面向软件工程的Linux实验教学的探索与实践

田丽华　李晨　张玉龙

摘要：为了实现软件工程专业本科生的培养目标，满足社会对软件人才的实际需要，该文结合软件工程专业学生的实际情况和Linux操作系统实验课程的特点，主要从Linux实验教学的实验内容、教学模式与方法以及实验考核方式等方面对Linux实验教学的思路和方法进行了探索和实践，并展示了实验教学效果。

关键词：实验教学；Linux；教学模式

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）35-0080-02

Abstract： In order to achieve the training goal of software engineering specialty and meeting the practical needs of software talents， combining with the engineering need and applied need of software engineering and the teaching practice of the Course of Linux Operating system in our school， new concepts and new ideas about the experimental teaching of the course have been explored and researched from the aspect of teaching content， teaching models， the organization of teaching and so on. The effect of experiment teaching is given finally.

Key words： Experimental teaching； Linux operating system； Teaching model

1 引言

操作系统原理是高等院校软件工程专业非常重要的一门专业必修课，在软件工程专业的课程体系中的地位举足轻重。该课程不仅是理论性很强的课程，而且也是实践性很强的课程。因此大多数高校都将Linux相关课程作为对操作系统原理课程的实验和实践性补充[1-5]。但是大部分Linux实验课程主要为验证理论课的相关内容而设立[6，7]，缺乏综合性、设计性、创新性的实验。这就导致学生对实验过程不求甚解，缺乏对实验的主动思考，无法很好地培养创新能力和实践动手能力。

软件工程专业对学生的实践能力要求较高，其培养方案强调要强化实践教学，提高学生的实践能力、工程能力和创新能力[8]。针对软件工程专业学生的特点，以及在Linux操作系统实验教学中存在的问题，本文主要探讨了如何组织和开展Linux操作系统实验教学以提高软件工程专业学生的实践动手能力和创新能力，达到软件工程专业综合实践创新能力培养的目标[9]。

2 优化实验教学内容，形成合理有效的教学层次

Linux作为一个庞大而复杂的操作系统，涉及很多方面的知识，内容比较多且繁杂且难度深浅不一，初学者会感到无从下手。因此在安排教学内容时，我们按照由浅入深、由易到难、由基础到综合、由验证到设计来进行组织和优化。结合软件工程学生的特点，在实验课程中，整体上加强了实践应用环节的训练，围绕具体项目增加了综合性、创新性的实验内容，通过具体的实验锻炼学生的分析设计、创新能力和解决实际问题的能力。

优化后的Linux操作系统实验教学内容分为4个层次。第1个层次在虚拟机中构建Linux实验环境，要求学生会按照Linux系统，并掌握基本的Linux操作命令；第2个层次结合Linux操作系统实例，引导学生围绕操作系统的主要功能进行验证，包括进程管理、处理机管理、存储器管理、文件管理、设备管理等，从而使学生进一步了解和掌握操作系统的本质；第3个层次针对企业的一些具体项目需求和应用场景，让学生利用Linux操作系统完成相应的系统管理和网络服务功能，主要是一些综合性、设计性的实验，包括网络配置、各种网络服务器的构建、远程访问控制、数据库配置等内容，让学生了解企业实际需要，解决实际问题，从而提高学习兴趣；第4个层次是Linux shell编程、Linux应用程序设计。通过这一系列实验能够提高学生运用Linux解决实际问题的能力以及开发系统软件和应用软件的能力。对于学有余力的学生，教师可以鼓励其进行更深层次的学习，阅读、分析Linux源代码，掌握Linux的设计思想和整体架构，在此基础上编写一些驱动程序，从而培养学生的自主研究和创新能力。

3 改进教学模式和方法，适应软件工程专业特点

在实验内容优化的过程中，我们把实验内容分成了不同层次，每个层次的难易程度和要求也不尽相同。因此在开展教学的过程中，针对不同层次的实验内容，应该采用不同的教学模式和方法。

经过我们长期的探索和经验积累，在实验课程中我们主要采用了两种教学模式。一种是采用“内容讲解—教师演示—学生实践—现场指导—现场考核”的教学模式，这种方式适合前两个层次的教学内容，通常以个人为主体完成实验。在内容讲解环节，通常采用案例教学法，对案例进行讲解和演示，然后要求学生进行实践，在学生实践的过程中，教师及时解答实验过程中碰到的问题。最后对学生完成情况进行考核和评价。例如，在讲解系统命令时，单纯讲解命令本身比较枯燥，且多个命令也不容易记住。因此我们采用案例教学法将一些相关命令串起来，针对一个具体的情景来学习一组相关命令，让学生在案例演示的过程中掌握相关命令，比单纯讲单个命令有更好的学习效果。比如对于用户和组的管理，可以针对批量创建用户和组的具体情境，将相关命令组织成一个案例来进行实验教学。

另一种教学模式主要是针对后两个层次的教学内容，这通常是一些综合性、设计性的题目，需要2-3人合作完成。我们采用“项目引导—分析讨论—讲解示范—项目实践—项目考核”的教学模式，首先由老师给出实验的具体需求和用到的相关知识点，然后学生分组对实验具体实现细节展开分析和讨论，确定实验方案和步骤，并进行实验验证和结果分析。最后教师对整个小组的实验分工和完成情况进行考核和评价。

