基于產(chǎn)教融合的地方本科操作系統(tǒng)課程建設(shè)研究

史軍勇 劉超慧 黃韻滋

關(guān)鍵詞：產(chǎn)教融合；操作系統(tǒng)；課程；協(xié)同；評(píng)價(jià)

近十年中美貿(mào)易爭(zhēng)端不斷加劇。2016年，美國(guó)對(duì)中興通訊采取出口限制措施；2019年，美國(guó)商務(wù)部將華為納入“實(shí)體清單”；2020年，美國(guó)商務(wù)部將哈爾濱工業(yè)大學(xué)等33家中國(guó)企業(yè)與機(jī)構(gòu)列入“實(shí)體清單”。

美國(guó)對(duì)中興、華為等國(guó)內(nèi)信息技術(shù)企業(yè)的遏制與打壓實(shí)質(zhì)是中美制造企業(yè)由互補(bǔ)關(guān)系逐漸向戰(zhàn)略高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)變[1]。競(jìng)爭(zhēng)是市場(chǎng)主體保持活力的源泉，以華為為代表的自主技術(shù)產(chǎn)業(yè)逆勢(shì)而上，打造獨(dú)立自主的鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)，一大批民族技術(shù)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。人才是自主技術(shù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的第一資源，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈與人才鏈融合是推進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)、培育經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)能的重要舉措。新時(shí)代高校課程改革要求具有“兩性一度”，密切與產(chǎn)業(yè)鏈的合作提升課程內(nèi)涵是人力資源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的迫切要求。產(chǎn)教融合成為產(chǎn)業(yè)和高校共同關(guān)注的熱點(diǎn)[2]，以課程為紐帶成為新時(shí)代產(chǎn)教深度融合的重要體現(xiàn)[3]。

1 國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)，豐富的系統(tǒng)資源及高速計(jì)算能力要求提高資源利用率、滿足用戶交互以及任務(wù)實(shí)時(shí)響應(yīng)需求，基于多任務(wù)模型實(shí)現(xiàn)處理機(jī)、存儲(chǔ)器、設(shè)備、文件等軟硬件資源分配、共享管理功能。基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)一直都是信息技術(shù)研究的重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)操作系統(tǒng)發(fā)展緊跟國(guó)際信息技術(shù)發(fā)展，大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。第一個(gè)階段是從20世紀(jì)80年代到90年代，主要是高性能計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)研制，如“銀河”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件[4]、并行操作系統(tǒng)等；第二個(gè)階段是從21世紀(jì)初到10年代中期，以Unix/Linux 為基礎(chǔ)研發(fā)桌面版、工作站版、服務(wù)器版操作系統(tǒng)，如中科紅旗、優(yōu)麒麟、中標(biāo)麒麟等；第三個(gè)階段是從10年代中期到現(xiàn)在，服務(wù)于云計(jì)算、智能終端、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)應(yīng)用，如Euler OS、Harmony OS、Lite OS等。由于系統(tǒng)軟件的復(fù)雜性、微軟先發(fā)優(yōu)勢(shì)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)等問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)在過(guò)去步履維艱。但是，基于計(jì)算產(chǎn)業(yè)的完備的操作系統(tǒng)形態(tài)基本建立，呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展趨勢(shì)。在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，如麒麟操作系統(tǒng)[5]，神威睿思系統(tǒng)等；在個(gè)人計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，如Deepin、優(yōu)麒麟、UOS等；在服務(wù)器領(lǐng)域，如浪潮K-UNIX、Euler等；在智能手機(jī)平臺(tái)，如HarmonyOS等；在云計(jì)算平臺(tái)，如華為云操作系統(tǒng)、阿里云操作系統(tǒng)等。國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)依賴的硬件基礎(chǔ)環(huán)境亦多樣化，支持Intel、升騰、AMD、龍芯等多種處理機(jī)。國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)大多得益于自由軟件和開源軟件的發(fā)展，兼容UNIX/Linux操作系統(tǒng)。Windows操作系統(tǒng)以方便性占領(lǐng)絕大多數(shù)民用PC市場(chǎng)，UNIX/Linux操作系統(tǒng)以穩(wěn)定性、安全性在服務(wù)器領(lǐng)域普遍應(yīng)用，國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)受迫于美國(guó)等西方國(guó)家科技霸權(quán)不斷進(jìn)入公眾視野，在政府的主導(dǎo)作用下由軍工、科研等安全部門應(yīng)用向公共、娛樂應(yīng)用挺進(jìn)，國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)力量應(yīng)對(duì)生存危機(jī)積極倡導(dǎo)自主操作系統(tǒng)生態(tài)發(fā)展。國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)初具形態(tài)，從國(guó)家安全及信息技術(shù)在國(guó)家經(jīng)濟(jì)中的重要地位層面上講應(yīng)繼續(xù)培育壯大自主操作系統(tǒng)，以產(chǎn)業(yè)發(fā)展引領(lǐng)操作系統(tǒng)軟件人才培養(yǎng)，以人才培養(yǎng)創(chuàng)新自主操作系統(tǒng)生態(tài)。

