OBE理念下Linux操作系統(tǒng)課程群建設(shè)探索

戴家樹 嚴楠 李鈞 劉濤

摘要：為進一步落實工程教育認證理念，從學(xué)生能力達成角度出發(fā)，軟件工程專業(yè)開展課程群建設(shè)研究。軟件工程專業(yè)以Linux操作系統(tǒng)課程群為先期探索，重構(gòu)了Linux操作系統(tǒng)課程群的理論課程體系和實踐課程體系，研究了課程群目標達成的評價體系，同時就課程群的課程思政建設(shè)進行了相應(yīng)探索。經(jīng)過前期實驗性探索，取得了一系列課程群建設(shè)經(jīng)驗，為工程教育認證背景下的課程群建設(shè)改革提供了一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng);Linux;嵌入式;課程群;工程教育認證;課程思政

中圖分類號：G642 ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）13-0175-03

1 引言

工程教育專業(yè)認證是一種當前國際上廣泛應(yīng)用的教學(xué)質(zhì)量保障制度。在國內(nèi)，以其“學(xué)生為中心，面向產(chǎn)出，持續(xù)改進”先進教育理念得到了廣大教育工作者的認可。2016年，我國正式加入《華盛頓協(xié)議》，與國際教育強國間實現(xiàn)了工程教育本科專業(yè)學(xué)位的教育互認。

工程教育認證理念的核心是通過培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力來實現(xiàn)畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標的達成。傳統(tǒng)課程體系中單門課程理論知識體系相對獨立，實踐環(huán)節(jié)中獨立的課內(nèi)實驗、課程設(shè)計等無法獨立培養(yǎng)學(xué)生綜合性解決復(fù)雜工程問題的能力。而課程群的建設(shè)可以有效整合課程群內(nèi)課程體系，打通能力培養(yǎng)的瓶頸，在課程群內(nèi)有效地銜接了學(xué)生能力培養(yǎng)的過程。課程群的建設(shè)符合從能力達成角度考核學(xué)生畢業(yè)條件達成的先進認證思路。課程群的相關(guān)建設(shè)，目前已經(jīng)有高校進行了實驗性的探索，如華南師范大學(xué)的項目式課程群建設(shè)[1]，曹步文[2]等進行了課程群的育人模式探索。汪加楠[3]等也進行了基于課程群的教學(xué)改革。安徽工業(yè)大學(xué)[4]針對課程群的劃分，整合課程群的資源進行了一定的嘗試。面向新工科的課程群建設(shè)也進行了相應(yīng)探索[5]。

Linux操作系統(tǒng)以其開源的自由軟件身份受到了廣大程序員的喜愛。軟件工程專業(yè)面向軟件產(chǎn)業(yè)，Linux操作系統(tǒng)及其相關(guān)方向是本專業(yè)學(xué)生就業(yè)的重點方向之一。關(guān)于Linux操作系統(tǒng)的課程群和課程體系改革也進行相應(yīng)的探索[6-8]。本文從工程教育認證角度，針對Linux操作系統(tǒng)課程群的理論課程體系、實踐課程體系、課程群的目標達成以及相應(yīng)的課程思政元素建設(shè)進行了相應(yīng)探索。

2 OBE理念下Linux操作系統(tǒng)課程群的理論教學(xué)體系建設(shè)

2.1 Linux操作系統(tǒng)課程群構(gòu)建

課程群是從知識體系角度進行的一種課程體系重構(gòu)模式，將課程體系中課程內(nèi)容和知識層面具有邏輯聯(lián)系的課程組合而成。Linux操作系統(tǒng)由于其獨立的運行環(huán)境和架構(gòu)，使得其構(gòu)成了獨立的知識體系。軟件工程專業(yè)在基于OBE的工程教育認證理念下，以IT企業(yè)對人才的需求為導(dǎo)向，考慮Linux相關(guān)方向就業(yè)方向，在面向產(chǎn)出的人才培養(yǎng)模式中明確了Linux操作系統(tǒng)課程群的構(gòu)成。課程群由操作系統(tǒng)、Linux操作系統(tǒng)與程序設(shè)計、嵌入式程序設(shè)計、Linux操作系統(tǒng)與程序設(shè)計課程設(shè)計四門課程組成。其中操作系統(tǒng)和Linux操作系統(tǒng)與程序設(shè)計為學(xué)科基礎(chǔ)課，嵌入式程序設(shè)計為選修課，Linux操作系統(tǒng)與程序設(shè)計課程設(shè)計為實踐性環(huán)節(jié)。

