工程教育認(rèn)證背景下Linux課程體系建設(shè)與教學(xué)改革研究

費(fèi)選 余仁萍 趙玉娟

[摘 要] 為滿足社會(huì)和信息行業(yè)對Linux技術(shù)人才的迫切需求，以工程教育認(rèn)證為依托，以學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo)，結(jié)合軟件工程本科專業(yè)Linux系列課程的具體特點(diǎn)，分析當(dāng)前Linux課程群建設(shè)的必要性及存在的不足，闡述如何設(shè)置課程體系和支撐培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求的達(dá)成，提出基于校企協(xié)同的Linux課程群實(shí)踐能力培養(yǎng)機(jī)制和改革思路，不斷推動(dòng)軟件工程專業(yè)Linux課程群的建設(shè)和發(fā)展。

[關(guān)鍵詞] 工程教育認(rèn)證;Linux課程群;教學(xué)改革

一、引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，對知識(shí)的自由獲取和共享得到了廣泛關(guān)注和支持，并在全球范圍內(nèi)掀起了學(xué)習(xí)開源技術(shù)的浪潮。Linux作為最具代表性的開源軟件[1]，獲得行業(yè)、企業(yè)、高校及科研機(jī)構(gòu)等的青睞，并被許多國家和地區(qū)作為戰(zhàn)略發(fā)展方向之一。

近年來，貿(mào)易保護(hù)主義和逆全球化思潮的抬頭，促使各個(gè)國家在網(wǎng)絡(luò)安全和自主可控方面加大了投入力度，而Linux所具有的開源、安全、穩(wěn)定等優(yōu)勢，使其成為相關(guān)領(lǐng)域的首選[2]。在服務(wù)器領(lǐng)域，Linux操作系統(tǒng)已經(jīng)占據(jù)了75%的市場份額，尤其涉及政府、金融、農(nóng)業(yè)、交通、電信等國家關(guān)鍵領(lǐng)域，形成了大規(guī)模市場應(yīng)用的局面。在桌面領(lǐng)域，國內(nèi)如中標(biāo)麒麟Linux、紅旗Linux、深度Linux等系統(tǒng)軟件廠商都推出了Linux桌面操作系統(tǒng)，并在政府、企業(yè)、OEM等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，SUSE、Ubuntu也相繼推出了基于Linux的桌面系統(tǒng)，并積累了大量的社區(qū)用戶。在移動(dòng)嵌入式領(lǐng)域，已廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板電腦、路由器、電視和電子游戲機(jī)等，特別是創(chuàng)建在Linux內(nèi)核之上的Android系統(tǒng)，成為最流行的智能手機(jī)操作系統(tǒng)，已達(dá)全球市場份額的84.6%。在云計(jì)算/大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，據(jù)Linux基金會(huì)的研究，86%的企業(yè)已經(jīng)使用Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行云計(jì)算、大數(shù)據(jù)平臺(tái)的構(gòu)建，并開始取代Unix成為最受青睞的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)平臺(tái)操作系統(tǒng)。

基于Linux的操作系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，導(dǎo)致社會(huì)和行業(yè)迫切需要能夠熟練使用Linux操作系統(tǒng)、并在此平臺(tái)上進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)的計(jì)算機(jī)類專業(yè)技術(shù)人才，進(jìn)而促使國內(nèi)各高校紛紛開設(shè)Linux技術(shù)的相關(guān)課程[3]。但也存在不少問題[4]，比如，課程開設(shè)的目標(biāo)基礎(chǔ)不明確、所開課程無法構(gòu)成完整的體系、課程知識(shí)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的先后關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)、課程效果反饋和改進(jìn)措施缺乏，等等。

