新工科理念下Linux操作系统课程体系思考与探索

阮晓龙，许成刚，孙高强

（河南中医药大学 信息技术学院，河南 郑州 45000）

0 引 言

Linux操作系统是全球最具影响力的开源操作系统，其软件自由、源码公开、性能高效、安全性强，便于定制和再开发[1]。互联网时代下，Linux操作系统更是从最初的服务器领域迅速扩展到互联网、嵌入式系统、桌面系统、移动终端等多个领域，人才市场对Linux系统的管理与维护人员需求也越来越大。许多高校相继开设了Linux操作系统的课程，并且该课程已经成为计算机相关专业的专业必修课[2]。

Linux操作系统是一门实践性课程，需要的不仅仅是理论知识讲授，更多还是在具体操作中综合运用所学知识分析问题、解决问题。因此，Linux操作系统的教学必须有利于培养学生的实践能力、分析问题能力、开拓创新能力。如何在新工科理念的指导下将技术的最新发展，行业对人才的最新要求引入到教学过程，更新Linux操作系统的教学内容和课程体系，建成满足行业发展需要的课程和教材资源，打通“最后一学里”，是Linux操作系统教学中需要思考和解决的问题。

1 课程现状与困境

对于习惯Windows操作系统的学生来说，Linux操作系统是一个复杂而难懂的操作系统，其使用门槛较高，操作命令又比较多，课程的教学效果并不理想。在Linux操作系统课程教学中普遍存在以下几点问题。

（1）教学设计基础原理多，应用内容少。以前Linux的教学内容大部分为基础原理，教师通过PPT、课堂讲授等方式进行讲解，但却缺乏对Linux操作系统应用的讲解与实验。

（2）课程内容工具命令多，系统部署少。Linux操作系统中存在的大量命令进行各种操作，教师在教学过程中往往只注重工具命令的讲解，很少带领学生演示并查看命令的执行效果和应用场景。

（3）学生学习耳听眼看多，实际动手少。Linux操作系统在进行教学时均使用教师讲授的方式进行，整个学习过程中学生通常只是被动地接受老师知识的灌输，亲自动手主动参与实践的机会很少。

（4）考核效果模糊评价多，量化考核少。前期的Linux操作系统教学中，课程考核采用课程设计的方式进行，主观性较高，考核标准比较模糊、无法量化，很难获得学生对知识掌握的真实情况。

Linux操作系统入门难度较大，不容易掌握，具有知识点繁杂、工具命令繁多等特点，教学难度大，教学中存在着以下几点困境。

①Linux教学内容宽泛，涉及的基础知识较多，学生学习的起点较高，初学阶段较为吃力[3]；②Linux的基础命令和基本工具多，知识相对零散，知识体系不够严谨，在学习时很难快速形成完整知识体系和宏观认识；③Linux在企业级应用多，教学内容必须和企业级应用相结合进行设计，才能够提高课程教学的有效性，但这一要求进一步提升了课程的教学难度和学习难度；④Linux在消费级市场应用较少，虽然在移动设备上有所应用，但是系统的变形多、衍生多、发行版本多，使得学生对操作系统的认识不能够完全统一，教学内容不能够形成标准模式和流程规范；⑤Linux作为最大的开源操作系统，绝大部分的操作都具有独特性，例如命令格式不统一、同一目的有多种实现方式等，使得学生无法进行标准化学习，对经验和试错能力要求较高，学习过程容易产生迷茫等[4]。

2 教学内容的改革

2.1 原则和思路

教育部新工科建设的战略要求高校将新兴技术、企业对人才的新要求引入到教学过程，结合学校自身情况，进行Linux操作系统教学体系改革，应该遵循以下几个原则。

（1）以学生为中心，帮助学生走好第一步。Linux操作系统与其他课程的不同之处在于，要把学生从熟悉的Windows环境转换到Linux环境中，改变学生对计算机的操作习惯。这就需要以学生为中心，综合考虑学生的学习能力、接受能力以及适应能力，因此教学的起点要低，帮助学生走好第一步。

（2）不仅要讲授知识培养内容，还要传播开源思想和文化。Linux操作系统最大的特点是开源，这也是Linux发展快速的原因之一。在Linux操作系统的教学过程中，不仅要传授学生Linux操作系统的理论知识，而且要传播开源思想和文化。

