工程教育認證背景下Linux課程體系建設與教學改革研究

費選 余仁萍 趙玉娟

[摘 要] 為滿足社會和信息行業對Linux技術人才的迫切需求，以工程教育認證為依托，以學生能力培養為目標，結合軟件工程本科專業Linux系列課程的具體特點，分析當前Linux課程群建設的必要性及存在的不足，闡述如何設置課程體系和支撐培養目標與畢業要求的達成，提出基于校企協同的Linux課程群實踐能力培養機制和改革思路，不斷推動軟件工程專業Linux課程群的建設和發展。

[關鍵詞] 工程教育認證;Linux課程群;教學改革

一、引言

隨著互聯網和信息技術的發展與進步，對知識的自由獲取和共享得到了廣泛關注和支持，并在全球范圍內掀起了學習開源技術的浪潮。Linux作為最具代表性的開源軟件[1]，獲得行業、企業、高校及科研機構等的青睞，并被許多國家和地區作為戰略發展方向之一。

近年來，貿易保護主義和逆全球化思潮的抬頭，促使各個國家在網絡安全和自主可控方面加大了投入力度，而Linux所具有的開源、安全、穩定等優勢，使其成為相關領域的首選[2]。在服務器領域，Linux操作系統已經占據了75%的市場份額，尤其涉及政府、金融、農業、交通、電信等國家關鍵領域，形成了大規模市場應用的局面。在桌面領域，國內如中標麒麟Linux、紅旗Linux、深度Linux等系統軟件廠商都推出了Linux桌面操作系統，并在政府、企業、OEM等領域得到了廣泛應用。同時，SUSE、Ubuntu也相繼推出了基于Linux的桌面系統，并積累了大量的社區用戶。在移動嵌入式領域，已廣泛應用于手機、平板電腦、路由器、電視和電子游戲機等，特別是創建在Linux內核之上的Android系統，成為最流行的智能手機操作系統，已達全球市場份額的84.6%。在云計算/大數據領域，據Linux基金會的研究，86%的企業已經使用Linux操作系統進行云計算、大數據平臺的構建，并開始取代Unix成為最受青睞的云計算、大數據平臺操作系統。

基于Linux的操作系統及相關技術的快速發展，導致社會和行業迫切需要能夠熟練使用Linux操作系統、并在此平臺上進行軟件設計和開發的計算機類專業技術人才，進而促使國內各高校紛紛開設Linux技術的相關課程[3]。但也存在不少問題[4]，比如，課程開設的目標基礎不明確、所開課程無法構成完整的體系、課程知識結構和內容的先后關聯性不強、課程效果反饋和改進措施缺乏，等等。

二、工程教育認證背景下Linux課程體系建設與改革的必要性

工程教育認證是為了實現工程教育的國際互認和工程師資格的國際互認，是促進我國工程教育國際化、提升高等工程教育國際競爭力的有力保障[5]。2016年6月，國際工程聯盟大會《華盛頓協議》全票通過了中國的轉正申請，中國成為第18個《華盛頓協議》正式成員。這標志著我國本科工程教育質量得到了國際社會的認可，為我國工程類畢業生今后走向世界提供了具有國際互認質量標準的“通行證”，使得我國工程教育國際化邁進新的發展階段。

各高校在Linux課程體系建設過程中所存在的諸多問題，歸根結底還是由于缺乏明確的目標和長遠規劃，無法保障開設課程的教育質量，而工程教育認證恰好能幫助我們建立起教育質量監控體系[6]。河南工業大學軟件工程專業經過幾年的建設，2019年6月由教育部高等教育教學評估中心發文公布河南工業大學軟件工程專業通過工程教育認證，有效期6年（有條件）。因此，本文將以此次工程教育專業認證為契機，根據認證前后專家提出的意見和建議，針對專業建設過程中Linux系列課程，研究如何完善課程體系，并提出課程改革的方向和思路。

三、基于培養目標和畢業要求構建完整的Linux課程群

工程教育認證所蘊含的“成果導向”“學生中心”“持續改進”理念，要求專業在設置課程的過程中不能是想當然的，而是要能夠支撐畢業要求和培養目標的。社會和行業對Linux相關技術的迫切需求，要求我們對軟件工程專業學生的培養目標和畢業要求有所側重，并在我們的課程設置上有所體現，這也成為我們設置Linux課程群的依據。

