新工科理念下Linux操作系統(tǒng)課程體系思考與探索

阮曉龍，許成剛，孫高強(qiáng)

（河南中醫(yī)藥大學(xué) 信息技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 45000）

0 引 言

Linux操作系統(tǒng)是全球最具影響力的開源操作系統(tǒng)，其軟件自由、源碼公開、性能高效、安全性強(qiáng)，便于定制和再開發(fā)[1]?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代下，Linux操作系統(tǒng)更是從最初的服務(wù)器領(lǐng)域迅速擴(kuò)展到互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)、桌面系統(tǒng)、移動(dòng)終端等多個(gè)領(lǐng)域，人才市場(chǎng)對(duì)Linux系統(tǒng)的管理與維護(hù)人員需求也越來越大。許多高校相繼開設(shè)了Linux操作系統(tǒng)的課程，并且該課程已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)必修課[2]。

Linux操作系統(tǒng)是一門實(shí)踐性課程，需要的不僅僅是理論知識(shí)講授，更多還是在具體操作中綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題。因此，Linux操作系統(tǒng)的教學(xué)必須有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、分析問題能力、開拓創(chuàng)新能力。如何在新工科理念的指導(dǎo)下將技術(shù)的最新發(fā)展，行業(yè)對(duì)人才的最新要求引入到教學(xué)過程，更新Linux操作系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系，建成滿足行業(yè)發(fā)展需要的課程和教材資源，打通“最后一學(xué)里”，是Linux操作系統(tǒng)教學(xué)中需要思考和解決的問題。

1 課程現(xiàn)狀與困境

對(duì)于習(xí)慣Windows操作系統(tǒng)的學(xué)生來說，Linux操作系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜而難懂的操作系統(tǒng)，其使用門檻較高，操作命令又比較多，課程的教學(xué)效果并不理想。在Linux操作系統(tǒng)課程教學(xué)中普遍存在以下幾點(diǎn)問題。

（1）教學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)原理多，應(yīng)用內(nèi)容少。以前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，但卻缺乏對(duì)Linux操作系統(tǒng)應(yīng)用的講解與實(shí)驗(yàn)。

（2）課程內(nèi)容工具命令多，系統(tǒng)部署少。Linux操作系統(tǒng)中存在的大量命令進(jìn)行各種操作，教師在教學(xué)過程中往往只注重工具命令的講解，很少帶領(lǐng)學(xué)生演示并查看命令的執(zhí)行效果和應(yīng)用場(chǎng)景。

（3）學(xué)生學(xué)習(xí)耳聽眼看多，實(shí)際動(dòng)手少。Linux操作系統(tǒng)在進(jìn)行教學(xué)時(shí)均使用教師講授的方式進(jìn)行，整個(gè)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生通常只是被動(dòng)地接受老師知識(shí)的灌輸，親自動(dòng)手主動(dòng)參與實(shí)踐的機(jī)會(huì)很少。

（4）考核效果模糊評(píng)價(jià)多，量化考核少。前期的Linux操作系統(tǒng)教學(xué)中，課程考核采用課程設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行，主觀性較高，考核標(biāo)準(zhǔn)比較模糊、無法量化，很難獲得學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的真實(shí)情況。

Linux操作系統(tǒng)入門難度較大，不容易掌握，具有知識(shí)點(diǎn)繁雜、工具命令繁多等特點(diǎn)，教學(xué)難度大，教學(xué)中存在著以下幾點(diǎn)困境。

①Linux教學(xué)內(nèi)容寬泛，涉及的基礎(chǔ)知識(shí)較多，學(xué)生學(xué)習(xí)的起點(diǎn)較高，初學(xué)階段較為吃力[3]；②Linux的基礎(chǔ)命令和基本工具多，知識(shí)相對(duì)零散，知識(shí)體系不夠嚴(yán)謹(jǐn)，在學(xué)習(xí)時(shí)很難快速形成完整知識(shí)體系和宏觀認(rèn)識(shí)；③Linux在企業(yè)級(jí)應(yīng)用多，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)，才能夠提高課程教學(xué)的有效性，但這一要求進(jìn)一步提升了課程的教學(xué)難度和學(xué)習(xí)難度；④Linux在消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)應(yīng)用較少，雖然在移動(dòng)設(shè)備上有所應(yīng)用，但是系統(tǒng)的變形多、衍生多、發(fā)行版本多，使得學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)不能夠完全統(tǒng)一，教學(xué)內(nèi)容不能夠形成標(biāo)準(zhǔn)模式和流程規(guī)范；⑤Linux作為最大的開源操作系統(tǒng)，絕大部分的操作都具有獨(dú)特性，例如命令格式不統(tǒng)一、同一目的有多種實(shí)現(xiàn)方式等，使得學(xué)生無法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)習(xí)，對(duì)經(jīng)驗(yàn)和試錯(cuò)能力要求較高，學(xué)習(xí)過程容易產(chǎn)生迷茫等[4]。

