信息化教學(xué)平臺(tái)Linux實(shí)現(xiàn)方法研究

薛玉瑩

摘 要： 為促進(jìn) Linux操作系統(tǒng)及開源軟件的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，推動(dòng)國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軟件的發(fā)展，針對(duì)當(dāng)前信息技術(shù)領(lǐng)域Windows教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用過程中存在的問題，研究分析了能夠適應(yīng)當(dāng)前高校信息技術(shù)跨平臺(tái)教學(xué)、滿足計(jì)算機(jī)等級(jí)考試要求的Linux教學(xué)平臺(tái)可行性。提出了基于Linux操作系統(tǒng)構(gòu)建信息技術(shù)教學(xué)平臺(tái)，通過Wine實(shí)現(xiàn)主流應(yīng)用軟件跨平臺(tái)、利用虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)支持Windows操作系統(tǒng)環(huán)境的解決方案，并對(duì)課程運(yùn)用進(jìn)行了創(chuàng)新，提出了應(yīng)用過程中的建議及措施，驗(yàn)證了平臺(tái)實(shí)施的可行性，形成平臺(tái)建設(shè)的初步方案。

關(guān)鍵詞： Linux； 信息技術(shù)； 教學(xué)平臺(tái)； 開源

中圖分類號(hào)：TP316 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2013）09-70-03

0 引言

Linux經(jīng)過二十多年的發(fā)展，以其開源性、可移植性、安全性、多用戶多任務(wù)等特點(diǎn)在全世界被廣泛應(yīng)用，在服務(wù)器和嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用尤其廣泛，已經(jīng)成為操作系統(tǒng)行列里的重要力量。在教育領(lǐng)域中，Linux及其他各類開源軟件的優(yōu)勢(shì)也逐漸凸顯，吸引了越來越多教育工作者的關(guān)注。在高校引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握開源軟件，可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和協(xié)作精神，提升就業(yè)率，有效打破目前嚴(yán)重依賴國(guó)外商業(yè)軟件的情況，降低Linux在國(guó)家信息化過程中的應(yīng)用推廣難度，從而推動(dòng)國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟件的發(fā)展，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)整個(gè)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。人才缺乏和配套應(yīng)用環(huán)境欠佳是制約Linux發(fā)展的兩個(gè)非常重要的因素，而高校對(duì)Linux人才的培養(yǎng)卻畏手畏腳，不敢打破陳規(guī)舊例，對(duì)Linux學(xué)習(xí)也僅限于一兩門相關(guān)課程，實(shí)驗(yàn)環(huán)境不能與日常的生活、工作緊密結(jié)合，學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ睿匾暢潭雀遣粔?。面?duì)這種局面以及所培養(yǎng)學(xué)生缺乏實(shí)際操作能力的問題，高校卻沒有行之有效的措施。如何從高校信息技術(shù)教學(xué)方面更進(jìn)一步促進(jìn)Linux學(xué)習(xí)與應(yīng)用是本文的主要研究目的。

1 Linux平臺(tái)在高校教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

1.1 教學(xué)平臺(tái)現(xiàn)狀分析

高校計(jì)算機(jī)類基礎(chǔ)課程及相關(guān)專業(yè)課程多是以微軟系列軟件為平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)存在授權(quán)費(fèi)用昂貴、不開放源碼、安全隱患大等弊端。以Linux為代表的開源軟件，技術(shù)實(shí)現(xiàn)公開，可以分析設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方法，參與開源軟件的開發(fā)過程，從而做到理論聯(lián)系實(shí)際，快速提高學(xué)生技術(shù)水平和動(dòng)手能力，此類軟件更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，僅僅學(xué)習(xí)Windows平臺(tái)相關(guān)知識(shí)和技術(shù)已不能很好滿足社會(huì)需要，研究利用Linux操作系統(tǒng)及開源軟件構(gòu)建教學(xué)平臺(tái)是有現(xiàn)實(shí)意義的。

高校學(xué)習(xí)Linux的教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境主要有雙系統(tǒng)和在Windows下通過虛擬機(jī)安裝Linux兩種方式。第一種方式增加了實(shí)驗(yàn)環(huán)境部署難度，需重啟電腦進(jìn)行平臺(tái)的轉(zhuǎn)換，較為繁瑣，不能同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)下的學(xué)習(xí)，學(xué)生大多數(shù)時(shí)間還是在使用Windows平臺(tái)。第二種方式在實(shí)驗(yàn)環(huán)境部署上相對(duì)簡(jiǎn)單，平臺(tái)切換方便，但學(xué)生不會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)并使用Linux操作系統(tǒng)。這兩種方式實(shí)質(zhì)上均以Windows平臺(tái)為主，對(duì)Linux的深入學(xué)習(xí)與應(yīng)用沒有產(chǎn)生良好的效果，學(xué)生經(jīng)常會(huì)反映進(jìn)入Linux真機(jī)就不知所措，無法真正應(yīng)用到日常生活中去，限制了Linux的應(yīng)用推廣。