（一）Linux課程群的設置

在“操作系統原理”“數據結構”和“計算機組成原理”課程的基礎上，開設的Linux課程群包括三門課程：Linux基礎與應用、Linux應用程序設計和嵌入式Linux應用程序開發。Linux基礎與應用設置在第四學期，其先修課程為數據結構和操作系統原理;Linux應用程序設計設置在第五學期，其先修課程為Linux基礎與應用;嵌入式Linux應用程序開發設置在第六學期，其先修課程為Linux應用程序設計和計算機組成原理。

（二）Linux課程群各課程講授內容與課程目標

Linux基礎與應用，主要講解與Linux操作系統有關的基本概念、基本理論以及基本分析方法，并將日常生活中所遇到的軟件工程問題融入到基本理論中講解，使同學們更好地熟悉和掌握Linux系統的基本原理，提高學生對Linux系統的興趣，熟悉Linux系統及相關工具的理論體系、思維方式和研究方法。通過問題導入教學，引導學生尋找解決方案，提高教學的效果，達到“課程目標1：能夠根據需要選擇和使用Linux操作系統的常用命令、文本編輯工具、網絡管理工具、編程工具等解決軟件工程領域的復雜問題”和“課程目標2：能夠針對軟件開發選擇和使用合適的Linux平臺環境和開發工具”的要求。

Linux應用程序設計，主要介紹Linux系統下的開發環境搭建和應用程序設計，具體包括Linux系統下的開發環境、開發工具、文件系統操作、系統文件IO操作、進程管理、線程管理以及網絡編程等內容。通過本課程的學習，培養學生能夠運用Linux系統和庫函數提供的接口實現自己需要完成的業務功能的能力，奠定在Linux系統上進行應用程序開發的基礎，達到“課程目標1：能夠根據需要選擇和使用Linux操作系統的開發環境、開發工具、文件系統操作、系統文件IO操作、進程管理、線程管理以及網絡編程等解決軟件工程領域的復雜問題”和“課程目標2：能夠針對軟件開發選擇和使用的Linux平臺環境和開發工具，理解其開發條件的優劣性”的要求。

嵌入式Linux應用程序開發，主要介紹在Linux環境下開發嵌入式系統的設計思想、設計方法及開發流程。通過本課程的學習，培養學生在嵌入式Linux環境下進行應用程序開發的方法與技巧，為學生從事嵌入式領域的應用程序開發等工作崗位打下良好基礎，達到“課程目標1：掌握Linux的IO與文件系統的開發、進程控制開發、進程間通信開發、網絡應用開發等”的要求。

（三）Linux課程群各課程目標與畢業要求的對應關系

中國工程教育認證通用標準有12項基本畢業要求，軟件工程專業所開設的Linux課程群主要支撐“畢業要求5使用現代工具能力：能夠針對軟件工程領域的復雜工程問題，選擇與使用恰當的技術、資源、平臺和開發適當的工具，包括對復雜工程問題進行預測與模擬，能夠理解其局限性并適當改進”。另外，為了表達和實現這種支撐關系，須將畢業要求分解成能夠細化反映具體專業能力的畢業要求指標點，具體為：畢業要求指標點5.1能夠正確選擇和使用恰當的技術、資源、平臺和工具，用于解決軟件工程復雜問題，并進行合理的模擬、仿真和預測;畢業要求指標點5.2能夠針對軟件工程問題的背景知識，評價平臺環境和有效資源所能解決問題的局限性;畢業要求指標點5.3能夠針對計算機軟硬件開發的需要選擇和使用適當的平臺環境和開發工具，并能夠理解其局限性。

基于畢業要求指標點的達成要求，所設置的Linux課程群各門課程目標有如下的對應關系：Linux基礎與應用的課程目標1支撐畢業要求指標點5.1，課程目標2支撐畢業要求指標點5.2;Linux應用程序設計的課程目標1支撐畢業要求指標點5.1，課程目標2支撐畢業要求指標點5.3;嵌入式Linux應用程序開發的課程目標1支撐畢業要求指標點5.3。

四、基于校企協同的Linux課程群實踐能力培養機制

Linux課程群的實踐教學與理論教學是緊密結合的，同時又是對理論教學的深化，關系到課程目標和畢業要求的實現。在工程教育認證背景下Linux課程群的教學改革過程中，一定要特別注重和加強學生工程實踐能力的培養。

