OBE理念下Linux操作系统课程群建设探索

戴家树 严楠 李钧 刘涛

摘要：为进一步落实工程教育认证理念，从学生能力达成角度出发，软件工程专业开展课程群建设研究。软件工程专业以Linux操作系统课程群为先期探索，重构了Linux操作系统课程群的理论课程体系和实践课程体系，研究了课程群目标达成的评价体系，同时就课程群的课程思政建设进行了相应探索。经过前期实验性探索，取得了一系列课程群建设经验，为工程教育认证背景下的课程群建设改革提供了一定的借鉴意义。

关键词：操作系统;Linux;嵌入式;课程群;工程教育认证;课程思政

中图分类号：G642     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）13-0175-03

1 引言

工程教育专业认证是一种当前国际上广泛应用的教学质量保障制度。在国内，以其“学生为中心，面向产出，持续改进”先进教育理念得到了广大教育工作者的认可。2016年，我国正式加入《华盛顿协议》，与国际教育强国间实现了工程教育本科专业学位的教育互认。

工程教育认证理念的核心是通过培养学生解决复杂工程问题的能力来实现毕业要求和培养目标的达成。传统课程体系中单门课程理论知识体系相对独立，实践环节中独立的课内实验、课程设计等无法独立培养学生综合性解决复杂工程问题的能力。而课程群的建设可以有效整合课程群内课程体系，打通能力培养的瓶颈，在课程群内有效地衔接了学生能力培养的过程。课程群的建设符合从能力达成角度考核学生毕业条件达成的先进认证思路。课程群的相关建设，目前已经有高校进行了实验性的探索，如华南师范大学的项目式课程群建设[1]，曹步文[2]等进行了课程群的育人模式探索。汪加楠[3]等也进行了基于課程群的教学改革。安徽工业大学[4]针对课程群的划分，整合课程群的资源进行了一定的尝试。面向新工科的课程群建设也进行了相应探索[5]。

Linux操作系统以其开源的自由软件身份受到了广大程序员的喜爱。软件工程专业面向软件产业，Linux操作系统及其相关方向是本专业学生就业的重点方向之一。关于Linux操作系统的课程群和课程体系改革也进行相应的探索[6-8]。本文从工程教育认证角度，针对Linux操作系统课程群的理论课程体系、实践课程体系、课程群的目标达成以及相应的课程思政元素建设进行了相应探索。

2 OBE理念下Linux操作系统课程群的理论教学体系建设

2.1 Linux操作系统课程群构建

课程群是从知识体系角度进行的一种课程体系重构模式，将课程体系中课程内容和知识层面具有逻辑联系的课程组合而成。Linux操作系统由于其独立的运行环境和架构，使得其构成了独立的知识体系。软件工程专业在基于OBE的工程教育认证理念下，以IT企业对人才的需求为导向，考虑Linux相关方向就业方向，在面向产出的人才培养模式中明确了Linux操作系统课程群的构成。课程群由操作系统、Linux操作系统与程序设计、嵌入式程序设计、Linux操作系统与程序设计课程设计四门课程组成。其中操作系统和Linux操作系统与程序设计为学科基础课，嵌入式程序设计为选修课，Linux操作系统与程序设计课程设计为实践性环节。

2.2 Linux操作系统课程群理论教学体系

软件工程专业成立了Linux操作系统课程群教学团队，该团队由5名教师组成，团队成员针对以上4门课程中的理论知识点，构建了操作系统理论基础、shell程序设计、Linux系统中C语言程序设计、Arm-Linux平台四个核心知识模块，对知识点进行了融通和衔接。依据以上四个知识模块，重构了课程群内理论知识点，以知识模块化的形式重构了课程群内理论教学体系，并在课程群内部详细明确了各个教学内容间的知识相关性、互补性以及先修后继关系。

3 OBE理念下Linux操作系统课程群实践教学改革

3.1 Linux操作系统课程群实践教学环节构建

工程教育专业认证注重培养学生解决复杂工程问题的能力，软件工程专业更是与动手实践联系最紧密的专业之一[9]。实践课程体系直接影响到学生动手能力的培养以及今后的就业水平。从培养学生工程实践能力和创新能力的角度看，实践教学要比理论教学更为有效。为此，Linux操作系统课程群对应于课程群的理论知识模块，重构了课程群内实践课程体系，构造了课程群课内实验教学和综合性课程设计实践教学环节。

