施剛

摘 要：在計算機工科類教育實踐過程中，以傳統(tǒng)課堂講授為主的方式已不能適應“Linux操作系統(tǒng)”這類應用型課程教學的要求。CDIO作為一種新型的教育模型，在全世界的工程教育領(lǐng)域均受到了高度認可。本方通過對CDIO的教學模式和內(nèi)涵的理解，從而以CDIO的教育理念和評價標準為指導來探討基于CDIO的 “Linux操作系統(tǒng)”課程教學的改革思路和教學實踐改革方案。

關(guān)鍵詞：CDIO Linux 教學改革

隨著Linux內(nèi)核操作系統(tǒng)在服務器系統(tǒng)領(lǐng)域和嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域的普及和發(fā)展，IT產(chǎn)業(yè)界對計算機從業(yè)人員對Linux操作系統(tǒng)的認識從傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)原理研究模板，逐漸轉(zhuǎn)向?qū)inux類操作系統(tǒng)的實踐應用能力也要求上來[1]。目前高校領(lǐng)域?qū)inux操作系統(tǒng)還是停留在將分析其內(nèi)核設(shè)計進而研究操作系統(tǒng)原理的層面上，而對以應用型為主的工程教育模式來說，當前這種教學方式上都已不能適應時代發(fā)展的要求。CDIO作為當前高等工程教育的一種新型模式，以其先進的工程教育理念、優(yōu)良的實踐可操作性、全面系統(tǒng)的課程體系、普遍適應的人才培養(yǎng)模式，贏得了世界上眾多高等院校工程應用類教育專業(yè)的關(guān)注[2]。為適應現(xiàn)代工程教育在計算機應用類教育中的發(fā)展趨勢，改進“Linux操作系統(tǒng)”類實踐課程的教學效果，本文以CDIO的工程教育理念和評價標準為指導，研究了基于 CDIO的“Linux操作系統(tǒng)”課程改革思路和教學實踐改革方案。

一、CDIO的模式與內(nèi)涵

CDIO即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate）的簡稱，CDIO的教育理念是充分利用高等院校的豐富教學資源和辦學條件，結(jié)合對口工程與產(chǎn)業(yè)的實際人才需求，以接近工程應用實際、涉及技術(shù)、經(jīng)濟、企業(yè)和社會的綜合型項目為主要載體，再結(jié)合工程專業(yè)的核心主干課程教學，使工科應用類學生在CDIO的教育模式全過程中不斷地在理論知識、個人素質(zhì)、發(fā)展能力、協(xié)作能力和適應與調(diào)控能力等方面得到全面的訓練和成長[3]。

CDIO工程類教育模型包括作為工程教育培養(yǎng)目標的CDIO教育大綱和指導、檢驗CDIO改革實施方向和質(zhì)量的CDIO標準兩大內(nèi)容如表1所示。

CDIO工程教育的教學大綱以工程實踐能力培養(yǎng)為目標，列出了現(xiàn)代工程師（包括計算機軟硬件工程師）所必備的各個層次的素質(zhì)要求（通用概括）。這種能力培養(yǎng)主要涵蓋4個方面：技術(shù)知識與邏輯推理、個人與職業(yè)技能與素質(zhì)、團隊協(xié)作與溝通能力、企業(yè)和社會環(huán)境下的工程構(gòu)思——>設(shè)計——>實施——>運作過程。通過在具體工程領(lǐng)域的分析和研究，它們可具體細化為17組能力共73條技能（涵蓋大部分工程類教育，但并非萬能），力求以科學的培養(yǎng)模式全面系統(tǒng)地提高工科類學生的綜合素質(zhì)和專業(yè)技能[4]。當前，CDIO教育大綱已經(jīng)形成了可以落實到具體學習環(huán)節(jié)、可量化的、對學生和教師都具有高可操作性與意義的目標體系，從而也能高度反映當前工程教育與人才需求群體（用人單位）的要求。

CDIO的12條標準是一個對實施CDIO工程教育模式的指引和評價系統(tǒng)，其核心思想是引導與工程教育利益相關(guān)的各個方面包括學生、教師、企業(yè)等，依據(jù)不同社會實踐環(huán)境中的資源來滿足工程實踐教育教學需求。

二、基于 CDIO的 “Linux操作系統(tǒng)”教學改革思路

CDIO的核心理念是“做中學”，以全生命周期的項目開發(fā)形式為載體來培養(yǎng)學生多方面的能力。作為一門工程類課程，“Linux操作系統(tǒng)”完全可以在CDIO理念的指導下開展教學改革。但要想達到預期的效果，必須具備兩個前提條件：首先是學生要具備“做”項目的基本能力，其次是要有合適的項目可供學生嘗試。

