（河南城建學(xué)院計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)院 河南·平頂山 467036）

0 引言

Linux操作系統(tǒng)為當(dāng)前影響力巨大的開源操作系統(tǒng)，具有軟件免費(fèi)、源碼開放、性能高效、可靠安全等特點(diǎn)，在嵌入式系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用和機(jī)器學(xué)習(xí)方面有廣泛的應(yīng)用，而且便于定制，進(jìn)行二次開發(fā)。

Linux操作系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)類、信息管理類課程的專業(yè)核心課之一，也是云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的重要基礎(chǔ)課；同時(shí)，Linux操作系統(tǒng)應(yīng)用與管理技術(shù)也是上述專業(yè)的畢業(yè)生在今后崗位上須掌握的重要技能之一{阮曉龍,2018#14}。

“新工科”背景下，傳統(tǒng)的Linux操作系統(tǒng)課程的內(nèi)容已不能滿足云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)對(duì)操作系統(tǒng)的要求。如果僅僅追求學(xué)生掌握Linux操作系統(tǒng)基本知識(shí)，就無法實(shí)現(xiàn)“新工科”對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維能力、分析解決問題能力的新型培養(yǎng)目標(biāo)。為此，本文從Linux操作系統(tǒng)課程教學(xué)存在的問題及困境出發(fā)，以“新工科”視角重新審視和定位，從教學(xué)模式、教學(xué)資源、實(shí)踐項(xiàng)目等方面探索其教學(xué)改革的新方案。

1 目前Linux操作系統(tǒng)教學(xué)存在的問題及困境

1.1 目前Linux操作系統(tǒng)教學(xué)存在的問題

1.1.1 偏重知識(shí)傳授

Linux的教學(xué)內(nèi)容大部分為基礎(chǔ)原理，教師通過 PPT、課堂講授等方式進(jìn)行講解，但教師往往講授太多，整個(gè)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生只是被動(dòng)地接受老師知識(shí)灌輸，主動(dòng)參與實(shí)踐的機(jī)會(huì)很少。同樣，該模式的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)主要為知識(shí)傳授服務(wù)，很少引入Linux操作系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。

1.1.2 實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)獨(dú)立，案例訓(xùn)練不夠系統(tǒng)

不同于程序開發(fā)課程，學(xué)生可以設(shè)計(jì)開發(fā)單一的實(shí)際作品，Linux操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐環(huán)節(jié)比較抽象。此外，Linux操作系統(tǒng)編程、安全、存儲(chǔ)等在內(nèi)容結(jié)構(gòu)上又相對(duì)獨(dú)立，學(xué)生很難把以上知識(shí)點(diǎn)通過單一案例貫穿融合，進(jìn)而無法形成完整的Linux操作系統(tǒng)知識(shí)結(jié)構(gòu)。

1.1.3 課程設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不密切

課程設(shè)計(jì)題目往往只側(cè)重該課程的知識(shí)，如基于UNIX C、SOCKET和MySQL實(shí)現(xiàn)C對(duì)MySQL數(shù)據(jù)庫的訪問、shell編程進(jìn)行用戶信息管理、linux環(huán)境中的LAMP開發(fā)環(huán)境搭建與應(yīng)用等，則只關(guān)注單一知識(shí)單元的設(shè)計(jì)與分析，只關(guān)注計(jì)算機(jī)類課程的設(shè)計(jì)，不能達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的，與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)幾乎沒有聯(lián)系，與新工科強(qiáng)調(diào)的學(xué)科交叉相悖，也不符合工程教育專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)生具備“解決復(fù)雜工程問題能力”的培養(yǎng)要求。

1.2 Linux操作系統(tǒng)教學(xué)的困境

與Windows操作系統(tǒng)相比，Linux操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)入門難度比較大，知識(shí)點(diǎn)雜、工具命令多，難度較大，學(xué)生不容易掌握，教學(xué)中存在著以下幾點(diǎn)困境。

（1）Linux涉及的基礎(chǔ)知識(shí)較多，教學(xué)內(nèi)容廣泛，學(xué)生在初學(xué)階段較吃力；

（2）Linux基礎(chǔ)命令、基本工具較多，知識(shí)點(diǎn)比較零碎，知識(shí)體系也不夠嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)很難快速構(gòu)建完整的知識(shí)架構(gòu)；

（3）Linux操作系統(tǒng)版本多，命令格式不統(tǒng)一、有多種實(shí)現(xiàn)方式可以同一目的，對(duì)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和試錯(cuò)能力要求較高；

（4）Linux主要用于生產(chǎn)開發(fā)環(huán)境，教學(xué)內(nèi)容必須和企業(yè)級(jí)應(yīng)用相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，但此要求進(jìn)一步增加了課程的教學(xué)與學(xué)習(xí)難度。

2 慕課與項(xiàng)目式教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式

當(dāng)前，有很多學(xué)者探索與實(shí)踐MOOC+翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC/SPOC+混合式等教學(xué)模式，這些教學(xué)模式擴(kuò)大了學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度和廣度，有效推動(dòng)了專業(yè)課程知識(shí)的學(xué)習(xí)。但是，新工科培養(yǎng)的人才需要擁有解決工程技術(shù)問題的能力以及工程創(chuàng)新能力，而能力往往從實(shí)踐項(xiàng)目和工程案例獲得。如何把工程項(xiàng)目和案例引入到Linux操作系統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)中呢?

