工程教育认证背景下Linux课程体系建设与教学改革研究
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[摘 要] 为满足社会和信息行业对Linux技术人才的迫切需求，以工程教育认证为依托，以学生能力培养为目标，结合软件工程本科专业Linux系列课程的具体特点，分析当前Linux课程群建设的必要性及存在的不足，阐述如何设置课程体系和支撑培养目标与毕业要求的达成，提出基于校企协同的Linux课程群实践能力培养机制和改革思路，不断推动软件工程专业Linux课程群的建设和发展。
[关键词] 工程教育认证;Linux课程群;教学改革
一、引言
随着互联网和信息技术的发展与进步，对知识的自由获取和共享得到了广泛关注和支持，并在全球范围内掀起了学习开源技术的浪潮。Linux作为最具代表性的开源软件[1]，获得行业、企业、高校及科研机构等的青睐，并被许多国家和地区作为战略发展方向之一。
近年来，贸易保护主义和逆全球化思潮的抬头，促使各个国家在网络安全和自主可控方面加大了投入力度，而Linux所具有的开源、安全、稳定等优势，使其成为相关领域的首选[2]。在服务器领域，Linux操作系统已经占据了75%的市场份额，尤其涉及政府、金融、农业、交通、电信等国家关键领域，形成了大规模市场应用的局面。在桌面领域，国内如中标麒麟Linux、红旗Linux、深度Linux等系统软件厂商都推出了Linux桌面操作系统，并在政府、企業、OEM等领域得到了广泛应用。同时，SUSE、Ubuntu也相继推出了基于Linux的桌面系统，并积累了大量的社区用户。在移动嵌入式领域，已广泛应用于手机、平板电脑、路由器、电视和电子游戏机等，特别是创建在Linux内核之上的Android系统，成为最流行的智能手机操作系统，已达全球市场份额的84.6%。在云计算/大数据领域，据Linux基金会的研究，86%的企业已经使用Linux操作系统进行云计算、大数据平台的构建，并开始取代Unix成为最受青睐的云计算、大数据平台操作系统。
基于Linux的操作系统及相关技术的快速发展，导致社会和行业迫切需要能够熟练使用Linux操作系统、并在此平台上进行软件设计和开发的计算机类专业技术人才，进而促使国内各高校纷纷开设Linux技术的相关课程[3]。但也存在不少问题[4]，比如，课程开设的目标基础不明确、所开课程无法构成完整的体系、课程知识结构和内容的先后关联性不强、课程效果反馈和改进措施缺乏，等等。
二、工程教育认证背景下Linux课程体系建设与改革的必要性
工程教育认证是为了实现工程教育的国际互认和工程师资格的国际互认，是促进我国工程教育国际化、提升高等工程教育国际竞争力的有力保障[5]。2016年6月，国际工程联盟大会《华盛顿协议》全票通过了中国的转正申请，中国成为第18个《华盛顿协议》正式成员。这标志着我国本科工程教育质量得到了国际社会的认可，为我国工程类毕业生今后走向世界提供了具有国际互认质量标准的“通行证”，使得我国工程教育国际化迈进新的发展阶段。
各高校在Linux课程体系建设过程中所存在的诸多问题，归根结底还是由于缺乏明确的目标和长远规划，无法保障开设课程的教育质量，而工程教育认证恰好能帮助我们建立起教育质量监控体系[6]。河南工业大学软件工程专业经过几年的建设，2019年6月由教育部高等教育教学评估中心发文公布河南工业大学软件工程专业通过工程教育认证，有效期6年（有条件）。因此，本文将以此次工程教育专业认证为契机，根据认证前后专家提出的意见和建议，针对专业建设过程中Linux系列课程，研究如何完善课程体系，并提出课程改革的方向和思路。
三、基于培养目标和毕业要求构建完整的Linux课程群
工程教育认证所蕴含的“成果导向”“学生中心”“持续改进”理念，要求专业在设置课程的过程中不能是想当然的，而是要能够支撑毕业要求和培养目标的。社会和行业对Linux相关技术的迫切需求，要求我们对软件工程专业学生的培养目标和毕业要求有所侧重，并在我们的课程设置上有所体现，这也成为我们设置Linux课程群的依据。