1.2 社會(huì)發(fā)展的需求

Linux的出現(xiàn)以及開源軟件的興起，是發(fā)展國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)及自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軟件的有力保障。隨著Linux應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，普及、掌握和研究開源軟件，對(duì)于掌握操作系統(tǒng)的核心技術(shù)以及軟件人才的培養(yǎng)有著重要的意義。

在國(guó)內(nèi)，Linux已進(jìn)入電信、金融等對(duì)IT需求高端的行業(yè)，企事業(yè)單位對(duì)技術(shù)人才的需求在迅速增長(zhǎng)，人才的缺乏已經(jīng)影響到國(guó)內(nèi)軟件產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在國(guó)外，Linux等開放源代碼軟件已被一些西方國(guó)家和國(guó)際組織公認(rèn)為是非常有價(jià)值的教育資源，并已籌措構(gòu)建Linux開源教學(xué)平臺(tái)，以及其下的成熟軟件的應(yīng)用學(xué)習(xí)。

1.3 常用軟硬件具備

目前Linux在服務(wù)器領(lǐng)域已占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，硬件廠商提供了正式支持，并形成了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于早期缺乏應(yīng)用軟件支持等因素造成桌面應(yīng)用效果不理想，但隨著近幾年開源軟件的快速發(fā)展，目前Linux桌面應(yīng)用已獨(dú)具特色，桌面環(huán)境穩(wěn)定性大幅提高，應(yīng)用軟件種類豐富、功能齊全，國(guó)產(chǎn)軟件也在逐步支持Linux平臺(tái)，如騰訊QQ、金山WPS等，桌面應(yīng)用已基本能夠滿足日常使用。

2 設(shè)計(jì)思路與關(guān)鍵技術(shù)

為改變以Windows平臺(tái)為主的信息技術(shù)教學(xué)過程，減少對(duì)其的依賴性，進(jìn)一步提高Linux在教學(xué)環(huán)節(jié)中的地位，本文提出通過Linux操作系統(tǒng)構(gòu)建高校信息技術(shù)教學(xué)平臺(tái)、支持主流應(yīng)用軟件跨平臺(tái)運(yùn)行、能夠兼容Windows軟件環(huán)境的解決思路。

2.1 教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)

首先需對(duì)Linux的本地軟件環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，集成能夠滿足日常桌面應(yīng)用的各種軟件，構(gòu)建教學(xué)應(yīng)用軟件環(huán)境；其次提供在教學(xué)方面的主流應(yīng)用軟件如Dreamweaver、Flash、Photoshop等能夠在Linux教學(xué)平臺(tái)上運(yùn)行的方法。由于目前國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)等級(jí)考試全部基于Windows系統(tǒng)，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮能夠支持Windows軟件環(huán)境，集成微軟Office、VB、VC、VF、Delphi等，設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

2.2 應(yīng)用軟件跨平臺(tái)

跨平臺(tái)信息技術(shù)教學(xué)是指在高校信息技術(shù)教學(xué)中，同時(shí)進(jìn)行多個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)及其相關(guān)軟件知識(shí)的教學(xué)。雖然Windows系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)用軟件在Linux下都有相對(duì)應(yīng)的軟件，但考慮到學(xué)生步入社會(huì)后的實(shí)際環(huán)境，本教學(xué)平臺(tái)不采用替代的方式，而是將這些軟件運(yùn)行在Linux教學(xué)平臺(tái)下，在Linux系統(tǒng)環(huán)境中學(xué)習(xí)與使用，從而更好地配合教學(xué)平臺(tái)的實(shí)施。實(shí)現(xiàn)的方法是通過在Linux上安裝部署Wine軟件。

Wine是一款開源、免費(fèi)發(fā)行的Linux平臺(tái)下的模擬器軟件[1]，能夠?qū)崿F(xiàn)Windows下的應(yīng)用軟件在系統(tǒng)下穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)底層硬件沒有特殊要求，提供除了Windows基本API以外，包括DirectX、Printing、COM等的支持，還可以正確運(yùn)行辦公軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以及游戲軟件等絕大多數(shù)程序。

