高子林?劉志強(qiáng)?熊江?馮玉明
摘 要:隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)快速的發(fā)展,越來越多的高校開設(shè)了數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)這一本科專業(yè)。值得注意的是,Linux操作系統(tǒng)是大數(shù)據(jù)技術(shù)最主要的支撐平臺(tái),所以本文以重慶三峽學(xué)院應(yīng)用型數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案為導(dǎo)向,針對(duì)Linux在傳統(tǒng)編程教學(xué)中存在的問題,通過引入信息化的教學(xué)理念,提出了在Linux編程教學(xué)中采用新的“理論+實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)方法。實(shí)踐表明,該方法既改進(jìn)了教學(xué)模式,又有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,同時(shí)也防止出現(xiàn)產(chǎn)學(xué)脫節(jié)的情況。
關(guān)鍵詞:大數(shù)據(jù);Linux編程;教學(xué)方法
1 引言
目前,中國正在經(jīng)歷科技高速發(fā)展的階段,國內(nèi)對(duì)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新興技術(shù)的研究腳步也日益加快。學(xué)術(shù)界圍繞著大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行激烈地討論,已然成為諸多學(xué)者的研究熱點(diǎn)。與此同時(shí),企業(yè)界也紛紛在大數(shù)據(jù)技術(shù)方向慷慨解囊,持續(xù)加大投入[1]。值得注意的是,這些新興技術(shù)特別是大數(shù)據(jù)技術(shù)絕大多數(shù)都是以Linux操作系統(tǒng)為平臺(tái)建立起來的。
事實(shí)上,Linux操作系統(tǒng)及編程早已被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如在服務(wù)器操作系統(tǒng)中,Linux被用于網(wǎng)絡(luò)管理、文件存儲(chǔ)、Web服務(wù)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等;又如在嵌入式系統(tǒng)中,由于Linux系統(tǒng)具有可裁剪性、移植性強(qiáng)、工具鏈齊全等優(yōu)勢(shì),因此Linux系統(tǒng)及編程廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中(包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì))。當(dāng)然,在大數(shù)據(jù)時(shí)代,Linux不但被當(dāng)做大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)架構(gòu),如在Spark、Hadoop等數(shù)據(jù)處理中被大量運(yùn)用,還在TensorFlow、Caffe等深度學(xué)習(xí)框架中嶄露頭角。
考慮到如今大數(shù)據(jù)技術(shù)以Linux系統(tǒng)為主流平臺(tái),因此要培養(yǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)方向的人才,掌握Linux系統(tǒng)及編程至關(guān)重要。據(jù)全球著名IT咨詢公司蓋特納(Gartner)咨詢公司預(yù)測(cè),大數(shù)據(jù)將為全球帶來440萬個(gè)IT新崗位和上千萬個(gè)非IT崗位。不難看出,市場(chǎng)對(duì)大數(shù)據(jù)方面的人才需求巨大。為了走出這一困境,能夠盡快給社會(huì)提供更多具有大數(shù)據(jù)實(shí)踐運(yùn)用技能的優(yōu)質(zhì)大學(xué)生人才,部分高校(包括“985工程”大學(xué)和各類高職高專院校)開設(shè)了大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè),如數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè),這些高校均把Linux編程課程設(shè)定為專業(yè)核心課程。值得注意的是,傳統(tǒng)的Linux編程講授相對(duì)于學(xué)生來說非?;逎y懂,甚至?xí)霈F(xiàn)單調(diào)乏味等情況,導(dǎo)致學(xué)生接受此類知識(shí)的興趣不高,因此對(duì)該課程的教學(xué)改革與重新規(guī)劃十分必要。本文從大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)對(duì)Linux編程課程的教學(xué)需求出發(fā),為了防止出現(xiàn)新技術(shù)與課堂教學(xué)脫節(jié)的情況,要求對(duì)Linux編程的課堂教學(xué)方式做出改變,充分利用信息化模式來講授課程,為后續(xù)大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
2 課程教學(xué)特點(diǎn)
2.1 課程性質(zhì)與定位
