基于項目驅動的Linux操作系統教學研究

印玉蘭，趙艷紅，戴鳳娜

（1.安徽理工大學理學院 安徽淮南 232001；2.趙艷紅 安徽科技學院 理學院，安徽鳳陽 233100）

基于項目驅動的Linux操作系統教學研究

印玉蘭1，趙艷紅2，戴鳳娜1

（1.安徽理工大學理學院 安徽淮南 232001；2.趙艷紅 安徽科技學院 理學院，安徽鳳陽 233100）

針對Linux操作系統教學方法的研究，提出了基于“項目驅動”的教學模式。從項目設置、教學準備、項目實施、成績評價等方面介紹了項目驅動教學法。基于項目驅動的Linux操作系統教學法能提高學生學習的積極性和興趣，有助于培養學生獨立分析問題、解決問題的能力，培養學生的思考、動手能力和創新能力，教學效果好。

Linux；操作系統；項目驅動

1 引言

Linux以高效性和靈活性著稱，它能夠在PC計算機上實現全部的Unix特性，具有多任務、多用戶的能力。Linux是在GNU公共許可權限下免費獲得的，是一個符合POSIX標準的操作系統。Linux操作系統軟件包不僅包括完整的Linux操作系統，而且還包括了文本編輯器、高級語言編譯器等應用軟件。它還包括帶有多個窗口管理器的X-Windows圖形用戶界面，允許我們使用窗口、圖標和菜單對系統進行操作。隨著開源軟件在世界范圍內影響力的日益增強，Linux在嵌入式、服務器、桌面、行業定制等領域，已經獲得了令人矚目的成就。［1］

為適應Linux快速發展對技術人才的迫切需求，很多高校開設了Linux相關的課程。但是學生學完之后，能學得多深入，是一個問題。以往的Linux教學方法有多媒體教室講課、學生上機訓練、綜合實訓，其缺點是學生學完這門課程后，對操作系統的理解、掌握還僅限于用戶級的水平，只能將操作系統當作一個資源管理者使用，很難達到程序員級的水平，把操作系統當作是一個與計算機硬件等價的可擴展、可開發的計算平臺來使用。如何才能讓學生真正學懂、掌握操作系統的體系結構理論，并通過實驗教學得以鞏固提高，為今后的學習、發展打下堅實的理論基礎。針對這個問題，我們對Linux操作系統教學進行了認真的研究，將項目驅動教學法引入教學，將傳統的學科體系中的知識內容轉化為若干個教學項目，圍繞項目組織和開展教學，使學生直接參與項目全過程從而解決問題，取得了較好的效果。［2］

2 項目驅動教學法

項目驅動式教學法是在建構主義學習理論的指導下，師生通過共同實施一個完整的“項目”工作而進行的教學活動。它綜合了當前傳統探究教學、任務驅動教學和案例教學的特點，旨在把學生的學習訓練有效融人工程任務完成的過程中，讓學生積極地學習、自主地進行知識的建構，所有教學活動都是圍繞真實的項目展開的。

與傳統式教學相比，項目驅動式教學有其優越性。［3］

2.1 項目驅動式教學以教學項目為主線來組織教材內容

項目驅動式教學依據教學目標，將教材內容組織成教學項目，每個教學項目會從橫向方面拓寬知識面，縱向方面難度依次遞進，打破了傳統教學以教學單元為順序的教學模式，能夠提高學生的動手能力，及解決問題的能力。

2.2 項目驅動式教學以教師為主導、學生為主體，激發學生學習興趣

在傳統的教學中，以教師講授為主，學生被動的接受，屬于滿堂灌的類型。項目驅動式教學中，教師不再主宰整個教學過程，教師的主要任務在于啟發、引導學生解決問題，幫助學生完成項目任務。這樣的“以教師為主導、學生為主體”的教學模式能夠使學生的積極性得到充分的發揮，既提高了學生解決問題的能力，又增強了他們的學習興趣。

2.3 項目驅動式教學通過項目設計增強學生的團隊合作精神

驅動式教學中，每個項目難度上具有遞增型，當基本項目完成后，每個項目的最后都會設計一個綜合性的問題讓學生去解決。根據綜合性問題的難度，劃分小組，一般三到五人一組，每組選定一名小組長，由組長負責組內的分工合作事宜。讓學生在項目的開展過程中，學習如何與團隊成員合作，如何面對同其他隊的競爭。每組要將問題的解決過程及結果總結成報告。

