薛開慶，張 濤

（1.西華大學(xué)計(jì)算機(jī)與軟件工程學(xué)院；2.西華大學(xué)心理健康服務(wù)與研究中心，四川成都 610039）

0 引言

以大數(shù)據(jù)和人工智能為代表的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在開展。為主動(dòng)適應(yīng)和推動(dòng)這些變革，支持創(chuàng)新，服務(wù)智能制造，教育部先后發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》［1］、《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》［2］、《關(guān)于公布首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目》［3］和《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃的通知》［4］，對(duì)推進(jìn)新工科建設(shè)提出了具體要求。新工科的“新”主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①對(duì)傳統(tǒng)工科進(jìn)行改造升級(jí)；②新科技新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生新的工科專業(yè)；③工科與其它學(xué)科深度交叉融合產(chǎn)生新的專業(yè)［5］。計(jì)算機(jī)類學(xué)科本身就是典型的工科，新工科提出為我國高等工程教育改革提供了新思路和新辦法?，F(xiàn)代信息技術(shù)日新月異，計(jì)算機(jī)學(xué)科除了不斷對(duì)傳統(tǒng)學(xué)科進(jìn)行融合改造以外，其本身也要主動(dòng)適應(yīng)技術(shù)變革，主動(dòng)適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)、新工科要求，對(duì)相關(guān)課程進(jìn)行改革、探索和實(shí)踐，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量。

1991 年Linus Torvalds 開發(fā)了Linux 0.01。由于Linux開源免費(fèi)的理念，受到全世界發(fā)燒友、眾多企業(yè)和組織的鼎力支持。眾人拾柴火焰高，Linux 不斷完善，不斷更新版本，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)編程、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等相關(guān)研究和應(yīng)用大多依賴Linux 平臺(tái)。幾乎所有高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)都開設(shè)了操作系統(tǒng)原理這門課程，但沒有進(jìn)一步開設(shè)Linux操作系統(tǒng)相關(guān)課程，部分學(xué)校雖然開設(shè)了這門課程，但將其設(shè)置為選修課，造成很多高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)Linux 課程教學(xué)力量十分薄弱。學(xué)生沒有打好Linux 基礎(chǔ)，沒有掌握Linux 基本的操作技能，其后果就是進(jìn)一步學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)編程、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等課程時(shí)存在一些技術(shù)障礙，比如搭建基于Linux 的大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)時(shí)感到困難。

本文對(duì)傳統(tǒng)Linux 課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，找出存在的問題，在新工科理念下大膽進(jìn)行課程內(nèi)容調(diào)整。對(duì)授課方式進(jìn)行改革，提升學(xué)生思考問題的主動(dòng)性，提高解決問題的能力。

1 Linux 操作系統(tǒng)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 重講授，輕實(shí)踐

Linux 操作系統(tǒng)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，學(xué)習(xí)Linux 之前，大多數(shù)學(xué)生已經(jīng)學(xué)過操作系統(tǒng)原理、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等課程。有了這些基礎(chǔ)，本應(yīng)該將這門課程深入學(xué)習(xí)，為后續(xù)課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，但很多高校由于硬件條件限制，繼續(xù)采用在多媒體教室授課的傳統(tǒng)做法，邊講解邊演示，課程最后才到機(jī)房上機(jī)，這時(shí)前面學(xué)的知識(shí)很多已經(jīng)遺忘，上機(jī)練習(xí)交份實(shí)驗(yàn)報(bào)告就結(jié)束課程，學(xué)習(xí)效果很不理想。

1.2 學(xué)生重實(shí)踐，缺乏指導(dǎo)

