新工科背景下Linux操作系統(tǒng)課程教學(xué)改革

黃孝

摘要：“金課”標(biāo)準(zhǔn)要求課程教學(xué)從“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”轉(zhuǎn)變。以《Linux操作系統(tǒng)》課程為例探究在新工科工程教育理念指導(dǎo)下的項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐，提出依托項(xiàng)目引領(lǐng)的線上線下混合式教學(xué)模式，并應(yīng)用于Linux課程教學(xué)。提高學(xué)生解決問題的綜合能力，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、溝通協(xié)作能力。

關(guān)鍵詞：Linux操作系統(tǒng);混合式教學(xué);翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）15-0166-03

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)及人工智能等新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，正在催生新的產(chǎn)業(yè)，給創(chuàng)新發(fā)展帶來新機(jī)會(huì)，同時(shí)也對(duì)培養(yǎng)能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的卓越工程科技人才提出了新要求、新挑戰(zhàn)。教育部積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)，明確新工科的人才培養(yǎng)定位，關(guān)注學(xué)生是否具備主動(dòng)獲取知識(shí)的能力、終身學(xué)習(xí)的能力、批判思維能力，正如理查德·萊文所說：無須傳授知識(shí)和技能，其亦可勝任任何學(xué)科和職業(yè)。新工科背景下的課程建設(shè)既強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的傳授，更要注重工程教育、創(chuàng)新教育的交叉融合[1]，課程內(nèi)容與實(shí)踐的結(jié)合，增強(qiáng)數(shù)字化思維、計(jì)算思維的培育。

Linux操作系統(tǒng)以其穩(wěn)定、安全 開源、高效及可自由裁剪內(nèi)核的特點(diǎn)，在從服務(wù)器到物聯(lián)網(wǎng)嵌入式設(shè)備的廣闊市場(chǎng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展會(huì)進(jìn)一步強(qiáng)化這種優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)對(duì)Linux系統(tǒng)的管理與維護(hù)人員需求與日俱增。不少高校都已經(jīng)開設(shè)有Linux操作系統(tǒng)的課程，而且成了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)工程等相關(guān)專業(yè)的核心課程。結(jié)合地方應(yīng)用型高校的定位，我們?cè)谛鹿た乒こ探逃砟畹闹笇?dǎo)下就Linux操作系統(tǒng)課程開展項(xiàng)目式教學(xué)、混合式教學(xué)進(jìn)行了探索與改革。

1 課程面臨的挑戰(zhàn)

1.1 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣易消退

學(xué)生在學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)課程之前，主要接觸Windows操作系統(tǒng)，大部分同學(xué)已習(xí)慣使用圖形界面操控計(jì)算機(jī)。課程開始時(shí)，會(huì)感覺Linux命令繁多，不易記憶[2]。而Linux系統(tǒng)因?yàn)閼?yīng)用的廣泛性，存在眾多的發(fā)行版本，不同發(fā)行版本的Linux系統(tǒng)軟件包管理的方式甚至還差別不小。而且完成同一目的可以有多種解決方案，當(dāng)學(xué)生遇到問題去查找資料時(shí)，可能會(huì)進(jìn)一步加大學(xué)習(xí)的困惑，因此剛開始學(xué)習(xí)時(shí)不易體會(huì)到Linux系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，很快學(xué)習(xí)的熱情就會(huì)消退。

1.2 傳統(tǒng)授課方式教學(xué)效果較差

Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)容涵蓋面廣，涉及的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)多，初始學(xué)習(xí)曲線比較陡峭。雖然許多學(xué)校開設(shè)了Linux課程，但組織教學(xué)過程還是以傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式展開為主，以教師為中心，重理論，輕實(shí)踐，教學(xué)過程側(cè)重命令功能的詳細(xì)介紹，忽視命令操作的演示及實(shí)際應(yīng)用介紹，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的灌輸，聽得多，操作少，不清楚如何組合使用學(xué)習(xí)的命令解決實(shí)際問題，獲得感不強(qiáng)。

1.3 教材內(nèi)容與課程培養(yǎng)目標(biāo)難一致

目前市場(chǎng)上有關(guān)Linux操作系統(tǒng)的圖書或教材數(shù)量眾多，有些介紹系統(tǒng)安裝與服務(wù)器管理，有些講述編程開發(fā)，還有些通過分析內(nèi)核源代碼來說明操作系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)的過程。教材內(nèi)容選取和編排重點(diǎn)也各有不同，有的包含知識(shí)點(diǎn)多，介紹詳細(xì)，厚達(dá)上千頁，也有的介紹Linux操作系統(tǒng)蜻蜓點(diǎn)水、淺嘗即止。由于不同專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)存在差異，直接套用所選教材的編排體系進(jìn)行教學(xué)難以滿足實(shí)際需要，必須對(duì)教材各章節(jié)內(nèi)容按照專業(yè)方向進(jìn)行取舍、補(bǔ)充和優(yōu)化，梳理出適合本專業(yè)教學(xué)的課程知識(shí)體系。1