在这个阶段，通常我们以企业真实项目需求为背景，采用基于项目驱动的教学模式开展实验教学工作，让学生带着任务在探索中学习。例如，很多企业都需要提供文件共享服务，我们以企业文件共享需求为背景，要求学生给出解决方案。NFS、FTP、Samba都能提供文件共享服务，但是每一种方式都有其适用性和特点。教师首先讲述这几种文件共享服务的相关技术和适用情况，然后让学生根据企业的具体情况和需求选择合适的文件共享方式为企业提供文件共享服务。学生以小组为单位进行实验，并以组为单位进行实验展示和评价。在实践过程中可以通过询问老师、上网查阅资料以及和同学进行交流等方式对遇到的问题进行不断地探索和实践，最终完成项目任务。这种教学模式增加了学习的乐趣，提高了学生的积极性和主动性，培养团队合作精神，让学生在实现具体项目的过程中锻炼分析问题和解决问题的能力。

4 完善教学评价体系，构建全面合理的考核方式

考核是教学工作中不可缺少的重要组成部分，也是检查和评价教学效果的重要手段。软件工程专业要培养实用型、工程型的软件专业人才，更强调学生的动手和应用能力，因此在考核时我们加强了对过程的考核，全面考察学生的动手能力、应用能力以及团队合作能力。

学生的成绩由平时出勤、实验完成情况、项目答辩情况和期末综合考核几部分组成。平时出勤情况占总成绩的10%，主要反映学生的态度和出勤情况。实验成绩占30%，主要考察前两个层次实验内容的个人完成情况，即每个学生在课堂实践环节完成实验的情况以及课下完成实验报告的情况。项目答辩占30%，主要考察后两个层次实验内容的小组完成情况，以小组为单位进行项目展示和答辩，考察小组解决问题能力以及团队合作的能力。期末综合考核占30%，内容涵盖所学知识，主要考查学生对相关知识的掌握以及解决具体问题的实际动手能力，采用大作业及上机方式进行。

在Linux实验课程考核中，我们主要侧重于对学生实践动手能力、解决问题能力、创新能力以及团队协作能力的考核，这种考核方式能够更全面地评价学生，提高教学质量。

5 实验教学效果

2015年春季为我校软件学院大三学生开设了Linux操作系统实验课程，将上述探索应用到具体实验课程中。课程结束后，我们对选修该课程的74名学生进行了调查。请他们从教学内容、教学组织、教学效果等方面谈谈自己的感受。大多数学生表示实验内容丰富，对授课方式和考核方式表示满意，学到了很多实用的知识。也有学生反映实验课时偏少，希望增加课时，增加课堂演示等。在我校的评教系统中，从实验准备、实验指导、问题解决、实验报告、技能考核等几个方面进行评价，学生对该门课程的最后综合打分是94.59分。

总体来说，学生的评价较好，表明我们对课程的改革取得了一定的成效。后续我们会继续进行探索和实践，以期获得更好的教学效果。

6 结语

Linux操作系统是软件工程专业实践性很强的一门课，我们从实验内容、教学模式、教学组织和考核方式等方面进行了有益的探索和实践，逐渐形成了一套针对软件工程专业学生的行之有效的方法。在教学过程中注重能力培养，侧重过程评价和考核，调动了学生的积极性，提高了学生的分析和解决问题的能力，收到了较好的教学效果。在今后的教学中，我们会继续进行探索和实践，培养符合社会需要的软件工程专业人才。

参考文献：

[1] 王克朝，王甜甜，宗明魁，等.面向能力培养的“Linux应用”课程教学改革[J]. 计算机教育，2013（6）：76-79.

[2] 王继魁，徐巨峰.高校Linux课程改革及教学模式的探索[J].吉林师范大学学报：自然科学版，2010（4）：154-156.

[3] 李季辉，王常武，于家新. 基于项目式教学的Linux应用技术教学改革[J]. 计算机教育，2015（1）：99-101.

[4] 赵勍邶，刘雪娟. 以项目和任务为载体的Linux教学模式探索[J]. 中国电力教育，2014（2）：137-146.

[5] 王琳， 马晓娜， 孙峰，等. 嵌入式系统专业中Linux操作系统教学研究与设计[J]. 计算机教育，2014，（24）：77-81.

[6] 陆松年，潘理，龚玲. 电子信息类专业操作系统实验课程的设计和实践[J]. 实验室研究与探索，2011，30（8）：147-149.

[7]葛艳，杜军威，江守寰，等.“操作系统原理”层次化实验教学环境的构建[J].实验室研究与探索，2012（6）：59-61.

[8] 陈朔鹰，赵小林.建立软件实践课程体系，全面培养工程型人才[J].计算机教育，2008（7）：14-18.

[9] 张希谊，张毅.以实践教学为导向的软件工程专业人才培养方案[J].重庆理工大学学报：社会科学，2011， 25 （10）：131-133.