（一）Linux课程群的设置
在“操作系统原理”“数据结构”和“计算机组成原理”课程的基础上，开设的Linux课程群包括三门课程：Linux基础与应用、Linux应用程序设计和嵌入式Linux应用程序开发。Linux基础与应用设置在第四学期，其先修课程为数据结构和操作系统原理;Linux应用程序设计设置在第五学期，其先修课程为Linux基础与应用;嵌入式Linux应用程序开发设置在第六学期，其先修课程为Linux应用程序设计和计算机组成原理。
（二）Linux课程群各课程讲授内容与课程目标
Linux基础与应用，主要讲解与Linux操作系统有关的基本概念、基本理论以及基本分析方法，并将日常生活中所遇到的软件工程问题融入到基本理论中讲解，使同学们更好地熟悉和掌握Linux系统的基本原理，提高学生对Linux系统的兴趣，熟悉Linux系统及相关工具的理论体系、思维方式和研究方法。通过问题导入教学，引导学生寻找解决方案，提高教学的效果，达到“课程目标1：能够根据需要选择和使用Linux操作系统的常用命令、文本编辑工具、网络管理工具、编程工具等解决软件工程领域的复杂问题”和“课程目标2：能够针对软件开发选择和使用合适的Linux平台环境和开发工具”的要求。
Linux应用程序设计，主要介绍Linux系统下的开发环境搭建和应用程序设计，具体包括Linux系统下的开发环境、开发工具、文件系统操作、系统文件IO操作、进程管理、线程管理以及网络编程等内容。通过本课程的学习，培养学生能够运用Linux系统和库函数提供的接口实现自己需要完成的业务功能的能力，奠定在Linux系统上进行应用程序开发的基础，达到“课程目标1：能够根据需要选择和使用Linux操作系统的开发环境、开发工具、文件系统操作、系统文件IO操作、进程管理、线程管理以及网络编程等解决软件工程领域的复杂问题”和“课程目标2：能够针对软件开发选择和使用的Linux平台环境和开发工具，理解其开发条件的优劣性”的要求。 嵌入式Linux应用程序开发，主要介绍在Linux环境下开发嵌入式系统的设计思想、设计方法及开发流程。通过本课程的学习，培养学生在嵌入式Linux环境下进行应用程序开发的方法与技巧，为学生从事嵌入式领域的应用程序开发等工作岗位打下良好基础，达到“课程目标1：掌握Linux的IO与文件系统的开发、进程控制开发、进程间通信开发、网络应用开发等”的要求。
（三）Linux课程群各课程目标与毕业要求的对应关系
中国工程教育认证通用标准有12项基本毕业要求，软件工程专业所开设的Linux课程群主要支撑“毕业要求5使用现代工具能力：能够针对软件工程领域的复杂工程问题，选择与使用恰当的技术、资源、平台和开发适当的工具，包括对复杂工程问题进行预测与模拟，能够理解其局限性并适当改进”。另外，为了表达和实现这种支撑关系，须将毕业要求分解成能够细化反映具体专业能力的毕业要求指标点，具体为：毕业要求指标点5.1能够正确选择和使用恰当的技术、资源、平台和工具，用于解决软件工程复杂问题，并进行合理的模拟、仿真和预测;毕业要求指标点5.2能够针对软件工程问题的背景知识，评价平台环境和有效资源所能解决问题的局限性;毕业要求指标点5.3能够针对计算机软硬件开发的需要选择和使用适当的平台环境和开发工具，并能够理解其局限性。
基于毕业要求指標点的达成要求，所设置的Linux课程群各门课程目标有如下的对应关系：Linux基础与应用的课程目标1支撑毕业要求指标点5.1，课程目标2支撑毕业要求指标点5.2;Linux应用程序设计的课程目标1支撑毕业要求指标点5.1，课程目标2支撑毕业要求指标点5.3;嵌入式Linux应用程序开发的课程目标1支撑毕业要求指标点5.3。
四、基于校企协同的Linux课程群实践能力培养机制
