戴家樹 嚴楠 李鈞 劉濤

摘要：為進一步落實工程教育認證理念，從學生能力達成角度出發(fā)，軟件工程專業(yè)開展課程群建設研究。軟件工程專業(yè)以Linux操作系統(tǒng)課程群為先期探索，重構了Linux操作系統(tǒng)課程群的理論課程體系和實踐課程體系，研究了課程群目標達成的評價體系，同時就課程群的課程思政建設進行了相應探索。經(jīng)過前期實驗性探索，取得了一系列課程群建設經(jīng)驗，為工程教育認證背景下的課程群建設改革提供了一定的借鑒意義。

關鍵詞：操作系統(tǒng);Linux;嵌入式;課程群;工程教育認證;課程思政

中圖分類號：G642 ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）13-0175-03

1 引言

工程教育專業(yè)認證是一種當前國際上廣泛應用的教學質(zhì)量保障制度。在國內(nèi)，以其“學生為中心，面向產(chǎn)出，持續(xù)改進”先進教育理念得到了廣大教育工作者的認可。2016年，我國正式加入《華盛頓協(xié)議》，與國際教育強國間實現(xiàn)了工程教育本科專業(yè)學位的教育互認。

工程教育認證理念的核心是通過培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力來實現(xiàn)畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標的達成。傳統(tǒng)課程體系中單門課程理論知識體系相對獨立，實踐環(huán)節(jié)中獨立的課內(nèi)實驗、課程設計等無法獨立培養(yǎng)學生綜合性解決復雜工程問題的能力。而課程群的建設可以有效整合課程群內(nèi)課程體系，打通能力培養(yǎng)的瓶頸，在課程群內(nèi)有效地銜接了學生能力培養(yǎng)的過程。課程群的建設符合從能力達成角度考核學生畢業(yè)條件達成的先進認證思路。課程群的相關建設，目前已經(jīng)有高校進行了實驗性的探索，如華南師范大學的項目式課程群建設[1]，曹步文[2]等進行了課程群的育人模式探索。汪加楠[3]等也進行了基于課程群的教學改革。安徽工業(yè)大學[4]針對課程群的劃分，整合課程群的資源進行了一定的嘗試。面向新工科的課程群建設也進行了相應探索[5]。

Linux操作系統(tǒng)以其開源的自由軟件身份受到了廣大程序員的喜愛。軟件工程專業(yè)面向軟件產(chǎn)業(yè)，Linux操作系統(tǒng)及其相關方向是本專業(yè)學生就業(yè)的重點方向之一。關于Linux操作系統(tǒng)的課程群和課程體系改革也進行相應的探索[6-8]。本文從工程教育認證角度，針對Linux操作系統(tǒng)課程群的理論課程體系、實踐課程體系、課程群的目標達成以及相應的課程思政元素建設進行了相應探索。

2 OBE理念下Linux操作系統(tǒng)課程群的理論教學體系建設

2.1 Linux操作系統(tǒng)課程群構建

課程群是從知識體系角度進行的一種課程體系重構模式，將課程體系中課程內(nèi)容和知識層面具有邏輯聯(lián)系的課程組合而成。Linux操作系統(tǒng)由于其獨立的運行環(huán)境和架構，使得其構成了獨立的知識體系。軟件工程專業(yè)在基于OBE的工程教育認證理念下，以IT企業(yè)對人才的需求為導向，考慮Linux相關方向就業(yè)方向，在面向產(chǎn)出的人才培養(yǎng)模式中明確了Linux操作系統(tǒng)課程群的構成。課程群由操作系統(tǒng)、Linux操作系統(tǒng)與程序設計、嵌入式程序設計、Linux操作系統(tǒng)與程序設計課程設計四門課程組成。其中操作系統(tǒng)和Linux操作系統(tǒng)與程序設計為學科基礎課，嵌入式程序設計為選修課，Linux操作系統(tǒng)與程序設計課程設計為實踐性環(huán)節(jié)。

2.2 Linux操作系統(tǒng)課程群理論教學體系

軟件工程專業(yè)成立了Linux操作系統(tǒng)課程群教學團隊，該團隊由5名教師組成，團隊成員針對以上4門課程中的理論知識點，構建了操作系統(tǒng)理論基礎、shell程序設計、Linux系統(tǒng)中C語言程序設計、Arm-Linux平臺四個核心知識模塊，對知識點進行了融通和銜接。依據(jù)以上四個知識模塊，重構了課程群內(nèi)理論知識點，以知識模塊化的形式重構了課程群內(nèi)理論教學體系，并在課程群內(nèi)部詳細明確了各個教學內(nèi)容間的知識相關性、互補性以及先修后繼關系。

