李彤，汪中

（合肥師范學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，安徽合肥 230601)

0 引言

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)了在高等教育中將思想政治工作融入教育教學(xué)全過程的重要性[1]。教育部發(fā)布了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，要求將思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)[2]。

新工科建設(shè)以新經(jīng)濟(jì)和新產(chǎn)業(yè)為背景，旨在推動現(xiàn)有工科專業(yè)的改革和創(chuàng)新。新工科專注于服務(wù)新興產(chǎn)業(yè)，如人工智能、智能制造、機(jī)器人和云計(jì)算等領(lǐng)域，同時也涉及傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造。在新工科背景下，計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求比以往會更高。高校教師需將課程教學(xué)與思想政治教育有機(jī)融合，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程之一。本課程旨在全面闡述操作系統(tǒng)的架構(gòu)、設(shè)計(jì)原理、實(shí)現(xiàn)方式和技術(shù)應(yīng)用。課程內(nèi)容包括操作系統(tǒng)簡介、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理和文件管理等。課程的目標(biāo)是幫助學(xué)生全面掌握操作系統(tǒng)的基本理念和功能，深入了解現(xiàn)代操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理、方法、算法及相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生將建立系統(tǒng)級認(rèn)識，并將操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理融入軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)，提升軟件開發(fā)的質(zhì)量。

然而，操作系統(tǒng)普遍被認(rèn)為是一門難度較大的課程。該課程具有較強(qiáng)的理論性和抽象性，同時要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等相關(guān)專業(yè)課程的知識基礎(chǔ)。在新工科背景下，人才培養(yǎng)體系要求學(xué)生具備扎實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)和熟練的實(shí)踐能力。因此，如何將思政要素有機(jī)地融入專業(yè)課程教學(xué)，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，使操作系統(tǒng)課程教學(xué)應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，成為一個緊迫問題。

1 相關(guān)工作

在傳統(tǒng)的思政課程為高校主要思想政治教育途徑的前提下，課程思政將思想政治教育的內(nèi)容和精神融入所有課程中，目標(biāo)是建立一個各類課程與思想政治理論課相互配合、共同發(fā)展的教育體系，以實(shí)現(xiàn)思想政治理論教育的協(xié)同效應(yīng)。通過這種方式，學(xué)校可以在潛移默化中完成全程育人、立德樹人的目標(biāo)，從而更好地實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)目標(biāo)。

秉持課程思政的理念，學(xué)校教育應(yīng)當(dāng)形成全方位德育教育的“大熔爐”效應(yīng)。為此，需要構(gòu)建一個包含思想政治理論課、綜合素養(yǎng)課程和專業(yè)課程相互融合的高校思政課程體系，實(shí)現(xiàn)三者之間的有機(jī)結(jié)合。新工科背景下計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程中更應(yīng)該體現(xiàn)科技興國、實(shí)干興邦的精髓，而計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程的思政融入一直是課程思政實(shí)施過程中的難點(diǎn)。

將思政教育融入課程以激發(fā)學(xué)生的愛國情感和提高學(xué)習(xí)興趣是一種有效的方法。許多高校已經(jīng)在計(jì)算機(jī)類課程中嘗試思政教育改革，包括計(jì)算機(jī)組成原理[3]、程序設(shè)計(jì)[4-5]、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)[6]、數(shù)據(jù)庫原理[7]等課程，探索了課程思政和計(jì)算機(jī)類課程的結(jié)合可行性。操作系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，在各專業(yè)基礎(chǔ)和實(shí)踐課程中處于核心地位。當(dāng)前，已有相關(guān)工作研究將思政教育元素融入操作系統(tǒng)課程教學(xué)中。如文獻(xiàn)[8]中對操作系統(tǒng)課程思政進(jìn)行了探索與實(shí)踐，同時完成了課程思政的過程性評價；文獻(xiàn)[9]對操作系統(tǒng)課程思政環(huán)節(jié)的改革與探索進(jìn)行總結(jié)和介紹，說明了計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程實(shí)施專業(yè)思政教育的必要性；文獻(xiàn)[10]系統(tǒng)地分析了操作系統(tǒng)開展課程思政的實(shí)踐內(nèi)容。

課程思政的目標(biāo)在于培養(yǎng)具備高素質(zhì)和責(zé)任感強(qiáng)、敢擔(dān)當(dāng)?shù)娜瞬?，而新工科建設(shè)則要求高等院校培養(yǎng)理論知識和工程實(shí)踐兼具的人才，如何將課程思政和新工科建設(shè)有機(jī)地結(jié)合起來，也逐漸成為研究熱點(diǎn)。文獻(xiàn)[11]指出了新工科背景下高校理工類專業(yè)課程思政的必要性和有效路徑；文獻(xiàn)[12]對新工科院校如何實(shí)現(xiàn)課程思政教學(xué)活動與OBE 理念的充分融合進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[13]探索了新工科背景下數(shù)字通信課程思政教育的融入方法和教學(xué)實(shí)踐，提出“四個融合”的理念。

