，高级实验师，研究方向为计算机应用。103分专业该课程缩减为48学时。受学时限制，课程教学过程中会删减部分教学内容，适当降低难度，而删减的教学内容也可能导致学生学习缺乏系统性，知识掌握不够扎实。如何在有限的时间和学时内，充分调动学生的学习内动力和积极性，改革教学模式，引导学生转变学习态度，是课程建设过程中须解决的问题。1.2 已有的MOOC资源与课程需求难以完全匹配目前，中国大学MOOC、超星学习通、学堂在线等平台课程资源丰富，向大众分享了很多高校优秀的课程教学资源和成果，但是这些名校的学习资源很难与其他学校现有课程的教学对象、教学目标、难度等完全匹配，难以实现个性化学习，而且师生之间缺少互动和交流，学生问题无法及时解决，导致学生自主学习积极性不高，课程参与度与完成度无法保证，学习效果难以评估。操作系统课程理论性强，课程内容覆盖范围较为广泛，知识点多，导致课程相对枯燥、无趣。因此，须结合教学实际，建设独具特色的课程资源，探索基于“MOOC+SPOC”的线上线下混合式教学模式，充分发挥学生主体作用，提升课程生动性，全面提高教学质量。1.3 课程过程考核难以回溯，评价方式单一化操作系统课程通常采用“平时成绩+期末考核”的评价方式，其中平时成绩以考勤、作业和实验为主，期末考核以笔试为主。作业和实验报告成为教师进行课程过程考核的主要手段，这些文档的易复制性导致其无法客观评价学生的学习水平，同时批改纸质版作业和实验报告不仅工作量大，降低教师工作效率，而且不利于存档、查找、过程回溯和分析统计，影响教学质量的提升。2“MOOC+SPOC”混合式教学模式构建“MOOC+SPOC”是“互联网+”时代的混合式学习模式，将线上学习与线下学习有机结合，注重以学生为中心，课堂性质从“以教为中心”向“以学为中心”转变7，教学设计也从“教”的设计转变为“学”的设计。在该模式中，教师具有多角色和多元化的职责担当：是课程教学的设计者、课程教学的组织者、学生自主学习的引导者和督促者、教学资源的开发者和 SPOC平台的管理者。在开设SPOC时，教师可根据学校定位、专业以及学生基础的差异，基于课程知识点安排，挑选平台已有的、适当的MOOC在线教学资源（教学视频、课件、话题讨论、测试题等）进行发布，或者发布自己设计的教学资源，形成符合本校特色的SPOC课程资源。学生线上自主学习，教师根据线上数据的反馈决定线下课堂内容，略讲或不讲学生已掌握的知识内容，重点讲解反馈问题，学生可通过反复的交流与讨论完成知识内化，实现在线学习和课堂学习的融合。线下课堂结束后，再次回到线上学习，教师此阶段的主要任务是促学，通过布置阶段性作业（测试、讨论、项目实践、思维拓展等），促进学生创新能力的发展。教师通过总结前期的教学活动，根据学生的总体表现，给予有针对性的指导和建议，并依托SPOC平台和QQ对学生进行个性化辅导，为学生提供精准服务，实现因材施教。在整个教学活动中，基于 Bloom 分类法设定每阶段学生的学习目标，“课前课中课后”三环节师生双向互动，借助智慧树、青软 U+新工科智慧云等平台将教、学、评、测、练等过程信息化，构建了如图1所示的“双向三环节六层次”线上线下混合式教学模式。3“MOOC+SPOC”混合式教学模式实施3.1 课前导学在课程开始之前，教师创建授课班级的课程QQ群，一是便于学生随时接收和查看关于课程教学的相关通知，二是便于学生随时向教师反馈问题，从而实现个性化辅导。在实施过程中，课程教图1 “MOOC+SPOC”混合式教学模式设计教改教法104学团队在智慧树平台创建了SPOC课程，选择平台上的共享MOOC课程视频进行发布，让学生可以系统地学习该课程，并结合授课对象的特点，基于“精选内容、加强基础、突出应用”打造符合本校特色的SPOC教学资源，重点考虑如何深入浅出地讲解相对晦涩难懂的原理和算法，实现从知识传授到能力培养的升级。由于笔者所在学院学生理解及应用能力整体不强，目前精选了操作系统的基本特性、前趋图和程序执行、进程基本状态及其转换、信号量的应用等22个课程重难点教学内容制作成专题课件，涵盖了课程7个章节，结合生活实例讲解教学节段，以生动形象的动画方式逐步引导学生实现认知拓展，将枯燥、复杂的知识变得简单、有趣，而且注重知识之间的联系，在体现碎片化学习的同时注重知识的体系化，并以此为基础录制了约450分钟的短视频，在视频讲解的过程中细化知识点，通过多个应用案例将原理讲透讲深讲活。线上导学阶段，教师结合学校专业和学生情况，在智慧树平台发布在线教学资源，包括教学视频、课件、单元测试题、话题讨论等，教学视频基于知识点展开，有利于学生反复观看研学。学生根据教师布置的任务开展线上学习、测试和讨论。3.2 课中研学线下教学阶段，教师根据线上平台的学情数据反馈，以及线上学生的讨论模块，因材施教，有针对性地安排课堂内容，着重讲解重点、难点以及学生反馈的问题。在授课过程中，通过智慧树开启教室授课课堂，通过投票、随机提问方式实时了解学生的学习情况，有针对性地调整教学策略和教学进度，增强教学有效性。