工程教育認證的《操作系統原理》課程

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工程教育認證的《操作系統原理》課程

摘要:基于我校計科專業積極準備申報參加工程教育認證的背景下,為規范適應新版人才培養方案而組織課程教學大綱修訂工作。本文以計科專業的主干學科和核心課程之一的《操作系統原理課程為例,貫徹“價值塑造、能力培養、知識傳授”三位一體的育人理念,探討工程教育認證背景下的課程大綱修訂過程。

關鍵詞:工程教育認證;操作系統原理;課程大綱

0前言

當今國家正在以推進工程教育認證為抓手,全面深化工程教育改革。工程教育專業認證將是當前和今后一段時期內,各高校本科教育的重點工作。景德鎮陶瓷大學計算機科學與技術專業(簡稱計科專業)根據《工程教育認證辦法》有關認證申請資格的規定,滿足申請條件,正在積極申請參加工程教育認證。為推動我校工程教育專業認證工作邁上新臺階,教務處組織各院系推進和規范適應新版人才培養方案的課程教學大綱修定工作。本文以計科專業的主干學科和核心課程之一的《操作系統原理》課程為例,探討工程教育認證背景下的《操作系統原理》課程大綱修訂過程?!恫僮飨到y原理》課程是我校計科專業的主干學科和核心課程之一,也是我校其他計算機相關專業的專業基礎課。開設在第5學期,共48學時。操作系統是配置在計算機硬件中的第一層軟件,所以知識體系涵蓋硬件知識與軟件知識,課程內容涉及理論、算法、實現等。老版課程大綱主要是從教學的角度出發,對教學目的、教學內容的確定等方面進行敘述,以教師為主導,但對于教學內容與畢業要求之間沒有明確闡述。導致教學過程中,教師根據大綱只是進行知識傳授,并不過多關注學生的學習成果。而工程教育認證OBE理念以成果為目標導向,以學生為本,教學設計和教學實施的目標是學生通過教育最后取得的學習成果。所以大綱應以專業培養方案中規定的畢業要求為基準,對課程目標、課程內容與學時分配、教學方法與手段、考核方式與成績評定標準等方面進行修訂。

1課程目標與畢業要求

針對工程教育認證進行的課程教學大綱修訂工作,首先應從培養方案中獲得本課程對畢業要求的支撐,如表1所示,操作系統需強支撐畢業要求(1)和畢業要求(3)。再明確規定課程目標與其所對應的畢業要求。圍繞計科專業的培養目標和畢業要求,分析《操作系統原理》課程支撐的畢業要求,確定課程目標如表2所示:

1.1課程目標1

掌握并理解計算機操作系統的基本概念和原理,具有操作系統領域繼續學習能力、操作系統操作能力。(支撐畢業要求1-3)

1.2課程目標2

可以將操作系統中的原理、思想應用到實際工程問題,具有設計、分析和解決工程問題的能力。(支撐畢業要求3-3)1.3課程目標3通過操作系統原理課程的學習,培養學生的邏輯思維和創新思維,提高學生的計算機專業知識素養,為后續課程的學習打下堅實基礎(支撐畢業要求1-3)。在確定操作系統原有的知識、能力課程目標的基礎上,增加學生愛國情懷、思維、人文素養等思政目標,進一步對標畢業要求指標點進行思政引領,確定思政目標如下:思政目標:領略中國智慧,體會大國文化自信。學習操作系統原理和算法,挖掘蘊含在知識背后的思維方式、價值觀和文化意義。

2融入思政內容的課程教學內容與學時分配

以課程目標及畢業要求為導向,確定本課程教學內容為8個章節,規定每章的知識點、教學要求、學時安排及所支撐課程目標。另外在課堂教學中找到適合思政教育的融入點,實行專業知識和思政教育結合,通過講述“好故事”等形式增加課堂趣味性,不僅會降低操作系統課程的抽象性,還能增強專業課程的育人作用,對學生形成正確的世界觀、價值觀和人生觀都非常重要。上一版培養方案中,計科專業《操作系統原理》為48學時的純理論學時,為加深對操作系統理論的理解,使學生從理論走向應用,本次教學大綱修訂中課程負責人對該課程學時重新分配為40學時理論課+8學時實驗課。

