云計算課程體系的“Linux操作系統(tǒng)”實踐教學模式探索

胡蘭蘭

(淮北職業(yè)技術學院 計算機科學技術系，安徽 淮北 235000)

隨著云計算技術的快速發(fā)展和廣泛應用，很多高校開設了云計算相關專業(yè)或者在計算機專業(yè)課程體系結構中融入了云計算的相關課程。云計算操作在服務器上，開源軟件的靈活性和可擴展性滿足了云計算的發(fā)展趨勢。當前，互聯(lián)網市場的大多數(shù)服務器是Linux系統(tǒng)，因此，學習云計算必須學習Linux。為了與云計算課程體系相適應，培養(yǎng)學生成為Linux云計算技術人才，需從課程建設角度探討Linux理論課與實踐課，尤其是實踐教學環(huán)節(jié)。

1 云計算

1.1 云計算專業(yè)出現(xiàn)的背景與發(fā)展

云計算實現(xiàn)了資源的按需供給及數(shù)據(jù)的充分利用，為物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等新興領域的發(fā)展提供了基礎支撐，并與物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)協(xié)同發(fā)展。隨著云計算技術體系的逐漸成熟，云計算技術與應用相關行業(yè)領域釋放出大量的技能型人才需求。《中國互聯(lián)網發(fā)展報告2021》顯示，云計算市場規(guī)模增速明顯，生態(tài)布局日益完善，2020年我國云計算整體市場規(guī)模達到1 781.8億元，增速為33.6%，云計算是新型基礎設施的重要組成部分。[1]企業(yè)、云服務商需要大量云計算人才進行云計算體系創(chuàng)建、完善云計算平臺安全措施等工作，因此，云計算相關行業(yè)的發(fā)展前景良好，學生就業(yè)方向比較廣闊。

1.2 云計算課程體系的內容

通過對近幾年高校云計算相關專業(yè)開設課程的調查統(tǒng)計，云計算課程體系包括：Linux操作系統(tǒng)應用技術、虛擬化技術、容器云技術、OpenStack系統(tǒng)應用、Hadoop分布式應用、數(shù)據(jù)存儲技術、云平臺管理系統(tǒng)、開源數(shù)據(jù)庫技術、Python運維開發(fā)技術、大數(shù)據(jù)平臺、大數(shù)據(jù)分析、云安全產品配置與應用等。Linux作為底層支持的操作系統(tǒng)已經成為一門基礎課程，為上層技術提供技術支持。

2 “Linux操作系統(tǒng)”實踐教學模式探索

2.1 Linux實踐教學模式改革的必要性分析

當云計算相關課程需要進行融入、“崗課賽證”綜合育人需要落實、“1+X”證書制度需要落實時，原有課程體系必須重新規(guī)劃，教師對教學的推動就需要不斷以新的教學模式適應社會需求。當前云計算方向整體的就業(yè)前景比較廣闊，但很多大型企業(yè)招聘有學歷上的要求。對專科生來說，要增強就業(yè)競爭力主要是靠提升自身實踐能力。因此，Linux實踐教學模式的改革具有必要性和迫切性，實踐教學的內容設計和實施對教學來說非常關鍵。

2.2 “Linux操作系統(tǒng)”實踐教學內容的制定與動態(tài)調整

綜合考慮“Linux操作系統(tǒng)”課程的課時、前后課程間的知識銜接、云計算需要的知識點和技術，確定課程目標和課程主要內容。根據(jù)云計算課程體系需要對教學內容進行調整，使實踐內容更有針對性。一般來說，Linux的理論教學內容主要包括：Linux系統(tǒng)管理基礎知識、Linux網絡服務器配置與管理、Linux安全等。

根據(jù)工作崗位能力需求制定實踐教學內容。與云計算相關的工作崗位包括：云平臺運維工程師、云服務應用/開發(fā)工程師、推廣銷售云平臺和服務產品的銷售工程師、解決常見產品技術問題的技術客服、搭建云計算管理平臺的云平臺實施工程師等。與以往教學相比，云計算方向上要增加Linux服務器的配置與管理教學、增加腳本編寫教學、增加主從數(shù)據(jù)庫管理、增加RAID技術、增加LNMP的分布式部署等內容。如果課時有限，建議側重服務器構建和分布式運維，弱化防火墻和安全方面的教學。以工作任務為中心組織實踐內容，同時，將實際崗位職責及工作規(guī)范引入教學環(huán)節(jié)中，使學生全面符合崗位職業(yè)能力要求。

嚴格來講，Linux這個詞本身只表示Linux內核。GPL 協(xié)議保證Linux系統(tǒng)是開源的，所以，實際在用的Linux版本比較多。高校中的Linux課程選用的教材隨著Linux的版本升級而變化，從RHEL4到現(xiàn)在的CentOS7/RHEL7、CentOS8/RHEL8，基本服務器類型基本沒有變化，配置方法和功能變化卻比較大。對很多企業(yè)的云計算平臺來說，同時使用CentOS、OpenEuler、Rocky Linux和RHEL是很有可能的。因此，實踐教學要與時俱進進行動態(tài)調整。不同年級的專業(yè)課程體系不同，學生存在專業(yè)需求差別，實踐教學內容要根據(jù)實際情況在學期初進行研討、規(guī)劃。