二、工程教育認(rèn)證背景下Linux課程體系建設(shè)與改革的必要性

工程教育認(rèn)證是為了實(shí)現(xiàn)工程教育的國際互認(rèn)和工程師資格的國際互認(rèn)，是促進(jìn)我國工程教育國際化、提升高等工程教育國際競爭力的有力保障[5]。2016年6月，國際工程聯(lián)盟大會(huì)《華盛頓協(xié)議》全票通過了中國的轉(zhuǎn)正申請，中國成為第18個(gè)《華盛頓協(xié)議》正式成員。這標(biāo)志著我國本科工程教育質(zhì)量得到了國際社會(huì)的認(rèn)可，為我國工程類畢業(yè)生今后走向世界提供了具有國際互認(rèn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的“通行證”，使得我國工程教育國際化邁進(jìn)新的發(fā)展階段。

各高校在Linux課程體系建設(shè)過程中所存在的諸多問題，歸根結(jié)底還是由于缺乏明確的目標(biāo)和長遠(yuǎn)規(guī)劃，無法保障開設(shè)課程的教育質(zhì)量，而工程教育認(rèn)證恰好能幫助我們建立起教育質(zhì)量監(jiān)控體系[6]。河南工業(yè)大學(xué)軟件工程專業(yè)經(jīng)過幾年的建設(shè)，2019年6月由教育部高等教育教學(xué)評估中心發(fā)文公布河南工業(yè)大學(xué)軟件工程專業(yè)通過工程教育認(rèn)證，有效期6年（有條件）。因此，本文將以此次工程教育專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，根據(jù)認(rèn)證前后專家提出的意見和建議，針對專業(yè)建設(shè)過程中Linux系列課程，研究如何完善課程體系，并提出課程改革的方向和思路。

三、基于培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求構(gòu)建完整的Linux課程群

工程教育認(rèn)證所蘊(yùn)含的“成果導(dǎo)向”“學(xué)生中心”“持續(xù)改進(jìn)”理念，要求專業(yè)在設(shè)置課程的過程中不能是想當(dāng)然的，而是要能夠支撐畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)的。社會(huì)和行業(yè)對Linux相關(guān)技術(shù)的迫切需求，要求我們對軟件工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求有所側(cè)重，并在我們的課程設(shè)置上有所體現(xiàn)，這也成為我們設(shè)置Linux課程群的依據(jù)。

（一）Linux課程群的設(shè)置

在“操作系統(tǒng)原理”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的基礎(chǔ)上，開設(shè)的Linux課程群包括三門課程：Linux基礎(chǔ)與應(yīng)用、Linux應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)。Linux基礎(chǔ)與應(yīng)用設(shè)置在第四學(xué)期，其先修課程為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)原理;Linux應(yīng)用程序設(shè)計(jì)設(shè)置在第五學(xué)期，其先修課程為Linux基礎(chǔ)與應(yīng)用;嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)設(shè)置在第六學(xué)期，其先修課程為Linux應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)組成原理。

（二）Linux課程群各課程講授內(nèi)容與課程目標(biāo)

Linux基礎(chǔ)與應(yīng)用，主要講解與Linux操作系統(tǒng)有關(guān)的基本概念、基本理論以及基本分析方法，并將日常生活中所遇到的軟件工程問題融入到基本理論中講解，使同學(xué)們更好地熟悉和掌握Linux系統(tǒng)的基本原理，提高學(xué)生對Linux系統(tǒng)的興趣，熟悉Linux系統(tǒng)及相關(guān)工具的理論體系、思維方式和研究方法。通過問題導(dǎo)入教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生尋找解決方案，提高教學(xué)的效果，達(dá)到“課程目標(biāo)1：能夠根據(jù)需要選擇和使用Linux操作系統(tǒng)的常用命令、文本編輯工具、網(wǎng)絡(luò)管理工具、編程工具等解決軟件工程領(lǐng)域的復(fù)雜問題”和“課程目標(biāo)2：能夠針對軟件開發(fā)選擇和使用合適的Linux平臺(tái)環(huán)境和開發(fā)工具”的要求。