Linux源于UNIX,從一開始就繼承了UNIX的先進(jìn)性,是一個(gè)真正的多任務(wù)、多用戶、具有復(fù)雜內(nèi)核的操作系統(tǒng)。利用現(xiàn)行的CPU任務(wù)切換功能,它可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),同時(shí),它還是自由軟件項(xiàng)目的重要組成部分。目前,Linux已被廣泛運(yùn)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)研究、軟件技術(shù)研究、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)后臺(tái)系統(tǒng)等需要高可靠性、高復(fù)雜度的環(huán)境中。
Linux編程課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,在學(xué)習(xí)該課程之前需先修《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》、《操作系統(tǒng)》等相關(guān)課程。由于Linux操作系統(tǒng)是以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算為代表的眾多新技術(shù)的主要支持平臺(tái)[3],學(xué)生只有在熟悉Linux系統(tǒng)及編程的前提下,才能逐步實(shí)現(xiàn)在該平臺(tái)上完成大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及人工智能等新興技術(shù)的部署和開發(fā)。因此,它是學(xué)習(xí)眾多新技術(shù)的基礎(chǔ),特別是對(duì)培養(yǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)人才至關(guān)重要[4]。
2.2 課程目標(biāo)
該課程以軟件工程學(xué)科“十三五”建設(shè)發(fā)展規(guī)劃為導(dǎo)向,以提高學(xué)生Linux操作系統(tǒng)下的實(shí)際編程能力以及工程能力為總體目標(biāo)。具體的教學(xué)目標(biāo)是:首先使學(xué)生熟悉Linux系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境和常用的基本命令;然后讓學(xué)生掌握Linux編程工具(包括GDB、MAKE、GCC、GNU等)、應(yīng)用編程(包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、文件及目錄操作、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)編程等)以及Linux系統(tǒng)管理(包括文件系統(tǒng)管理、用戶管理、進(jìn)程管理、軟件安裝管理);最終讓學(xué)生完成內(nèi)核配置及編程、驅(qū)動(dòng)編程、I/O端口操作等任務(wù)。
3 教學(xué)過程中存在的問題
以重慶三峽學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院的教學(xué)班為例,在本人教授Linux系統(tǒng)及編程這一課程的過程中,存在以下比較突出的問題:
1)課堂教學(xué)手段不合理。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中,老師往往把教學(xué)授課的過程看成是學(xué)生配合老師完成教案的過程,易于用“灌輸式”的教學(xué)方式來直接給學(xué)生講解書本上的Linux基本指令是如何運(yùn)用的。但是,Linux基本命令既多又復(fù)雜,這容易使學(xué)生們學(xué)得“暈頭轉(zhuǎn)向”,長久下去必然會(huì)產(chǎn)生厭學(xué)情緒,從而影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。而且老師也往往為了完成教學(xué)任務(wù),在不了解每個(gè)學(xué)生的實(shí)際情況下,容易把課堂進(jìn)度拉得較快,導(dǎo)致部分學(xué)生直接選擇放棄該課程的學(xué)習(xí)。
2)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)安排較少。實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)安排得不合理使學(xué)生在課堂上學(xué)到的Linux基本操作命令沒有得到鞏固練習(xí),從而產(chǎn)生遺忘。特別是在后續(xù)學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)的專業(yè)課程時(shí),往往需要很多的Linux知識(shí),而這樣的遺忘會(huì)讓學(xué)生大腦一片空白、毫無頭緒。再加上實(shí)訓(xùn)課學(xué)時(shí)安排的較少和老師在理論課上只是碎片化的知識(shí)講解,這樣很難讓學(xué)生掌握其真正的深層內(nèi)容,只是走馬觀花地學(xué)習(xí)到了一些表面知識(shí)。這不僅降低了教學(xué)效果,而且不能達(dá)到市場(chǎng)對(duì)于相關(guān)崗位人才的要求。