2.3 云計算課程體系的“Linux操作系統(tǒng)”實踐教學模式的探索

實踐教學具有開放性、現(xiàn)場性、靈活性和全程性，須老師在實際教學中不斷探索和實踐。研究課程實踐教學模式，目的是建立科學的Linux操作系統(tǒng)實踐教學體系，注重學生的實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.3.1 實踐環(huán)境的規(guī)劃與提供

線下教學時提供情境學習的實踐環(huán)境，構建接近真實工作環(huán)境的實訓基地。云計算平臺=Linux系統(tǒng)+開源云平臺+SSH框架。目前，開源云計算平臺的搭建都要依托Linux系統(tǒng)，受計算機硬件和網絡條件的限制，實踐教學一般是采用在其他操作系統(tǒng)(宿主機)下安裝Linux虛擬機，然后，再完成后續(xù)的云計算平臺的搭建和運維。一些學校的實驗室建設在課程的實踐軟硬件保障支持上存在滯后，還原卡的保護方式利于實驗室管理卻不利于學習活動的連續(xù)性，建議學校使用教學實訓云平臺，完成新型實訓室的快速建設, 融合容器技術和虛擬化技術，將實驗環(huán)境和實驗手冊打包部署，切實解決實驗環(huán)境創(chuàng)建慢、維護難的問題。為保證線上線下混合教學，學生可以通過瀏覽器登錄到實踐平臺，更好地利用課余時間不受地點限制，在安全可靠的環(huán)境下繼續(xù)完成實踐任務。國內的一些知名廠商面向在校生提供了比較優(yōu)惠的云主機租用服務，學生可以在使用云服務的過程中學習云計算相關課程和技術。

表1 “Linux操作系統(tǒng)”實踐環(huán)境的方式

2.3.2 實踐內容和“1+X”證書結合

高校培養(yǎng)人才強調“崗課賽證融合，提升育人質量”。“證”為高校實踐育人的基本成果憑證。2009年教育部推行的《關于在院校實施“學歷證書+若干職業(yè)技能等級證書”制度試點方案》要求職業(yè)院校穩(wěn)步推進“1+X”證書制度試點工作。與Linux操作系統(tǒng)相關的“1+X”主要是云計算和大數(shù)據(jù)方向。“1+X”證書制度對職業(yè)院校來說是新機遇、新挑戰(zhàn)。“崗課賽證融合“需要教師在知識積累和職業(yè)精神方面實現(xiàn)新的創(chuàng)新和突破。教師是實現(xiàn)書證相互銜接融通的引路人和實踐者，是教學的第一責任人，既要掌握其中的技術技能，又要能勝任教學實踐任務。建設教學團隊，通過集體的力量，促使教師相互取長補短，對課程和專業(yè)知識深度挖掘、集體備課，設計的項目任務要與選擇的“X”等級證書考核中的要求一致或者略高，以便學生通過測試達到相關職業(yè)技能等級。

設計與理論教學內容相一致的實踐教學項目案例。項目案例主要包括：系統(tǒng)安裝與配置、常用命令、用戶和組的管理、文件系統(tǒng)的配置與管理、磁盤的配置與管理、系統(tǒng)故障排查、Shell Scipt、DHCP服務器、Samba服務器、FTP服務器、NFS服務器、DNS服務器、Web服務器、郵件服務器、防火墻、Linux安全檢測與管理等。

2.3.3 實踐教學環(huán)節(jié)的實施

在實踐教學環(huán)節(jié)以“LEEPEE教學法”為基礎組織教學，多種教學方法交融。在教學過程中采用按照項目導入—講解示范—模擬練習—深入實踐—檢查反饋—拓展提升的過程進行開展，[2]提高學生的分析問題能力、實踐能力、開拓創(chuàng)新能力。以DHCP服務器為例，教學環(huán)節(jié)的實施如表2所示。

表2 DHCP服務器的“LEEPEE”教學過程

具體教學實施中靈活運用項目教學法、演示教學法、案例分析法、分組討論法、翻轉課堂、現(xiàn)場教學法等多種教學方法，實現(xiàn)“教、學、做、導、考”一體化，通過這些方法逐漸培養(yǎng)學生的“職業(yè)素養(yǎng)”，提高和完善學生的“職業(yè)能力”。教學過程中，綜合運用多媒體教學、虛擬仿真教學、視頻教學、現(xiàn)場教學、網絡教學等多種先進的教學手段優(yōu)化教學過程，提高教學質量和效率。

