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基于AI 辅助个性化学习的《操作系统》课程教学改革研究
摘要:操作系统是计算机相关专业的一门专业基础必修课, 在后续专业课程学习中具有举足轻重的地位。通过该课程的学习, 可以让学生掌握操作系统的概念、原理和方法 , 熟悉系统各个软件模块的设计模式和作用 , 及对硬件的管理和控制方法。为了使学生具备软件系统设计和开发的能力 , 强化 AI 辅助个性化学习的《操作系统》课程教学改革至关重要。目前随着人工智能技术的提出和发展, 有必要在操作系统的课程建设中融入AI 辅助个性化学习内容, 以培养高素质软件设计人才。
关键词:AI 辅助个性化学习;《操作系统》课程;教学改革
现如今,我国科技产业发展面临“缺芯少魂”的困境,操作系统的发展关系到国家信息安全,新兴的大数据、人工智能等新工科专业都离不开操作系统作为核心系统软件的底层支撑。高等教育要以适应新经济发展的战略视角出发,在原有课程的基础上,加入新元素,以工程教育的新理念、新结构进行人才培养。本文采用 AI 辅助个性化学习模式,克服传统的以知识为导向的授课方式中课堂效率低、学生缺少学习兴趣等问题,使教学效果更符合《操作系统》课程教学改革效果。
一、《操作系统》课程教学改革现状分析
《操作系统》课程对后续专业课程的学习和人才培养起到关键作用,本课程包含大量的原理机制内容,理论性较强。目前该课程存在的主要问题有:
(一)理论教学为主,学生兴趣不高
本课程的教学内容包括操作系统的功能、计算机硬件的管理方法以及为了实现更高效的系统管理所采用的算法。这些原理算法多以理论内容为主,并且抽象术语较多,学生难以理解;课堂所采用的授课方式也多以讲授为主,课程内容过于晦涩难懂,学生很难在课堂集中注意力。同时,操作系统课程的直接应用较难实现,学生在学习过程中从应用成果中获得的成就感不足,最终导致学生以死记硬背应付考试为最终目标,违背了培养应用型人才的初衷。
(二)课程教学内容陈旧
信息技术的发展日新月异,操作系统行业领域有很多新设计,如云操作系统、移动端操作系统等。而操作系统课程的教学内容一直停留在讲解基本内容、基本原理以及早期操作系统的设计思路运行机制上面,较少将前沿的研究成果引入教学,使得学生会认为所学知识与实际应用脱节。
二、基于AI 辅助个性化学习的《操作系统》课程教学改革意义
(一)有利于帮助教师更新教育观念
人工智能技术下的个性化学习应着眼于观念的更新 , 以先进的教学理论指导《操作系统》课程的教学行为。如果教师的教学观念一成不变 , 就会把一切人工智能当成传统教学的附属品或装饰品 , 只做简单的演示 , 就收获不到好的教学效果。只有教师的教学观念更新了 , 变革了传统的以教师为中心的教学结构 , 才能利用人工智能去创新和完善新的教学结构与教学方法 , 让自己成为展示知识的价值引导者、促进知识迁移的环境营造者、平等共生的知识建构协作者。
(二)有利于提升教学效果
任何技术手段都会有优缺点,实际教学中也会存在人工智能技术的过度使用、不当使用的错误倾向,这就需要我们理性思考个性化学习中人工智能的合理使用,强调基于教学实践的需求开拓性使用人工智能技术。此时,不是把人工智能仅仅作为现成的、孤立的辅助教学工具,而是强调运用人工智能技术为师生营造一种能支持情境创设、启发思考、自主探究、协作学习、多重交互的教学环境。因此,教师在《操作系统》课程教学选择和使用人工智能技术时,要根据实际需要寻找最佳结合点,实现教学效果的最大化。
三、基于AI 辅助个性化学习的《操作系统》课程教学改革策略
(一)基于开源教学软件平台的课程教学