（3）教学内容按照应用实际进行选择，为用而学讲求实效。Linux操作系统的教学内容一定要满足行业对人才培养的最新要求。Linux操作系统内容丰富且技术更新快，而教学课时有限，加上实验条件限制，不可能在课程中学习太多的Linux操作系统技术[5]。因此在教学过程中不能讲复杂且用处较小的知识，应当学习将来工作中经常用到的知识，达到所学即所用。

2.2 教学方法的改进

1）使用多种技术手段提高教学演示效果。

Linux操作系统是应用性课程，教学中的所有实验，都需要现场进行演示和讲解，尽量不抓截图讲操作，不用视频说流程。所有操作、命令都在现场逐步完成，通过大量演示可有效引导教学全过程。在进行教学演示时辅以云计算技术、虚拟化技术，解决多种平台、多种场景的演示，提高学生在课堂教学中的参与度。

2）使用开源软件提高教学活动的可执行性。

Linux操作系统中存在着大量功能性强、可靠性高的开源软件。在进行具体教学时可使用大量的开源软件，来支撑整个教学周期。如利用免费开源的桌面虚拟化软件（VirtualBox）、终端模拟软件（Xshell）、管理终端软件（Putty）等建设和完善教学环境。

2.3 教学内容的设计

1）教学内容知识结构。

Linux操作系统教学内容以“所学即所用”为指导思想、结合企业的人才需求，参考新工科培养建议中以工程能力为核心的培养理念、理论与实践相结合的教学模式，将教学内容分为4部分，见表1。

表1 教学内容的阶段和章节设计一览表

（1）操作系统基础知识阶段。该阶段主要学习Linux操作系统简介、安装和基本Linux命令，学习Linux操作系统网络配置，实现一个简单Linux服务器的安装部署与配置。

（2）常见服务器实现阶段。该阶段的教学内容主要为网站服务器的构建、文件服务器的构建、代理服务器的构建。通过3种常用服务器的构建，巩固前面学习的Linux操作系统的安装、网络配置和常用的Linux操作命令，并掌握常用的Linux服务器构建方法、步骤和原理。

（3）系统安全与基本管理阶段。该阶段的教学内容为Linux防火墙技术、Linux存储管理、文件管理、内存管理和进程管理技术。在这一阶段学习优化Linux操作系统的方式方法，提升系统的安全性和可用性。

（4）系统监控与运维阶段。该阶段的主要任务是系统监控、Shell编程、自动化运维。通过这些知识的学习，能够高效地管理和维护一台Linux服务器、一个Linux服务器集群、一个Linux数据中心。

2）教学内容。

本课程的教学内容共计13章，72学时，具体内容见表2。

表2 教学内容章节对比分析

（续表2）

3 取得的成果与进一步计划

3.1 取得的成果

Linux操作系统教学已经按照此次调整的内容进行设计和开展，有效地提升了教学内容的完整性和先进性，提高了教师的教学能力和技术水平，提高了学生的学习积极性，学生的学习态度得到了明显改善。学生对Linux操作系统的学习不再感到陌生、神秘，充满抵触情绪，而是能够主动地去实践、去探索Linux操作系统的知识、方法和思想，教学效果得到了显著的提升。

3.2 下一步计划

Linux操作系统的教学中仍存在的一些不足，如在实际教学过程中，由于课堂教学与实验教学时间有限，需要学生在课外时间进行额外的Linux操作系统技术的学习与操作，而教师无法监督到学生课外学习的情况，从而使得教学质量、进度无法评估。

在现场演示的时候学生能够认真参与其中，但是由于演示操作持续时间长且步骤复杂，学生课下进行实际操作时往往出现疏漏，无法完成对教师演示全过程的验证。

为了解决上述问题，下一步将计划录制教师演示时的操作步骤，形成一系列的操作教程视频，提供给学生进行实际操作的学习，并通过课程资源网站进行发布。建立一个Linux操作系统教学的学习平台，解决学生提出的各种问题，让学生课外学习能够顺利进行。同时，也可以对学生提出的问题进行收集，并在课程资源网站上提供解决方案，便于学生课外的自主学习。

4 结 语

综上，Linux操作系统的教学应该注重培养学生的综合素质和工程思想。在进行Linux操作系统课程体系改革时，结合实际应用和技术发展，全面调整了课程定位，完善并深化了理论和实验的教学内容，丰富了教学手段，并借助课程资源网站和开源软件等技术手段，提升了教学效果和学习氛围。

通过具体的教学实践，目前该课程的教学改革与探索效果良好，既激发了学生的学习兴趣，又极大地提高了教学质量和学生技能水平。