信息化教學平臺Linux實現方法研究

薛玉瑩

摘 要： 為促進 Linux操作系統及開源軟件的學習與應用，推動國內自主知識產權軟件的發展，針對當前信息技術領域Windows教學平臺應用過程中存在的問題，研究分析了能夠適應當前高校信息技術跨平臺教學、滿足計算機等級考試要求的Linux教學平臺可行性。提出了基于Linux操作系統構建信息技術教學平臺，通過Wine實現主流應用軟件跨平臺、利用虛擬機實現支持Windows操作系統環境的解決方案，并對課程運用進行了創新，提出了應用過程中的建議及措施，驗證了平臺實施的可行性，形成平臺建設的初步方案。

關鍵詞： Linux； 信息技術； 教學平臺； 開源

中圖分類號：TP316 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）09-70-03

0 引言

Linux經過二十多年的發展，以其開源性、可移植性、安全性、多用戶多任務等特點在全世界被廣泛應用，在服務器和嵌入式領域的應用尤其廣泛，已經成為操作系統行列里的重要力量。在教育領域中，Linux及其他各類開源軟件的優勢也逐漸凸顯，吸引了越來越多教育工作者的關注。在高校引導學生學習和掌握開源軟件，可以提高學生的創新能力和協作精神，提升就業率，有效打破目前嚴重依賴國外商業軟件的情況，降低Linux在國家信息化過程中的應用推廣難度，從而推動國產基礎軟件的發展，帶動國內整個軟件產業的發展。人才缺乏和配套應用環境欠佳是制約Linux發展的兩個非常重要的因素，而高校對Linux人才的培養卻畏手畏腳，不敢打破陳規舊例，對Linux學習也僅限于一兩門相關課程，實驗環境不能與日常的生活、工作緊密結合，學生實驗能力差，重視程度更是不夠。面對這種局面以及所培養學生缺乏實際操作能力的問題，高校卻沒有行之有效的措施。如何從高校信息技術教學方面更進一步促進Linux學習與應用是本文的主要研究目的。

1 Linux平臺在高校教學中的優勢

1.1 教學平臺現狀分析

高校計算機類基礎課程及相關專業課程多是以微軟系列軟件為平臺進行教學，Windows操作系統平臺存在授權費用昂貴、不開放源碼、安全隱患大等弊端。以Linux為代表的開源軟件，技術實現公開，可以分析設計思路、設計方法，參與開源軟件的開發過程，從而做到理論聯系實際，快速提高學生技術水平和動手能力，此類軟件更有利于學生的學習和發展。隨著計算機技術的快速發展，僅僅學習Windows平臺相關知識和技術已不能很好滿足社會需要，研究利用Linux操作系統及開源軟件構建教學平臺是有現實意義的。

高校學習Linux的教學實驗環境主要有雙系統和在Windows下通過虛擬機安裝Linux兩種方式。第一種方式增加了實驗環境部署難度，需重啟電腦進行平臺的轉換，較為繁瑣，不能同時進行兩個系統平臺下的學習，學生大多數時間還是在使用Windows平臺。第二種方式在實驗環境部署上相對簡單，平臺切換方便，但學生不會主動學習并使用Linux操作系統。這兩種方式實質上均以Windows平臺為主，對Linux的深入學習與應用沒有產生良好的效果，學生經常會反映進入Linux真機就不知所措，無法真正應用到日常生活中去，限制了Linux的應用推廣。

1.2 社會發展的需求

Linux的出現以及開源軟件的興起，是發展國產操作系統及自主知識產權軟件的有力保障。隨著Linux應用范圍的不斷擴大，普及、掌握和研究開源軟件，對于掌握操作系統的核心技術以及軟件人才的培養有著重要的意義。

在國內，Linux已進入電信、金融等對IT需求高端的行業，企事業單位對技術人才的需求在迅速增長，人才的缺乏已經影響到國內軟件產業和信息產業的發展。在國外，Linux等開放源代碼軟件已被一些西方國家和國際組織公認為是非常有價值的教育資源，并已籌措構建Linux開源教學平臺，以及其下的成熟軟件的應用學習。