3.2 Linux操作系统课程群实践教学体系

软件工程专业将原有课程群内的课内实验教学环节打通，结合软件工程专业人才培养目标，确定实践教学体系和教学内容，构造了课程群内实践教学环节。对应于理论教学环节的知识模块划分，从实际动手操作角度，依据四个知识模块，打通课程群实践教学环节，建设三个层次的实践教学体系。

首先，建立了验证型实验模块，主要为Linux操作系统基本操作实验模块，通过基础性的实验操作，验证和掌握课堂讲授的Linux操作系统的基本操作，目的是让学生能掌握有关计算机系统的理论知识，理解操作系统的工作原理。帮助学生建立起一个有关计算机操作系统的整体观念，为今后从事Linux操作系统或在Linux环境下进行相关软件开发奠定良好的基础。

其次，建立了设计型实验模块，主要是学生掌握Linux系统中的Shell程序设计和Linux系统中C语言编程方法，嵌入式Linux下程序设计，确立Linux系统中程序设计的思维方式。培养学生在Linux操作系统中进行系统开发的程序设计能力，并能进行详细分析。

再次，建立了综合型课程设计模块，设计了十个基于Linux操作系统进行开发的课题，该课程设计是课程群中三门理论课程课堂教学以及课程群内实验教学的延续与补充，是对学生巩固所学Linux操作系统的基础知识、进行Linux程序设计的专业基本技能训练、培养实践动手能力、理论联系实际的重要实践课程。该综合型课程设计的任务是通过独立实训课题，使学生进一步加深和巩固Linux操作系统中程序设计能力，培养学生解决实际工程问题的能力。

最后，除了课程群本身实践教学环节以外，通过各类软硬件相关的学科竞赛和毕业设计等实践教学活动，逐步提升形式完备的实践能力培养体系，将创新能力培养贯穿整个学生培养周期，促成学生形成创新愿望，具备创新意识，从而培养软件工程专业学生的解决复杂工程问题的能力。

软件工程专业Linux操作系统课程群实践教学体系如图2所示。

4 OBE理念下Linux操作系统课程群达成评价体系

为了有效支撑软件工程专业毕业要求的达成，推进课程群教学改革，软件工程专业探索了新的毕业要求达成评价体系，以课程群支撑毕业要求的达成。Linux操作系统课程群支撑软件工程专业的毕业要求四个达成。

4.1 Linux操作系统支撑毕业要求

Linux操作系统课程群在专业教学指导委员会的指导下，重构了课程理论体系、实践教学体系，支撑了四个毕业要求的达成，分别如下。

GR1：工程知识。能够运用数学、自然科学、工程基础和专业知识解决软件工程领域中的复杂工程问题。

GR2：问题分析。能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析软件工程领域中的复杂工程问题，以获得有效结论。

GR3：设计与开发解决方案。能够针对软件工程领域中的复杂工程问题，设计满足特定需求的解决方案，包括系统、模块和流程，能够在设计开发环节中体现创新意识，并考虑设计方案对社会、健康、安全、法律、文化以及环境的影响。

GR4：研究。能够基于科学原理，采用科学方法对软件工程领域中的复杂工程问题进行研究，包括技术选型、搭建实验平台、设计实验、分析与解释数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。

4.2 Linux操作系统课程群目标

Linux操作系统课程群教师组在专业教学指导委员会指导下，重构了学生能力培养体系。在课程群的建设体系下，依据成果导向理念，面向工程教育专业认证，课程群依据支撑的毕业要求，确定对应的课程群目标，教师根据对支撑的毕业要求指标点以及课程群目标的理解，经专业教学指导委员会指导，确定每个课程目标在达成度计算时具有不同权重值，课程达成度依据课程目标和权重计算获取。

Linux操作系统课程群目标如下。

CGO1：理解操作系统的层次结构、掌握操作系统主要核心原理，如进程、存储、设备及文件管理等，具备能够根据工程实践的实际需要选择相应的操作系统的能力。

CGO2：理解操作系统的设计方法及思路，掌握操作系统主要功能模块的设计和实现方法，具备根据不同应用场景选择相应的算法，具备在实现过程中能够对其进行分析，比较和改进的能力，同时具备对操作系统的性能进行分析的能力。

CGO3： 理解并掌握Linux操作系统的基本操作，shell程序设计和Linux系统中C语言程序设计的基本原理和方法，能够针对实际工程需求，根据实际工程问题涉及的数据和API接口函数，设计相应的实验方案，完成详细的系统设计。