2 教學(xué)內(nèi)容的改革

2.1 原則和思路

教育部新工科建設(shè)的戰(zhàn)略要求高校將新興技術(shù)、企業(yè)對(duì)人才的新要求引入到教學(xué)過程，結(jié)合學(xué)校自身情況，進(jìn)行Linux操作系統(tǒng)教學(xué)體系改革，應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則。

（1）以學(xué)生為中心，幫助學(xué)生走好第一步。Linux操作系統(tǒng)與其他課程的不同之處在于，要把學(xué)生從熟悉的Windows環(huán)境轉(zhuǎn)換到Linux環(huán)境中，改變學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的操作習(xí)慣。這就需要以學(xué)生為中心，綜合考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、接受能力以及適應(yīng)能力，因此教學(xué)的起點(diǎn)要低，幫助學(xué)生走好第一步。

（2）不僅要講授知識(shí)培養(yǎng)內(nèi)容，還要傳播開源思想和文化。Linux操作系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是開源，這也是Linux發(fā)展快速的原因之一。在Linux操作系統(tǒng)的教學(xué)過程中，不僅要傳授學(xué)生Linux操作系統(tǒng)的理論知識(shí)，而且要傳播開源思想和文化。

（3）教學(xué)內(nèi)容按照應(yīng)用實(shí)際進(jìn)行選擇，為用而學(xué)講求實(shí)效。Linux操作系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容一定要滿足行業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的最新要求。Linux操作系統(tǒng)內(nèi)容豐富且技術(shù)更新快，而教學(xué)課時(shí)有限，加上實(shí)驗(yàn)條件限制，不可能在課程中學(xué)習(xí)太多的Linux操作系統(tǒng)技術(shù)[5]。因此在教學(xué)過程中不能講復(fù)雜且用處較小的知識(shí)，應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)將來工作中經(jīng)常用到的知識(shí)，達(dá)到所學(xué)即所用。

2.2 教學(xué)方法的改進(jìn)

1）使用多種技術(shù)手段提高教學(xué)演示效果。

Linux操作系統(tǒng)是應(yīng)用性課程，教學(xué)中的所有實(shí)驗(yàn)，都需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行演示和講解，盡量不抓截圖講操作，不用視頻說流程。所有操作、命令都在現(xiàn)場(chǎng)逐步完成，通過大量演示可有效引導(dǎo)教學(xué)全過程。在進(jìn)行教學(xué)演示時(shí)輔以云計(jì)算技術(shù)、虛擬化技術(shù)，解決多種平臺(tái)、多種場(chǎng)景的演示，提高學(xué)生在課堂教學(xué)中的參與度。

2）使用開源軟件提高教學(xué)活動(dòng)的可執(zhí)行性。

Linux操作系統(tǒng)中存在著大量功能性強(qiáng)、可靠性高的開源軟件。在進(jìn)行具體教學(xué)時(shí)可使用大量的開源軟件，來支撐整個(gè)教學(xué)周期。如利用免費(fèi)開源的桌面虛擬化軟件（VirtualBox）、終端模擬軟件（Xshell）、管理終端軟件（Putty）等建設(shè)和完善教學(xué)環(huán)境。

2.3 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

1）教學(xué)內(nèi)容知識(shí)結(jié)構(gòu)。

Linux操作系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容以“所學(xué)即所用”為指導(dǎo)思想、結(jié)合企業(yè)的人才需求，參考新工科培養(yǎng)建議中以工程能力為核心的培養(yǎng)理念、理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，將教學(xué)內(nèi)容分為4部分，見表1。

表1 教學(xué)內(nèi)容的階段和章節(jié)設(shè)計(jì)一覽表

（1）操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)階段。該階段主要學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)簡介、安裝和基本Linux命令，學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單Linux服務(wù)器的安裝部署與配置。