2 產(chǎn)教融合操作系統(tǒng)課程建設(shè)

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心課程，具有理論性強(qiáng)、實(shí)踐性難、復(fù)雜度高等特點(diǎn)，理實(shí)交融成為當(dāng)前系統(tǒng)軟件教學(xué)的難點(diǎn)[6]。特別是在地方本科高校，學(xué)生理性批判精神不高，缺乏足夠的科學(xué)研究素養(yǎng)，面對(duì)系統(tǒng)軟件挑戰(zhàn)很難具有雙一流高校學(xué)生那樣的實(shí)力進(jìn)行系統(tǒng)研究，從應(yīng)用軟件開發(fā)向系統(tǒng)軟件應(yīng)用存在障礙。地方高校以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主，發(fā)展適用的、特色的應(yīng)用型課程是當(dāng)前學(xué)校的重要任務(wù)。結(jié)合地方學(xué)校發(fā)展目標(biāo)和學(xué)生實(shí)力現(xiàn)狀，提出了“一核三用”的產(chǎn)教融合課程建設(shè)方案。

2.1 課程組織方式

課程是現(xiàn)代教育最基本的教學(xué)活動(dòng)組織形式[7]。從系統(tǒng)全局性出發(fā)按任務(wù)劃分的操作系統(tǒng)原理課程工程模型如圖1所示，包括課程資源、課程實(shí)施和課程創(chuàng)新評(píng)價(jià)三個(gè)建設(shè)模塊。課程資源是課程的基礎(chǔ)和環(huán)境，分為軟件和硬件，產(chǎn)教融合課程資源主要來(lái)自產(chǎn)業(yè)發(fā)展而非學(xué)科研究。課程實(shí)施是課程建設(shè)的中心任務(wù)，是教與學(xué)的互動(dòng)過(guò)程，是立德樹人目的的落地，產(chǎn)教融合過(guò)程中堅(jiān)持學(xué)校育人主體地位，吸收兼容產(chǎn)業(yè)發(fā)展最新成果。課程評(píng)價(jià)是對(duì)課程建設(shè)的監(jiān)督，包含教授技能與學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)體驗(yàn)評(píng)價(jià)、課程建設(shè)要素評(píng)價(jià)、產(chǎn)教課程目標(biāo)達(dá)成的評(píng)價(jià)等。課程實(shí)施包括課程目標(biāo)、課程設(shè)計(jì)、課程教學(xué)、課程考核四個(gè)階段。課程目標(biāo)反映了課程建設(shè)的專業(yè)需求和產(chǎn)業(yè)需求，是課程建設(shè)的宗旨和目的。課程設(shè)計(jì)根據(jù)課程目標(biāo)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、形式、方法、考核進(jìn)行整體規(guī)劃，預(yù)計(jì)教學(xué)時(shí)間和資源。課程教學(xué)有課堂組織和教學(xué)方法兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，課堂組織是運(yùn)用教育學(xué)和心理學(xué)原理貫徹課程設(shè)計(jì)開展具體的教學(xué)活動(dòng)，是學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)積累的重要環(huán)節(jié)，如傳統(tǒng)課堂教學(xué)、基于工作過(guò)程的學(xué)習(xí)情境教學(xué)、項(xiàng)目/案例教學(xué)、實(shí)驗(yàn)/實(shí)習(xí)教學(xué)等，教學(xué)方法是在教學(xué)活動(dòng)中運(yùn)用的技巧，如討論、舉例、比較、問(wèn)題啟發(fā)等。課程考核是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)，傳統(tǒng)的有成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)法，產(chǎn)教融合創(chuàng)新評(píng)價(jià)設(shè)置競(jìng)賽、論文、發(fā)明/著作權(quán)、項(xiàng)目、報(bào)告、認(rèn)證等成果評(píng)定法。從課程實(shí)施生命周期來(lái)看，課程目標(biāo)處于需求分析階段，課程設(shè)計(jì)處于設(shè)計(jì)階段，課程教學(xué)和課程考核處于落地階段。