3)授課內(nèi)容沒有與時(shí)俱進(jìn)。傳統(tǒng)Linux系統(tǒng)及編程課程的教學(xué)內(nèi)容并沒有與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)課程相結(jié)合,只是“以本為本”,教材上怎么寫,老師就怎么教,而且教師對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)知識(shí)知之甚少,讓學(xué)生們學(xué)習(xí)到的Linux編程知識(shí)無法和大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的教學(xué)要求相匹配,這很容易使得教學(xué)內(nèi)容與新技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生脫節(jié),影響教學(xué)質(zhì)量。
4 教學(xué)模式的改進(jìn)
4.1 理論教學(xué)的改進(jìn)
1)重新構(gòu)思和設(shè)計(jì)課程教學(xué)方案。課程教學(xué)思路應(yīng)該以大數(shù)據(jù)技術(shù)核心課程和市場(chǎng)需求的大數(shù)據(jù)人才為指引。可以向Linux編程和大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)課程的任課教師、互聯(lián)網(wǎng)、學(xué)生、學(xué)校和行業(yè)內(nèi)的相關(guān)專家了解情況、收集意見,也可以去人才市場(chǎng)了解各個(gè)用人單位對(duì)于Linux的崗位要求等,通過把多種渠道收集的信息加以整合,來幫助任課教師重新構(gòu)思設(shè)計(jì)Linux課程教學(xué)。
2)要依據(jù)對(duì)大數(shù)據(jù)行業(yè)的專業(yè)調(diào)查報(bào)告來選取教材內(nèi)容。對(duì)于課程內(nèi)容的編寫要緊密結(jié)合當(dāng)下的新技術(shù),編寫出既滿足大數(shù)據(jù)技術(shù)教學(xué)要求又滿足就業(yè)市場(chǎng)對(duì)于Linux崗位要求的課程內(nèi)容。
3)現(xiàn)在是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,可以用信息化的方式進(jìn)行理論教學(xué)“三步法”。第一步:在課堂講授前,用微信群和QQ群等聊天工具給學(xué)生發(fā)一些課件和音/視頻資料,讓他們及時(shí)預(yù)習(xí)。同時(shí)安排他們通過慕課來提前學(xué)習(xí)Linux基礎(chǔ)課程,學(xué)習(xí)后并完成Linux相應(yīng)的網(wǎng)上題庫來進(jìn)行課前小測(cè)驗(yàn)。然后把答題結(jié)果上傳至云服務(wù)端,教師通過實(shí)時(shí)查看學(xué)生答題結(jié)果以及預(yù)習(xí)的情況來調(diào)整授課內(nèi)容,達(dá)到提高教學(xué)效率的目的。第二步:在課堂進(jìn)行授課時(shí),老師可以利用之前搜集到的學(xué)生答題情況分為幾個(gè)專題,除了有針對(duì)性的向?qū)W生講解專題,還可以通過列舉解決方案的方式,啟發(fā)學(xué)生思考,達(dá)到鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的目的。第三步:在課堂講授之后,老師不但可以根據(jù)本堂課的授課內(nèi)容布置相應(yīng)的書面作業(yè),而且要讓學(xué)生在網(wǎng)上完成Linux相應(yīng)的題庫來強(qiáng)化對(duì)知識(shí)的理解與記憶。特別是對(duì)于那些學(xué)習(xí)能力差、知識(shí)掌握不牢的同學(xué),鼓勵(lì)他們?cè)诰€咨詢老師的同時(shí),也建議他們可以通過一些虛擬學(xué)習(xí)平臺(tái)(如超星學(xué)習(xí)平臺(tái)和慕課等)來鞏固練習(xí)和彌補(bǔ)不足。
4.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)
1)增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)。要讓學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)課時(shí)間來練習(xí)鞏固Linux命令,強(qiáng)化記憶,為下一步學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。并且對(duì)于課程中的實(shí)驗(yàn),老師可以先進(jìn)行演示操作,讓學(xué)生近距離觀看實(shí)驗(yàn)操作過程,然后再讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室所提供的環(huán)境下進(jìn)行相應(yīng)操作,增強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)和理論知識(shí)的理解。
2)要培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手開發(fā)能力。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性,同樣可以將實(shí)驗(yàn)課程分為三步來進(jìn)行。第一:采用學(xué)生分組的方式,將實(shí)驗(yàn)任務(wù)分為幾個(gè)過程,然后把不同的過程交派給不同的任務(wù)小組。第二:在圓滿完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的小組中挑選出一個(gè)代表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示,并且老師對(duì)其演示結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。