開源技術(shù)
——大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要課程

李 寧，曾 錚

（北京信息科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，北京 100101）

1 為什么開源技術(shù)應(yīng)作為大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門課程

目前，世界上開源社區(qū)已有一百多萬個(gè)，開源項(xiàng)目有數(shù)十萬個(gè)，開源代碼已超過一億行。隨著開源軟件的迅速發(fā)展，開源軟件與我國軟件產(chǎn)業(yè)的融合日益加深。開源模式因其開放共享、社區(qū)協(xié)同、持續(xù)演化的特點(diǎn)，使得開源軟件種類豐富、質(zhì)量穩(wěn)定，成為我國構(gòu)筑安全可控軟件體系的重要支撐，同時(shí)也成為信息技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的動(dòng)力源泉。發(fā)展開源軟件因此成為我國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措之一?！丁笆濉眹覒?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出要大力發(fā)展基礎(chǔ)軟件和高端信息技術(shù)服務(wù)，面向重點(diǎn)行業(yè)需求建立安全可靠的基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品體系,支持開源社區(qū)發(fā)展?！丁笆濉眹倚畔⒒?guī)劃》和《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》都提出要支持開源社區(qū)創(chuàng)新發(fā)展，鼓勵(lì)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、社會(huì)組織和個(gè)人積極加入國際重大核心技術(shù)的開源組織。

盡管有國家政策和產(chǎn)業(yè)需求的推動(dòng)，開源軟件在我國仍然遇到很多問題。人們對(duì)開源軟件存在種種誤解，如開源軟件意味著免費(fèi)和安全、開源軟件經(jīng)過修改就可以成為自主可控的國產(chǎn)軟件、集成開源軟件的產(chǎn)品可以作為商業(yè)產(chǎn)品來銷售等。不久前，在Chrome內(nèi)核上開發(fā)的紅芯“自主可控瀏覽器”飽受社會(huì)質(zhì)疑就是一個(gè)典型的案例。此外，長期以來，我國對(duì)開源軟件界的貢獻(xiàn)較少，但用得很多，與國際接軌的主流開源社區(qū)也寥寥無幾。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我們有37%的企業(yè)通過修改開源軟件開發(fā)自己的產(chǎn)品，但有84.8%的企業(yè)從未打算將產(chǎn)品開源；有43.5%的技術(shù)人員不具備開發(fā)開源軟件的能力，有32%的人不知如何參與開源項(xiàng)目[1]。這些現(xiàn)象說明，一些行業(yè)主管、技術(shù)開發(fā)人員乃至普通用戶尚未樹立起正確的開源意識(shí)，急需開展開源人才的教育培養(yǎng)。

在計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)中提倡開設(shè)開源技術(shù)課程，主要有以下幾點(diǎn)理由。

1）社會(huì)需要。

目前，我國軟件產(chǎn)業(yè)仍處于方興未艾的發(fā)展階段，無論在產(chǎn)業(yè)規(guī)模還是技術(shù)水平方面都與先進(jìn)國家存在相當(dāng)大的差距。充分利用好開源資源是實(shí)現(xiàn)我國軟件產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的重要途徑。開源軟件凝聚了數(shù)十年世界范圍內(nèi)大量開發(fā)者的成果，充分地學(xué)習(xí)、研究以及合理地利用這一資源寶庫，無疑對(duì)技術(shù)創(chuàng)新和加速提高我國軟件業(yè)的水平都具有重要作用。

2）產(chǎn)業(yè)公平競(jìng)爭(zhēng)的需要。

20年前國外高校的計(jì)算機(jī)專業(yè)已經(jīng)普遍使用開源軟件進(jìn)行教學(xué)和實(shí)踐，很少使用商業(yè)軟件，而當(dāng)前在我國高校還在普遍使用商業(yè)軟件[2]，這樣必然導(dǎo)致學(xué)生就業(yè)之后仍然熱衷使用在校學(xué)過的或用過的商業(yè)軟件，對(duì)于未來軟件市場(chǎng)的公平競(jìng)爭(zhēng)十分不利。應(yīng)在大學(xué)教育階段，提倡學(xué)生使用開源軟件，以減少商業(yè)軟件的影響，打破壟斷，為振興民族軟件產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造條件。