Linux應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，主要介紹Linux系統(tǒng)下的開發(fā)環(huán)境搭建和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，具體包括Linux系統(tǒng)下的開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具、文件系統(tǒng)操作、系統(tǒng)文件IO操作、進(jìn)程管理、線程管理以及網(wǎng)絡(luò)編程等內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生能夠運(yùn)用Linux系統(tǒng)和庫函數(shù)提供的接口實(shí)現(xiàn)自己需要完成的業(yè)務(wù)功能的能力，奠定在Linux系統(tǒng)上進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)的基礎(chǔ)，達(dá)到“課程目標(biāo)1：能夠根據(jù)需要選擇和使用Linux操作系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具、文件系統(tǒng)操作、系統(tǒng)文件IO操作、進(jìn)程管理、線程管理以及網(wǎng)絡(luò)編程等解決軟件工程領(lǐng)域的復(fù)雜問題”和“課程目標(biāo)2：能夠針對軟件開發(fā)選擇和使用的Linux平臺(tái)環(huán)境和開發(fā)工具，理解其開發(fā)條件的優(yōu)劣性”的要求。

嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)，主要介紹在Linux環(huán)境下開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法及開發(fā)流程。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生在嵌入式Linux環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)的方法與技巧，為學(xué)生從事嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用程序開發(fā)等工作崗位打下良好基礎(chǔ)，達(dá)到“課程目標(biāo)1：掌握Linux的IO與文件系統(tǒng)的開發(fā)、進(jìn)程控制開發(fā)、進(jìn)程間通信開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)等”的要求。

（三）Linux課程群各課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系

中國工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)有12項(xiàng)基本畢業(yè)要求，軟件工程專業(yè)所開設(shè)的Linux課程群主要支撐“畢業(yè)要求5使用現(xiàn)代工具能力：能夠針對軟件工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、平臺(tái)和開發(fā)適當(dāng)?shù)墓ぞ?，包括對?fù)雜工程問題進(jìn)行預(yù)測與模擬，能夠理解其局限性并適當(dāng)改進(jìn)”。另外，為了表達(dá)和實(shí)現(xiàn)這種支撐關(guān)系，須將畢業(yè)要求分解成能夠細(xì)化反映具體專業(yè)能力的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，具體為：畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1能夠正確選擇和使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、平臺(tái)和工具，用于解決軟件工程復(fù)雜問題，并進(jìn)行合理的模擬、仿真和預(yù)測;畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.2能夠針對軟件工程問題的背景知識(shí)，評價(jià)平臺(tái)環(huán)境和有效資源所能解決問題的局限性;畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.3能夠針對計(jì)算機(jī)軟硬件開發(fā)的需要選擇和使用適當(dāng)?shù)钠脚_(tái)環(huán)境和開發(fā)工具，并能夠理解其局限性。

基于畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成要求，所設(shè)置的Linux課程群各門課程目標(biāo)有如下的對應(yīng)關(guān)系：Linux基礎(chǔ)與應(yīng)用的課程目標(biāo)1支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1，課程目標(biāo)2支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.2;Linux應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的課程目標(biāo)1支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1，課程目標(biāo)2支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.3;嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)的課程目標(biāo)1支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.3。

四、基于校企協(xié)同的Linux課程群實(shí)踐能力培養(yǎng)機(jī)制

Linux課程群的實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)是緊密結(jié)合的，同時(shí)又是對理論教學(xué)的深化，關(guān)系到課程目標(biāo)和畢業(yè)要求的實(shí)現(xiàn)。在工程教育認(rèn)證背景下Linux課程群的教學(xué)改革過程中，一定要特別注重和加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