3 OBE理念下Linux操作系統(tǒng)課程群實踐教學改革

3.1 Linux操作系統(tǒng)課程群實踐教學環(huán)節(jié)構建

工程教育專業(yè)認證注重培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力，軟件工程專業(yè)更是與動手實踐聯(lián)系最緊密的專業(yè)之一[9]。實踐課程體系直接影響到學生動手能力的培養(yǎng)以及今后的就業(yè)水平。從培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的角度看，實踐教學要比理論教學更為有效。為此，Linux操作系統(tǒng)課程群對應于課程群的理論知識模塊，重構了課程群內(nèi)實踐課程體系，構造了課程群課內(nèi)實驗教學和綜合性課程設計實踐教學環(huán)節(jié)。

3.2 Linux操作系統(tǒng)課程群實踐教學體系

軟件工程專業(yè)將原有課程群內(nèi)的課內(nèi)實驗教學環(huán)節(jié)打通，結合軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標，確定實踐教學體系和教學內(nèi)容，構造了課程群內(nèi)實踐教學環(huán)節(jié)。對應于理論教學環(huán)節(jié)的知識模塊劃分，從實際動手操作角度，依據(jù)四個知識模塊，打通課程群實踐教學環(huán)節(jié)，建設三個層次的實踐教學體系。

首先，建立了驗證型實驗模塊，主要為Linux操作系統(tǒng)基本操作實驗模塊，通過基礎性的實驗操作，驗證和掌握課堂講授的Linux操作系統(tǒng)的基本操作，目的是讓學生能掌握有關計算機系統(tǒng)的理論知識，理解操作系統(tǒng)的工作原理。幫助學生建立起一個有關計算機操作系統(tǒng)的整體觀念，為今后從事Linux操作系統(tǒng)或在Linux環(huán)境下進行相關軟件開發(fā)奠定良好的基礎。

其次，建立了設計型實驗模塊，主要是學生掌握Linux系統(tǒng)中的Shell程序設計和Linux系統(tǒng)中C語言編程方法，嵌入式Linux下程序設計，確立Linux系統(tǒng)中程序設計的思維方式。培養(yǎng)學生在Linux操作系統(tǒng)中進行系統(tǒng)開發(fā)的程序設計能力，并能進行詳細分析。

再次，建立了綜合型課程設計模塊，設計了十個基于Linux操作系統(tǒng)進行開發(fā)的課題，該課程設計是課程群中三門理論課程課堂教學以及課程群內(nèi)實驗教學的延續(xù)與補充，是對學生鞏固所學Linux操作系統(tǒng)的基礎知識、進行Linux程序設計的專業(yè)基本技能訓練、培養(yǎng)實踐動手能力、理論聯(lián)系實際的重要實踐課程。該綜合型課程設計的任務是通過獨立實訓課題，使學生進一步加深和鞏固Linux操作系統(tǒng)中程序設計能力，培養(yǎng)學生解決實際工程問題的能力。

最后，除了課程群本身實踐教學環(huán)節(jié)以外，通過各類軟硬件相關的學科競賽和畢業(yè)設計等實踐教學活動，逐步提升形式完備的實踐能力培養(yǎng)體系，將創(chuàng)新能力培養(yǎng)貫穿整個學生培養(yǎng)周期，促成學生形成創(chuàng)新愿望，具備創(chuàng)新意識，從而培養(yǎng)軟件工程專業(yè)學生的解決復雜工程問題的能力。

軟件工程專業(yè)Linux操作系統(tǒng)課程群實踐教學體系如圖2所示。

4 OBE理念下Linux操作系統(tǒng)課程群達成評價體系

為了有效支撐軟件工程專業(yè)畢業(yè)要求的達成，推進課程群教學改革，軟件工程專業(yè)探索了新的畢業(yè)要求達成評價體系，以課程群支撐畢業(yè)要求的達成。Linux操作系統(tǒng)課程群支撐軟件工程專業(yè)的畢業(yè)要求四個達成。

4.1 Linux操作系統(tǒng)支撐畢業(yè)要求

Linux操作系統(tǒng)課程群在專業(yè)教學指導委員會的指導下，重構了課程理論體系、實踐教學體系，支撐了四個畢業(yè)要求的達成，分別如下。

GR1：工程知識。能夠運用數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識解決軟件工程領域中的復雜工程問題。

GR2：問題分析。能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析軟件工程領域中的復雜工程問題，以獲得有效結論。

GR3：設計與開發(fā)解決方案。能夠針對軟件工程領域中的復雜工程問題，設計滿足特定需求的解決方案，包括系統(tǒng)、模塊和流程，能夠在設計開發(fā)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，并考慮設計方案對社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境的影響。

GR4：研究。能夠基于科學原理，采用科學方法對軟件工程領域中的復雜工程問題進行研究，包括技術選型、搭建實驗平臺、設計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結論。