安裝配置方法如下：

yum的配置有兩種方式，一種是直接配置/etc目錄下的yum.conf文件，另一種是在/ete/yum.repos.d目錄下增加.repo文件。主要步驟：

⑴ 計(jì)算機(jī)需能夠訪問Internet。

⑵ 通過命令行用SU切換到root用戶。

⑶ 執(zhí)行yum install -Y wine。

⑷ 執(zhí)行應(yīng)用軟件安裝程序，-c.exe。

Wine支持在GUI界面下配置相關(guān)參數(shù)、函數(shù)庫(kù)等，通過系統(tǒng)菜單項(xiàng)中的應(yīng)用程序wine configuration進(jìn)行配置。

2.3 兼容Windows環(huán)境

為滿足現(xiàn)有高校信息技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)與計(jì)算機(jī)等級(jí)考試要求，避免雙系統(tǒng)平臺(tái)的缺點(diǎn)，采用在Linux系統(tǒng)上通過VMware、Virtual box[2]虛擬機(jī)的方式構(gòu)建Windows軟件環(huán)境。這種方式促使學(xué)生在學(xué)習(xí)Window之前要掌握基本的Linux操作，從而逐漸形成以Linux為主的學(xué)習(xí)過程，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生在自己計(jì)算機(jī)上采用同樣的方式，使Linux學(xué)習(xí)與應(yīng)用真正的融入到日常生活中。

安裝配置方法主要步驟：

⑴ 安裝GCC開發(fā)工具。

#yum install gcc

⑵ 安裝內(nèi)核文件。

#yum install kemel-devel

⑶ 查看kernel與kernel-devel的版本是否匹配，如果不匹配需要進(jìn)行升級(jí)。

#uname -r

#rpm -aq kemel-devel

⑷ 第3步中如果不匹配，則需要升級(jí)內(nèi)核文件，升級(jí)完后，重新啟動(dòng)系統(tǒng)。

#yum-y upgrade kernel kemel-devel

#reboot

⑸ 下載、解壓、安裝。

#tar zxvf VMwareTools.tar.gz

#./vmware-instal.Pl

2.4 系統(tǒng)定制與集成

依據(jù)高校信息技術(shù)的課程設(shè)置及相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，目前國(guó)內(nèi)外各種Linux發(fā)行版均無法直接滿足教學(xué)要求，本教學(xué)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)需進(jìn)行大量的系統(tǒng)配置和應(yīng)用軟件部署，為更好地輔助理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，減輕實(shí)驗(yàn)室管理上的工作量，提高平臺(tái)的易用性，需進(jìn)行定制與集成，形成適用于高校信息技術(shù)教學(xué)平臺(tái)的發(fā)行版。

主流Linux的發(fā)行版多數(shù)是源于RedHat和Debian，桌面級(jí)應(yīng)用以Fedora和Ubuntu為主。由于Fedora與Linux服務(wù)器操作系統(tǒng)RHEL/CentOS等兼容性較好，是很多新技術(shù)的測(cè)試平臺(tái)，安全性強(qiáng)，使用者較多故本系統(tǒng)建議采用Fedora GNOME桌面環(huán)境進(jìn)行構(gòu)造。由于系統(tǒng)定制與集成方法過程篇幅較大，將在后續(xù)文章中詳細(xì)論述。

3 課程運(yùn)用與創(chuàng)新

在高校運(yùn)用基于Linux的信息技術(shù)教學(xué)平臺(tái)的教學(xué)指導(dǎo)思想是，讓學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)基本知識(shí)和基本技能，還包括培養(yǎng)信息技術(shù)杰出人才、促進(jìn)國(guó)內(nèi)信息技術(shù)發(fā)展。教學(xué)方針是在教學(xué)目標(biāo)不變的情況下，能在Linux環(huán)境中完成授課，這是一種創(chuàng)新。將這些課程的教學(xué)大綱、教案、教材等教學(xué)材料作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，逐步從Windows教學(xué)平臺(tái)過渡到Linux教學(xué)平臺(tái)。計(jì)算機(jī)專業(yè)課程較多，以下對(duì)部分課程進(jìn)行分析。

⑴ 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。例如計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程，目前，中小學(xué)信息技術(shù)課程已普及多年，進(jìn)入高校的大部分新生對(duì)Windows系統(tǒng)的掌握較為熟練，而此課程與學(xué)生中學(xué)時(shí)代學(xué)習(xí)的內(nèi)容有一定的重復(fù)性，難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。故而在此課程中首先引入Linux基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)習(xí)Linux基本操作，讓學(xué)生從大一年級(jí)開始接觸并使用Linux操作系統(tǒng)，然后適當(dāng)減少Windows系統(tǒng)及MS Office組件的學(xué)習(xí)，最終為深入學(xué)習(xí)Linux打下基礎(chǔ)。