1.3 常用軟硬件具備

目前Linux在服務器領域已占有絕對優勢，硬件廠商提供了正式支持，并形成了相關標準。由于早期缺乏應用軟件支持等因素造成桌面應用效果不理想，但隨著近幾年開源軟件的快速發展，目前Linux桌面應用已獨具特色，桌面環境穩定性大幅提高，應用軟件種類豐富、功能齊全，國產軟件也在逐步支持Linux平臺，如騰訊QQ、金山WPS等，桌面應用已基本能夠滿足日常使用。

2 設計思路與關鍵技術

為改變以Windows平臺為主的信息技術教學過程，減少對其的依賴性，進一步提高Linux在教學環節中的地位，本文提出通過Linux操作系統構建高校信息技術教學平臺、支持主流應用軟件跨平臺運行、能夠兼容Windows軟件環境的解決思路。

2.1 教學平臺設計

首先需對Linux的本地軟件環境進行設計，集成能夠滿足日常桌面應用的各種軟件，構建教學應用軟件環境；其次提供在教學方面的主流應用軟件如Dreamweaver、Flash、Photoshop等能夠在Linux教學平臺上運行的方法。由于目前國內的計算機等級考試全部基于Windows系統，因此設計時必須考慮能夠支持Windows軟件環境，集成微軟Office、VB、VC、VF、Delphi等，設計思路如圖1所示。

2.2 應用軟件跨平臺

跨平臺信息技術教學是指在高校信息技術教學中，同時進行多個系統平臺及其相關軟件知識的教學。雖然Windows系統的教學應用軟件在Linux下都有相對應的軟件，但考慮到學生步入社會后的實際環境，本教學平臺不采用替代的方式，而是將這些軟件運行在Linux教學平臺下，在Linux系統環境中學習與使用，從而更好地配合教學平臺的實施。實現的方法是通過在Linux上安裝部署Wine軟件。

Wine是一款開源、免費發行的Linux平臺下的模擬器軟件[1]，能夠實現Windows下的應用軟件在系統下穩定運行，對底層硬件沒有特殊要求，提供除了Windows基本API以外，包括DirectX、Printing、COM等的支持，還可以正確運行辦公軟件、網絡應用以及游戲軟件等絕大多數程序。

安裝配置方法如下：

yum的配置有兩種方式，一種是直接配置/etc目錄下的yum.conf文件，另一種是在/ete/yum.repos.d目錄下增加.repo文件。主要步驟：

⑴ 計算機需能夠訪問Internet。

⑵ 通過命令行用SU切換到root用戶。

⑶ 執行yum install -Y wine。

⑷ 執行應用軟件安裝程序，-c.exe。

Wine支持在GUI界面下配置相關參數、函數庫等，通過系統菜單項中的應用程序wine configuration進行配置。

2.3 兼容Windows環境

為滿足現有高校信息技術基礎教學與計算機等級考試要求，避免雙系統平臺的缺點，采用在Linux系統上通過VMware、Virtual box[2]虛擬機的方式構建Windows軟件環境。這種方式促使學生在學習Window之前要掌握基本的Linux操作，從而逐漸形成以Linux為主的學習過程，同時鼓勵學生在自己計算機上采用同樣的方式，使Linux學習與應用真正的融入到日常生活中。

安裝配置方法主要步驟：

⑴ 安裝GCC開發工具。

#yum install gcc

⑵ 安裝內核文件。

#yum install kemel-devel

⑶ 查看kernel與kernel-devel的版本是否匹配，如果不匹配需要進行升級。

#uname -r

#rpm -aq kemel-devel

⑷ 第3步中如果不匹配，則需要升級內核文件，升級完后，重新啟動系統。

#yum-y upgrade kernel kemel-devel

#reboot

⑸ 下載、解壓、安裝。

#tar zxvf VMwareTools.tar.gz

#./vmware-instal.Pl

2.4 系統定制與集成

依據高校信息技術的課程設置及相關教學內容，目前國內外各種Linux發行版均無法直接滿足教學要求，本教學平臺的實現需進行大量的系統配置和應用軟件部署，為更好地輔助理論與實驗教學，減輕實驗室管理上的工作量，提高平臺的易用性，需進行定制與集成，形成適用于高校信息技術教學平臺的發行版。

主流Linux的發行版多數是源于RedHat和Debian，桌面級應用以Fedora和Ubuntu為主。由于Fedora與Linux服務器操作系統RHEL/CentOS等兼容性較好，是很多新技術的測試平臺，安全性強，使用者較多故本系統建議采用Fedora GNOME桌面環境進行構造。由于系統定制與集成方法過程篇幅較大，將在后續文章中詳細論述。