本文參考相關(guān)專業(yè)課程的思政改革方法，基于合肥師范學(xué)院操作系統(tǒng)課程團(tuán)隊(duì)自建的教學(xué)平臺，依托省級質(zhì)量工程建設(shè)項(xiàng)目，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法三個方面展開課程改革工作，探索操作系統(tǒng)課程思政教育的融入和實(shí)施方法，力爭讓思政元素全程、全方位地融入課程內(nèi)容，以達(dá)到激發(fā)學(xué)生愛國情感、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的，使學(xué)生的能力滿足新工科專業(yè)的建設(shè)要求。

2 操作系統(tǒng)課程思政融入的課程建設(shè)

2.1 教學(xué)目標(biāo)中的課程思政融入

操作系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于國家政府、軍隊(duì)、金融機(jī)構(gòu)等多個關(guān)鍵領(lǐng)域，作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，操作系統(tǒng)教學(xué)融入思政教育有助于培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，使其能夠在開發(fā)和維護(hù)操作系統(tǒng)時充分考慮安全風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)防和應(yīng)對各種網(wǎng)絡(luò)安全問題。另一方面，操作系統(tǒng)課程涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)的核心內(nèi)容，將思政教育融入其中，可以提高學(xué)生的實(shí)踐意識。

在上述背景下，將思政教育與專業(yè)知識相結(jié)合，有助于培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展的能力。在操作系統(tǒng)課程中融入思政教育，可以幫助學(xué)生在掌握專業(yè)技能的同時，提高思想素質(zhì)、道德品質(zhì)和社會責(zé)任感。

新工科背景下，需要利用工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，確定以學(xué)生為中心、計(jì)算機(jī)實(shí)踐創(chuàng)新能力產(chǎn)出為導(dǎo)向的課程目標(biāo)，并增加對思政教學(xué)內(nèi)容的目標(biāo)要求，建立課程思政與課程目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)之間的支撐關(guān)系，不斷改進(jìn)教學(xué)，從而培養(yǎng)出具有愛國強(qiáng)國信念的創(chuàng)新型人才，為我國操作系統(tǒng)事業(yè)輸送人才。

2.2 教學(xué)內(nèi)容中的課程思政融入

1)理論教學(xué)中的課程思政元素

操作系統(tǒng)課程理論部分的核心內(nèi)容包括操作系統(tǒng)簡介、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、設(shè)備和文件管理。在理論教學(xué)過程中，一方面可以介紹相關(guān)思政知識，讓同學(xué)用思辨的觀點(diǎn)來看待問題；另一方面在教學(xué)過程中，可以靈活適宜地穿插介紹與操作系統(tǒng)相關(guān)的國內(nèi)民族企業(yè)，以此激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和自強(qiáng)不息的精神。

①操作系統(tǒng)簡介中的課程思政元素

在操作系統(tǒng)簡介部分，可以融入發(fā)展的觀點(diǎn)，訓(xùn)練學(xué)生的類比歸納能力。例如，在講述操作系統(tǒng)發(fā)展歷程時，講解從無操作系統(tǒng)發(fā)展到批處理操作系統(tǒng)，再進(jìn)一步發(fā)展到分時操作系統(tǒng)和實(shí)時操作系統(tǒng)。在這個過程中，可以自然地融入思政元素：事物的發(fā)展有其自身的規(guī)律，是“需求”推動新事物的發(fā)展，要堅(jiān)持用發(fā)展的觀點(diǎn)看待問題。操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程正是一個不斷遇到問題、解決問題的過程。

同時，在本部分內(nèi)容教學(xué)中，在講解到“計(jì)算機(jī)軟硬件標(biāo)準(zhǔn)”時，介紹了中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司發(fā)布了首個中國計(jì)算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)體系標(biāo)準(zhǔn)；在介紹到“操作系統(tǒng)最新發(fā)展時”，介紹華為公司突破美國封鎖，打造國產(chǎn)品牌屹立世界，開發(fā)出了“鴻蒙”操作系統(tǒng)。教師可借此案例來激勵學(xué)生勇于創(chuàng)新，突破“卡脖子”技術(shù)。

