叶飞 王亚芳 王朱宇 胡哲

摘 要：随着“互联网+”的到来，高等院校对应用型人才的培养更加重视。在本科教育中，操作系统是计算机和软件类专业中的必修课。该门课程存在专业术语多、概念难理解、授课难度大、学习兴趣低、理论和实践结合难的问题。这与培养应用型人才和“以学生为中心”的教育理念相违背。教学中将知识点与学习兴趣相结合，提出了三步教学法，使用问题驱动和案例实践的方式引导学生主动学习知识。在学生成绩提升的同时，其实践能力也得到了增强。

关键词：互联网+；应用型人才；操作系统；三步教学法

中图分类号：F24 文献标识码：A  doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.03.036

0 引言

操作系统是一门基础计算机类学科课程，同时也是一门专业核心课程。该课程从操作系统的基本原理出发，对操作系统各个组成部分和实现技术进行讲述，部分教材对接口、多处理机、多媒体和信息安全也会有详细介绍。操作系统是理解计算机系统工作、用户与计算机系统交互、设计开发系统应用等基本知识结构的重要途径，其教学内容不仅涉及理论、算法，还涉及具体技术的实现和应用。对于没有项目经验的大学生来说，学习和理解均会有很大的难度，而且在传统实际教学过程中，教师重理论、概念，对操作系统的实践和应用也相对薄弱。一方面，如何提升学生对操作系统的学习兴趣，从而进一步提升学生对本门课程学习的理解能力、动手能力、实践能力、算法能力至关重要；另一方面，进一步提高教师教学水平，以“学生为中心”，探索和创新出新的教学方法也是重中之重。通过对教学过程进行分解，采用“三步走”的教学实践方法研究，对培养出更多能适应国家信息化建设需要、理论扎实、实践能力强的应用型专业人才至关重要。

1 学情现状分析

1.1 学情分析

以延安大学西安创新学院为例，从本校制定的2021-2022学年第一学期教学任务书来看，学校计算机科学与技术专业、软件工程专业、物联网专业三个专业的2019级大三学生，均在新学期开设了操作系统课程。课程开设计划为学期内64学时授课，其中，理论占32学时，上机实验占32学时。从课程规划可以看出，操作系统属于计算机相关专业的专业必修核心课程，在注重理论的同时也更加注重了实践应用能力。在课程教学正式开始之前，选取计算机科学与技术专业近3年操作系统课程教学实施结果并针对学生历年来对本门课程的学习效果做了统计和初步分析。进一步选取了待授课试点班级的学生做了课程学前学情分析和调研，为三步教学法的研究和实施做好准备工作。

1.1.1 历史成绩分析

首先，选取样本班级对学生近3年的考试成绩进行统计，成绩汇总如表1所示。从操作系统课程近3年的考试成绩分布可以看出，学生成绩良好及以上分别为11%、12%、12%，中等及以下（不含不及格）分别占86%、61%、64%，不及格率分别为3%、27%、24%。主要分布在中等偏下，不及格率偏高。初步分析学生学习本门课程存在一定难度。

1.1.2 授课进度分析

通过进一步分析近3年操作系统授课选用的学生教材，以及和讲授本門课程的授课教师座谈得知。本科生学习操作系统课程选用的教材一般都在10个章节以上，涉及内容都会涉及操作系统基本原理、操作系统硬件组成（存储器、虚拟存储器、输入输出系统、文件管理、磁盘管理）、关键算法（进程调度算法、作业调度算法、处理机调度算法）、前沿技术（多媒体技术、虚拟化技术、云计算技术、安全技术）等。但是，按照课程实施计划时间安排，以及结合在校学生学习和接收知识的能力，教学过程仅能选取教材5-8章的内容作为教学大纲完成教学，其余内容纳入学生自学范畴。如果学生的自学能力较差，那么很多前沿和核心知识在本科阶段是无法普及到学生的。那么，学生的学习动力，尤其是备战考研涉及到专业课方面时，就会存在较大缺陷。

1.1.3 学习动机分析

授课正式开始前，对所带2019级大三学生选取软件班学生，进行学前学情调研，目的在于了解学生学习基本情况，从而更好的讲授操作系统课程，使学生带着兴趣去学习这门课程。针对本门课程从两个角度进行了调研。第一，学习动机调研。第二，学习目标调研。调研结果如表2、表3所示。