3）IT從業(yè)人員素質(zhì)的需要。

今天，社會(huì)上一些人批評(píng)我們的大學(xué)培養(yǎng)了很多“精致的利己主義者”，其實(shí)不止大學(xué)，很多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)也不能做到與社會(huì)共同分享研究成果。在很多科研項(xiàng)目結(jié)束之后，成果被束之高閣，浪費(fèi)了大量的科研經(jīng)費(fèi)，對(duì)產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)十分有限。我們需要從大學(xué)開始培養(yǎng)未來IT從業(yè)者樂于奉獻(xiàn)的精神和開闊的胸襟。

4）人才培養(yǎng)的需要。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，今天80%新出現(xiàn)的軟件產(chǎn)品含有開源代碼，98%的全球化企業(yè)在使用開源軟件，開源軟件的大規(guī)模應(yīng)用，導(dǎo)致開源人才的匱乏。據(jù)《2018開源職業(yè)調(diào)查報(bào)告》，83%的企業(yè)急于招聘開源人才（2017年為76%），87%的企業(yè)難以招到足夠的開源人才[3]。大學(xué)畢業(yè)生是開源最重要的有生力量，我們需要及早預(yù)見這種趨勢(shì)，做好人才儲(chǔ)備。

5）開源的體系是軟件開發(fā)技術(shù)課程不可或缺的內(nèi)容。

眾所周知，解決“復(fù)雜工程問題”能力是工程教育本科專業(yè)的本質(zhì)要求，也是我國高等院校本科工程專業(yè)達(dá)成工程教育認(rèn)證要求的重點(diǎn)和難點(diǎn)。開源軟件從理念到方法已經(jīng)形成了成熟的體系，為培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”的能力提供了良好的條件。目前，凡是可以“從頭發(fā)明輪子”解決的問題已經(jīng)不能算“復(fù)雜工程問題”了，開源軟件可以幫助學(xué)生在前人的成果上準(zhǔn)確定位問題，尋找有效工具，獲得技術(shù)幫助以及評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

綜上，無論從上述哪個(gè)角度看，開源技術(shù)都應(yīng)該作為大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要課程。

2 開源技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容

目前，開源教育普遍關(guān)注的是如何將開源軟件和開源社區(qū)的資源應(yīng)用于教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)[4-6]。筆者認(rèn)為這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。文獻(xiàn)[1]認(rèn)為開源人才的教育要注重開源文化的教育、開源意識(shí)教育和開源技能教育，這是很有見地的觀點(diǎn)。

北京信息科技大學(xué)自2007年開始設(shè)置“開源軟件開發(fā)技術(shù)”課程，該課程為計(jì)算機(jī)類專業(yè)任選課。經(jīng)過10年的改進(jìn)完善，該課程受到各年級(jí)學(xué)生的好評(píng)，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，筆者愿意在此與讀者分享，以期拋磚引玉。

“開源軟件開發(fā)技術(shù)”課程的目標(biāo)定位是通過這門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解開源軟件的理念、授權(quán)協(xié)議和開發(fā)方法，了解開源項(xiàng)目的特點(diǎn)，掌握開源軟件生命周期要素，了解開源軟件開發(fā)過程管理模型、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的原則和方法；善于吸取開源軟件成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)，學(xué)會(huì)利用開源資源從事科學(xué)研究。從畢業(yè)要求的角度出發(fā)，學(xué)生應(yīng)具備達(dá)到以下幾方面能力：能夠開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)拈_源技術(shù)、資源和工具，用于解決復(fù)雜軟件工程問題，并能夠理解其局限性；具備開源文化下的人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任感；具備組織與參與實(shí)際開源項(xiàng)目的能力，具有所需的溝通交流的基本技巧與能力，良好的口頭與書面表達(dá)能力，有效表達(dá)自己思想與意愿的能力、傾聽與理解他人需求和意愿的能力，適應(yīng)工作與人際環(huán)境變化的能力。

