基于工程教育專業(yè)認證OBE理念的《Linux程序設計》課程重構

尹明楊 李宏然

摘要：工程教育核心理念是“以學生為中心，以成果為導向，質量持續(xù)改進”，其根本是通過采用 OBE（outcome based on education）理念對教學的內容、過程及方法等進行解析，定位缺失，持續(xù)改進，最終保證人才培養(yǎng)質量?！禠inux程序設計》作為計算機科學與技術專業(yè)的核心專業(yè)課程，嘗試通過OBE理念對整個教學過程，包括教學內容、教學方法、考核評價和持續(xù)改進等方面進行重構，形成對畢業(yè)要求達成度支撐。

關鍵詞：工程教育專業(yè)認證;專業(yè)畢業(yè)要求;畢業(yè)要求達成度評價

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）16-0154-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 背景

為保障提升高等教育質量，教育部推出“高等學校本科教學質量與教學改革工程”，提出“五位一體”的高等教育評估制度，即自我評估、院校評估、專業(yè)認證及評估、國際評估以及狀態(tài)數(shù)據(jù)的常態(tài)監(jiān)測。其中，專業(yè)認證作為中心環(huán)節(jié)，成為“專業(yè)必須通過評價證明所培養(yǎng)的畢業(yè)生達到畢業(yè)要求”核心任務。我校計算機科學與技術專業(yè)作為國家一流專業(yè)建設點，也在積極探索和構建以培養(yǎng)目標為導向、畢業(yè)要求為目標、課程體系為支撐的畢業(yè)要求達成度評價體系。本文從一位普通專業(yè)任課教師的視角出發(fā)，以《Linux程序設計》課程為案例，探討了如何按工程教育專業(yè)認證要求構建課程內容、方法、考核、評價及持續(xù)改進等方面內容，以期達到提升教學水平，保證教學質量的目的。

2 課程簡介

Linux系統(tǒng)是一個重要的科研、生產平臺，廣泛地應用于服務器、手持移動設備終端、物聯(lián)網等多個工作場景。參與《Linux程序設計》課程學習的學生應具備能正確應用C語言基礎語法、理解操作系統(tǒng)基本概念與原理、可通過典型數(shù)據(jù)結構及算法實現(xiàn)簡單工程應用等基本能力，初步具備模塊化編程思想。課程學時分配16學時（理論）/16學時（課內實驗），涉及Linux編程基礎、文件、進程控制、進程間通信、線程和網絡，系統(tǒng)介紹Linux常用工具、編程接口及設計思想，核心學習成果包括：

（1）掌握Linux環(huán)境常用工具的使用方法，具備編輯、編譯、調試、部署等方面的基本工程技能;

（2）理解Linux設計思想，掌握核心概念、原理及實現(xiàn)模型，并能在實際工程設計開發(fā)過程中合理應用;

（3）能夠對工程應用中的復雜問題進行抽象，通過科學方法，分析解決方案的有效性、合理性和局限性，對產生實驗數(shù)據(jù)進行有效分析和解釋。

該課程在整個培養(yǎng)體系中，所需承擔的教學目標與畢業(yè)要求二級分解指標體系映射關系如表1所示。

3 教學內容

在教學內容組織取舍上，除突出基礎知識、基本工具和基本技能外，還按以下兩個標準對內容進行甄選：

（1）按工程解決實際問題思路展開，幫助學生深入理解所學知識，使之能夠達到綜合應用水平，培養(yǎng)解決復雜工程問題的能力。如圖1所示，以“Socket網絡編程”單元為例。在講解單客戶端流式套接字服務器設計實現(xiàn)后，深入分析網絡通信場景中可能出現(xiàn)的錯誤，采用合理技術手段對異常情況處理;針對多客戶端同時連接服務器需求，綜合進程、線程等模塊知識，對服務器進行改進，并與Select等多路復用機制對比，分析各自的優(yōu)缺點。

（2）立足專業(yè)培養(yǎng)目標，以畢業(yè)要求分解矩陣為經緯，依托Linux平臺進行拓展，對后繼課程實現(xiàn)支持。計算機科學與技術專業(yè)后繼培養(yǎng)方向較多，如大數(shù)據(jù)分析與處理、物聯(lián)網等。課程提供拓展模塊，對大數(shù)據(jù)分析與處理方向提供Python、數(shù)據(jù)庫，如MySQL、redis、MongoDB等方面內容;對物聯(lián)網方向提供QT、設備驅動程序開發(fā)方面的擴展。

重構后的教學內容如表2所示。

4 教學組織

課程教學方法采用線上線下相結合的方式。線下教學包括課內、課外兩部分：課內教學主要通過教師使用典型案例串講相關主題知識點。通過案例迭代，不斷引入問題、分析問題、解決問題，將知識傳授與工程能力培養(yǎng)有機結合;課外教學以學生為主，完成教學附錄中提供課外實踐知識拓展，完成開放性大作業(yè)，鼓勵學生動手實踐，提高分析問題、解決問題的能力。為保證教學效果，線上教學提供相應視頻，講解所學內容中的重難點知識、發(fā)布課內教學案例、開放大作業(yè)的實現(xiàn)思路等內容。另外，在教學過程中，鼓勵學生充分利用課程設計、生產實習、大學生科技創(chuàng)新項目、學科競賽、“第二課堂”，各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動、社會實踐等活動機會，應用課程所學內容，解決實際生產實踐問題。通過教師示范，線上線下配合，使學生掌握解決工程問題的一般性過程，達到培養(yǎng)學生解決復雜問題的工程能力，實現(xiàn)過程化考核。

5 考核與評價

課程過程考核包括8次實驗和3次平時作業(yè)，依次為實驗1：Linux常用工具、實驗2：文件I/O操作、實驗3：文件屬性及目錄操作、實驗4：進程管理、實驗5：進程間通信（一）、實驗6：進程間通信（二）、實驗7：線程控制與同步、實驗8：流式套接字編程、平時作業(yè)1：MyShell（BASH模擬實現(xiàn)）、平時作業(yè)2：MultithreadCp（多線程文件拷貝）、平時作業(yè)3：concurrentServ（并發(fā)服務器）。期末考核時學生可自由選題，提交設計報告和實現(xiàn)源碼，并在報文中需明確指標點3-3，4-2及5-1所涉及內容。課程過程考核與期末考核各占總成績50%，其具體比例劃分如表3所示。

6 結束語

《Linux程序設計》按工程教育專業(yè)認證要求轉變教學模式，強調學生學到什么，實現(xiàn)了從課程內容，到教學實施，再到課程考核評價，最后落腳于持久改進。通過課程的達成度評價不斷完善教學內容，持續(xù)改進教學過程，最終提高專業(yè)人才培養(yǎng)質量。

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