通過學(xué)生自己帶頭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)示范,在學(xué)生之間形成良性競(jìng)爭(zhēng),進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效率。第三:讓在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出色的學(xué)生在全班上與其他同學(xué)深入探討、互相交流實(shí)驗(yàn)心得,這樣可以進(jìn)一步提高學(xué)生的知識(shí)掌握程度和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。特別地,針對(duì)學(xué)生在試驗(yàn)過程中遇到的各種困難,老師不必馬上進(jìn)行解答,可以先讓小組內(nèi)進(jìn)行討論,然后老師再進(jìn)行指導(dǎo)。這種學(xué)生之間的交流可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。
3)以Linux項(xiàng)目開發(fā)的方式,讓學(xué)生積累項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。一個(gè)實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā),通常需要大家齊心協(xié)力共同來完成,為了學(xué)生能夠勝任市場(chǎng)上對(duì)于大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)的Linux開發(fā)崗位,可以在實(shí)驗(yàn)中給各個(gè)任務(wù)小組安排不同的項(xiàng)目。具體而言,每一個(gè)項(xiàng)目以小組為單位,每個(gè)小組內(nèi)部選舉產(chǎn)生一名學(xué)生作為組長,負(fù)責(zé)統(tǒng)籌組織組員,以及給其他組員分派任務(wù)并監(jiān)督項(xiàng)目的完成情況,項(xiàng)目成員之間可以互相學(xué)習(xí)交流,共同進(jìn)步。對(duì)于完成項(xiàng)目較好的小組,可以在實(shí)訓(xùn)成績項(xiàng)加分,這樣更能激發(fā)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)熱情。
4)提高實(shí)驗(yàn)成績?cè)诳偝煽冎械恼急?。綜合(總)成績的評(píng)定能決定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度,為了激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情和提高學(xué)生的實(shí)踐能力,需要提高實(shí)驗(yàn)成績?cè)诳偝煽冎械谋壤?,如將原來?0%提高到40%。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成老師所交待的實(shí)驗(yàn)任務(wù)之后,還要在課后繼續(xù)完成實(shí)訓(xùn)作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過完成作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告來檢查自己到底對(duì)實(shí)驗(yàn)有沒有掌握,并總結(jié)自己的學(xué)習(xí)過程。
5 結(jié)束語
隨著科技的飛速發(fā)展,Linux不僅運(yùn)用于科研領(lǐng)域,也在各個(gè)行業(yè)嶄露頭角。當(dāng)前我校正處于向應(yīng)用型技術(shù)大學(xué)過渡的關(guān)鍵時(shí)期,所以竭力支持每位老師去探索應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方式。特別是在理論教學(xué)方式的創(chuàng)新和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改革上,要著重突出教學(xué)的針對(duì)性和實(shí)用性。本文針對(duì)Linux編程課程在教學(xué)過程中普遍存在的問題,從滿足大數(shù)據(jù)市場(chǎng)需求的角度出發(fā),探討了新興專業(yè)“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”中Linux編程這一核心課程的教學(xué)教改問題。在信息化不斷深入的前提下,要學(xué)會(huì)充分利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)來提高教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量,彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足,進(jìn)而完善學(xué)生相關(guān)知識(shí)體系結(jié)構(gòu),達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
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作者簡介
高子林(1986-),男,重慶萬州人,工學(xué)博士,講師,研究方向?yàn)閺?fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析與控制。