1）課程理論部分的主要內(nèi)容和基本要求。

（1）引論，包括開源軟件與自由軟件的概念，開放源代碼許可證的類型與含義，開源軟件的發(fā)展。通過本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握開源軟件的定義，GPL和BSD等重要許可證的內(nèi)涵，理解開源軟件的意義、優(yōu)勢(shì)和局限性，了解重要的開源軟件發(fā)展過程。

（2）開源開發(fā)的動(dòng)力，包括開源開發(fā)人員的年齡、職業(yè)和收入情況，開源開發(fā)者的地區(qū)分布和貢獻(xiàn)大小，開源開發(fā)的動(dòng)機(jī)及其產(chǎn)生的影響。通過這部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)了解開源成功的內(nèi)在因素。

（3）開源開發(fā)的模式，包括“大教堂模式”和“市集模式”的區(qū)別，開發(fā)團(tuán)隊(duì)的組織和協(xié)作方式，開源項(xiàng)目管理方法，開源軟件開發(fā)、測(cè)試、維護(hù)和發(fā)布過程。通過這部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)了解開源開發(fā)的特點(diǎn)，開源社區(qū)的作用，以及傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法與開源軟件開發(fā)方法的相互借鑒和影響。

（4）開源軟件的編碼規(guī)則，包括開源開發(fā)中用到的命名規(guī)則、編程風(fēng)格、常用語言、工具和平臺(tái)，文檔編制規(guī)范，開源開發(fā)的注意事項(xiàng)。通過這部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握開源開發(fā)的基本要領(lǐng)。

（5）開源開發(fā)的商業(yè)推動(dòng)，包括商業(yè)公司參與開源的動(dòng)機(jī)、策略、方法、現(xiàn)狀與前景。通過這部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)理解開源陣營與商業(yè)公司從對(duì)立、對(duì)抗到合作共贏的原因，了解開源的盈利模式。

（6）重要的開源資源，包括重要的開源產(chǎn)品、社區(qū)和托管網(wǎng)站，重要的開源活動(dòng)，開源的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。通過這部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)了解開源的熱點(diǎn)項(xiàng)目，學(xué)會(huì)如何發(fā)現(xiàn)和利用開源資源，并做好參與開源開發(fā)的準(zhǔn)備。

2）課程實(shí)踐部分的主要內(nèi)容和基本要求。

（1）分析一個(gè)典型的開源軟件及其開發(fā)過程，撰寫分析報(bào)告。通過這部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)如何了解和評(píng)價(jià)一個(gè)開源項(xiàng)目，掌握文檔和代碼的閱讀能力。

（2）設(shè)計(jì)、構(gòu)建一個(gè)開源軟件項(xiàng)目解決實(shí)際問題，包括項(xiàng)目計(jì)劃、網(wǎng)站建設(shè)、資源庫設(shè)計(jì)、配置管理、編程開發(fā)和文檔編制等。通過這部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)初步具備通過開源實(shí)踐解決復(fù)雜工程問題的能力。