（2）常見服務(wù)器實(shí)現(xiàn)階段。該階段的教學(xué)內(nèi)容主要為網(wǎng)站服務(wù)器的構(gòu)建、文件服務(wù)器的構(gòu)建、代理服務(wù)器的構(gòu)建。通過3種常用服務(wù)器的構(gòu)建，鞏固前面學(xué)習(xí)的Linux操作系統(tǒng)的安裝、網(wǎng)絡(luò)配置和常用的Linux操作命令，并掌握常用的Linux服務(wù)器構(gòu)建方法、步驟和原理。

（3）系統(tǒng)安全與基本管理階段。該階段的教學(xué)內(nèi)容為Linux防火墻技術(shù)、Linux存儲(chǔ)管理、文件管理、內(nèi)存管理和進(jìn)程管理技術(shù)。在這一階段學(xué)習(xí)優(yōu)化Linux操作系統(tǒng)的方式方法，提升系統(tǒng)的安全性和可用性。

（4）系統(tǒng)監(jiān)控與運(yùn)維階段。該階段的主要任務(wù)是系統(tǒng)監(jiān)控、Shell編程、自動(dòng)化運(yùn)維。通過這些知識(shí)的學(xué)習(xí)，能夠高效地管理和維護(hù)一臺(tái)Linux服務(wù)器、一個(gè)Linux服務(wù)器集群、一個(gè)Linux數(shù)據(jù)中心。

2）教學(xué)內(nèi)容。

本課程的教學(xué)內(nèi)容共計(jì)13章，72學(xué)時(shí)，具體內(nèi)容見表2。

表2 教學(xué)內(nèi)容章節(jié)對(duì)比分析

（續(xù)表2）

3 取得的成果與進(jìn)一步計(jì)劃

3.1 取得的成果

Linux操作系統(tǒng)教學(xué)已經(jīng)按照此次調(diào)整的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)和開展，有效地提升了教學(xué)內(nèi)容的完整性和先進(jìn)性，提高了教師的教學(xué)能力和技術(shù)水平，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度得到了明顯改善。學(xué)生對(duì)Linux操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)不再感到陌生、神秘，充滿抵觸情緒，而是能夠主動(dòng)地去實(shí)踐、去探索Linux操作系統(tǒng)的知識(shí)、方法和思想，教學(xué)效果得到了顯著的提升。

3.2 下一步計(jì)劃

Linux操作系統(tǒng)的教學(xué)中仍存在的一些不足，如在實(shí)際教學(xué)過程中，由于課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間有限，需要學(xué)生在課外時(shí)間進(jìn)行額外的Linux操作系統(tǒng)技術(shù)的學(xué)習(xí)與操作，而教師無法監(jiān)督到學(xué)生課外學(xué)習(xí)的情況，從而使得教學(xué)質(zhì)量、進(jìn)度無法評(píng)估。

在現(xiàn)場(chǎng)演示的時(shí)候?qū)W生能夠認(rèn)真參與其中，但是由于演示操作持續(xù)時(shí)間長且步驟復(fù)雜，學(xué)生課下進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)往往出現(xiàn)疏漏，無法完成對(duì)教師演示全過程的驗(yàn)證。

為了解決上述問題，下一步將計(jì)劃錄制教師演示時(shí)的操作步驟，形成一系列的操作教程視頻，提供給學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作的學(xué)習(xí)，并通過課程資源網(wǎng)站進(jìn)行發(fā)布。建立一個(gè)Linux操作系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)習(xí)平臺(tái)，解決學(xué)生提出的各種問題，讓學(xué)生課外學(xué)習(xí)能夠順利進(jìn)行。同時(shí)，也可以對(duì)學(xué)生提出的問題進(jìn)行收集，并在課程資源網(wǎng)站上提供解決方案，便于學(xué)生課外的自主學(xué)習(xí)。

4 結(jié) 語

綜上，Linux操作系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和工程思想。在進(jìn)行Linux操作系統(tǒng)課程體系改革時(shí)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展，全面調(diào)整了課程定位，完善并深化了理論和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，豐富了教學(xué)手段，并借助課程資源網(wǎng)站和開源軟件等技術(shù)手段，提升了教學(xué)效果和學(xué)習(xí)氛圍。

通過具體的教學(xué)實(shí)踐，目前該課程的教學(xué)改革與探索效果良好，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又極大地提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生技能水平。