現(xiàn)在就業(yè)壓力大，計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生特別渴望學(xué)習(xí)一些實(shí)用技術(shù)，但因?yàn)闆]有教師細(xì)致的指導(dǎo)，理論沒有和實(shí)踐項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，只是機(jī)械記憶了一些操作命令和步驟，掌握也不牢靠。傳統(tǒng)教學(xué)沒有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，從課后作業(yè)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)到課程設(shè)計(jì)，大多數(shù)學(xué)生都是被動(dòng)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，缺乏深入理解和思考，缺乏創(chuàng)新能力，缺乏綜合解決問題的能力，遇到新問題時(shí)找不到抓手。

1.3 與企業(yè)要求相差甚遠(yuǎn)

企業(yè)對(duì)Linux 從業(yè)人員需求主要有Liunx 系統(tǒng)管理人員和Linux 程序開發(fā)人員兩類。

（1）Linux 系統(tǒng)管理人員要求掌握Linux 操作系統(tǒng)的基本原理，能夠進(jìn)行內(nèi)核參數(shù)調(diào)優(yōu)，熟悉Linux 的常用服務(wù)器，能快速進(jìn)行部署、配置、備份、恢復(fù)和排錯(cuò)等，能夠掌握Linux 下使用腳本和程序來高效完成系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。要求系統(tǒng)管理人員保障Linux 服務(wù)器順利運(yùn)行。

（2）Linux 編程人員要求熟悉Linux 原理及基本操作，具備Linux 下運(yùn)用C/C++或者Java 的編程能力，掌握Linux 下某些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)用，能利用Linux 平臺(tái)加載大數(shù)據(jù)、人工智能等軟件工具進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理等。

綜上分析，不難看出傳統(tǒng)的Linux 教學(xué)與企業(yè)要求相差甚遠(yuǎn)。當(dāng)然不必苛求僅僅通過學(xué)校的幾門課程就掌握企業(yè)所需的全部技能，但企業(yè)對(duì)實(shí)際技術(shù)的具體需求對(duì)Linux 教學(xué)來說具有很重要的參考和指導(dǎo)意義。因此，教師在教學(xué)過程中要了解企業(yè)需求，并把這些需求傳遞給學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)習(xí)更有目標(biāo)性和針對(duì)性，這樣才能將學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和企業(yè)需求有機(jī)融合，學(xué)生畢業(yè)進(jìn)入企業(yè)后才能快速適應(yīng)工作要求，達(dá)到學(xué)習(xí)和工作之間的無縫銜接。

2 教學(xué)改革實(shí)踐

Linux 是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門重要課程，與操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)、軟件工程、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能等課程關(guān)系密切，具備很強(qiáng)的實(shí)踐性。如何根據(jù)普通本科院校學(xué)生特點(diǎn)，使Linux 教學(xué)更有成效，梁正平等［6］和吳大親等［7］基于CDIO 理念進(jìn)行了有特色的探索和研究。本文以西華大學(xué)計(jì)算機(jī)與軟件工程學(xué)院為依托，根據(jù)教育部對(duì)新工科的要求，考慮企業(yè)實(shí)際需求，對(duì)Linux 課程教學(xué)進(jìn)行改革和實(shí)踐。參加教改實(shí)驗(yàn)的有西華大學(xué)計(jì)算機(jī)與軟件工程學(xué)院2017-2019 級(jí)相關(guān)專業(yè)500 多名學(xué)生，歷經(jīng)3年。

2.1 教材選取和內(nèi)容取舍

Linux 這門課程既是對(duì)《操作系統(tǒng)原理》的鞏固和深化，也是后面學(xué)習(xí)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)編程和機(jī)器學(xué)習(xí)等課程的基礎(chǔ)，其先修后繼課程關(guān)系如圖1 所示。

Fig.1 Relationship between pre-study and subsequent courses of Linux圖1 Linux 先修后繼課程關(guān)系