2 混合式教學(xué)模式構(gòu)建

針對(duì)目前教學(xué)中存在的問題，我們基于“以學(xué)生為中心、目標(biāo)導(dǎo)向”的工科教育新理念，立足學(xué)生掌握Linux典型服務(wù)器配置為課程目標(biāo)，設(shè)計(jì)具有生產(chǎn)背景的教學(xué)案例作為學(xué)生學(xué)習(xí)的小項(xiàng)目，借用虛擬機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，采用混合式教學(xué)模式，變革課程教學(xué)流程，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力，真正做到學(xué)有所用，學(xué)以致用。

得益于云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，混合式教學(xué)模式在教學(xué)中的應(yīng)用日益廣泛?；旌鲜綄W(xué)習(xí)將傳統(tǒng)課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)和數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，是真實(shí)的課堂教學(xué)與虛擬的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的混合，是師生之間線上與線下交流的混合[3]。既能發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，同時(shí)學(xué)生是學(xué)習(xí)過程的主體，其學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性與創(chuàng)造性能得到充分體現(xiàn)[4]。在Linux操作系統(tǒng)的教學(xué)中，基于學(xué)習(xí)通進(jìn)行了“PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”的混合式教學(xué)模式的嘗試[5]。具體實(shí)施過程如圖所示：

2.1 課程內(nèi)容優(yōu)化

首先重構(gòu)課程內(nèi)容，在48課時(shí)的有限時(shí)間內(nèi)講完Linux操作系統(tǒng)涉及的所有內(nèi)容是不可能的。課程教學(xué)的目標(biāo)是讓學(xué)生利用Linux命令實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的架設(shè)及系統(tǒng)管理，根據(jù)我校地方應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)目標(biāo)，將課程內(nèi)容按照由淺到深、由易到難、由簡(jiǎn)到繁分層展開，圍繞典型的Linux服務(wù)器搭建這一目標(biāo)將課程內(nèi)容劃分為：Linux系統(tǒng)基礎(chǔ)、Linux系統(tǒng)管理和服務(wù)器配置等三個(gè)部分。對(duì)不同的知識(shí)模塊設(shè)計(jì)相應(yīng)的情景單元，各單元項(xiàng)目之間前后銜接，內(nèi)容契合實(shí)際應(yīng)用背景，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中通過逐步解決實(shí)際問題來了解和熟悉Linux。比如FTP文件服務(wù)器搭建或Apache Web服務(wù)器搭建這樣的項(xiàng)目能夠涵蓋Linux操作系統(tǒng)的眾多知識(shí)模塊：系統(tǒng)安裝、用戶管理、文件系統(tǒng)管理、軟件管理、進(jìn)程管理及訪問控制。以服務(wù)器配置為目標(biāo)導(dǎo)向，組合分解到每個(gè)前序知識(shí)中，通過目標(biāo)細(xì)化，將Linux分散的知識(shí)點(diǎn)串連了起來，讓學(xué)生知道學(xué)什么、怎么學(xué) 、學(xué)了有哪些收獲。下表顯示了FTP服務(wù)器的搭建過程中可細(xì)化的知識(shí)點(diǎn)。

2.2 教學(xué)過程實(shí)施

Linux操作系統(tǒng)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)借鑒“翻轉(zhuǎn)課堂”理念[6]，分解為課前自學(xué)、課堂集中教學(xué)與討論及課后總結(jié)與實(shí)踐等三個(gè)部分。該設(shè)計(jì)依據(jù)PBL教學(xué)理念，以項(xiàng)目為依托、以學(xué)生為中心、教師為主導(dǎo)，課程教學(xué)基于VMware虛擬機(jī)軟件和“超星學(xué)習(xí)通”平臺(tái)展開。根據(jù)學(xué)生人手一臺(tái)筆記本電腦的實(shí)際情況，要求學(xué)生在自己電腦安裝VMware的虛擬機(jī)管理軟件，通過VMware提供的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)通平臺(tái)支持文字、圖片、影音、直播等多種媒體，消息、問卷、測(cè)驗(yàn)及評(píng)分等社交功能可供師生溝通、答疑及個(gè)性化指導(dǎo)，分組協(xié)作、主題討論為資源共享及心得分享提供了技術(shù)支持。Linux/Unix的重要哲學(xué)思想之一是一個(gè)工具只做一件事，并做好這件事，因此各模塊容易劃分為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小項(xiàng)目，方便進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)。

課前教師給學(xué)生發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，分享微視頻或技術(shù)文檔，提供簡(jiǎn)單的自測(cè)練習(xí)，為學(xué)生的自學(xué)提供支持與幫助，學(xué)生自學(xué)時(shí)可以通過討論組與老師或其他同學(xué)進(jìn)行交流，老師可以根據(jù)平臺(tái)提供的學(xué)情統(tǒng)計(jì)了解學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和討論的重點(diǎn)，分析出現(xiàn)問題的原因是概念不清、原理不懂還是操作方法未掌握等。