基于慕課的快速發(fā)展，我們提出了慕課與項(xiàng)目式教學(xué)相結(jié)合的混合教學(xué)模式。該模式將課程教學(xué)與課程設(shè)計(jì)連成一體，采用基于慕課的混合教學(xué)模式進(jìn)行課程教學(xué)，采用CDIO模式進(jìn)行設(shè)計(jì)—制作實(shí)踐項(xiàng)目完成課程設(shè)計(jì)。

2.1 慕課資源構(gòu)建與整合

從教育學(xué)的角度來看，MOOC是一種面向大眾、免費(fèi)開放、面向自學(xué)的學(xué)習(xí)資源?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)要求以學(xué)生為中心，因材施教，注重發(fā)展學(xué)生的興趣，因此要積極引入“翻轉(zhuǎn)課堂”、“CDIO”等主動(dòng)型教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，強(qiáng)化在線學(xué)習(xí)交流。

目前，“慕課”資源已在國(guó)內(nèi)教學(xué)平臺(tái)中予以廣泛應(yīng)用并取得了較好的效果。Linux操作系統(tǒng)課程知識(shí)點(diǎn)多、涵蓋面廣、知識(shí)難度大，加上學(xué)生數(shù)量多、教學(xué)資源相對(duì)緊缺，非常適合引入“慕課”等網(wǎng)絡(luò)資源，并且與課堂教學(xué)相結(jié)合，構(gòu)建“混合式”的教學(xué)資源模式。

部署“慕課”資源到學(xué)習(xí)網(wǎng)站上更有助于豐富教學(xué)過程和效果的考核，學(xué)生在線學(xué)習(xí)課程并完成教學(xué)作業(yè)，教師登錄平臺(tái)進(jìn)行批改，可大幅提升教學(xué)效率，降低教學(xué)成本；同時(shí)，學(xué)生可以更充分的利用碎片化時(shí)間進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的記憶和理解，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。為解決課時(shí)少，大量課堂時(shí)間用于知識(shí)講授的問題，我們梳理教學(xué)內(nèi)容，選取核心內(nèi)容進(jìn)行微課錄制。

2.2 基于CDIO的項(xiàng)目式課程設(shè)計(jì)

2.2.1 項(xiàng)目導(dǎo)向式教學(xué)法

CDIO是指構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)、運(yùn)作(Operate)。CDIO改革的主要目標(biāo)是以C-D-I-O的產(chǎn)品生命周期為教育背景，以工程實(shí)踐為載體，培養(yǎng)學(xué)生掌握基礎(chǔ)工程技術(shù)知識(shí)及提高動(dòng)手操作能力，在新產(chǎn)品的開發(fā)過程中引導(dǎo)創(chuàng)新，并理解和研究技術(shù)發(fā)展對(duì)社會(huì)的重要影響，承擔(dān)起培養(yǎng)工程科技人才的社會(huì)責(zé)任。

我們?cè)贚inux操作系統(tǒng)教學(xué)改革中，以Linux在企業(yè)的應(yīng)用項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，結(jié)合學(xué)校對(duì)信息化建設(shè)的要求和工作流程，要求學(xué)生組建CDIO團(tuán)隊(duì)，參與到項(xiàng)目的實(shí)施過程中。教師主要起指導(dǎo)作用，督促學(xué)生完成一次構(gòu)思—＞設(shè)計(jì)—＞實(shí)施—＞改進(jìn)和展示。在“C”階段，教師提出基本的用戶需求，引導(dǎo)學(xué)生分析思考，學(xué)生團(tuán)隊(duì)對(duì)所選擇的項(xiàng)目進(jìn)行總體構(gòu)思，明確詳細(xì)的項(xiàng)目?jī)?nèi)容和具體任務(wù)，確定每組成員及其分工；在“D”階段，各項(xiàng)目組查閱大量參考文獻(xiàn)，進(jìn)行組內(nèi)討論，確定基本方案，選定項(xiàng)目的基本思路、系統(tǒng)架構(gòu)的選型、所選技術(shù)的合理性和優(yōu)越性等；在“I”階段，學(xué)生必須掌握“Linux操作系統(tǒng)”大綱規(guī)定的基本知識(shí)技能，由學(xué)生進(jìn)行操作；在“O”階段，各組學(xué)生根據(jù)展示結(jié)果，發(fā)現(xiàn)自己原來構(gòu)思中的缺陷，進(jìn)一步修改后再設(shè)計(jì)、執(zhí)行和運(yùn)作，同學(xué)和老師再一次評(píng)價(jià)。