2.2 Linux操作系統(tǒng)課程群理論教學(xué)體系

軟件工程專業(yè)成立了Linux操作系統(tǒng)課程群教學(xué)團隊，該團隊由5名教師組成，團隊成員針對以上4門課程中的理論知識點，構(gòu)建了操作系統(tǒng)理論基礎(chǔ)、shell程序設(shè)計、Linux系統(tǒng)中C語言程序設(shè)計、Arm-Linux平臺四個核心知識模塊，對知識點進行了融通和銜接。依據(jù)以上四個知識模塊，重構(gòu)了課程群內(nèi)理論知識點，以知識模塊化的形式重構(gòu)了課程群內(nèi)理論教學(xué)體系，并在課程群內(nèi)部詳細明確了各個教學(xué)內(nèi)容間的知識相關(guān)性、互補性以及先修后繼關(guān)系。

3 OBE理念下Linux操作系統(tǒng)課程群實踐教學(xué)改革

3.1 Linux操作系統(tǒng)課程群實踐教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)建

工程教育專業(yè)認證注重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，軟件工程專業(yè)更是與動手實踐聯(lián)系最緊密的專業(yè)之一[9]。實踐課程體系直接影響到學(xué)生動手能力的培養(yǎng)以及今后的就業(yè)水平。從培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的角度看，實踐教學(xué)要比理論教學(xué)更為有效。為此，Linux操作系統(tǒng)課程群對應(yīng)于課程群的理論知識模塊，重構(gòu)了課程群內(nèi)實踐課程體系，構(gòu)造了課程群課內(nèi)實驗教學(xué)和綜合性課程設(shè)計實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

3.2 Linux操作系統(tǒng)課程群實踐教學(xué)體系

軟件工程專業(yè)將原有課程群內(nèi)的課內(nèi)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)打通，結(jié)合軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標，確定實踐教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)造了課程群內(nèi)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。對應(yīng)于理論教學(xué)環(huán)節(jié)的知識模塊劃分，從實際動手操作角度，依據(jù)四個知識模塊，打通課程群實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，建設(shè)三個層次的實踐教學(xué)體系。

首先，建立了驗證型實驗?zāi)K，主要為Linux操作系統(tǒng)基本操作實驗?zāi)K，通過基礎(chǔ)性的實驗操作，驗證和掌握課堂講授的Linux操作系統(tǒng)的基本操作，目的是讓學(xué)生能掌握有關(guān)計算機系統(tǒng)的理論知識，理解操作系統(tǒng)的工作原理。幫助學(xué)生建立起一個有關(guān)計算機操作系統(tǒng)的整體觀念，為今后從事Linux操作系統(tǒng)或在Linux環(huán)境下進行相關(guān)軟件開發(fā)奠定良好的基礎(chǔ)。

其次，建立了設(shè)計型實驗?zāi)K，主要是學(xué)生掌握Linux系統(tǒng)中的Shell程序設(shè)計和Linux系統(tǒng)中C語言編程方法，嵌入式Linux下程序設(shè)計，確立Linux系統(tǒng)中程序設(shè)計的思維方式。培養(yǎng)學(xué)生在Linux操作系統(tǒng)中進行系統(tǒng)開發(fā)的程序設(shè)計能力，并能進行詳細分析。

再次，建立了綜合型課程設(shè)計模塊，設(shè)計了十個基于Linux操作系統(tǒng)進行開發(fā)的課題，該課程設(shè)計是課程群中三門理論課程課堂教學(xué)以及課程群內(nèi)實驗教學(xué)的延續(xù)與補充，是對學(xué)生鞏固所學(xué)Linux操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識、進行Linux程序設(shè)計的專業(yè)基本技能訓(xùn)練、培養(yǎng)實踐動手能力、理論聯(lián)系實際的重要實踐課程。該綜合型課程設(shè)計的任務(wù)是通過獨立實訓(xùn)課題，使學(xué)生進一步加深和鞏固Linux操作系統(tǒng)中程序設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力。