課堂集中學(xué)習(xí)階段，教師根據(jù)學(xué)生自學(xué)階段的情況確定本次集中授課首先是理論講解還是操作演示。教師可以將自學(xué)階段討論的結(jié)果分析直接投屏，針對(duì)學(xué)生獨(dú)立解決比較困難或大家都有疑惑的知識(shí)點(diǎn)和同學(xué)們交流，對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)一步詳解、細(xì)講，學(xué)生可以通過平臺(tái)的討論功能提出問題或分享心得，教師也可以即時(shí)發(fā)布測(cè)驗(yàn)題讓學(xué)生搶答來活動(dòng)氣氛，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和參與感顯著增強(qiáng)。對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容可以設(shè)計(jì)小項(xiàng)目，讓學(xué)生按照小組圍繞本次項(xiàng)目展開協(xié)作學(xué)習(xí)，解決問題的過程中學(xué)生可以將他們的解決方案或?qū)嵺`發(fā)布到討論組，教師對(duì)解決起來比較困難的小組也可以給予個(gè)性化指導(dǎo)，教師最后可以針對(duì)各組學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，選擇較好的解答投屏，組織學(xué)生投票選出優(yōu)秀的小組，鼓勵(lì)被選出的小組以直播的形式展示成果或分享自己解決問題的思路、觀點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生分析問題的能力、溝通協(xié)作能力及語言表達(dá)能力。

課后總結(jié)階段教師針對(duì)課前、課中教學(xué)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題，平臺(tái)統(tǒng)計(jì)的學(xué)情信息總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并調(diào)整教學(xué)策略，根據(jù)出現(xiàn)的問題設(shè)計(jì)有針對(duì)性的測(cè)驗(yàn)題或測(cè)評(píng)題讓學(xué)生解答，鞏固學(xué)習(xí)效果。依據(jù)授課進(jìn)度安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分組練習(xí)，要求學(xué)生提交項(xiàng)目報(bào)告，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)上考慮學(xué)生當(dāng)前的知識(shí)掌握情況，難易適當(dāng)，保證大部分同學(xué)能夠完成實(shí)驗(yàn)要求，以盡可能準(zhǔn)確了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)。

2.3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

在效果評(píng)價(jià)上建立動(dòng)態(tài)、多維度評(píng)價(jià)體系。傳統(tǒng)課堂教學(xué)對(duì)應(yīng)的考核方式主要依賴于期末的筆試，對(duì)于實(shí)踐性強(qiáng)的課程，紙質(zhì)理論考試的評(píng)價(jià)方式不能準(zhǔn)確反映學(xué)生對(duì)課程知識(shí)體系的理解掌握情況，學(xué)生靠臨時(shí)突擊背誦，考完就會(huì)忘掉。教師在教學(xué)過程中也不易把握學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，以便動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度與教學(xué)方式，補(bǔ)充教學(xué)材料。我們根據(jù)課程實(shí)際需要將課程考核劃分為三大部分：平時(shí)成績(jī)、作業(yè)報(bào)告成績(jī)和期末考核成績(jī)。提高平時(shí)成績(jī)的占比，將學(xué)生課前自學(xué)表現(xiàn)、課中討論參與度及課后測(cè)驗(yàn)均納入平時(shí)成績(jī)的評(píng)價(jià)，構(gòu)建在課前學(xué)生知道要學(xué)什么，課堂集中學(xué)習(xí)讓學(xué)生了解要怎么學(xué)，課后作業(yè)的完成反映學(xué)得怎么樣的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)體系，真正實(shí)現(xiàn)“以評(píng)促學(xué)、以評(píng)促用、以評(píng)促教、以評(píng)促改”。

3 結(jié)束語

本文介紹了我們?cè)贚inux操作系統(tǒng)課程教學(xué)中實(shí)踐混合式教學(xué)模式的一些探索。通過線上線下互動(dòng)、課內(nèi)課外融合、資源共享、全程可控的混合教學(xué)模式構(gòu)建，貫徹“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的工程教育新理念，著力提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。學(xué)習(xí)通平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程個(gè)性化，有效解決課程內(nèi)容多與學(xué)時(shí)不夠的矛盾，學(xué)生有更多機(jī)會(huì)參與教學(xué)過程，增強(qiáng)了課堂上師生互動(dòng)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生變得愛問問題，愿意主動(dòng)思考，積極參與討論與實(shí)踐。學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、溝通協(xié)調(diào)能力和學(xué)習(xí)效果均得到了明顯的改善和提升。當(dāng)然，在實(shí)踐的過程中有些問題仍有待進(jìn)一步解決，比如實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需優(yōu)化設(shè)計(jì)，加強(qiáng)與生產(chǎn)實(shí)際環(huán)境的吻合度;使用高質(zhì)量的測(cè)評(píng)選擇題、教學(xué)討論主題等。

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