2.1理論教學以第一章引論為例

引論占3學時,知識點包括操作系統的概念、目標、作用、層次模型;特征和功能;操作系統的三種基本類型、通用操作系統。教學要求:了解操作系統的作用和幾個主要目標;熟悉操作系統的四個基本特征,理解并發性的含義,熟悉操作系統的主要功能;了解批處理的概念,理解單道和多道的區別;理解分時系統和實時系統的區別。從以上知識點可以看出,第一章主要講解計算機操作系統的基本概念和原理,因此對標課程目標1。在介紹操作系統發展過程中融入思政元素,直面我國關鍵基礎軟件卡脖子問題,通過介紹全部使用中國自主知識產權的處理器芯片,并連續獲得top500四屆冠軍的神威“太湖之光”超級計算機,華為的鴻蒙操作系統研制成功等案例,認清在高技術領域要有所作為,必須走一條中國特色的自主創新之路,激發學生愛國情懷和使命擔當,要求學生要有胸懷祖國的愛國主義精神和勇攀高峰的科研精神和奉獻精神。支撐思政目標和課程目標1。具體格式見表3:

2.2本課程8學時實驗教學內容

共分為4個實驗項目。實驗課程中以案例分析引領原理機制,以實驗二進程調度為例:該實驗學時2學時,是一個驗證性實驗項目,知識點為進程調度算法實現。教學要求為選擇一個調度算法,實現處理機調度,以練代講。通過練習不僅使學生對調度算法原理掌握的更加透徹,也提升學生的實踐能力。從上述描述可以看出實驗可以將操作系統中的原理、思想應用到實際工程問題,使學生具有設計、分析和解決工程問題的能力,對標課程目標2。實驗課程中也融入思政內容:通過對各調度算法的應用場景引導大學生在處理學習生活等問題時帶著哲學觀去比較,既要考慮一般情況的處理,又要優先考慮特殊情況;從每種算法都有各自優缺點,引導學生帶辯證的眼光看待事物。支撐思政目標和課程目標2。

3教學方法與手段

以思政目標和課程目標為導向,對教學方法和手段進行以下改革修訂:

3.1采用翻轉課堂和網絡課堂等線上線下混合教學模式

充分運用線上各種優質課程資源,從時間和空間延伸課堂,充分調動學生的學習主觀能動性和誠信的學習態度。線下主要采用多媒體教學與傳統板書相結合手段授課,課堂講授時強調理論與實踐的同等重要性,不斷積累教學素材指導課堂討論和實踐,以提高學生的學習興趣。理論教學與工程實踐相結合,引導學生應用所學操作系統的基本概念和設計原理的專業知識和技能,對實際工程問題分析需求并設計實現具體的功能。圍繞課程教學內容,除布置一定量的課后作業,還設置課內討論環節,培養學生主動思考問題的能力。

3.2在教學中融入多元化思政教育形式

通過新聞熱點、視頻等方式創造條件引入大量實例,結合操作系統理論知識給學生講解實例、介紹具體的開發過程和方法,并提出實際問題,啟發學生思考解決的方法及比較方案的優劣。例如介紹死鎖的產生原因之一是不當競爭時,通過社會中的一些不良競爭引發行業危機等案例。引入社會主義核心價值觀中“和諧”是社會建設領域的價值訴求,和諧的發展的才能使社會呈現學有所教、勞有所得、病有所醫、老有所養、住有所居的生動局面。

