操作系统：计算机专业核心课，翻转课堂实施路径探讨

李勤

《操作系统》课程在我校计算机科学与技术专业以及软件工程专业中占据核心地位。经过对课程教学现状的深入分析，我们运用网络教学平台，成功实施了课前预习、课中讲解以及课后巩固的教学模式。同时，我们还探讨了适用于操作系统课程的翻转课堂教学路径，这一举措有助于显著提升教学质量和教学成效。

关键词：操作系统;翻转课堂;实施

本文献归类于中图分类号G4，其文献标识码为Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.03.082。

长期以来，《操作系统》课程在计算机科学与技术以及软件工程等专业领域扮演着至关重要的角色。该课程主要阐述了计算机操作系统的组成与运作原理，尤其侧重于对操作系统功能及其结构进行深入的理论探讨。学习本课程后，学生能够全面了解计算机操作系统的各个组成部分及其功能，同时掌握实现这些功能的体系结构和关键算法；这不仅为后续专业课程的学习打下了坚实的基础，还有助于提升软件设计能力以及计算机应用技术水平。

1 《操作系统》课程的教学现状分析

以传统的讲授法为主导，教师通过PPT进行教学内容的呈现。操作系统课程涉及众多知识点，且理论性较强，课堂上教师往往占据主导地位，学生则处于被动接受的状态，师生互动不足。课后，学生们普遍表示课程内容繁杂，难以全面掌握。学习内容较为抽象，理解起来存在困难。

一些学生是从职业高中考入我们学校的，他们的学习能力和理解能力相对较弱。传统教学方法常使学生兴趣缺缺，成效不彰，难以激发他们的学习热情。相比之下，翻转课堂模式却能巧妙地运用多样化的教学工具，诸如讲授、情景模拟、案例分析以及小组讨论等，并将这些策略巧妙地融合于新颖的教学框架。在这种模式下，传统的教学流程被“颠倒”，实现了线上与线下学习的结合，进而促进了师生间的在线学习、交流、讨论和互动。

2 《操作系统》课程的翻转课堂实施路径

2.1 教学内容的设计

《操作系统》一书中涵盖了操作系统的架构、进程的定义、进程的表述与调控、进程间的同步与交流、处理机调度的策略以及处理死锁的技巧，还有存储器管理的策略和分配算法，以及文件系统的运作机制等内容。教学的重点在于进程的定义，并且以进程管理为核心，统筹安排计算机内部的软硬件资源。在进程管理分析中，需对存储管理、系统调度、文件存储与访问、以及设备驱动等机制进行综合考量。针对各类教学素材，设计时需有所区分，务必依据课程内容、教学大纲的具体要求以及课程的难易程度，进行科学合理的规划与分配。

利用网络教学系统，教师能够将课程相关资料，诸如讲义、影片、实例等资料上传至网络，并且能够掌握学生的学习进展，搜集他们的学习成果，从而有针对性地安排课堂教学；学生则可通过这一平台获取学习资源，进行课前的自学和练习，就学习中的疑惑与教师进行线上沟通，逐步构建知识结构，实现知识的吸收与转化。该网络教学平台选用的是学习通移动教学平台，通过这一平台，学生能够使用手机进行签到、参与讨论、参与抢答、观看直播互动、检索资源以及下载电子资料。

在课程开始前，教师会将相关的学习材料，包括课件、动画、视频以及案例等，上传至网络教学平台，并提前将这些资料发送给学生，目的是让学生能够提前进行预习。

在课堂上，教师详细阐释了课程中的关键和难点，并对学生们提出的问题给予了回答，接着将学生分成小组进行深入讨论，最后根据各小组的反馈信息进行了归纳总结。

课后，教师创建了一个专用的教学QQ群。他们通过这个群组发布作业。教师会根据学生完成作业的情况，有选择性地讲解那些较为复杂的知识点和学生普遍出错的问题。随后，这些讲解内容会被制作成微课视频，并上传至网络教学平台，以便学生能够进行复习和巩固。

2.2 学习任务单的设计

设计学习任务单旨在有效指导学生在课前开展自主学习，编制时需充分考虑学生的认知特点，帮助学生通过各模块间的相互联系来理解和掌握操作系统的基本原理。《操作系统》课程的前置要求包括：计算机组成原理、程序设计基础以及数据结构等课程。而后续相关课程则涵盖软件工程、编译原理等领域。因此，在投身操作系统课程学习之前，学生需先掌握计算机组成原理、程序设计的基础知识、数据结构的理论及内容。学生需通过自学，探寻不同课程间的内在联系，进而更深入地理解和把握操作系统的核心原理。