（一）構建逐層遞進的實踐體系，引導企業專家進課堂

合理設置教學內容，形成一個連續性的、貫穿學生學習生涯的實踐體系并形成有效的質量監控機制，對于學生全面穩固地鍛煉自身工程素質是至關重要的。涉及到軟件工程專業Linux課程群的實踐環節，主要包括演示實驗、驗證實驗以及綜合實驗等。受課程定位和專任教師素養等方面的限制，學生在校完成的課程實驗和實踐環節效果不理想，甚至有與社會和行業需求脫節的危險。為此，可結合當前學期專業課程內容，邀請軟件類企業相關專業的專家到學校教室為學生授課（課程內容與教學內容的實際工作相對應，主要涉及行業應用前景等部分，針對演示實驗和驗證實驗部分）。另一方面，可組織學生進入企業進行現場參觀和指導教學，邀請企業負責人及人事部人員向學生介紹和推薦實習崗位并在現場開展雙向選擇咨詢（主要針對綜合實驗部分）。通過這些方式來提升學生對社會和行業需求的直觀感受，明確課程實踐環節的方向和目的，有效地鍛煉實踐能力。

（二）共建一體化實訓平臺，構建協同實踐育人的新模式

在“全過程、遞進式”實踐體系的指導下，著力構建基于開源和共享思想的卓越軟件工程師工程能力培養的實訓基地和平臺。實訓中心的建設和發展應以軟件行業相結合的教學內容為核心，與軟件研發和技術服務等企業密切合作，搭建設施先進、管理科學、內容豐富，能夠培養高水平人才的現代工程實訓大平臺。前期，借助軟件工程專業與新開普電子有限公司、河南八六三軟件股份有限公司等合作建設的校企協同育人平臺，以及華為軟件開發云平臺等開展實踐教學，以國際化標準的行業流程進行實踐，包括項目管理、團隊協作、進度管理、需求分析、系統設計、系統實施和測試、質量評審等軟件開發生命周期的全過程。新模式將使學校人才培養與企業需求之間緊密銜接，提高了創新應用型人才的培養質量，實現了高校與企業優勢互補、互惠共贏。

（三）改革實踐考核評價機制，形成多元化的過程性標準

改變過去只重視實踐結果的考核方式，更加重視對學生操作步驟、實踐過程的評價，引導學生將更多的精力和時間投入到實踐過程之中。通過設計多元化的考核方式和考試環節，基于形成性評價和持續改進的理念，注重有效的過程性考核，完善多元化的評價標準和體系，可根據實驗類型、過程層次、能力素質側重等分時分段展開評價，構建基于“平時表現、代碼有效、文檔完善、答辯清晰、個人貢獻、團隊合作”的綜合評價體系，形成貫穿Linux課程群學習的周期性評價，對學生的學習成果進行周期性評估，進而避免以往的一刀切式的考核，這樣更有利于提高實踐教學的效果，促進“教”與“學”的持續改進，進而保障畢業要求目標的達成。

五、結束語

在參與本專業工程教育專業認證的過程中，了解了社會和信息行業對Linux的實際需求，明確了Linux系列課程對完成學生培養目標和畢業要求的積極作用，完善了Linux課程群的體系結構，著重在實踐教學方面不斷改進教學方法、優化教學內容、創新評價標準，實現了“以學生為中心、校企協同育人”的新模式。

參考文獻

[1]何正方，梁宇.開源對軟件行業發展的影響[J].軟件，2019（7）：123-128.

[2]張彥.Linux系統應用和發展前景研究[J].價值工程，2015（5）：198-199.

[3]馬迪芳，陳旭東.軟件工程方向基于課程群的實踐課教學改革[J].計算機教育，2014（10）：43-46.

[4]燕彩蓉，朱黎華，劉瑜琪，等.新工科背景下Linux系統課程教學研究[J].計算機教育，2019（6）：152-156.

[5]孫娜.我國高等工程教育專業認證發展現狀分析及其展望[J].創新與創業教育，2016（1）：29-34.

[6]費選，余仁萍，趙玉娟，等.面向專業認證的軟件工程專業建設研究[J].軟件，2016（10）：7-9.