（一）構(gòu)建逐層遞進(jìn)的實(shí)踐體系，引導(dǎo)企業(yè)專家進(jìn)課堂

合理設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，形成一個(gè)連續(xù)性的、貫穿學(xué)生學(xué)習(xí)生涯的實(shí)踐體系并形成有效的質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，對于學(xué)生全面穩(wěn)固地鍛煉自身工程素質(zhì)是至關(guān)重要的。涉及到軟件工程專業(yè)Linux課程群的實(shí)踐環(huán)節(jié)，主要包括演示實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)以及綜合實(shí)驗(yàn)等。受課程定位和專任教師素養(yǎng)等方面的限制，學(xué)生在校完成的課程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)效果不理想，甚至有與社會(huì)和行業(yè)需求脫節(jié)的危險(xiǎn)。為此，可結(jié)合當(dāng)前學(xué)期專業(yè)課程內(nèi)容，邀請軟件類企業(yè)相關(guān)專業(yè)的專家到學(xué)校教室為學(xué)生授課（課程內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際工作相對應(yīng)，主要涉及行業(yè)應(yīng)用前景等部分，針對演示實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)部分）。另一方面，可組織學(xué)生進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場參觀和指導(dǎo)教學(xué)，邀請企業(yè)負(fù)責(zé)人及人事部人員向?qū)W生介紹和推薦實(shí)習(xí)崗位并在現(xiàn)場開展雙向選擇咨詢（主要針對綜合實(shí)驗(yàn)部分）。通過這些方式來提升學(xué)生對社會(huì)和行業(yè)需求的直觀感受，明確課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的方向和目的，有效地鍛煉實(shí)踐能力。

（二）共建一體化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，構(gòu)建協(xié)同實(shí)踐育人的新模式

在“全過程、遞進(jìn)式”實(shí)踐體系的指導(dǎo)下，著力構(gòu)建基于開源和共享思想的卓越軟件工程師工程能力培養(yǎng)的實(shí)訓(xùn)基地和平臺(tái)。實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)和發(fā)展應(yīng)以軟件行業(yè)相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容為核心，與軟件研發(fā)和技術(shù)服務(wù)等企業(yè)密切合作，搭建設(shè)施先進(jìn)、管理科學(xué)、內(nèi)容豐富，能夠培養(yǎng)高水平人才的現(xiàn)代工程實(shí)訓(xùn)大平臺(tái)。前期，借助軟件工程專業(yè)與新開普電子有限公司、河南八六三軟件股份有限公司等合作建設(shè)的校企協(xié)同育人平臺(tái)，以及華為軟件開發(fā)云平臺(tái)等開展實(shí)踐教學(xué)，以國際化標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)流程進(jìn)行實(shí)踐，包括項(xiàng)目管理、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、進(jìn)度管理、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施和測試、質(zhì)量評審等軟件開發(fā)生命周期的全過程。新模式將使學(xué)校人才培養(yǎng)與企業(yè)需求之間緊密銜接，提高了創(chuàng)新應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了高校與企業(yè)優(yōu)勢互補(bǔ)、互惠共贏。

（三）改革實(shí)踐考核評價(jià)機(jī)制，形成多元化的過程性標(biāo)準(zhǔn)

改變過去只重視實(shí)踐結(jié)果的考核方式，更加重視對學(xué)生操作步驟、實(shí)踐過程的評價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生將更多的精力和時(shí)間投入到實(shí)踐過程之中。通過設(shè)計(jì)多元化的考核方式和考試環(huán)節(jié)，基于形成性評價(jià)和持續(xù)改進(jìn)的理念，注重有效的過程性考核，完善多元化的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和體系，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型、過程層次、能力素質(zhì)側(cè)重等分時(shí)分段展開評價(jià)，構(gòu)建基于“平時(shí)表現(xiàn)、代碼有效、文檔完善、答辯清晰、個(gè)人貢獻(xiàn)、團(tuán)隊(duì)合作”的綜合評價(jià)體系，形成貫穿Linux課程群學(xué)習(xí)的周期性評價(jià)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行周期性評估，進(jìn)而避免以往的一刀切式的考核，這樣更有利于提高實(shí)踐教學(xué)的效果，促進(jìn)“教”與“學(xué)”的持續(xù)改進(jìn)，進(jìn)而保障畢業(yè)要求目標(biāo)的達(dá)成。

五、結(jié)束語

在參與本專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證的過程中，了解了社會(huì)和信息行業(yè)對Linux的實(shí)際需求，明確了Linux系列課程對完成學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的積極作用，完善了Linux課程群的體系結(jié)構(gòu)，著重在實(shí)踐教學(xué)方面不斷改進(jìn)教學(xué)方法、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了“以學(xué)生為中心、校企協(xié)同育人”的新模式。

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