根據(jù)學生能力水平，采用“臺階式”靈活教學，充分挖掘學生的學習潛能，使不同層次的學生獲得不同的提升體驗。總體來說，一般可以將學生分為三層：第一層是具備基礎的Linux系統(tǒng)管理和網絡服務能力，基本能夠按課程內容完成相關的實踐任務；第二層是掌握Linux系統(tǒng)及與云計算相關的基本知識和技能，能夠在此基礎上進行云平臺運維與開發(fā)的學習；第三層是較好地掌握Linux課程的知識，具備實踐能力、拓展能力和創(chuàng)新能力，學習習慣良好，可以進行深度學習。對于學習能力比較強的學生，采用深度學習的 “5E”教學模式，要求學生學習過程中參與、探究、解釋、詳細說明與評價。發(fā)揮學生的主動性，激發(fā)他們的學習興趣，引導他們的思維，專注知識創(chuàng)新和實際應用。

2.3.4 實踐過程的指導

為加強對實踐過程指導，充分利用網絡教學平臺，加強線上線下混合式教學管理。實踐內容隨著課程的深入，難度逐級加大，每一次課后，學生的學習效果總是參差不齊。傳統(tǒng)的線下指導教師可以及時監(jiān)督和指正，時效性最佳的同時也存在著時間地點限制、師資有限等問題。線上指導對于環(huán)境因素局限性比較小，是線下教學有益補充。多平臺聯(lián)動為支撐，搭建空中教學橋，包括在線教學平臺、線上直播平臺、即時交互平臺。打通校內外教學資源，利用線上多元融合教學，讓學生根據(jù)自己的需求去接收、吸收、理解知識，獨立構建自身知識體系。[3]

教師在平臺上提供課前階段導學，包括實踐內容、任務知識準備、實踐指導書或者相關操作視頻。課中線下可以直接指導，線上可以根據(jù)需要安排網上直播課堂彌補錄播的缺點，集中講解本次實踐本班學生遇到的技術難點，即時交互提供個性化指導，加強師生的溝通。課后教師及時批改提交的實驗報告并繼續(xù)組織相關教學活動。

2.3.5 加大課程實踐教學成果的分值比例

課程的考核方式大多是實行形成性評價與終結性評價相結合的原則。以期末終結性評價為主，平時成績與期末成績按一定的權重分配。為實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標，激發(fā)學生學習的積極性，建議教師采取基于OBE理念的課程考核體系，更多地看重學生固有的能力、所付出的努力和取得的進步，加強過程管理和考核，而不是以學生學習上達到的能力水平為依據(jù)。“Linux操作系統(tǒng)”的實踐部分考核在課程結果性評定成績中比值加大，在評分細則上明確實踐操作中的具體項，包括出勤率、學習和實踐態(tài)度、操作安全規(guī)范、參與實踐的過程和完成率、實驗報告及總結等。構建基于過程監(jiān)督的動態(tài)考核機制，[4]有效緩解和分散學生的學習壓力，制定加分項，鼓勵學生提高自學能力和解決問題的能力。注重培養(yǎng)學生的團隊合作精神和職業(yè)素養(yǎng)，從而提高學生的綜合素質。

2.3.6 以賽促教、以賽促學、學賽結合

參加職業(yè)技能大賽是為了充分激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新思維。“賽”對學生的培養(yǎng)具有指引性，國家級、省級的賽項每年都有調整，內容既是拔高式、前沿式，也與市場需求相吻合。教師參與的每一次競賽輔導都可以獲得經驗從而調整實踐教學的內容和深度，根據(jù)學生的實力和水平進行有選擇的“賽課融合”。而學生通過參加職業(yè)技能大賽既可以提升自己的專業(yè)技能、獲得比賽經驗，又可以反思自身學習的不足，不斷改進學習方法。實踐機會的增多，可以開闊學生的眼界，這對未來的就業(yè)有比較積極的影響。“Linux操作系統(tǒng)”實踐教學，可以在課程結束后舉辦并鼓勵學生參加院級競賽。在后續(xù)課程完成的基礎上，選拔優(yōu)秀學生參加省級技能競賽，這也是培養(yǎng)學生實踐技能、提高學生職業(yè)素養(yǎng)的有效措施。

教學模式的探索在實施過程的前期、中期、后期階段不斷改進，教師團隊要對模式效果進行調查和總結反思，可通過問卷調查結果、線上線下教學任務完成情況、線上教學活動統(tǒng)計的結果、學生的1+X通過率、學生參賽及獲獎情況等信息獲得課程教學效果的相關數(shù)據(jù)。教學中應加強各教學模式間的優(yōu)化整合，全面增加教學有效性。[5]

3 結語

提高學生的實踐水平是適應市場需求的有力保障。通過對“Linux操作系統(tǒng)”實踐教學模式的實踐探索，將知識掌握與技能提升同步實現(xiàn)，使學生能夠更好地掌握Linux的操作與服務器搭建，實現(xiàn)與云計算相關課程內容的有效銜接與技術的融通，提高綜合應用能力。