2.2 課程內(nèi)容建設(shè)

基于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和云計(jì)算三個(gè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)、通用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和云計(jì)算操作系統(tǒng)三個(gè)應(yīng)用方向，如圖2所示。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)應(yīng)用以FreeRTOS為基礎(chǔ)，研究任務(wù)執(zhí)行的時(shí)效性，支撐學(xué)校無(wú)人機(jī)研究發(fā)展特色；通用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)應(yīng)用以Linux為基礎(chǔ)，研究操作系統(tǒng)調(diào)用接口；云計(jì)算操作系統(tǒng)應(yīng)用以華為云為基礎(chǔ)，研究任務(wù)部署和系統(tǒng)可靠性。云計(jì)算操作系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)企業(yè)開展彈性云服務(wù)器、云硬盤、對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)、虛擬私有云、彈性公網(wǎng)IP等內(nèi)容的應(yīng)用教學(xué)，解決學(xué)?，F(xiàn)有信息硬件資源不足系統(tǒng)無(wú)法部署難點(diǎn)，達(dá)到軟件設(shè)計(jì)、開發(fā)、部署條件全覆蓋，為學(xué)生提供信息技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)條件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)虛擬化應(yīng)用教學(xué)。

產(chǎn)教融合課程豐富了課程實(shí)踐資源，拓展實(shí)踐教學(xué)的同時(shí)又要凝練理論教學(xué)，使理論教學(xué)內(nèi)容更精準(zhǔn)指導(dǎo)實(shí)踐教學(xué)。對(duì)應(yīng)的三個(gè)系統(tǒng)軟件理解教學(xué)層次，分別為無(wú)存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)、多任務(wù)操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)虛擬化和操作系統(tǒng)虛擬化，如圖2所示。無(wú)存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)基于物理主機(jī)實(shí)現(xiàn)，核心概念有指令、中斷、系統(tǒng)態(tài)、用戶態(tài)等；多任務(wù)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)半虛擬化階段，核心概念有進(jìn)程、虛擬存儲(chǔ)器、虛擬設(shè)備、虛擬文件系統(tǒng)等；計(jì)算虛擬化和操作系統(tǒng)虛擬化階段解決了任務(wù)跨平臺(tái)部署問(wèn)題，是當(dāng)前計(jì)算機(jī)虛擬化的最高階段，核心概念有虛擬機(jī)、沙箱、docker 等。以理論教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生開展物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)、通用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、云計(jì)算操作系統(tǒng)應(yīng)用，使系統(tǒng)軟件學(xué)習(xí)更有目標(biāo)性。

2.3 產(chǎn)教協(xié)同課程教學(xué)

“深化產(chǎn)教融合，促進(jìn)教育鏈、人才鏈與產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈有機(jī)銜接”是當(dāng)前推進(jìn)人力資源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的迫切要求，對(duì)新形勢(shì)下全面提高教育質(zhì)量、擴(kuò)大就業(yè)創(chuàng)業(yè)、推進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)、培育經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)能具有重要意義。現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展不僅僅是商品的生產(chǎn)和交付，更重要的是以技術(shù)為核心形成的社會(huì)分工體系和消費(fèi)群體。自主產(chǎn)業(yè)生態(tài)需要通過(guò)和高校合作培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)人才，通過(guò)職業(yè)認(rèn)證體系建立開發(fā)者職業(yè)上升通道，培養(yǎng)行業(yè)領(lǐng)軍人才。堅(jiān)持高校課程教學(xué)主導(dǎo)地位，貫徹實(shí)現(xiàn)學(xué)校立德樹人根本任務(wù)目標(biāo)的同時(shí)與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合延伸課程教學(xué)，把產(chǎn)業(yè)人才發(fā)展計(jì)劃與課程教學(xué)有機(jī)結(jié)合，例如圍繞某個(gè)方面、某個(gè)知識(shí)點(diǎn)改革課程教學(xué)內(nèi)容、引進(jìn)企業(yè)師資力量教學(xué)、引導(dǎo)學(xué)生積極參與操作系統(tǒng)開源設(shè)區(qū)建設(shè)、創(chuàng)造條件讓學(xué)生到相關(guān)企業(yè)研究實(shí)習(xí)、與企業(yè)聯(lián)合對(duì)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目訓(xùn)練。校企項(xiàng)目人才培育是以問(wèn)題為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)問(wèn)題的解決能力以及學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程一般包括項(xiàng)目需求分析、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)、項(xiàng)目部署和項(xiàng)目維護(hù)等。學(xué)生在參與產(chǎn)教融合課程建設(shè)過(guò)程中，可以將所學(xué)知識(shí)密切聯(lián)系產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，獲得產(chǎn)業(yè)資源、榮譽(yù)和獎(jiǎng)勵(lì)，為產(chǎn)業(yè)職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。教師在深度參與產(chǎn)教融合課程建設(shè)過(guò)程中能夠有機(jī)會(huì)參與企業(yè)科研項(xiàng)目，分享產(chǎn)業(yè)發(fā)展成果。相較于項(xiàng)目建設(shè)、校外實(shí)踐教學(xué)基地等產(chǎn)教融合形式，以課程為紐帶的產(chǎn)教融合是產(chǎn)教深度融合的重要體現(xiàn)，人才培育的長(zhǎng)期效益帶來(lái)的不確定性影響著產(chǎn)業(yè)對(duì)于課程改革的深度，學(xué)校育人主體地位是產(chǎn)教融合的關(guān)鍵。