4.2 Linux操作系統(tǒng)課程群目標

Linux操作系統(tǒng)課程群教師組在專業(yè)教學指導委員會指導下，重構了學生能力培養(yǎng)體系。在課程群的建設體系下，依據(jù)成果導向理念，面向工程教育專業(yè)認證，課程群依據(jù)支撐的畢業(yè)要求，確定對應的課程群目標，教師根據(jù)對支撐的畢業(yè)要求指標點以及課程群目標的理解，經(jīng)專業(yè)教學指導委員會指導，確定每個課程目標在達成度計算時具有不同權重值，課程達成度依據(jù)課程目標和權重計算獲取。

Linux操作系統(tǒng)課程群目標如下。

CGO1：理解操作系統(tǒng)的層次結構、掌握操作系統(tǒng)主要核心原理，如進程、存儲、設備及文件管理等，具備能夠根據(jù)工程實踐的實際需要選擇相應的操作系統(tǒng)的能力。

CGO2：理解操作系統(tǒng)的設計方法及思路，掌握操作系統(tǒng)主要功能模塊的設計和實現(xiàn)方法，具備根據(jù)不同應用場景選擇相應的算法，具備在實現(xiàn)過程中能夠?qū)ζ溥M行分析，比較和改進的能力，同時具備對操作系統(tǒng)的性能進行分析的能力。

CGO3： 理解并掌握Linux操作系統(tǒng)的基本操作，shell程序設計和Linux系統(tǒng)中C語言程序設計的基本原理和方法，能夠針對實際工程需求，根據(jù)實際工程問題涉及的數(shù)據(jù)和API接口函數(shù)，設計相應的實驗方案，完成詳細的系統(tǒng)設計。

CGO4：培養(yǎng)學生的問題分析能力，在Linux操作系統(tǒng)中，能夠針對具體問題進行分析，靈活制定實驗計劃，開展實驗并分析。

4.3 Linux操作系統(tǒng)課程群目標達成評價

為了檢驗課程目標達成度，評價學生學習成果達成度?？己谁h(huán)節(jié)包括平時成績和期末考試成績，總評成績以百分計，滿分100分，平時成績由課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實驗組成。各個評價環(huán)節(jié)支撐部分課程群目標。目前一輪完整的課程群教學正在進行中，待課程群教學環(huán)節(jié)全部結束后將進行課程群建設的內(nèi)容達成評價。通過進行校企合作，調(diào)查問卷等形式進行課程去達成的外部評價。

通過研究課程群建設的內(nèi)部評價和外部評價形成課程群的達成閉環(huán)反饋，從而衡量專業(yè)培養(yǎng)目標的達成，調(diào)整培養(yǎng)目標、完善畢業(yè)要求、優(yōu)化專業(yè)課程體系，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

5 Linux操作系統(tǒng)課程群課程思政建設探索

為落實全國教育大會精神和《中國教育現(xiàn)代化2035》要求，教育部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合制定了一系列相應措施，已經(jīng)將軟件產(chǎn)業(yè)上升為國家戰(zhàn)略層面。而操作系統(tǒng)作為計算機軟件的核心，更是國產(chǎn)化的重中之重。

軟件工程專業(yè)為適合新時代人才需求，將“立德樹人”目標作為專業(yè)培養(yǎng)的首要目標，并且在培養(yǎng)方案中的課程體系設置中，時刻體現(xiàn)“立德樹人”指導思想。Linux操作系統(tǒng)課程群更是軟件工程專業(yè)進行“立德樹人”，課程思政建設的重點[10-12]。

在Linux操作系統(tǒng)課程群構造之初，課程群進行改革之前，課程組教師就相關課程思政元素進行了深入討論，確立了培養(yǎng)學生良好生活、學習習慣;提升學生個人品德修養(yǎng)，樹立正確人生觀、價值觀，具備高度社會責任感，為建設國產(chǎn)化操作系統(tǒng)和培育國產(chǎn)化操作系統(tǒng)生態(tài)圈而努力奮斗的學習目標。

課程組在日常理論和實踐教學環(huán)節(jié)中，引入信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景，通過線上線下，理論課與實踐課不同授課方式進行了課程思政教學。其中，實踐性環(huán)節(jié)在課內(nèi)實驗和課程設計中，均設計了信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)相關的實驗題和課程設計課題。從理論到實踐一體化實現(xiàn)課程思政教學。

6 結論與展望

面向工程教育專業(yè)認證，軟件工程專業(yè)以成果導向為核心理念，積極探索課程群教學體系改革。Linux課程群由于其獨立知識結構便于進行教學改革。軟件工程專業(yè)在實際教學過程中，組建了Linux操作系統(tǒng)課程群教師組，明確了課程群組成，以知識模塊的形式重構了課程群的理論教學體系，以能力模塊的形式重構了課程群的實踐教學體系。同時，在專業(yè)教學指導委員會指導下，確定了課程群支撐的畢業(yè)要求和課程群自身的教學目標，建立課程群達成評價體系。Linux操作系統(tǒng)課程群的建設探索可以從更合理的角度探討工程教育認證下的課程體系教學改革，從能力評價角度更好地支撐畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標的達成，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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【通聯(lián)編輯：梁書】