“開源軟件開發(fā)技術(shù)”課程理論聯(lián)系實(shí)際，受到學(xué)生的普遍歡迎。課程中筆者融入了實(shí)際的開源開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，例如，2007—2015年筆者與北航等高校在Source Forge上完成了一個(gè)大型的開源項(xiàng)目——UOF/OOXML文檔格式轉(zhuǎn)換器，被微軟評(píng)價(jià)為世界上最好的格式轉(zhuǎn)換器之一，類似成果被用在教學(xué)內(nèi)容里。筆者還邀請(qǐng)了一些熱衷開源的學(xué)生擔(dān)任課程的助教。這門課各年度教學(xué)效果評(píng)價(jià)均為優(yōu)秀，選課人數(shù)逐年增多，95%左右的學(xué)生認(rèn)為課程很有收獲。以下是部分學(xué)生對(duì)課程的反饋，“在學(xué)習(xí)本課程之前，雖然也聽說過開源軟件，也在使用多款開源軟件，但我對(duì)開源軟件的了解也僅限于開放源代碼和免費(fèi)。我學(xué)習(xí)本課程的最大收獲便是對(duì)開源軟件有了比較系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)，也讓我開始重新審視開源軟件”“這門課為我對(duì)就業(yè)的認(rèn)識(shí)加深了一個(gè)層次。了解了開源的一些好處后，在以后的職業(yè)生涯中我也會(huì)參加一些開源程序的開發(fā)”“課程豐富了我的知識(shí)，增長了我的見識(shí)，尤為重要的是介紹給我開源的思想。開源思想對(duì)技術(shù)、知識(shí)的交流傳播起到重要的作用。”“開源軟件是一個(gè)新的名詞，在讀大學(xué)之前我對(duì)它從來都沒有接觸過，我覺得對(duì)于一個(gè)軟件工程的學(xué)生來說，選修這門課程是非常有必要的。希望能夠在將來更深入地學(xué)習(xí)編程，真正進(jìn)入到開源的陣營中去，為開源的發(fā)展增添一份力量”。

由于精簡課時(shí)的原因，這門課課時(shí)很短，共16學(xué)時(shí)，其中講課10學(xué)時(shí)，實(shí)踐6學(xué)時(shí)。以往這門課主要以講授為主，學(xué)生在反饋中提出：希望課上有更多的機(jī)會(huì)讓他們深入實(shí)際的開源項(xiàng)目。筆者正在對(duì)課程進(jìn)行改革：今后將通過問題引導(dǎo)的方式讓學(xué)生主動(dòng)調(diào)研、學(xué)習(xí)關(guān)于開源的知識(shí)，以團(tuán)隊(duì)形式匯報(bào)和講評(píng)；加大實(shí)踐的比重，以解決復(fù)雜工程問題作為目標(biāo)，利用GitHub平臺(tái)讓學(xué)生完整地體驗(yàn)一個(gè)實(shí)際的開源項(xiàng)目。這樣也會(huì)出現(xiàn)新的挑戰(zhàn)：如何在很有限的時(shí)間內(nèi)組織團(tuán)隊(duì)，完成一個(gè)適合的課題？這需要在實(shí)踐中不斷探索經(jīng)驗(yàn)。但無論如何，筆者相信新的授課方式將會(huì)帶來更好的教學(xué)效果。

3 對(duì)開源教育和課程教學(xué)的建議

1）加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)。

將開源技術(shù)納入計(jì)算機(jī)專業(yè)（特別是軟件工程專業(yè)）的教學(xué)體系。應(yīng)通過教指委等主管機(jī)構(gòu)明確開源技術(shù)課程在整個(gè)人才培養(yǎng)體系中的地位和作用，為課程大綱的設(shè)計(jì)給出指導(dǎo)性意見。

2）在高校中充分利用開源教育資源。

首先，應(yīng)該在教學(xué)過程和管理平臺(tái)中優(yōu)先使用開源軟件。其次，在計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程中充分結(jié)合開源軟件，如操作系統(tǒng)課程采用Linux、Android，數(shù)據(jù)庫課程采用MySQL、PostgreSQL，并行計(jì)算課程采用Hadoop，云計(jì)算課程采用OpenStack，機(jī)器學(xué)習(xí)課程采用TensorFlow，軟件開發(fā)課程采用Eclipse、Tomcat等。此外，如用 OpenOf fi ce/LibreOf fi ce 替代 Microsoft Of fi ce、用Firefox替代IE。再者，還要用好開源實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。國際上優(yōu)秀的開源項(xiàng)目管理平臺(tái)，如GitHub、Google Code、Source Forge等，都提供了項(xiàng)目/團(tuán)隊(duì)管理、代碼審查、缺陷跟蹤、文檔編制等便利環(huán)境，國外許多課程直接在這些平臺(tái)上開設(shè)[7]，值得我們借鑒。