在设计学习任务单的过程中，教师需明确指出章节标题、教学目标与要求、本章节的关键点和难点。学生完成自主学习后，应归纳总结所学内容，列出学习过程中遇到的问题和挑战，并将这些内容记录在学习任务单上。随后，教师会审阅学生提交的学习任务单，提炼出普遍存在的问题和关键难点，以便在课堂上有的放矢地进行讲解、辅导和互动交流。

3 操作系统课程的翻转课堂实施效果

鉴于实施“翻转课堂”教学模式对教师与学生而言均是一次创新实践，故在《操作系统》课程中挑选了部分章节内容以“翻转课堂”的方式进行教学，比如选取了教材的第二章节——进程的描述与控制，以及第三章——处理机调度与死锁，作为教学实验，而其他章节则继续沿用传统的教学模式进行授课。

所选内容涵盖了以下几个主要模块：对进程进行控制，实现进程间的同步，进行进程间的通信，以及线程的具体实现；探讨处理机调度的不同层级和相应的调度策略，包括作业调度、进程调度、实时调度，以及如何预防和解决死锁问题，还有死锁的检测与解除方法等。

在阐述处理机调度算法的讲解过程中：首先涉及的是先来先服务（FCFS）以及短作业优先（SJF）两种调度策略；其次，则是优先级调度算法（PSA）与高响应比优先调度算法（HRRN）。那么，究竟哪一种调度算法更为优越？而对于就绪队列中的进程，它们应当如何进行排列？带着这些疑问，我们应当从多个角度审视，包括进程的运行时长、执行顺序、周转周期以及加权周转周期等，以此来探讨并阐述处理机调度算法。我们可以借助具体的实例进行讲解，同时强调不同算法的优缺点。对于基础相对较弱的学生，我们应构建一个“操作系统案例库”，并将典型题目上传至网络教学平台，以便学生能够自主学习和研究。

在信息学院对计科A、B两个班开设操作系统课程时，实施了教学试点。其中，A班依照传统教学模式进行授课，而B班则尝试了翻转课堂教学模式。教师将B班的30名学生划分为六个小组，并提前为各小组布置了学习任务，确保学生能够做好充分的课前准备。在课堂上，学生们分组对课程内容进行了讲解。课后，教师对本节课进行了总结，旨在对教学资源进行优化，强化教学重点，填补教学中的不足之处，为下一次翻转课堂的顺利进行打下坚实基础。此做法有助于促使学生将被动接受知识转变为主动探索，从而有效提升他们的学习热情。

在学期的尾声，我们对信息学院计算机科学专业的A、B两个班级进行了成绩的详细分析，这两个班级的人数均为30名同学。其中，A班采用了传统的教学模式，而B班则实施了翻转课堂的教学方法。在对比这两种教学模式之后，学生的期末考试成绩分布情况已呈现于表1中。

表1数据显示，传统教学模式下的班级优良率仅为20%，而采用翻转课堂教学的B班优良率却攀升至43%，增幅高达23%。同时，不及格率降至零。总体来看，实施翻转课堂教学的班级在考试成绩、平均分以及优良率方面均有显著提升。这充分说明，翻转课堂教学模式有助于激发学生的学习热情和自主学习能力。

采用翻转教学模式可以增进师生间的交流，促使学生从被动接受知识转变为积极探究，然而在实际操作中，仍面临诸多新挑战，比如：学生是否能在课堂中持续利用手机进行学习？校方教学管理部门是否认可这种学习方式？教师又该如何指导学生在课堂中合理运用智能手机，激发课堂活力，增强学习热情与兴趣呢？同时，对授课教师的标准也相对严格，例如，教师是否精通翻转课堂的核心技能？是否能够熟练地拍摄和编辑视频？是否能够制作微型课程并熟练运用学习通平台等。在未来的教学实践中，教师还需持续学习，提升个人专业技能，以便持续优化翻转课堂的教学模式，有效提升学生的实际操作能力。

4 结语

《操作系统》课程具有交叉融合的特点，针对其特性，本研究遵循学生的认知发展规律，借助网络平台对学习过程进行重新设计。这一过程将学生置于学习的核心位置，旨在激发他们的学习热情和自主学习能力，并寻求一条适用于操作系统课程的翻转课堂教学模式。这些内容构成了本文的研究核心。该课程改革方案的设计与实施，不仅加深了学生对操作系统基本原理的理解和掌握，而且锻炼了学生的创新思维，显著提高了课程的教学成效。