②進(jìn)程管理中的課程思政元素

進(jìn)程管理是操作系統(tǒng)課程的重點(diǎn)模塊，在教學(xué)進(jìn)程調(diào)度算法過程中，可以引入任何事物都包含了對立統(tǒng)一的兩方面的哲學(xué)思想，同時調(diào)度算法也蘊(yùn)含了折中與平衡的哲學(xué)思想。這樣的思考方式有助于學(xué)生在理解操作系統(tǒng)原理時，更全面地把握事物的發(fā)展規(guī)律和相互聯(lián)系。操作系統(tǒng)中的各種調(diào)度算法設(shè)計(jì)的目的都是要在權(quán)衡性能和復(fù)雜度，平衡時間和空間的交換。在工程實(shí)踐中也遵循這樣的哲學(xué)思想，任何工程問題沒有完美的解決方法，都要權(quán)衡多個方面給出解決方案。

在講到“RISC”內(nèi)容時，介紹了上海賽昉科技有限公司發(fā)布了其自主研發(fā)的全球首款基于RISC-V的人工智能單板計(jì)算機(jī)——星光(Beagle V) ，助力我國RISC-V產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。在講解信號量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步時，介紹信號量的提出者Dijkstra。通過介紹這位著名科學(xué)家的成就和貢獻(xiàn)，可以激發(fā)學(xué)生對于本節(jié)知識點(diǎn)“信號量”的求知欲望，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時可以介紹中國的頂級計(jì)算機(jī)科學(xué)家姚期智，身為圖靈獎獲得者放棄美籍，只為回國培養(yǎng)優(yōu)秀的中國人才的偉大事跡，讓學(xué)生樹立人生榜樣，未來學(xué)習(xí)做姚旗智一樣高尚的人。

③內(nèi)存管理中的課程思政元素

在內(nèi)存管理中，分頁管理對學(xué)生來說通常是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。在教授過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生提出大量問題?！盀槭裁葱枰O(shè)計(jì)頁面置換算法？”“如何將頁面置換策略抽象建模為數(shù)學(xué)問題？”“是否會出現(xiàn)極端情況？”“為什么會提出不同的算法解決同樣的問題？”“最前沿的頁面置換算法又是什么？”。問題是探究的開始，通過在算法分析與設(shè)計(jì)中植入一系列問題，創(chuàng)設(shè)情景，鼓勵學(xué)生大膽猜想和假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維。

同時在CPU 和內(nèi)存基礎(chǔ)原理章節(jié)介紹目前Intel公司和AMD 公司領(lǐng)跑全球通用CPU 市場，我國自主研發(fā)的CPU（如龍芯、鯤鵬等）正處于奮力追趕時期，以中國科學(xué)院、華為等為代表的單位正在全力打造“中國芯”，在相關(guān)部門和有志之士的共同努力下，國產(chǎn)CPU一定可以實(shí)現(xiàn)趕超、引領(lǐng)市場。

④設(shè)備和文件管理中的課程思政元素

在設(shè)備和文件管理中，在教授設(shè)備控制的四種方法章節(jié)時，融入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展、物盡其用的思想理念等，無論是慢速的程序控制、中斷控制方式，還是快速的DMA控制方式、通道控制方式，都有各自的用武之地；在講解Unix 多級索引結(jié)構(gòu)時，融入U(xiǎn)nix 系統(tǒng)的哲學(xué)思想：“一個程序只做一件事，并做好。程序要能協(xié)作。程序要能處理文本流，因?yàn)檫@是最通用的接口?！碑?dāng)學(xué)生理解了這些知識點(diǎn)后，在未來的工程實(shí)踐和工作中，可以不斷追求卓越，相信軟件設(shè)計(jì)是一門值得投入智慧、創(chuàng)造力和激情的技藝。這種信念將激勵他們在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)不斷成長，為社會創(chuàng)造更多價值。

在“顯示器設(shè)備”章節(jié)，講解京東方科技集團(tuán)股份有限公司以2 147件公開的半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)明專利申請量位列全球三甲，其研發(fā)的液晶顯示屏在智能手機(jī)、平板電腦、筆記本計(jì)算機(jī)、顯示器、電視這五大領(lǐng)域的市場占有率均位列全球第一，從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識。

2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的課程思政融入

操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程在操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)中起到了關(guān)鍵的作用，可以有效地提高學(xué)生動手能力，加深理論知識理解。目前信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，在新工科背景下操作系統(tǒng)課程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)急需改革，有必要設(shè)計(jì)基于國產(chǎn)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生提高實(shí)踐能力并及時跟蹤新技術(shù)的發(fā)展，同時提高民族自信心和自豪感。

操作系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)依托兩個教育部協(xié)同育人項(xiàng)目——“國產(chǎn)操作系統(tǒng)課程建設(shè)及應(yīng)用開發(fā)”和“新工科背景下基于云實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺的操作系統(tǒng)課程建設(shè)”，由麒麟公司提供了60套國產(chǎn)服務(wù)器操作系統(tǒng)，借助企業(yè)國產(chǎn)化操作系統(tǒng)的資源，構(gòu)建國產(chǎn)操作系統(tǒng)實(shí)踐平臺，為高校新工科各專業(yè)人才培養(yǎng)提供有力支撐。學(xué)生在此平臺上開展了應(yīng)用移植、容器遷移、應(yīng)用部署與發(fā)布等實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)云平臺為學(xué)生提供了實(shí)踐機(jī)會，使他們能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐相結(jié)合，滿足新工科專業(yè)人才的能力需求，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