针对进程同步、进程调度、银行家算法、分页存储管理、页面置换算法及磁盘调度这些课程重难点，在线发布综合应用课堂作业，在保证学生独立完成的同时，也保障了课程过程考核材料的存档规范化。线下教学阶段注重课程思政，学生通过掌握操作系统的工作原理与设计方法，为分析与解决操作系统相关复杂工程问题打下基础，同时理解操作系统在国家信息产业发展中的战略地位、在信息安全领域的重要作用，认识中国科技崛起背后的艰辛，树立科技强国的理念，增强民族自豪感、历史使命感和时代责任感8。表1为课程部分思政内容。3.3 课后促学线上促学阶段，教师通过布置章节在线测试、讨论、项目实践等活动，了解学生对知识点的掌握情况，通过智慧树平台和QQ对学生进行个性化指导，切实有效提高教学质量。为了强化学生对操作系统相关原理与算法的理解与应用，要求学生在实验过程中利用C、C+、Java等任一种高级语言实现进程调度算法、银行家算法、页面置换算法，模拟操作系统的实现机制，并对算法的应用及其性能进行分析。为了避免学生在实验过程中过多参考，导致算法的源代码重复率过高，须在U+新工科智慧云平台分阶段提交，利用平台可执行自动化代码重合度检查的功能，采用“学生互评+教师评价”的方式，让学生相互学习，共同提高。根据测验结果，统计需要接受课业帮扶的学生，分析存在的薄弱环节及其原因，课后利用QQ单独向这些学生详细说明存在的问题，采用线上或面谈的方式答疑释惑，提高教学内容操 作 系 统 的 发 展过程进程同步死锁分页与分段的区别页面置换算法思政内容结合棱镜门、华为鸿蒙崛起等事件，介绍国产操作系统的发展与现状，强化操作系统在国家信息产业发展中的战略地位，将科技强国的思想传授给学生，激发学生爱国情怀和使命担当，调动学生学习积极性，促使其努力提升“自主可控”创新能力进程同步与互斥管理实现进程的并发，融入规则意识、平等竞争、和谐共处的社会理念，培养学生遵纪守法、平等和谐的社会观念介绍死锁产生的原因，引入和谐共享的社会主义核心价值观，倡导大家以互利互惠、互扶互助的心态面对社会，共同构建和谐社会；结合死锁概念和文明交通现象，增强学生的担当意识，使学生树立良好的职业道德，并引导学生应用对立与统一规律看待死锁问题，使他们能合理应用矛盾分析法处理问题两者分别从系统管理与用户的角度出发解决离散存储问题，各自都有优缺点，培养学生从多方面、多角度观察事物内在的矛盾与相互间联系的能力分析FIFO页面置换算法的Belady异常现象，引导学生在发现问题时要追本溯源，用辩证统一和发展的眼光分析问题，培养学生的批判思维和科学探究能力表1 操作系统课程部分思政内容教改教法105学生对课程学习的重视度和自信心。3.4 课程考核操作系统课程考核目前虽然还是采取传统的“平时成绩+期末笔试”的方式，但平时成绩的评定实施多元化考核方式，主要包括课堂表现、在线作业、实验与报告三方面。其中课堂表现主要从课堂测验、回答问题两方面考核，在线作业主要从MOOC课程完成度、SPOC课程自制视频观看、在线讨论、章节在线测试等方面考核，实验与报告主要考核算法设计创新性、代码正确性与重合度、文档规范性、算法分析的深度与正确性、自评与互评等方面考核。“MOOC+SPOC”课程教学平台具有存档学生和教师行为的功能，能详细记录学生的学习行为和教师的指导评价，包括学生观看视频的次数和时长、学生参与测试与讨论的情况、教师评分与指导意见等，还会自动生成成绩分布情况，细化到每道题的错误率。这种方式避免了传统纸质作业和实验报告不利于批改、存档、查找、分析的情况，为过程性评价提供数据支撑。综合这些详细的记录信息，有利于针对不同的学生推荐相应的学习计划，实施个性化拓展，有效提高学生学习效率和质量，提升学生学习的深度和广度。4 结语MOOC实现了大规模优质教育资源共享，对推进教育深入改革，跨学科跨领域汇聚教学资源，构建适应社会不断变化的高效教学模式具有十分重要的意义。而基于“MOOC+SPOC”的混合式课程教学模式提供了一种更灵活、高效的教学模式，利用SPOC因材施教，结合学校具体实际实现个性化精准培养，强化现代信息技术与教育教学深度融合，不仅全面提升了学生课程学习的广度和深度，还能更好地应对各种突发事件，符合新时代大学教学模式的发展趋势。笔者从微观的角度，基于“MOOC+SPOC”对操作系统课程教学多个环节进行改革与探索，构建了“双向三环节六层次”混合式教学模式，后期将根据课程实践中的学生反馈和成效分析进行持续优化，以切实提高课程教学效率和教学质量。参考文献1 教育部关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知:教高函20188 号A/OL.(2018-08-22)2023-07-15.http:/ 中国慕课行动宣言A/OL.(2019-04-09)2023-07-15.http:/ 吴岩.建设中国“金课”J.中国大学教学,2018(12):4-9.4 康叶钦.在线教育的“后MOOC时代”:SPOC解析J.清华大学教育研究,2014,35(1):85-93.5 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