西華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和信息安全專業(yè)將Linux 設(shè)為選修課（48 學(xué)時(shí)），而軟件工程專業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)將Linux 設(shè)為必修課（48 學(xué)時(shí)）。要求云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)方向的學(xué)生必須選修Linux 課程，掌握好Linux 這門利器，使學(xué)生在進(jìn)一步學(xué)習(xí)上述方向課程時(shí)能很快上手搭建配置相應(yīng)環(huán)境，學(xué)習(xí)相關(guān)軟件，提高動(dòng)手能力?？紤]學(xué)生既要學(xué)習(xí)Linux 系統(tǒng)的基本操作又要學(xué)習(xí)Linux 系統(tǒng)下的編程，所以把《Linux 系統(tǒng)及編程基礎(chǔ)》［8］選作教材，另外提供參考輔導(dǎo)書《Linux C 程序設(shè)計(jì)王者歸來》［9］，主要為學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)一步提高編程能力。

根據(jù)技術(shù)發(fā)展和企業(yè)需求，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)娜∩岷脱a(bǔ)充，具體內(nèi)容和課時(shí)安排如表1 所示。

Table 1 Teaching content and class arrangement表1 教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)安排

2.2 教學(xué)內(nèi)容和方法

考慮到Linux 操作系統(tǒng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，為了增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，將所有教學(xué)活動(dòng)都安排在實(shí)驗(yàn)機(jī)房中進(jìn)行。教師可以一邊講解一邊指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作，將理論、原理和實(shí)踐有機(jī)融合，大大提高了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。教學(xué)內(nèi)容大致分為基礎(chǔ)知識(shí)、系統(tǒng)服務(wù)器配置和編程3 部分。

（1）基礎(chǔ)知識(shí)。包括Linux 發(fā)展歷史、特點(diǎn)、組成、版本介紹；Linux 安裝和基本配置（每個(gè)學(xué)生自帶筆記本，學(xué)會(huì)在VMWare Workstation 虛擬機(jī)下安裝比較常用的Linux 版本之一Ubuntu）；Linux 命令基礎(chǔ)（如何登錄、注銷、關(guān)機(jī)、重啟，如何重置密碼、如何獲得幫助）；文件系統(tǒng)（了解Linux 文件系統(tǒng)類型、組成和特點(diǎn)，掌握Linux 文件操作命令、目錄操作命令、更改文件的存取權(quán)限、創(chuàng)建鏈接文件方法）；Vim 編輯器（掌握Vim 三種工作模式，明確當(dāng)前處于什么模式之下，掌握常用的Vim 編輯命令，能夠使用Vim 編寫Shell 腳本和C 程序）。

（2）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器管理。包括用戶管理（用戶、組的添加刪除和更改）、設(shè)備管理（磁盤和分區(qū)管理、設(shè)備的掛載和卸載）、進(jìn)程管理、日志管理、網(wǎng)絡(luò)管理（常用網(wǎng)絡(luò)管理命令和網(wǎng)絡(luò)故障的基本排除方法）；文件服務(wù)器管理配置（NFS 配置，samba 配置）、DNS 服務(wù)器管理配置、Web 服務(wù)器管理和配置、Mail 服務(wù)器管理和配置、FTP 服務(wù)管理和配置等。

（3）編程。包括Shell 編程（Shell 基本命令、Shell 變量、Shell 腳本的輸入和輸出、Shell 算術(shù)和邏輯運(yùn)算、Shell 的控制結(jié)構(gòu)、Shell 函數(shù)等）；C 編程（掌握GCC 編譯器工具、GDB調(diào)試工具和make 程序維護(hù)工具；掌握如何創(chuàng)建進(jìn)程、進(jìn)程的執(zhí)行、進(jìn)程的終止、進(jìn)程的等待及進(jìn)程間的信號(hào)通信等；掌握線程控制系統(tǒng)調(diào)用；掌握如何創(chuàng)建、打開和關(guān)閉文件、掌握文件的讀寫及文件的定位）；GTK+圖形界面程序設(shè)計(jì)（掌握實(shí)驗(yàn)GTK+開發(fā)圖形用戶界面程序，能夠創(chuàng)建按鈕和標(biāo)簽、文本輸入框、單選復(fù)選按鈕、組合框、框架、圖像控件，能夠制作菜單、工具欄和狀態(tài)欄）。