在國產(chǎn)化操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)改革后，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程也全過程地融入了思政教育。這種深度融合的思政教育使學(xué)生對我們的大國制造充滿信心和期待，更好地激發(fā)了他們積極參與實(shí)踐操作的熱情，有效提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

2.3 教學(xué)方法的課程思政融入

為了實(shí)現(xiàn)新工科背景下的操作系統(tǒng)課程思政融入，在教學(xué)方法上將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合模式，并依托超星學(xué)習(xí)通平臺上的慕課視頻創(chuàng)建了翻轉(zhuǎn)課堂。翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)置有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，使他們在課堂上更加關(guān)注實(shí)際問題。這種模式鼓勵學(xué)生主動參與討論，發(fā)揮創(chuàng)新思維，培養(yǎng)解決問題的能力。同時，在線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式有助于將思政教育更好地融入操作系統(tǒng)課程中，從而提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)和專業(yè)技能。

學(xué)生通過線上預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、作業(yè)和隨堂測試等環(huán)節(jié)，能夠更好地準(zhǔn)備和回顧課程內(nèi)容。同時，在線下課堂中安排了知識點(diǎn)串講、習(xí)題答疑、小組討論等活動，以增強(qiáng)學(xué)生的互動和參與性。通過線上線下相輔相成的教學(xué)模式，更好地實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)課程思政融入的目標(biāo)。

在課程實(shí)施的各個環(huán)節(jié)中都使用了新型手段和工具輔助線上線下教學(xué)，通過學(xué)習(xí)通班級群方便快捷地開展線上答疑等活動，通過課程平臺實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)了師生線上互動。圖1為線上課程平臺的示意圖。

圖1 操作系統(tǒng)課程平臺

3 課程思政實(shí)施效果

為驗(yàn)證課程思政的實(shí)施效果，分別對改革前合肥師范學(xué)院軟件2018 級軟件工程學(xué)生以及改革后2019級軟件工程學(xué)生的成績進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，其中改革前2018 級平均分為72 分，改革后2019 級平均分提高到了78.3分。在實(shí)現(xiàn)課程思政建設(shè)后，60分以下占比降低了37.5%，90分以上占比提升了約80%。圖2給出了相應(yīng)分析結(jié)果。

圖2 課程思政實(shí)施前后教學(xué)效果對比圖

同時，在2019級課程結(jié)束后做了與課程思政有關(guān)的調(diào)查。60 名學(xué)生中所有同學(xué)都覺得在思想上有幫助，75%的同學(xué)明確表明提高了對操作系統(tǒng)課程的興趣，同時增加了自己的動手實(shí)踐能力，增強(qiáng)了工程思想。

通過將思政教育融入操作系統(tǒng)課程，更多的學(xué)生積極參加了教師的課題研究，并成功地獲得了“全國大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽”三等獎、“安徽省大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用競賽”二等獎。在課題研究過程中，學(xué)生們有機(jī)會深入了解實(shí)際問題，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提升自身的技術(shù)水平。與此同時，他們還能體會到國家發(fā)展和民族振興的緊迫性，培養(yǎng)強(qiáng)烈的愛國主義情懷和責(zé)任感。這樣的教育模式既有助于提高學(xué)生的專業(yè)技能，又培養(yǎng)他們的道德品質(zhì)和社會責(zé)任感。

4 結(jié)束語

本文主要基于省級質(zhì)量工程和教育部產(chǎn)學(xué)研合作育人項(xiàng)目，從操作系統(tǒng)課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面入手，探討了新工科背景下操作系統(tǒng)課程思政教育的構(gòu)建和實(shí)踐，深入挖掘了操作系統(tǒng)課程中的思政要素。

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，將思政教育與操作系統(tǒng)課程相結(jié)合，可以提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和國際視野，同時增強(qiáng)學(xué)生的愛國情懷和責(zé)任意識。此外，通過改革教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，我們還促進(jìn)了學(xué)生的主動參與和實(shí)踐能力的提高，為培養(yǎng)新工科背景下的創(chuàng)新型人才奠定了基礎(chǔ)。

本文的研究和實(shí)踐為其他課程在新工科背景下融入思政教育提供了有益的借鑒，有助于推動教育改革的深入進(jìn)行，培養(yǎng)更多具備全面素質(zhì)、創(chuàng)新能力和國際視野的優(yōu)秀人才，為國家的發(fā)展和進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。