⑵ 程序設(shè)計(jì)與開發(fā)。此類課程較多，我們以C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程為例進(jìn)行說明，此課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，對(duì)于C/C++語(yǔ)言基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)可以有兩種方案，一是在Linux平臺(tái)下安裝Anjuta[3]，Anjuta是一個(gè)用于C/C++的通用集成開發(fā)環(huán)境，另一種是使用Linux系統(tǒng)下的C語(yǔ)言編譯器GCC，加上編輯器、調(diào)試器、項(xiàng)目管理工具等總共12M左右的磁盤空間，占用空間量少，最重要的是在講解語(yǔ)言時(shí)結(jié)合Linux系統(tǒng)下的優(yōu)秀源代碼，可以讓學(xué)生從多角度理解C語(yǔ)言的本質(zhì)。

⑶ 數(shù)據(jù)庫(kù)。以數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程為例，可以選擇MySQL、PostgreSQL[4]、Oracle去講解，也可以選擇在兼容的Windows教學(xué)環(huán)境下學(xué)習(xí)Microsoft SQL Serer。

⑷ 圖形圖像。圖形圖像處理軟件GIMP可以進(jìn)行圖像格式轉(zhuǎn)換，功能相當(dāng)強(qiáng)大，可替代Photoshop的學(xué)習(xí)。三維圖形處理軟件3D MAX可以使用Blender for Linux來替換，它可以支持多邊形畫圖和動(dòng)畫的制作。

⑸ 多媒體。動(dòng)畫制作課程在Linux下的動(dòng)畫制作軟件功能沒有Adobe Flash那么強(qiáng)大，可以選擇在Wine環(huán)境下使Adobe Flash。

⑹ 網(wǎng)絡(luò)類。基于Linux操作系統(tǒng)的強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)功能，可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)及應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)安全等網(wǎng)絡(luò)課程安排在Linux教學(xué)平臺(tái)下進(jìn)行。Linux本身通過網(wǎng)絡(luò)來協(xié)同開發(fā)的特點(diǎn)以及內(nèi)置的TCP/IP成為網(wǎng)絡(luò)傳輸中的標(biāo)準(zhǔn)，可以幫助學(xué)生加深對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的理解。

4 應(yīng)用建議與措施

構(gòu)建基于Linux、兼容Windows軟件及環(huán)境的信息技術(shù)教學(xué)平臺(tái)，改變完全依賴Windows教學(xué)平臺(tái)的局面還需其他教學(xué)環(huán)節(jié)的配合。

⑴ 教材建設(shè)。目前，現(xiàn)有教材中學(xué)習(xí)Linux的內(nèi)容并不多，而且Linux平臺(tái)下應(yīng)用軟件學(xué)習(xí)書籍的種類與數(shù)量有限，還需在教材建設(shè)上加大力度，多編寫相應(yīng)的軟件學(xué)習(xí)書籍，以達(dá)到推廣、普及開源軟件學(xué)習(xí)的目的。

⑵ 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。缺少Linux實(shí)驗(yàn)環(huán)境也是不能大幅度推廣Linux的原因之一，大多數(shù)高校學(xué)習(xí)Linux課程的環(huán)境穩(wěn)定性較差，沒有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室。通過本方案構(gòu)建信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)促進(jìn)Linux學(xué)習(xí)尤為重要。

⑶ 高校教師隊(duì)伍建設(shè)。各高校開設(shè)Linux課程相對(duì)較少，有些高校放在選修課程里，導(dǎo)致Linux師資水平有限，需加大對(duì)教師隊(duì)伍的培養(yǎng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

高校承擔(dān)著為社會(huì)培養(yǎng)信息技術(shù)人才的任務(wù)，要培養(yǎng)能夠開發(fā)國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)及自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軟件的人才，就須加大對(duì)開源軟件學(xué)習(xí)的推廣力度?；贚inux的高校信息技術(shù)教學(xué)平臺(tái)提倡開源軟件的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，能夠滿足高校信息技術(shù)跨平臺(tái)教學(xué)與計(jì)算機(jī)等級(jí)考試要求，有利于培養(yǎng)學(xué)生的開創(chuàng)性和自主性，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用與開發(fā)能力。

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