對計算機相關(guān)的本科專業(yè)來說，“Linux操作系統(tǒng)”課程最好在第二、三學年開設(shè)，在此之前，學生所需要完成的專業(yè)先行課程主要有：程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)原理、數(shù)據(jù)庫概論等，基本具備了參與Linux平臺項目開發(fā)的技能。而對于可供選擇的開發(fā)項目，則需要由教師根據(jù)各自學校的實際情況，當?shù)豅inux相關(guān)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)動學生集思廣益，同時盡量取得產(chǎn)業(yè)界的支持。

以CDIO理念為導向的課程教學改革，必須符合CDIO評價標準中與具體課程教學相關(guān)的條目。對照表1中的第1條標準，教改的首要思路是讓學生了解、認同CDIO的理念，使得在教學過程中學生能積極參與。同時，學校、教師、學生三方面都要積極爭取Linux相關(guān)企業(yè)對CDIO的了解和認同，從而在項目的選題、實踐實習場所等方面得到企業(yè)的支持與幫助。

教改思路之二是要對照CDIO標準的第2、3、4條，以學生全方位的能力培養(yǎng)而不是知識的積累為導向，密切結(jié)合產(chǎn)業(yè)界的實際需求，科學規(guī)劃、制定“Linux操作系統(tǒng) ”課程的教學目標和教學大綱。在課程內(nèi)容方面，從選題立項、分析設(shè)計、實現(xiàn)測試、運行維護等方面圍繞項目開發(fā)的全流程進行組織，將各專業(yè)知識點與項目的實施階段有機關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)“一體化”的教學內(nèi)容安排。另外，在課程開展之初，以概論、講座的形式為學生描述一幅Linux及其相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的全景圖，以激發(fā)學生的學習興趣。

教改思路之三是對照 CDIO標準的第5、6條，以全流程的項目開發(fā)形式開展課程教學。其中首要的是引導學生充分發(fā)掘和選取合適的項目課題。為此，可以借鑒MIT相關(guān)課程的做法，將項目類型分為技術(shù)開發(fā)型和管理規(guī)劃型兩類，前者又劃分為桌面應用開發(fā)、網(wǎng)絡應用開發(fā)、內(nèi)核開發(fā)、嵌入式開發(fā)4類，后者則可以是各類 Linux技術(shù)管理和規(guī)劃相關(guān)的課題。對項目類型進行劃分的目的，在于既充分調(diào)動學生的發(fā)散思維，盡可能發(fā)掘出更多的項目課題，又適應學生不同的興趣愛好和發(fā)展方向。教學過程中要充分利用學校的實驗室和社會所提供的各種場所，為學生的項目實踐提供良好的場地支持。

教改思路之四是對照CDIO標準的第7、8條，引導學生主動開展綜合型的學習。教師要引導學生將工程項目的前后關(guān)聯(lián)性和專業(yè)知識的系統(tǒng)性結(jié)合起來，使學生在獲得專業(yè)知識的同時，培養(yǎng)各種能力。同時要引導、督促學生主動查閱和學習項目開發(fā)所需的各類Linux技術(shù)資料、文獻，而不是單向的灌輸。

教改思路之五是以 CDIO標準的第 11條為指導，改革學習成果的評價方式。既關(guān)注學生的個人技能，也關(guān)注團隊協(xié)作等能力；既關(guān)注項目最終的完成情況，也關(guān)注項目實施的中間過程；既有教師的評價，也有學生間的互評等。

最后需要重點說明的是，由于互聯(lián)網(wǎng)非常發(fā)達，且 Linux是一個開源的系統(tǒng)，在互聯(lián)網(wǎng)上可以找出很多現(xiàn)成的 Linux開發(fā)項目。這一方面可為學生的項目選題及開發(fā)過程提供很多有益的啟示和參考依據(jù)，但另一方面在課程的實施和考評過程中，也一定要全力避免抄襲現(xiàn)象的發(fā)生。

三、基于 CDIO的 “Linux操作系統(tǒng) ”教學改革方案

首先，可以將“Linux操作系統(tǒng)”課程的教學目標修訂為：“圍繞 Linux系統(tǒng)的應用和開發(fā)技術(shù)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，以學生為主導，采用全生命周期的項目開發(fā)形式，使學生切實掌握 Linux平臺相關(guān)項目的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作方式，全方位培養(yǎng)學生的專業(yè)技能和團隊協(xié)作等綜合素質(zhì)。”