2.4 項目驅動式教學能通過多元的方式對學生成績進行評價

傳統式教學模式注重理論知識的系統傳授，評價方式單一。項目驅動式教學中，課程的教學主要是圍繞項目的設計與解決進行的，項目的完成是通過團體合作完成，因此，評價應由平時成績、課程設計成績、期末考試成績等部分組成，成績評價實現多元化。

3 項目驅動式Linux操作系統教學的過程設計

項目式驅動教學過程的設計要注重以學生學習為主體，以教學項目為中心，提高學生的動手能力，增強學生的學習興趣，使學生在學習中獲得成就感，激發學生不斷學習的欲望。

3.1 項目驅動式教學的項目設置

Linux操作系統課程教學采用循序漸進的方法，以項目作為驅動，打破書本上原有知識單元的界限，將各部分知識分解成一個個知識點，為了完成一個項目任務，抽取每個部分的不同知識點加以組合。在項目選取上盡量貼近企業的實際應用需求，針對操作系統的主要部分來設計幾個階段項目，通過親自實踐，使學生深刻理解Linux操作系統的構成及運行。項目設置如下：

項目1：Linux使用基礎

項目2：進程管理

項目3：進程間通信

項目4：內存管理

項目5：模塊編程

項目6：設備管理

項目7：文件系統

圖1 Linux操作系統課程項目關系圖Fig.1 Linux operating systems course project diagram

項目之間的關系如上圖所示。每個項目可以劃分為若干個任務，且具有實踐性。將基礎知識、命令知識、程序等知識點穿插在各個項目中，讓學生在項目訓練中理解、掌握和運用這些知識點。項目的設計，橫向上應該具有拓展性，使學生能夠得到啟發；縱向上應該由淺入深，由易到難，引導學生一步一步地學習，充分調動他們的積極性。

3.2 項目驅動式教學的過程設計

根據驅動式教學的思想，Linux驅動式教學過程可以分為三個階段：教學準備、項目實施、成績評價。現以“項目2：進程管理”為例說明此教學過程。

3.2.1 教學準備

教學準備是實現任何教學目標的前提和保證，認真鉆研教材，深刻領悟課程標準，熟悉教學內容。根據Linux操作系統課程的特點和教學要求，結合學生的具體情況，設計教學目標、進程和過程。首先鉆研Linux操作系統教材，編寫好項目任務書。由Linux操作系統課程組的教師，根據多年的教學經驗及學生實際情況，編寫了Linux操作系統項目指導書，讓學生學習有材料可依據。其次根據教學內容量、學生的接受能力及學時數，指定教學進度。教學過程，可以根據實際情況適當進行調整。再次根據前面的材料，結合學生的情況和項目的需求設計教學過程。

項目2：進程管理

項目目的：研讀Linux與進程相關的源程序，理解源程序的設計思想和編程技巧；加深對進程概念的理解，明確進程和程序的區別；學習和掌握進程控制的基本和常用的系統調用，fork（ ）、wait（ ）、sleep（ ）、exit（ ）、exec（ ）。

項目內容：進程是操作系統中最重要的概念，也是學習現代操作系統的關鍵。通過本次實驗，理解進程的實質和進程管理的機制。在Linux系統下實現進程從創建到終止的全過程，從中體會進程的創建、父進程和子進程的關系、進程狀態變化。要求父進程創建兩個子進程，由子進程各自從控制臺接收輸入一個字符串，保存在各自的全局字符串變量中，然后正常結束。父進程調用調用waitpid等待子進程結束，并分別顯示每個子進程的進程標識號和它所接收的字符串。

學時數：2學時。

3.2.2 項目實施

教師教的過程以“導”為主，注重對學生的引導。項目由教師提出問題，演示設計與制作過程，講解知識點，教師可以將要完成的項目、設計制作過程和涉及到的知識點，提前布置給學生，讓學生課下通過自主學習來完成項目。