近些年来,数字化的教学和学习已经得到了广泛的推广、应用和认可,逐步改变了教师的教学方式和学生的学习模式。很多高校都引入了一些开源教育平台,例如 edX,Sakai 等等。从高校层面来看,开源教学软件的使用和推广在很大程度上弥补了在线教育资源方面短缺的问题,同时也可以很大程度上降低在线教育的门槛,让广大的职工以及学生都能够享受教育资源,在进行《操作系统》课程授课之前可以将 Linux 系统的知识点放到平台上让学生进行学习,而且还可以借鉴Linux 系统教学的优秀视频进行学习。从教师这一层面上来讲,开源教学软件的应用可以帮助教师整合课程教学资源,教师可以通过这些软件上传相关的教学课件和题库,让学生能够更加方便的翻阅课程上的知识点和内容。另外,教师还可以根据每一个学生的特点、不同的学习进度和需求,区别性的进行一些网络教学,让学生可以有选择性的去学习自己薄弱的地方。从学生这一层面上来讲,开源教育平台的广泛应用可以让学生能够在线上进行学习,并且可以相互的留言和探讨,还可以下载软件和课程课件,随时随地的进行学习。
(二)应用人工智能技术构建智慧课堂
传统的《操作系统》课程教学过程中教师应用的教学工具比较单一。在人工智能时代背景下,教师能够获得多元化的教学工具为学生构建智慧课堂,引领学生在智慧课堂中提高综合学习能力。人工智能学习平台是教师开展教学的有力助手,教师通过这个平台为学生推送合适的学习资源,一方面帮助学生在课前完成预习,另一方面促进学生在拓展学习资源的帮助下实现深度学习。《操作系统》课程中的概念比较抽象,学生理解存在较大的难度。学生在人工智能学习平台可以获取视频讲解等资源理解概念,为后期课程知识的灵活应用做好铺垫。人工智能学习平台满足了不同节奏学生的学习需求,有利于学生按照自己的情况合理安排学习时间。另外,教师还可以借助人工智能学习平台搭建智慧课堂促进学生的互动,在思维的碰撞中深化对操作系统知识的理解和应用。
(三)借助线上教育教学,实现个性化学习
线上教学改变了传统《操作系统》课程的教学方法与教学手段 , 最大限度地实现了优质课程资源和个性化学习的普及与推广。教师要以在线开放课程为抓手 ,选择好个性化的学习目标与评价方式,推动学生个性化学习方式的不断改进,创新地引导学生个性化学习,增强学生自主性学习和个性化学习的兴趣 , 提高学生的探究分析能力。由于学生的兴趣是不尽相同的,作为教师要利用多种方式唤起学生的兴趣,激起学生的好奇之心,让学生根据自己的需求学习《操作系统》课程内容,增强学习的针对性,提高个人的学习效率。
兴趣是学生走向成功的关键点。教师依据学生兴趣的不同,引导学生开展个性化学习,挖掘出学生的潜能,在一定程度上促进了个性化学习与学科课程的整合,同时学生也充分发挥自己的能力,针对所学知识形成自己的独特的学习方法与策略。学生按照自己的学习效果,判断继续学习和巩固已有知识,还是应该学习新知识,通过自主选择内容,主动参与学科学习中去,从而改变学习习惯与态度。在这个过程中,不同兴趣的学生得到了自主发挥,不断地反思总结,展示了自己的实力,实现了个性化的学习方式与《操作系统》课程的整合,提高了学习效率。
结束语
综上所述,《操作系统》课程教育需要与时俱进 , 为社会培养全面发展的职业人才。教师要提高对人工智能技术的认识和应用 , 加强人工智能技术的学习 , 深入分析教材内容 , 实现人工智能技术与《操作系统》课程教学的深度融合 , 助力学生提高综合素养。
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注:本文系,2025 年合格评估建设专项研究课题(PG-JG69)成果。
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