3 課程運用與創新

在高校運用基于Linux的信息技術教學平臺的教學指導思想是，讓學生學習信息技術基本知識和基本技能，還包括培養信息技術杰出人才、促進國內信息技術發展。教學方針是在教學目標不變的情況下，能在Linux環境中完成授課，這是一種創新。將這些課程的教學大綱、教案、教材等教學材料作適當的調整，逐步從Windows教學平臺過渡到Linux教學平臺。計算機專業課程較多，以下對部分課程進行分析。

⑴ 計算機基礎。例如計算機文化基礎課程，目前，中小學信息技術課程已普及多年，進入高校的大部分新生對Windows系統的掌握較為熟練，而此課程與學生中學時代學習的內容有一定的重復性，難以提高學生的學習熱情。故而在此課程中首先引入Linux基礎知識，學習Linux基本操作，讓學生從大一年級開始接觸并使用Linux操作系統，然后適當減少Windows系統及MS Office組件的學習，最終為深入學習Linux打下基礎。

⑵ 程序設計與開發。此類課程較多，我們以C語言程序設計課程為例進行說明，此課程是計算機專業的一門基礎課程，對于C/C++語言基礎課程的學習可以有兩種方案，一是在Linux平臺下安裝Anjuta[3]，Anjuta是一個用于C/C++的通用集成開發環境，另一種是使用Linux系統下的C語言編譯器GCC，加上編輯器、調試器、項目管理工具等總共12M左右的磁盤空間，占用空間量少，最重要的是在講解語言時結合Linux系統下的優秀源代碼，可以讓學生從多角度理解C語言的本質。

⑶ 數據庫。以數據庫原理及應用課程為例，可以選擇MySQL、PostgreSQL[4]、Oracle去講解，也可以選擇在兼容的Windows教學環境下學習Microsoft SQL Serer。

⑷ 圖形圖像。圖形圖像處理軟件GIMP可以進行圖像格式轉換，功能相當強大，可替代Photoshop的學習。三維圖形處理軟件3D MAX可以使用Blender for Linux來替換，它可以支持多邊形畫圖和動畫的制作。

⑸ 多媒體。動畫制作課程在Linux下的動畫制作軟件功能沒有Adobe Flash那么強大，可以選擇在Wine環境下使Adobe Flash。

⑹ 網絡類。基于Linux操作系統的強大網絡功能，可以將計算機網絡基礎及應用和網絡安全等網絡課程安排在Linux教學平臺下進行。Linux本身通過網絡來協同開發的特點以及內置的TCP/IP成為網絡傳輸中的標準，可以幫助學生加深對計算機網絡協議的理解。

4 應用建議與措施

構建基于Linux、兼容Windows軟件及環境的信息技術教學平臺，改變完全依賴Windows教學平臺的局面還需其他教學環節的配合。

⑴ 教材建設。目前，現有教材中學習Linux的內容并不多，而且Linux平臺下應用軟件學習書籍的種類與數量有限，還需在教材建設上加大力度，多編寫相應的軟件學習書籍，以達到推廣、普及開源軟件學習的目的。

⑵ 實驗室建設。缺少Linux實驗環境也是不能大幅度推廣Linux的原因之一，大多數高校學習Linux課程的環境穩定性較差，沒有獨立的實驗室。通過本方案構建信息技術實驗室，對促進Linux學習尤為重要。

⑶ 高校教師隊伍建設。各高校開設Linux課程相對較少，有些高校放在選修課程里，導致Linux師資水平有限，需加大對教師隊伍的培養。

5 結束語

高校承擔著為社會培養信息技術人才的任務，要培養能夠開發國產操作系統及自主知識產權軟件的人才，就須加大對開源軟件學習的推廣力度。基于Linux的高校信息技術教學平臺提倡開源軟件的學習與應用，能夠滿足高校信息技術跨平臺教學與計算機等級考試要求，有利于培養學生的開創性和自主性，提高學生的計算機應用與開發能力。

參考文獻：

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[7] 張凱龍，谷建華，蓋玲興等.Win32應用到Linux的跨平臺移植技術研究[J].微電子學與計算機，2004.11：102-106