其次，必須對當前課程的教學內(nèi)容和教學形式進行了修訂，以課程概論、項目選題與立項、項目開發(fā)過程指導與監(jiān)管、項目中期檢查與考評、項目驗收等自然流程組織教學內(nèi)容。同時教學形式上不拘泥于傳統(tǒng)的課室授課方式，而以學生的自主學習為主導，教師主要進行方向引導和過程監(jiān)管。教學進度上則以項目進展的關(guān)鍵點為依據(jù)，來設(shè)計課程教學安排。以16周64學時的課程教學安排為例：

在第1周的課程概論中，教師首先要為學生描述一幅Linux及其相關(guān)技術(shù)的全景圖，激發(fā)學生的學習興趣；然后介紹CDIO理念及其教學模式的主要內(nèi)容和優(yōu)勢，充分利用學生求知求新意識強的特點，調(diào)動學生參與CDIO教學的積極性。之后，介紹擬采用的具體教學方式和教學安排，以及基于 Linux的系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的一般思路、方法和技巧等，引導學生共同探討如何發(fā)掘和選取項目課題，同時指導學生如何撰寫項目立項報告書，要求學生以4～5人為單位劃分項目小組，啟動選題、立項工作。

第2周開始用兩周時間由各小組依次報告項目的選題意義、開發(fā)目標、擬開發(fā)的主要內(nèi)容、所采用的主要技術(shù)、進度安排等，教師和其他學生則參與討論并提出各種修改意見，這樣可以確保項目的順利實施，且使得全體學生從與其他小組的討論中受到啟發(fā)。

第4周由各小組提交正式的項目立項報告書，并進行簡要的項目進展匯報，要求全體學生參與。目的是讓學生們互相了解進展情況，相互激勵，自然而然地構(gòu)建一種良好的學習競賽氛圍。第5-10周為教師為學生補充Linux的相關(guān)基礎(chǔ)知識，同時督促相關(guān)項目的進展，盡可能采用教師與各小組一對一的形式進行單獨檢查和指導，引導學生解決可能的疑難問題，并及時提出各項改進措施和建議。

第11周開展項目的中期檢查與考評。要求每個小組用用PPT形式介紹項目的進展情況，并要回答教師和其他同學的疑問，教師和其他同學則對答辯小組進行評分。通過中期檢查，督促各小組按期完成任務，使各小組在教師和其他同學的幫助下進一步明確項目開發(fā)思路，同時要排除可能出現(xiàn)的抄襲情況。

第15、16兩周進行項目的驗收。各小組提交項目結(jié)題報告，每個小組結(jié)合PPT與系統(tǒng)現(xiàn)場演示的形式介紹項目的完成情況，回答教師和其他同學的提問，教師和其他同學則對項目小組進行評分。

對于項目課題的來源，可以采取如下4種途徑確定：一是充分利用成都地區(qū)IT產(chǎn)業(yè)發(fā)達的優(yōu)勢，爭取相關(guān)企業(yè)的支持，獲取一些企業(yè)正在開展的項目和一些曾做過的項目，以及各類產(chǎn)學研項目；二是讓學生借鑒挑戰(zhàn)杯競賽、開源軟件大獎賽、IT嵌入式系統(tǒng)設(shè)計大賽等比賽方案，結(jié)合產(chǎn)業(yè)調(diào)研，確定項目課題 ；三是讓學生圍繞學院立項的科研項目確定項目課題，同時鼓勵學生構(gòu)思同一學期跨越多門課程的項目課題；最后是讓學生調(diào)研各類開源網(wǎng)站和社區(qū)，自行構(gòu)思各類可行的開源軟件項目。

結(jié)語

目前，在成都東軟學院計算機專業(yè)的CDIO教學實踐過程中，已經(jīng)將前面所述的相關(guān)教育教學改革方案進行了實施，并且完成了相關(guān)教材和實踐大綱的編寫工作。經(jīng)過最近幾個學期的教學實踐，已經(jīng)取得了一定的成果和經(jīng)驗，同時學生的動手能力得到了很大的提高。通過對企業(yè)用人單位的調(diào)研，通過CDIO方式學習過Linux課程的學生畢業(yè)后工作中完全可以承擔所在公司后臺的Linux服務器管理工作。

參考文獻

[1]顧學雍 .聯(lián)結(jié)理論與實踐的 CDIO——清華大學創(chuàng)新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009（1）：11-23.

[2]顧佩華，李異平，沈民奮等 .以設(shè)計為導向的EIP-CDIO創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[J].中國高等教育，2009 （3）：47-49.

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[4]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國高教研究，2009（5）：86-87.

作者簡介

施 剛（1979-），男，成都東軟學院講師，研究方向：嵌入式系統(tǒng)。（四川成都 611844）