应用驱动的 Linux 操作系统教学改革

应用驱动的Linux操作系统教学改革0引言Linux操作系统具有良好的安全性和稳定性。Linux作为一种开源的类UNIX操作系统，安全性和可靠性受到世界各国政府的关注，尤其对我国操作系统的安全可控起到了积极的作用[1]。近年来，Linux操作系统占有市场份额逐年增高，尤其在桌面操作系统和嵌入式系统占有的份额也越来越高。为应对社会对Linux操作系统迅猛发展的需求，Linux操作系统课程已经被多所高校列入计算机专业及其相关专业的教学计划，作为培养创新应用型人才的必修课程。1Linux操作系统课程的特点Linux操作系统课程的内容包括Linux操作系统下图形界面和字符界面的使用、常用Linux命令、Linux环境下的多种实用程序、Linux环境下C程序设计、Internet常见网络服务器的搭建、系统管理和网络管理等。Linux操作系统课程的应用性和实用性都很强，课程重点是应用，如何应用是我们研究的主要目标。Linux操作系统在计算机网络技术结构体系中也具有相当重要的地位，学生学好该课程，对后续进一步深入学习计算机类的其他课程以及提升实习实践有很强的支撑作用。2Linux操作系统课程教学中存在的问题在Linux操作系统的传统教学模式中，多数高校将课程理论知识教学与实验课分别设置课程进行教学，通常是老师在教室先讲授理论知识，然后学生按教学大纲设置的相应章节的学时和实验内容到机房进行实验。这种传统教学模式突出的特点就是实验环节是用来“辅助”理论教学的，学生通过具体的实验操作“验证”课堂所学的内容，其实际教学效果普遍表现为学生理论知识水平确实达到了一定的高度，但是实践操作尤其是应用技能相对缺乏。学生目前所接触的操作系统多是Windows操作系统，习惯了使用Windows，在刚接触Linux操作系统的时候会感觉比较难适用。因为Linux操作系统命令繁多，而且每条命令要配合一些选项来操作使用，对于Linux操作系统初学者来说，确实有一些记忆困难和陌生感，这种不适应会妨碍初学者深入学习Linux操作系统，从而体会不到使用Linux操作系统的优越性。基于上述存在的问题，结合创新应用型人才的培养目标，可以使用实际案例与理论知识结合的“应用驱动”的Linux操作系统教学方法，帮助学生克服学习该课程的困难，增强学习的兴趣，提高在Linux操作系统学习中分析问题和解决实际问题的能力。这种教学方法与传统的教学模式有着较大的不同。3“应用驱动”的课程教学改革方法Linux操作系统的教学要结合当前国家对Linux操作系统人才的需要，改革传统教学模式，结合应用项目来更新课程的教学内容，这在理论知识的教学和案例的设计两方面都十分有必要。“应用驱动”的教学方法在教学过程中，以“应用型案例”为主导，以学生为“主体”，将课本上的理论与具体实际案例相结合。充分发挥Linux操作系统课程的应用性这一大特征[2]。因此，课程中关键的环节是案例的选取。选取时要有一定的原则，首先，被列入教学计划的实际案例应当遵照教学大纲，并以教学大纲为理论指导；其次，选取的案例要有示范性和广泛的应用性，能涵盖Linux操作系统这门课程的主要内容。具备这样特点的应用型案例材料，才适合作为本课程的教学和实验案例。学生通过接触这些应用型案例，就能变抽象为具体，感性地认识和学习Linux操作系统，消化课程中的理论知识，掌握实际的操作技能。最后将所学操作系统的理论知识应用在解决案例的实际问题中，还可以进一步获得多种解决问题的方案。在课程的教学过程中，需要把握的是以实践为主导来掌握应用技能，教学过程突出学生为主体，充分发挥学生本身的主动性和创造性，增强学习Linux操作系统这门课的兴趣及动手能力，加深对操作系统理论的理解。学习能力和动手能力强的学生在具体项目实践中能体会到操作成功后的“成就感”，这也正是体现了应用驱动的教学理念。教师在教学过程中的作用是把握方向进行宏观调控。除了精选实际案例外，还要将课程理论的知识点与具体实际案例中的各个环节有机结合，进行对应的理论梳理和实验设计。在课程的开始阶段，要让学生了解Linux操作系统课程的特点，引导学生建立项目导引学习的思路，向学生展示项目引导学习的典型案例，但要注意不能脱离课程的教学大纲，逐步使学生在本课程的学习过程中，形成“首先是理论指导实践，进而实践进一步加深对理论的理解”的良性循环趋势。“应用驱动”的Linux操作系统教学方法，使学生的理论和实际操作能力达到一个理想的水平，实现理论和技能“双赢”的教学效果[3]。