最后，除了課程群本身實踐教學(xué)環(huán)節(jié)以外，通過各類軟硬件相關(guān)的學(xué)科競賽和畢業(yè)設(shè)計等實踐教學(xué)活動，逐步提升形式完備的實踐能力培養(yǎng)體系，將創(chuàng)新能力培養(yǎng)貫穿整個學(xué)生培養(yǎng)周期，促成學(xué)生形成創(chuàng)新愿望，具備創(chuàng)新意識，從而培養(yǎng)軟件工程專業(yè)學(xué)生的解決復(fù)雜工程問題的能力。

軟件工程專業(yè)Linux操作系統(tǒng)課程群實踐教學(xué)體系如圖2所示。

4 OBE理念下Linux操作系統(tǒng)課程群達成評價體系

為了有效支撐軟件工程專業(yè)畢業(yè)要求的達成，推進課程群教學(xué)改革，軟件工程專業(yè)探索了新的畢業(yè)要求達成評價體系，以課程群支撐畢業(yè)要求的達成。Linux操作系統(tǒng)課程群支撐軟件工程專業(yè)的畢業(yè)要求四個達成。

4.1 Linux操作系統(tǒng)支撐畢業(yè)要求

Linux操作系統(tǒng)課程群在專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會的指導(dǎo)下，重構(gòu)了課程理論體系、實踐教學(xué)體系，支撐了四個畢業(yè)要求的達成，分別如下。

GR1：工程知識。能夠運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識解決軟件工程領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題。

GR2：問題分析。能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析軟件工程領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。

GR3：設(shè)計與開發(fā)解決方案。能夠針對軟件工程領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題，設(shè)計滿足特定需求的解決方案，包括系統(tǒng)、模塊和流程，能夠在設(shè)計開發(fā)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，并考慮設(shè)計方案對社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境的影響。

GR4：研究。能夠基于科學(xué)原理，采用科學(xué)方法對軟件工程領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題進行研究，包括技術(shù)選型、搭建實驗平臺、設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

4.2 Linux操作系統(tǒng)課程群目標

Linux操作系統(tǒng)課程群教師組在專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會指導(dǎo)下，重構(gòu)了學(xué)生能力培養(yǎng)體系。在課程群的建設(shè)體系下，依據(jù)成果導(dǎo)向理念，面向工程教育專業(yè)認證，課程群依據(jù)支撐的畢業(yè)要求，確定對應(yīng)的課程群目標，教師根據(jù)對支撐的畢業(yè)要求指標點以及課程群目標的理解，經(jīng)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會指導(dǎo)，確定每個課程目標在達成度計算時具有不同權(quán)重值，課程達成度依據(jù)課程目標和權(quán)重計算獲取。

Linux操作系統(tǒng)課程群目標如下。

CGO1：理解操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、掌握操作系統(tǒng)主要核心原理，如進程、存儲、設(shè)備及文件管理等，具備能夠根據(jù)工程實踐的實際需要選擇相應(yīng)的操作系統(tǒng)的能力。

CGO2：理解操作系統(tǒng)的設(shè)計方法及思路，掌握操作系統(tǒng)主要功能模塊的設(shè)計和實現(xiàn)方法，具備根據(jù)不同應(yīng)用場景選擇相應(yīng)的算法，具備在實現(xiàn)過程中能夠?qū)ζ溥M行分析，比較和改進的能力，同時具備對操作系統(tǒng)的性能進行分析的能力。

CGO3： 理解并掌握Linux操作系統(tǒng)的基本操作，shell程序設(shè)計和Linux系統(tǒng)中C語言程序設(shè)計的基本原理和方法，能夠針對實際工程需求，根據(jù)實際工程問題涉及的數(shù)據(jù)和API接口函數(shù)，設(shè)計相應(yīng)的實驗方案，完成詳細的系統(tǒng)設(shè)計。