項目2：進程管理

教師講解知識點：

進程的創建：fork（）

進程的等待：wait（）

進程的執行：exec（）

進程的結束：exit（）

演示以下實例的設計過程：

（1）調用fork（）創建一個子進程，改變在父進程創建子進程之前定義的data的值，觀察該變量在子進程和父進程中的值。

（2）父進程創建子進程后等待子進程結束，并顯示子進程結束時的信息。

（3）在程序中直接調用execv啟動shell命令ps查看系統當前的進程信息。這個程序的執行效果就如同直接鍵入ps-ar一樣。

（4）用兩次調用fork的方法，處理父進程等待子進程及子進程稱為“ZOMBIE”。

學生學習的過程以“練”為主，提高學生的實踐能力。經過老師講解，示范，學生模仿制作完成項目。［4］［5］

項目2：進程管理

學生完成項目：調用fork（）創建一個子進程；子進程若能成功調用execv啟動shell命令ls-al查看所有目錄文件的長格式，則輸出目錄文件的長格式；否則輸出自己的Pid號，最后退出；父進程等待子進程執行完畢后，輸出自己的Pid號，然后退出。

在學生完成項目以后，教師還要引導學生對所討論的結果進行歸納總結，再結合相關的理論進行講解。在講解的過程中，應注意建立起新知識與已學的舊知識間的聯系，以加深學生對知識的記憶、理解，完成真正意義上的知識結構，并使知識逐漸系統和完整。

3.2.3 成績評價

成績評價采用項目答辯的方式進行。每個項目小組的每個成員就其主要負責部分進行演示，講解；任課老師和其他小組的同學可以隨時向當前正在答辯的項目組的任一學生進行提問，最后結合項目的難度和答辯情況給每個項目和學生做出最終的考核成績。采用這種科學的考核方式對學生進行項目考核和評定，使學生真正能將所學理論知識融入到實踐當中并加以運用，提高學生的動手能力，學以致用。

4 結束語

在Linux操作系統教學過程中應用項目驅動式教學法，從課程內容體系結構、教學過程、成績評價方式等方面進行了探索與實踐。表1是采用項目驅動教學法前后，對同等難度的項目，學生成績的對比：

表1 采用項目驅動教學法前后學生成績

從表1看出，采用基于項目驅動的教學法，教學效果好。Linux操作系統項目驅動式教學模式，有助于培養學生的獨立分析問題、解決問題的能力，培養學生的思考、動手能力和創新能力。在學習過程中，學生能夠獲得成就感，并更大地激發求知欲望，從而培養出獨立探索和開拓進取的自學能力。

［1］863——中國高技術研究發展計劃［EB/OL］.http://www.863.org.cn.

［2］Linux系列教材編寫組.Linux操作系統分析與實踐［M］.清華大學出版社：2008，11.

［3］郭雪峰.項目驅動式教學的理論與實踐［J］.和田師范專科學校學報，2010，29（5）：59~60.

［4］李建新，唐小燕.項目導向式教學法在“Linux操作系統”教學中的應用［J］.科教文匯，2010.

［5］李愛軍.“項目驅動”教學法在 C 語言教學中的應用［J］.辦公自動化雜志，2010，9.

Research on Teaching of Linux Operating System Based on Project Driving

YIN Yu-lan1，ZHAO Yan-hong2，DAI Feng-na1
(1.School of Mathematics and Physics,Anhui University of Science and Technology,Huinan 232001,China；
2.College of Sciences,Anhui Science and Technology University,Fengyang 233100,China）

Aimed at the research on the teaching method of Linux operating system, a teaching mode is proposed based on project driving.A project driving mode is introduced from the aspect of project settings,teaching preparation, project implementation, evaluation of results respectively. Teaching mode of Linux operating system based on project driving has proved effective. It improves students’ learning motivation and arouses their interest.It fosters students’ability to analyze and solve problems independently,to think,to operate and to innovate.

Linux;operating system;project driving

耿繼祥）

G712

A

1672-3708（2011）03-0066-05

2011-01-10；

2011-03-17

安徽省高校省級自然科學研究項目（項目號：KJ2010B325）

印玉蘭（1973- ），女，江蘇泰興人，講師，主要研究方向：網格計算、分布式計算等。