3）篩選適合學(xué)生的開源軟件和開源項(xiàng)目。

目前，在一些大型的托管網(wǎng)站上，開源項(xiàng)目的數(shù)量有上千萬之多，然而這些項(xiàng)目大多并不適合教學(xué)使用。文獻(xiàn)[6]顯示，這個(gè)問題也是影響開源教育的主要障礙之一。教師應(yīng)篩選一批具有生命力的、代碼規(guī)模和開發(fā)難度適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目進(jìn)入課堂。在教育網(wǎng)中提供相應(yīng)的資源鏡像（國內(nèi)訪問GitHub曾一度被防火墻攔截），為學(xué)生鋪設(shè)通向開源軟件和開源社區(qū)的無障礙通路。此外，我們應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生參與開源社區(qū)的各項(xiàng)競(jìng)賽和活動(dòng)，鼓勵(lì)他們成為開源活動(dòng)的積極分子。

4）在軟硬件采購、教學(xué)資源建設(shè)和專業(yè)評(píng)估中為開源教育開綠燈。

開源軟件并不意味著免費(fèi)，很多開源軟件需要比商業(yè)軟件付出更多的維護(hù)代價(jià)，有時(shí)還需要付費(fèi)購買軟件授權(quán)許可和咨詢服務(wù)。一些機(jī)構(gòu)在審批采購申請(qǐng)的時(shí)候，因?qū)徍巳藛T對(duì)此不理解，輕易地將這些預(yù)算核減掉，導(dǎo)致無法在關(guān)鍵業(yè)務(wù)中使用開源軟件，這對(duì)開源軟件的發(fā)展也是不利的。另外，還需要大力建設(shè)開源教育的課程資源，當(dāng)前專門的開源技術(shù)教材還比較少。按照開源的理念，開源的研究資料一般也是開源的，這意味著這方面的教材不一定會(huì)按紙質(zhì)圖書出版發(fā)行，我們是否能夠接受這樣的教材作為教研成果？再者，目前大學(xué)的各項(xiàng)考核評(píng)估都與開源無關(guān)，一些教學(xué)大綱中甚至規(guī)定學(xué)生要熟悉某些商業(yè)軟件，教學(xué)技能考核則要考察教師是否能夠熟練運(yùn)用某些商業(yè)軟件開展教學(xué)活動(dòng)，而且，實(shí)驗(yàn)室中也充斥著大量的盜版商業(yè)軟件，這些狀況都應(yīng)該盡快得到改變。

4 結(jié)語

從1983年 Richard Stallman創(chuàng)建GNU項(xiàng)目至今，開源軟件已經(jīng)走過了35個(gè)春秋，并且依然生命力旺盛，逐漸成為今天軟件產(chǎn)業(yè)的主流，這在信息技術(shù)的發(fā)展史上是少有的。開源軟件一方面為我們積累了大量的計(jì)算資源，另一方面給我們提供了大量的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，這些都是開源軟件留給我們的寶貴財(cái)富。然而，在我們的大學(xué)計(jì)算機(jī)教育中尚未給予開源軟件充分的重視：開源軟件內(nèi)容未明確列入計(jì)算機(jī)專業(yè)教育的教學(xué)大綱之中；幾乎沒有這方面的課程介紹開源的歷史、開源的概念、開源的開發(fā)方法，以及幫助學(xué)生們分析開源成敗的原因和經(jīng)驗(yàn)；高校中也未能充分利用開源軟件作為教育資源，這是非常遺憾的。在大學(xué)開設(shè)開源技術(shù)課程既切合國家信息化建設(shè)對(duì)開源的迫切需要，也順應(yīng)軟件產(chǎn)業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的要求，符合高等教育發(fā)展的規(guī)律。筆者將開設(shè)開源技術(shù)課程的點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)與想法與讀者分享，相信開源教育一定能在IT教育工作者的共同努力下結(jié)出碩果。