2.2.2 場(chǎng)景化的Linux操作系統(tǒng)課程項(xiàng)目

針對(duì)目前Linux操作系統(tǒng)教學(xué)中多以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為主、應(yīng)用場(chǎng)景缺乏的特點(diǎn)，我們?cè)诮虒W(xué)中努力實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與開放式項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，盡量貼近企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)，打造了一套綜合性設(shè)計(jì)型的Linux操作系統(tǒng)項(xiàng)目案例，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)與項(xiàng)目案例的映射對(duì)應(yīng)，全面提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力；同時(shí)，將Linux操作系統(tǒng)課程資源與大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)、Python實(shí)驗(yàn)資源充分融合，突出各自重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)關(guān)聯(lián)，加深學(xué)生對(duì)Linux操作系統(tǒng)在新領(lǐng)域應(yīng)用上的理解和掌握。

以筆者所教Linux操作系統(tǒng)課程的整體課程設(shè)計(jì)方案為例，企業(yè)應(yīng)用服務(wù)器的架設(shè)與維護(hù)項(xiàng)目的教學(xué)情境和教學(xué)內(nèi)容可歸納為以下三點(diǎn)：

（1）Web開發(fā)環(huán)境：LAMP開發(fā)環(huán)境、JSP開發(fā)環(huán)境。

（2）Linux服務(wù)器的搭建與管理：FTP文件傳輸服務(wù)器的架設(shè)、DHCP服務(wù)器的架設(shè)、郵件服務(wù)器的架設(shè)、iptables防火墻的架設(shè)。

（3）虛擬化及大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)：Hadoop平臺(tái)搭建、Openstack平臺(tái)搭建。

這樣以Linux企業(yè)級(jí)應(yīng)用為任務(wù)，將課程中的基礎(chǔ)知識(shí)、命令知識(shí)、管理知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)知識(shí)等知識(shí)點(diǎn)貫穿在各個(gè)子項(xiàng)目中，從而將這些知識(shí)點(diǎn)貫穿成為一個(gè)有機(jī)的整體。

2.2.3 在其它相關(guān)學(xué)科選擇項(xiàng)目

Linux操作系統(tǒng)是一門應(yīng)用性的課程，因此，我們的教學(xué)實(shí)施過程中一般偏向知識(shí)傳授和生產(chǎn)相關(guān)案例的介紹。在課程的講授過程中，選取適當(dāng)?shù)陌咐?，介紹Linux操作系統(tǒng)在化學(xué)品存儲(chǔ)和運(yùn)輸監(jiān)測(cè)、新型化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)模擬等化工研究方面的應(yīng)用。

2.3 Linux操作系統(tǒng)課程混合教學(xué)模式

2.3.1 學(xué)生先進(jìn)行慕課線上學(xué)習(xí)，完成線上教學(xué)相關(guān)任務(wù)

線上課程需要提前1周推送教學(xué)資源、習(xí)題與討論題等，教師提前布置課堂作業(yè)，通常為學(xué)習(xí)課程知識(shí)，讓學(xué)生通過觀看MOOC提前學(xué)習(xí)并思考問題，完成預(yù)習(xí)報(bào)告；學(xué)生線上學(xué)習(xí)遇到難題可以在MOOC平臺(tái)互動(dòng)討論；教師也能獲得學(xué)生線上出勤動(dòng)態(tài)及學(xué)習(xí)情況。

2.3.2 到線下課堂進(jìn)行師生互動(dòng)

鑒于慕課已對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)講解，線下課堂只需使用較少課時(shí)檢驗(yàn)線上學(xué)習(xí)效果、對(duì)課程內(nèi)容作宏觀梳理、通過實(shí)際工程案例剖析探討知識(shí)應(yīng)用，教師也能將更多的時(shí)間用在解答學(xué)生的疑惑和問題上。再配合線下作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)和階段考試，即可為學(xué)生構(gòu)建課程知識(shí)體系。

3 結(jié)語

“新工科”背景下，傳統(tǒng)的Linux操作系統(tǒng)課程的內(nèi)容已不能滿足云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)對(duì)操作系統(tǒng)的要求，亟需調(diào)整發(fā)展方向，借助更科學(xué)的教學(xué)模式，更豐富的平臺(tái)資源，更有效的現(xiàn)代化手段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，為前沿技術(shù)的學(xué)習(xí)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文從Linux操作系統(tǒng)課程教學(xué)存在的問題及困境出發(fā)，以“新工科”視角重新審視和定位，從教學(xué)模式、教學(xué)資源、實(shí)踐項(xiàng)目等方面探索其教學(xué)改革的新方案，為工科類課程的教學(xué)改革提供了思路，對(duì)有效提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，對(duì)新工科專業(yè)課程的教學(xué)具有重要的借鑒意義。