从学习动机的调研结果来看，能够进行深层学习的学生占30.77%，仍有23.08%的学生仍然采用死记硬背的方式学习，缺乏学习主观能动性。

从学习目标的调研结果来看，希望学以致用和对课程感兴趣的学生占比66.66%，说明学生希望学到知识的意愿还是很强烈的。少量以获取学分为目的的学生如果能够调动起其学习的兴趣，那么这门课程必将成为学生最愿意和喜欢学习的课程之一。

2 三步教学法的教学实施过程

2.1 三步教学“一步走”

激发学生兴趣是提升学习效果的首要因素。传统教学中，教师一般使用粉笔板书，虽然学生的思考时间较长，但是效率低下，很难适用当代大学生需要大量获取知识的现状；随着互联网+时代的到来，多媒体教学已经成为课堂教学主要方式，教师适用多媒体课件，选择合适的音频、视频、动画等，吸引学生的注意力，教学内容丰富，教学效率也随着无纸化教学而逐步提高。但是，随之而来的是学生接受能力和教师讲授内容的不匹配。作为三步教学法的第一步，就是在课堂教学中寻找和使用教学教具，将学生精力牢牢把控在课堂最佳集中注意力的30分钟内，这里列出我校操作系统课堂教学中使用的教具，主要分三类：

2.2 三步教学“二步走”

案例教学法是触发学生主动反思的重要手段。案例教学法是哈佛大学商学院于1918年首创的，其每年编制的案例不仅用于教学，还用于出售。作为一名从企业工作多年然后从事高校教学工作的专职教师来说，采用案例教学具有天然优势，企业中的实践案例都可以作为案例教学的素材。拿操作系统课程中的进程调度算法举例，将无线通信系统中的Qos调度算法作为引入案例，同学生一起探讨采用时间片轮转调度算法如何解决无线通信系统中的资源分配问题。教师根据课程进度、授课内容、重点难点，结合学生的学习实际，编成案例材料，以解决问题为目标，让学生运用所学理论知识进行分析和研究，最终做出解决问题的方案，学以致用。课后收到学生反馈，希望老师能够多引入一些这种真实项目中的实际案例到课堂中来。

2.3 三步教学“三步走”

与理论教学相匹配的上机实验教学是巩固学习效果的关键要素，理论需要通过实践去验证。学生仅靠课堂学到的理论知识，时间越久，遗忘的概率越大，据班级学生反馈，考试前如果老师没有复习、没有划重点，学生自己复习能够考过专业课的概率不足50%。那么，如何巩固学生知识，让学生记得牢、用的好，高校教师主动设计和寻找与课堂理论相匹配的实验素材就显得尤为重要了。拿操作系统课程中的进程同步问题举例，将生产者-消费者问题作为一次上机实验主题任务，实验过程包含四个部分，有效时间共90分钟。首先，选定使用记录型信号量作为解题思路，利用10分钟时间将伪码作为素材讲给学生；其次，学生利用50分钟完成代码编写和提交；再次，教师选取一名优秀学生利用15分钟为大家讲解他的解题方法；最后，15分钟教师答疑。上机任务过程中，教师重点关注学生的解题思路和方法，对编程语言薄弱的学生，安排结对完成，保证上机任务质量。

2.4 教学实践结果验证

本次三步教学法试点班级期末考试成绩统计如表4所示。其中，成绩良好率为62%，中等以上达到了90%，且学生评教分为95.33%。实施三步教学法教学的班级学习成绩和往届班级相比得到了一定程度的提高，说明该方法切实有效，可以在后续教学过程中推广使用。

3 结论

实践证明，在操作系统课程中应用三步教学法取得了良好的效果。从课程结束后的学生学习动机二次调研得知，对本门课程感兴趣的学生占比超过了90%，能够课外自学、扩展学习操作系统相关知识的学生占比超过75%，认为学习本门课程有用的学生占比超过80%，认为本学期操作系统课程自己学到有用知识的学生占比达到100%。选择三步教学法使得学生的学习兴趣得到了明显提升；课堂采用案例教学，学生的思考能力、主观能动性得到了显著改善；选择相匹配的实验案例，能够让学生举一反三，深入和理解所学知识。操作系统课程是计算机类专业的必修核心课程，这里仅选择了较为实用的三步教学法，相信还有更多更好的方法可以应用于教学，秉承“以学生为中心”的理念，为我们的祖国培养更多更优秀的应用型建设人才。

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