3.3課后作業形式多樣化

針對計算機學科的特點,以及操作系統課程內容中包括理論、算法及其實現,豐富作業形式。首先操作系統中理論知識較多,知識與知識之間聯系性不大。所以課后必須根據課堂內容布置配套章節作業,包括名詞解釋,簡答等與理論知識緊密聯系的題型。其次操作系統算法多,每個知識點的算法存在相同點和差異點,針對這個特點布置開放性、創造性題目。以任務為導向,要求學生課后利用圖書館藏書或網絡資源學習相關知識,對算法提出改進思想,鍛煉學習分析和解決問題的能力。比如講到進程調度算法的優先級調度算法和時間片輪轉算法時,可以引導學生探討將優先級調度思想嵌入時間片輪轉調度算法是否會提高系統吞吐率和利用率。最后對于算法的應用,則要求學生除了上機實驗的8學時外,自己編程調試運行改進思想算法。

4考核方式與成績評定標準

工程教育認證以學生為中心,以成果為導向,注重過程性考核,不能一考定總評。我校老版大綱的評定標準就體現出重考核輕過程、重理論輕實踐、重專業輕思政等弊端。這次課程的大綱修訂工作中,對標課程目標和思政目標,形成定量評價與定性評價相結合的課程評定依據,能更科學合理的評價學生學習成果。

4.1增加過程性考核,提高平時成績的比例為占總評成績的50%

平時成績總分100,由考勤、作業、能力、實驗等定量和定性指標。其中考勤分以滿分20分評定,每請假一次扣1分,曠課一次扣2分,無故早退視同曠課。作業對標課程目標1以滿分30分評定,主要考核學生對每章節知識點的復習、理解和掌握程度。三種形式的作業難度遞增,第一類作業要求以課程作業的形式寫在作業本上交給老師,所有學生都必須完成,每次作業按30分滿分單獨打分,取各次成績的平均值計入平時成績;能力考核對標思政目標和課程目標2以滿分10分評定,第二類作業考查了學生的分析和解決問題的能力,此外考查學生在掌握專業技能知識的同時,是否具備了良好的社會價值觀、社會責任感,是否具備行業所需的職業素養。實驗對標課程目標2和3以滿分40分評定,根據每個實驗的實驗情況和實驗報告質量單獨評分:實驗一為設計性實驗,滿分為10分;實驗二為驗證性實驗,滿分8分;實驗三為綜合性實驗,滿分14分;實驗四為驗證性實驗,滿分8分。取各次實驗成績的總和計入平時成績。

4.2避免一考定總評,把期末考試成績占比從70%降低為占總評成績的50%

期末考試內容對應課程目標1、2和3,以滿分100分評定。試卷以處理器管理、死鎖、存儲器管理、外設管理、文件管理為主要考核內容。卷面題型有選擇、填空、簡答題、綜合題。其中,建議課程目標1試題20-30分,這一部分我們主要以填空、選擇的形式出題,考核學生對基本概念和原理的掌握;課程目標2試題40-50分,這一部分主要以簡答或綜合題的形式出現,考核學生設計、分析和解決工程問題的能力;課程目標3試題20-30分,這一部分則主要以算法實現等形式出現,考核學生邏輯思維和創新思維。

5總結

通過一學期的實踐,得出以下幾點:通過思政元素融入課程內容達到了較好的立德樹人效果;翻轉課堂和線上線下混合教學模式的改革,學生普遍反映課堂效果好,理論知識容易接受;以練代講的實驗教學,提高了學生的動手實踐能力,為學生未來職業發展奠定良好基礎;注重過程化的考核方式,避免了學生期末臨時抱佛腳,端正了學生的學習態度,加強了學生專業技能的掌握。課程教學是一個持續發展的過程,所以更需要持續性的改進。制定規范的融入思政元素的教學大綱不僅符合工程教育認證的需求,也是貫徹“價值塑造、能力培養、知識傳授”三位一體的育人理念的體現。

作者:胡靜芳 李步升 李娟 單位:景德鎮陶瓷大學

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