CGO4：培养学生的问题分析能力，在Linux操作系统中，能够针对具体问题进行分析，灵活制定实验计划，开展实验并分析。

4.3 Linux操作系统课程群目标达成评价

为了检验课程目标达成度，评价学生学习成果达成度。考核环节包括平时成绩和期末考试成绩，总评成绩以百分计，满分100分，平时成绩由课堂表现、作业、实验组成。各个评价环节支撑部分课程群目标。目前一轮完整的课程群教学正在进行中，待课程群教学环节全部结束后将进行课程群建设的内容達成评价。通过进行校企合作，调查问卷等形式进行课程去达成的外部评价。

通过研究课程群建设的内部评价和外部评价形成课程群的达成闭环反馈，从而衡量专业培养目标的达成，调整培养目标、完善毕业要求、优化专业课程体系，提高人才培养质量。

5 Linux操作系统课程群课程思政建设探索

为落实全国教育大会精神和《中国教育现代化2035》要求，教育部、工业和信息化部联合制定了一系列相应措施，已经将软件产业上升为国家战略层面。而操作系统作为计算机软件的核心，更是国产化的重中之重。

软件工程专业为适合新时代人才需求，将“立德树人”目标作为专业培养的首要目标，并且在培养方案中的课程体系设置中，时刻体现“立德树人”指导思想。Linux操作系统课程群更是软件工程专业进行“立德树人”，课程思政建设的重点[10-12]。

在Linux操作系统课程群构造之初，课程群进行改革之前，课程组教师就相关课程思政元素进行了深入讨论，确立了培养学生良好生活、学习习惯;提升学生个人品德修养，树立正确人生观、价值观，具备高度社会责任感，为建设国产化操作系统和培育国产化操作系统生态圈而努力奋斗的学习目标。

课程组在日常理论和实践教学环节中，引入信创产业发展前景，通过线上线下，理论课与实践课不同授课方式进行了课程思政教学。其中，实践性环节在课内实验和课程设计中，均设计了信创产业相关的实验题和课程设计课题。从理论到实践一体化实现课程思政教学。

6 结论与展望

面向工程教育专业认证，软件工程专业以成果导向为核心理念，积极探索课程群教学体系改革。Linux课程群由于其独立知识结构便于进行教学改革。软件工程专业在实际教学过程中，组建了Linux操作系统课程群教师组，明确了课程群组成，以知识模块的形式重构了课程群的理论教学体系，以能力模块的形式重构了课程群的实践教学体系。同时，在专业教学指导委员会指导下，确定了课程群支撑的毕业要求和课程群自身的教学目标，建立课程群达成评价体系。Linux操作系统课程群的建设探索可以从更合理的角度探讨工程教育认证下的课程体系教学改革，从能力评价角度更好地支撑毕业要求和培养目标的达成，提高人才培养质量。

参考文献：

[1] 张锦，蔡美玲，杨晓春，等.基于课程群的项目式软件工程课程教学模式[J].计算机教育，2019（8）：45-50.

[2] 曹步文，阳王东，肖赛男.基于专业课程群建设的育人模式探索[J].计算机教育，2021（9）：67-70.

[3] 汪加楠，郭磊，刘家磊，等.基于OBE-CDIO模式的软件工程专业课程群教学改革[J].电脑知识与技术，2020，16（35）：67-68，73.

[4] 陈业斌.软件工程专业课程群及课程组建设研究[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2019，36（1）：62-63.

[5] 谢雅，王京文，唐志航，等.新工科背景下软件工程专业软件工程课程群构建与研究[J].湖南工程学院学报（社会科学版），2019，29（4）：109-113.

[6] 费选，余仁萍，赵玉娟.工程教育认证背景下Linux课程体系建设与教学改革研究[J].教育教学论坛，2020（20）：194-196.

[7] 赵谢秋，顾维彬，张淑英.“互联网+教育”模式下Linux课程群建设与教学模式研究[J].福建茶叶，2019，41（3）：214-215.

[8] 林为伟，张栋，叶福玲.工程教育认证驱动下的软件工程实践课程改革[J].计算机教育，2019（4）：159-162.

[9] 邓娜，林松，熊才权，等.工程教育认证下基于项目驱动的软件工程教学设计[J].计算机教育，2019（1）：104-107.

[10] 桂小林，吴福英，易玉根，等.课程思政背景下的混合式教学模式实践——以Linux基础课程为例[J].计算机教育，2021（9）：1-5.

[11] 徐建华，唐丛洁.“LINUX操作系统”课程思政探索与实践[J].电脑知识与技术，2021，17（20）：255-256，262.

[12] 刘辉，肖云星.Linux操作系统课程的思政建设思考[J].新课程研究，2021（17）：29-31.

【通联编辑：梁书】