工程教育认证的《操作系统原理》课程

工程教育认证的《操作系统原理》课程

摘要:基于我校计科专业积极准备申报参加工程教育认证的背景下,为规范适应新版人才培养方案而组织课程教学大纲修订工作。本文以计科专业的主干学科和核心课程之一的《操作系统原理》课程为例,贯彻“价值塑造、能力培养、知识传授”三位一体的育人理念,探讨工程教育认证背景下的课程大纲修订过程。

关键词:工程教育认证;操作系统原理;课程大纲

0前言

当今国家正在以推进工程教育认证为抓手,全面深化工程教育改革。工程教育专业认证将是当前和今后一段时期内,各高校本科教育的重点工作。景德镇陶瓷大学计算机科学与技术专业(简称计科专业)根据《工程教育认证办法》有关认证申请资格的规定,满足申请条件,正在积极申请参加工程教育认证。为推动我校工程教育专业认证工作迈上新台阶,教务处组织各院系推进和规范适应新版人才培养方案的课程教学大纲修定工作。本文以计科专业的主干学科和核心课程之一的《操作系统原理》课程为例,探讨工程教育认证背景下的《操作系统原理》课程大纲修订过程。《操作系统原理》课程是我校计科专业的主干学科和核心课程之一,也是我校其他计算机相关专业的专业基础课。开设在第5学期,共48学时。操作系统是配置在计算机硬件中的第一层软件,所以知识体系涵盖硬件知识与软件知识,课程内容涉及理论、算法、实现等。老版课程大纲主要是从教学的角度出发,对教学目的、教学内容的确定等方面进行叙述,以教师为主导,但对于教学内容与毕业要求之间没有明确阐述。导致教学过程中,教师根据大纲只是进行知识传授,并不过多关注学生的学习成果。而工程教育认证OBE理念以成果为目标导向,以学生为本,教学设计和教学实施的目标是学生通过教育最后取得的学习成果。所以大纲应以专业培养方案中规定的毕业要求为基准,对课程目标、课程内容与学时分配、教学方法与手段、考核方式与成绩评定标准等方面进行修订。

1课程目标与毕业要求

针对工程教育认证进行的课程教学大纲修订工作,首先应从培养方案中获得本课程对毕业要求的支撑,如表1所示,操作系统需强支撑毕业要求(1)和毕业要求(3)。再明确规定课程目标与其所对应的毕业要求。围绕计科专业的培养目标和毕业要求,分析《操作系统原理》课程支撑的毕业要求,确定课程目标如表2所示:

1.1课程目标1

掌握并理解计算机操作系统的基本概念和原理,具有操作系统领域继续学习能力、操作系统操作能力。(支撑毕业要求1-3)

1.2课程目标2

可以将操作系统中的原理、思想应用到实际工程问题,具有设计、分析和解决工程问题的能力。(支撑毕业要求3-3)1.3课程目标3通过操作系统原理课程的学习,培养学生的逻辑思维和创新思维,提高学生的计算机专业知识素养,为后续课程的学习打下坚实基础(支撑毕业要求1-3)。在确定操作系统原有的知识、能力课程目标的基础上,增加学生爱国情怀、思维、人文素养等思政目标,进一步对标毕业要求指标点进行思政引领,确定思政目标如下:思政目标:领略中国智慧,体会大国文化自信。学习操作系统原理和算法,挖掘蕴含在知识背后的思维方式、价值观和文化意义。

2融入思政内容的课程教学内容与学时分配

以课程目标及毕业要求为导向,确定本课程教学内容为8个章节,规定每章的知识点、教学要求、学时安排及所支撑课程目标。另外在课堂教学中找到适合思政教育的融入点,实行专业知识和思政教育结合,通过讲述“好故事”等形式增加课堂趣味性,不仅会降低操作系统课程的抽象性,还能增强专业课程的育人作用,对学生形成正确的世界观、价值观和人生观都非常重要。上一版培养方案中,计科专业《操作系统原理》为48学时的纯理论学时,为加深对操作系统理论的理解,使学生从理论走向应用,本次教学大纲修订中课程负责人对该课程学时重新分配为40学时理论课+8学时实验课。

2.1理论教学以第一章引论为例

引论占3学时,知识点包括操作系统的概念、目标、作用、层次模型;特征和功能;操作系统的三种基本类型、通用操作系统。教学要求:了解操作系统的作用和几个主要目标;熟悉操作系统的四个基本特征,理解并发性的含义,熟悉操作系统的主要功能;了解批处理的概念,理解单道和多道的区别;理解分时系统和实时系统的区别。从以上知识点可以看出,第一章主要讲解计算机操作系统的基本概念和原理,因此对标课程目标1。在介绍操作系统发展过程中融入思政元素,直面我国关键基础软件卡脖子问题,通过介绍全部使用中国自主知识产权的处理器芯片,并连续获得top500四届冠军的神威“太湖之光”超级计算机,华为的鸿蒙操作系统研制成功等案例,认清在高技术领域要有所作为,必须走一条中国特色的自主创新之路,激发学生爱国情怀和使命担当,要求学生要有胸怀祖国的爱国主义精神和勇攀高峰的科研精神和奉献精神。支撑思政目标和课程目标1。具体格式见表3:

2.2本课程8学时实验教学内容

共分为4个实验项目。实验课程中以案例分析引领原理机制,以实验二进程调度为例:该实验学时2学时,是一个验证性实验项目,知识点为进程调度算法实现。教学要求为选择一个调度算法,实现处理机调度,以练代讲。通过练习不仅使学生对调度算法原理掌握的更加透彻,也提升学生的实践能力。从上述描述可以看出实验可以将操作系统中的原理、思想应用到实际工程问题,使学生具有设计、分析和解决工程问题的能力,对标课程目标2。实验课程中也融入思政内容:通过对各调度算法的应用场景引导大学生在处理学习生活等问题时带着哲学观去比较,既要考虑一般情况的处理,又要优先考虑特殊情况;从每种算法都有各自优缺点,引导学生带辩证的眼光看待事物。支撑思政目标和课程目标2。

3教学方法与手段

以思政目标和课程目标为导向,对教学方法和手段进行以下改革修订:

3.1采用翻转课堂和网络课堂等线上线下混合教学模式

充分运用线上各种优质课程资源,从时间和空间延伸课堂,充分调动学生的学习主观能动性和诚信的学习态度。线下主要采用多媒体教学与传统板书相结合手段授课,课堂讲授时强调理论与实践的同等重要性,不断积累教学素材指导课堂讨论和实践,以提高学生的学习兴趣。理论教学与工程实践相结合,引导学生应用所学操作系统的基本概念和设计原理的专业知识和技能,对实际工程问题分析需求并设计实现具体的功能。围绕课程教学内容,除布置一定量的课后作业,还设置课内讨论环节,培养学生主动思考问题的能力。

3.2在教学中融入多元化思政教育形式

通过新闻热点、视频等方式创造条件引入大量实例,结合操作系统理论知识给学生讲解实例、介绍具体的开发过程和方法,并提出实际问题,启发学生思考解决的方法及比较方案的优劣。例如介绍死锁的产生原因之一是不当竞争时,通过社会中的一些不良竞争引发行业危机等案例。引入社会主义核心价值观中“和谐”是社会建设领域的价值诉求,和谐的发展的才能使社会呈现学有所教、劳有所得、病有所医、老有所养、住有所居的生动局面。

3.3课后作业形式多样化

针对计算机学科的特点,以及操作系统课程内容中包括理论、算法及其实现,丰富作业形式。首先操作系统中理论知识较多,知识与知识之间联系性不大。所以课后必须根据课堂内容布置配套章节作业,包括名词解释,简答等与理论知识紧密联系的题型。其次操作系统算法多,每个知识点的算法存在相同点和差异点,针对这个特点布置开放性、创造性题目。以任务为导向,要求学生课后利用图书馆藏书或网络资源学习相关知识,对算法提出改进思想,锻炼学习分析和解决问题的能力。比如讲到进程调度算法的优先级调度算法和时间片轮转算法时,可以引导学生探讨将优先级调度思想嵌入时间片轮转调度算法是否会提高系统吞吐率和利用率。最后对于算法的应用,则要求学生除了上机实验的8学时外,自己编程调试运行改进思想算法。

4考核方式与成绩评定标准

工程教育认证以学生为中心,以成果为导向,注重过程性考核,不能一考定总评。我校老版大纲的评定标准就体现出重考核轻过程、重理论轻实践、重专业轻思政等弊端。这次课程的大纲修订工作中,对标课程目标和思政目标,形成定量评价与定性评价相结合的课程评定依据,能更科学合理的评价学生学习成果。

4.1增加过程性考核,提高平时成绩的比例为占总评成绩的50%

平时成绩总分100,由考勤、作业、能力、实验等定量和定性指标。其中考勤分以满分20分评定,每请假一次扣1分,旷课一次扣2分,无故早退视同旷课。作业对标课程目标1以满分30分评定,主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。三种形式的作业难度递增,第一类作业要求以课程作业的形式写在作业本上交给老师,所有学生都必须完成,每次作业按30分满分单独打分,取各次成绩的平均值计入平时成绩;能力考核对标思政目标和课程目标2以满分10分评定,第二类作业考查了学生的分析和解决问题的能力,此外考查学生在掌握专业技能知识的同时,是否具备了良好的社会价值观、社会责任感,是否具备行业所需的职业素养。实验对标课程目标2和3以满分40分评定,根据每个实验的实验情况和实验报告质量单独评分:实验一为设计性实验,满分为10分;实验二为验证性实验,满分8分;实验三为综合性实验,满分14分;实验四为验证性实验,满分8分。取各次实验成绩的总和计入平时成绩。

4.2避免一考定总评,把期末考试成绩占比从70%降低为占总评成绩的50%

期末考试内容对应课程目标1、2和3,以满分100分评定。试卷以处理器管理、死锁、存储器管理、外设管理、文件管理为主要考核内容。卷面题型有选择、填空、简答题、综合题。其中,建议课程目标1试题20-30分,这一部分我们主要以填空、选择的形式出题,考核学生对基本概念和原理的掌握;课程目标2试题40-50分,这一部分主要以简答或综合题的形式出现,考核学生设计、分析和解决工程问题的能力;课程目标3试题20-30分,这一部分则主要以算法实现等形式出现,考核学生逻辑思维和创新思维。

5总结

通过一学期的实践,得出以下几点:通过思政元素融入课程内容达到了较好的立德树人效果;翻转课堂和线上线下混合教学模式的改革,学生普遍反映课堂效果好,理论知识容易接受;以练代讲的实验教学,提高了学生的动手实践能力,为学生未来职业发展奠定良好基础;注重过程化的考核方式,避免了学生期末临时抱佛脚,端正了学生的学习态度,加强了学生专业技能的掌握。课程教学是一个持续发展的过程,所以更需要持续性的改进。制定规范的融入思政元素的教学大纲不仅符合工程教育认证的需求,也是贯彻“价值塑造、能力培养、知识传授”三位一体的育人理念的体现。

作者:胡静芳 李步升 李娟 单位:景德镇陶瓷大学