3 產(chǎn)教融合課程評(píng)價(jià)

課程評(píng)價(jià)是課程建設(shè)的助推器，通過(guò)評(píng)價(jià)可以有效監(jiān)督日常教學(xué)達(dá)到鞏固整改提高的目的。產(chǎn)教融合操作系統(tǒng)原理課程評(píng)價(jià)采用四種形式：一是聽課評(píng)價(jià)，按聽課評(píng)價(jià)人分類包括教師、校企專家等聽課評(píng)價(jià)；按聽課評(píng)價(jià)目的分類有試講、比賽等聽課評(píng)價(jià)，重點(diǎn)是評(píng)價(jià)教師某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)技能，教師通過(guò)企業(yè)師資培訓(xùn)、取得職業(yè)認(rèn)證方可進(jìn)行授課；二是學(xué)生評(píng)教，即從學(xué)生視角判斷教師教學(xué)水平，包括教風(fēng)、教法和知識(shí)等方面，盡管學(xué)生評(píng)教廣受質(zhì)疑，但是學(xué)生作為教學(xué)服務(wù)的對(duì)象對(duì)教學(xué)發(fā)表觀點(diǎn)最有發(fā)言權(quán)；三是教學(xué)質(zhì)量考核評(píng)價(jià)，重點(diǎn)考查教師一段時(shí)間的教學(xué)績(jī)效，包括取得成果的數(shù)量和效率兩個(gè)方面；四是課程量表評(píng)價(jià)，包括教學(xué)隊(duì)伍、教學(xué)條件、教學(xué)建設(shè)與成果、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與考核方式、教學(xué)效果等評(píng)價(jià)，在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)課程建設(shè)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。前三種形式以教師要素為中心進(jìn)行課堂評(píng)價(jià)，最后一種形式以課程為中心包含六個(gè)要素評(píng)價(jià)，基于要素設(shè)計(jì)量表由校企專家共同參與評(píng)價(jià)有利于指導(dǎo)課程建設(shè)，有利于課程規(guī)范化建設(shè)，但長(zhǎng)此以往教師對(duì)量表的依賴，短板效應(yīng)明顯，需要建立更加穩(wěn)定校企理事會(huì)機(jī)構(gòu)定期對(duì)評(píng)價(jià)量表進(jìn)行更新。

4 結(jié)束語(yǔ)

自主技術(shù)生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大離不開人才的支撐，大力發(fā)展產(chǎn)教融合促進(jìn)人才鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)合既是自主技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，也是新時(shí)代人才培養(yǎng)質(zhì)量提升的需要。調(diào)研國(guó)內(nèi)操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，突破操作系統(tǒng)原理課程理實(shí)交融瓶頸，以工程思維全面梳理課程建設(shè)內(nèi)涵，建設(shè)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)導(dǎo)向的操作系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐，通過(guò)課程創(chuàng)新評(píng)價(jià)形成課程建設(shè)閉環(huán)，達(dá)到產(chǎn)教融合課程建設(shè)的主體多元化，人才培養(yǎng)目標(biāo)向產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略需求轉(zhuǎn)變，知識(shí)體系與產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)接，課程評(píng)價(jià)與人才職業(yè)發(fā)展對(duì)接。