整個(gè)過程中精講多練。教師主要講解關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)和技巧，大量的時(shí)間讓學(xué)生動(dòng)手練習(xí)，在“做中學(xué)”，掌握知識(shí)和技能更加牢靠。學(xué)生有解決不了的問題由教師給予提醒和指導(dǎo)解答。

該門課程安排8 個(gè)實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求如表2所示。其中實(shí)驗(yàn)8 主要是安排學(xué)生集體合作項(xiàng)目，如搭建具有主從（master-slave）模式的大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)等，讓學(xué)生體會(huì)類似企業(yè)中的分工合作，提高團(tuán)隊(duì)意識(shí)，鍛煉協(xié)作能力。另外，鼓勵(lì)學(xué)生參加Linux 相關(guān)的各種競賽，通過競賽提高專業(yè)實(shí)踐技能，提高解決技術(shù)難題的能力，也提高了學(xué)生的就業(yè)能力。

Table 2 Course experiment content and class time allocation表2 課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及課時(shí)分配

2.3 課程考核

為督促學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)，加強(qiáng)了考核環(huán)節(jié)，主要考核學(xué)生的動(dòng)手能力和靈活應(yīng)用知識(shí)的能力，成績構(gòu)成如表3 所示。其中，如果學(xué)生平時(shí)在課堂上積極回答問題，在實(shí)踐環(huán)節(jié)主動(dòng)幫助同學(xué)解決問題，會(huì)加分；對(duì)重要的實(shí)驗(yàn)，教師要考察學(xué)生的實(shí)際完成情況；綜合項(xiàng)目要求學(xué)生錄制講解視頻，演示如何理解、分析、設(shè)計(jì)和完成這個(gè)項(xiàng)目。另外，如果學(xué)生在一些Linux 相關(guān)競賽活動(dòng)中取得了好的成績要適當(dāng)加分。

Table 3 Score composition表3 成績構(gòu)成

2.4 教學(xué)效果及分析

與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，新的教學(xué)模式堅(jiān)持“學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主體”這一基本理念，同時(shí)充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。在教學(xué)活動(dòng)中充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生主動(dòng)思考，發(fā)現(xiàn)問題，討論問題，提高解決問題的能力。通過觀察比較學(xué)生課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和項(xiàng)目完成情況，證明該教學(xué)方法更加符合普通高校學(xué)生實(shí)際情況。在課程結(jié)束時(shí)，通過西華大學(xué)課程質(zhì)量管理系統(tǒng)（http：//xhu.mycospxk.com/）匿名調(diào)查，絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)該教學(xué)方法表示贊同，2017-2019 級(jí)各專業(yè)對(duì)課程滿意度的綜合評(píng)分如表4 所示，選擇滿意和非常滿意的學(xué)生比例達(dá)到了98.5%。

Table 4 Comprehensive evaluation scove of course satisfaction表4 課程滿意度綜合評(píng)分

3 結(jié)語

Linux 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門重要課程。本文根據(jù)Linux 操作系統(tǒng)教學(xué)要求，考慮普通本科院校學(xué)生特點(diǎn)，采用案例教學(xué)，對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行大膽探索，把Linux基本原理、重要操作、服務(wù)器配置、腳本編程、C 編程、圖形化編程有機(jī)結(jié)合起來，精講多練，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，得到了學(xué)生的充分支持和高度評(píng)價(jià)，取得了良好效果，對(duì)如何培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才有一定的指導(dǎo)作用。后續(xù)將與課程教師多溝通，對(duì)Linux 教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式進(jìn)行調(diào)整，拋棄一些陳舊內(nèi)容，引入新的、后續(xù)必備的基礎(chǔ)內(nèi)容，使學(xué)生能完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建配置，更順利地完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。