4项目与课程的有机融合结合Linux操作系统课程的主要教学任务，训练学生在Linux环境下对操作系统进行系统管理和网络管理的能力，熟练掌握和使用Linux各种操作命令，搭建常见的网络服务器和进行网络配置。在“应用驱动”的教学方法中，将教学内容根据教学大纲分解为对应的知识点，将项目的各操作部分与分解的知识点进行有机融合[4]，主要设计部分为由Linux操作系统完成的任务。4.1设计为学校教务处搭建和管理Linux局域网项目项目需完成的功能可以总结为如下几方面：在局域网中实现DHCP功能，要求IP绑定一台客户机，供教务处主要负责人使用；在局域网中实现DNS功能，要求能解析学籍管理科、考试中心、教学运行管理中心、实验实习科等部门的域名；在教务处内部建立Web站点，能通过浏览器访问各站点的网站；在教务处内部建立MAIL服务器，能收发各服务器的邮件；建立教务处FTP，为各部门创建用户并分组，不同的用户设置不同的访问FTP权限；搭建SAMBA服务器，能实现Linux系统和Windows系统的资源共享；制订日常系统维护和日常常规任务定制。4.2参照Linux操作系统大纲授课内容，将项目分解并融合知识点设计几个阶段的具体任务Linux操作系统课程的总课时为32学时，结合项目将课程总体规划为几个阶段，模糊传统教学模式下固定设置的单元章节顺序，各个阶段划分见表1。4.3将每一个阶段划分为若干个小任务，并设置评价机制围绕Linux局域网搭建项目，将学习任务细化和具体实践化，将课程中的理论知识与实际操作有机地融入各个阶段的具体学习任务中，既让学生学习和理解理论知识，又实践具体应用，使整个学习过程接触Linux操作系统不陌生，学习理论知识不枯燥、不抽象，实操项目针对具体应用，真正践行学有所用，学有提高。课程进入结束阶段，教师要着重考查案例教学的实施效果，这可以通过建立恰当的与课程完成任务情况挂钩的教师测评机制和学生互评机制，设置具体详尽的项目完成情况评价环节。最后可以选取比较成功的学生的项目，总结和展示给同学，并积极引导学生进行项目的持续改进和对项目后期改进空间的思考，力争传达给学生的信息是本课程虽然即将结束，但是对Linux操作系统的学习不会结束，将持续提升Linux操作系统应用和项目开发的水平。4.4创新课程内容，进行促进应用技能提升的实践教学“应用驱动”的教学方法依据课程大纲的理论指导，将理论教学内容合理组织进实践教学项目，打破和改进了传统的以单元章节为主的教学模式。项目驱动能让学生理解项目任务所联系的横向知识点，同时又能体会纵向任务的逐层递进。教师创造性地设置全新的学习资源和搭建真实应用场景的学习环境，启发学生通过一个案例的学习拓展到多个不同的应用场景，并逐步引导学生将所学的理论知识和所获得的实践技能应用到自己设计的案例和应用场景中，引导学生在Linux操作系统的网络管理和网络运行维护中有自己的创新思路。教师可以根据这些学生设计的成功案例，将其应用到下一轮的教学内容中，并为教学内容优化和案例优化提供有价值的参考，真正地实现“教学相长”。5课程教学改革效果分析为了验证应用驱动教学改革是否合理、可行，我们分别对北京林业大学计算机类专业2019年和2020年两届学生的Linux操作系统课程的期末成绩进行了分析。图1所示为教学改革实施前2019年某年级学生的期末成绩分布图。从图１中可以看出，成绩60分以下的学生人数较多，占参加考试的总学生数量的27%，而成绩90分以上的学生较少，只占总人数的7%。图2所示为教学改革实施后的2020年北京林业大学某计算机类专业学生期末成绩分布图。从图2中看出，在试题量、试题难度基本相同的前提下，学生成绩在60分以下的人数大为减少，学生期末成绩以60—100分为中心呈泊松比分布。结果显示，与教学改革实施前学生期末成绩相比，教学改革实施后不及格人数明显减少，成绩优秀的学生人数明显增多，可见学生对Linux操作系统课程的学习兴趣显著提高，学生的整体成绩明显提升。6结语“应用驱动”的教学方法在实际实施教学过程中，会有学生学习水平高低不均、理解和完成任务差别化的问题，基础好的学生完成任务兴趣大，学习的积极性也高，创新能力逐步提升。基础弱的学生完成基础的任务都困难，会出现明显畏难情绪而导致学习进展缓慢。后续本课程将考虑对“应用驱动”教学方法设计出层次递进的教学模式，项目和任务的设计遵循由简到繁、由小到大、由粗到精的原则，对于具体的任务做到有序安排，对不同层次的学生因材施教。对Linux操作系统课程学习有很明显爱好的学生，教师可以加大项目设计的难度，储备合适的课程备用项目和设计相对复杂的任务，有针对性、选择性