CGO4：培養(yǎng)學(xué)生的問題分析能力，在Linux操作系統(tǒng)中，能夠針對具體問題進行分析，靈活制定實驗計劃，開展實驗并分析。

4.3 Linux操作系統(tǒng)課程群目標達成評價

為了檢驗課程目標達成度，評價學(xué)生學(xué)習(xí)成果達成度?？己谁h(huán)節(jié)包括平時成績和期末考試成績，總評成績以百分計，滿分100分，平時成績由課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實驗組成。各個評價環(huán)節(jié)支撐部分課程群目標。目前一輪完整的課程群教學(xué)正在進行中，待課程群教學(xué)環(huán)節(jié)全部結(jié)束后將進行課程群建設(shè)的內(nèi)容達成評價。通過進行校企合作，調(diào)查問卷等形式進行課程去達成的外部評價。

通過研究課程群建設(shè)的內(nèi)部評價和外部評價形成課程群的達成閉環(huán)反饋，從而衡量專業(yè)培養(yǎng)目標的達成，調(diào)整培養(yǎng)目標、完善畢業(yè)要求、優(yōu)化專業(yè)課程體系，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

5 Linux操作系統(tǒng)課程群課程思政建設(shè)探索

為落實全國教育大會精神和《中國教育現(xiàn)代化2035》要求，教育部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合制定了一系列相應(yīng)措施，已經(jīng)將軟件產(chǎn)業(yè)上升為國家戰(zhàn)略層面。而操作系統(tǒng)作為計算機軟件的核心，更是國產(chǎn)化的重中之重。

軟件工程專業(yè)為適合新時代人才需求，將“立德樹人”目標作為專業(yè)培養(yǎng)的首要目標，并且在培養(yǎng)方案中的課程體系設(shè)置中，時刻體現(xiàn)“立德樹人”指導(dǎo)思想。Linux操作系統(tǒng)課程群更是軟件工程專業(yè)進行“立德樹人”，課程思政建設(shè)的重點[10-12]。

在Linux操作系統(tǒng)課程群構(gòu)造之初，課程群進行改革之前，課程組教師就相關(guān)課程思政元素進行了深入討論，確立了培養(yǎng)學(xué)生良好生活、學(xué)習(xí)習(xí)慣;提升學(xué)生個人品德修養(yǎng)，樹立正確人生觀、價值觀，具備高度社會責(zé)任感，為建設(shè)國產(chǎn)化操作系統(tǒng)和培育國產(chǎn)化操作系統(tǒng)生態(tài)圈而努力奮斗的學(xué)習(xí)目標。

課程組在日常理論和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，引入信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景，通過線上線下，理論課與實踐課不同授課方式進行了課程思政教學(xué)。其中，實踐性環(huán)節(jié)在課內(nèi)實驗和課程設(shè)計中，均設(shè)計了信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)相關(guān)的實驗題和課程設(shè)計課題。從理論到實踐一體化實現(xiàn)課程思政教學(xué)。

6 結(jié)論與展望

面向工程教育專業(yè)認證，軟件工程專業(yè)以成果導(dǎo)向為核心理念，積極探索課程群教學(xué)體系改革。Linux課程群由于其獨立知識結(jié)構(gòu)便于進行教學(xué)改革。軟件工程專業(yè)在實際教學(xué)過程中，組建了Linux操作系統(tǒng)課程群教師組，明確了課程群組成，以知識模塊的形式重構(gòu)了課程群的理論教學(xué)體系，以能力模塊的形式重構(gòu)了課程群的實踐教學(xué)體系。同時，在專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會指導(dǎo)下，確定了課程群支撐的畢業(yè)要求和課程群自身的教學(xué)目標，建立課程群達成評價體系。Linux操作系統(tǒng)課程群的建設(shè)探索可以從更合理的角度探討工程教育認證下的課程體系教學(xué)改革，從能力評價角度更好地支撐畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標的達成，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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【通聯(lián)編輯：梁書】