Linux课程群的实践教学与理论教学是紧密结合的，同时又是对理论教学的深化，关系到课程目标和毕业要求的实现。在工程教育认证背景下Linux课程群的教学改革过程中，一定要特别注重和加强学生工程实践能力的培养。
（一）构建逐层递进的实践体系，引导企业专家进课堂
合理设置教学内容，形成一个连续性的、贯穿学生学习生涯的实践体系并形成有效的质量监控机制，对于学生全面稳固地锻炼自身工程素质是至关重要的。涉及到软件工程专业Linux课程群的实践环节，主要包括演示实验、验证实验以及综合实验等。受课程定位和专任教师素养等方面的限制，学生在校完成的课程实验和实践环节效果不理想，甚至有与社会和行业需求脱节的危险。为此，可结合当前学期专业课程内容，邀请软件类企业相关专业的专家到学校教室为学生授课（课程内容与教学内容的实际工作相对应，主要涉及行业应用前景等部分，针对演示实验和验证实验部分）。另一方面，可组织学生进入企业进行现场参观和指导教学，邀请企业负责人及人事部人员向学生介绍和推荐实习岗位并在现场开展双向选择咨询（主要针对综合实验部分）。通过这些方式来提升学生对社会和行业需求的直观感受，明确课程实践环节的方向和目的，有效地锻炼实践能力。
（二）共建一体化实训平台，构建协同实践育人的新模式
在“全过程、递进式”实践体系的指导下，着力构建基于开源和共享思想的卓越软件工程师工程能力培养的实训基地和平台。实训中心的建设和发展应以软件行业相结合的教学内容为核心，与软件研发和技术服务等企业密切合作，搭建设施先进、管理科学、内容丰富，能够培养高水平人才的现代工程实训大平台。前期，借助软件工程专业与新开普电子有限公司、河南八六三软件股份有限公司等合作建设的校企协同育人平台，以及华为软件开发云平台等开展实践教学，以国际化标准的行业流程进行实践，包括项目管理、团队协作、进度管理、需求分析、系统设计、系统实施和测试、质量评审等软件开发生命周期的全过程。新模式将使学校人才培养与企业需求之间紧密衔接，提高了创新应用型人才的培养质量，实现了高校与企业优势互补、互惠共赢。
（三）改革实践考核评价机制，形成多元化的过程性标准
改变过去只重视实践结果的考核方式，更加重视对学生操作步骤、实践过程的评价，引导学生将更多的精力和时间投入到实践过程之中。通过设计多元化的考核方式和考试环节，基于形成性评价和持续改进的理念，注重有效的过程性考核，完善多元化的评价标准和体系，可根据实验类型、过程层次、能力素质侧重等分时分段展开评价，构建基于“平时表现、代码有效、文档完善、答辩清晰、个人贡献、团队合作”的综合评价体系，形成贯穿Linux课程群学习的周期性评价，对学生的学习成果进行周期性评估，进而避免以往的一刀切式的考核，这样更有利于提高实践教学的效果，促进“教”与“学”的持续改进，进而保障毕业要求目标的达成。
五、结束语
在参与本专业工程教育专业认证的过程中，了解了社会和信息行业对Linux的实际需求，明确了Linux系列课程对完成学生培养目标和毕业要求的积极作用，完善了Linux课程群的体系结构，着重在实践教学方面不断改进教学方法、优化教学内容、创新评价标准，实现了“以学生为中心、校企协同育人”的新模式。
参考文献
[1]何正方，梁宇.开源对软件行业发展的影响[J].软件，2019（7）：123-128.
[2]张彦.Linux系统应用和发展前景研究[J].价值工程，2015（5）：198-199.
[3]马迪芳，陈旭东.软件工程方向基于课程群的实践课教学改革[J].计算机教育，2014（10）：43-46.
[4]燕彩蓉，朱黎华，刘瑜琪，等.新工科背景下Linux系统课程教学研究[J].计算机教育，2019（6）：152-156.
[5]孙娜.我国高等工程教育专业认证发展现状分析及其展望[J].创新与创业教育，2016（1）：29-34.
[6]费选，余仁萍，赵玉娟，等.面向专业认证的软件工程专业建设研究[J].软件，2016（10）：7-9.
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