基于Linux技术的高校计算机教学改革

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  摘 要:在国家大力推进Linux技术普及的大背景下,本文针对当前国内高等院校Linux技术教学开展的现状,在我院进行Linux技术教学改革实践的基础上,提出了高校推进基于Linux的计算机教学改革的策略和思路。
  关键词:Linux技术 计算机教学改革 高等教育
  中图分类号:G423.07 文献标识码:B 文章编号:1673-8454(2008)17-0064-03
  
  一、引言
  
  2006年4月开始,一场正版化的风暴呼啸而来,信息产业部、版权局、商务部、财政部等四部委下发了《关于计算机预装正版操作系统软件有关问题的通知》。根据通知要求在我国境内生产的计算机产品出厂时必须预装正版操作系统软件,进口计算机产品国内销售也必须预装正版操作系统软件,对于没有预装正版操作系统的PC产品不允许上市销售。同时发布《关于政府部门购置计算机办公设备必须采购已预装正版操作系统软件产品的通知》,要求政府机构率先强力执行起到带头作用。此后不久,国内相关的大部分PC厂商陆续和微软公司签订了价格不菲的采购合同。其中仅联想公司一家就和美国微软公司签下了总价值12亿美元的创记录超级采购大单。
  这一事件引发了国内各方面的讨论,笔者对此事的关注点集中于为什么国内的PC厂商热衷于采购价格昂贵的Windows而冷落了物美价廉的Linux。究其原因主要在于我们的计算机教育长期的一元化内容结构,造成了当前的计算机应用普及现状。我国的计算机用户几乎只会用Microsoft Windows和Microsoft Office,我国的大多数软件开发者(程序员)只熟悉Microsoft Visual Studio。我们的计算机教育迫切需要改变观念,引入多元化的教学内容。
  
  二、高校普及Linux教学的必要性
  
  自1991 年10 月Linux 的第一个正式版本推出之后,Linux 得到了世界各地数以万计的编程高手和计算机爱好者的共同开发和维护,不断地增加其新的功能,一些软件公司也推出了各自的Linux 发行版本,得到了许多世界著名的软硬件厂商的支持。世界各地高等院校的学生和科研机构的研究人员也纷纷把Linux 作为自己学习和研究的对象,大大地推动了Linux 的发展。如今,Linux 已经成为一个稳定可靠、功能完善、性能卓越的操作系统。
  各国政府和组织都越来越多地采用Linux系统软件,这主要是由于Linux与Windows相比有许多优势,如信息安全、价格低廉、自主知识产权等。在服务器领域,Linux的价格与性能优势更加明显,在移动通信、网络安全、桌面系统、集群计算、嵌入式系统等领域,Linux起到越来越重要的作用。我国政府已经充分意识到Linux的应用和推广对于保护国家信息安全,发展民族软件产业, 降低信息化费用,提高投资使用效益,促进经济社会发展等都具有十分重大的意义。目前中国Linux的应用水平还落后于发达国家,主要表现在熟悉Linux的人员不多,对Linux的开发和应用经验还不丰富,对于Linux的贡献还很少等。作为国家人才培养的主阵地,高等院校必须与时俱进地进行计算机教学改革,为我国的信息化建设培养急需的Linux技术人才。
  
  对此,倪光南院士指出,目前软件发展有两种模式,分别以微软和Linux为代表。微软的Windows软件体系是不开放源码的,这使得中国学生往往只能学到其外表特性和操作,而不易理解软件的内涵,“知其然而不知其所以然”。而以Linux为代表的开源软件,源码开放,版权公有,这对推进中国软件业的发展有着重要意义。
  
  三、高校Linux教学的现状及存在的问题
  
  为加大Linux人才的培养力度,尽快满足国家对Linux人才的需求,2004 年12 月教育部和科技部发出关于组建国家Linux 技术培训与推广中心的通知, 并于2005 年6 月正式批准北京大学、清华大学等40所学校建设国家Linux技术培训与推广中心。相关部门期望把国家Linux技术培训与推广中心建设成为我国Linux人才培养的主力军,并通过示范、辐射作用带动我国Linux人才培养质量的全面提高。
  此外,其它一些高校的相关专业也积极开展了Linux技术的教学活动。尤其是处在我国改革开放前沿的广东省在Linux技术教育推进力度上明显处于全国前列。为开展Linux软件教育、研究、培训服务和推广普及应用等工作,2006年4月26日广东省教育厅制定了《广东省教育系统Linux软件推进计划》,该计划明确要求广东的大中专院校和中小学校开展不同层次的Linux技术教育和开发研究工作。其它发达省份,如江苏、浙江等,在Linux技术教学及教育应用方面也做了大量工作。江苏省成立了江苏Linux公共技术服务中心,该中心与江苏数十所高校合作进行Linux技术人才的培养;浙江省成立了Linux高校推进联盟,并首次把Linux内容列为大学计算机二级考试大纲。
  虽然政府大力推广Linux的应用,与社会上的各种专业培训机构的Linux技术培训如火如荼相比,Linux技术教学在高校的执行情况就显得曲高和寡。即便是在Linux技术教育普及处于我国前列的广东省,目前还没有出现预想中的繁荣局面。根据广东轻工职业技术学院李洛等人的调查可以看出,广东大部分的本科院校还没有将Linux技术的相关课程列入教学计划,有近50%的高职高专类院校没有开设Linux技术课程。开设Linux课程的学校中,大部分学校是仅仅以操作系统形式开设了一门课程,这样只是将Linux部分的内容,作为知识介绍给学生,而不是作为一门技能让学生掌握。
  
  四、教学改革措施
  
  高等学校的根本任务是为我国的社会现代化建设培养合格人才。在国家大力推进Linux应用的背景下,相关高等院校必须针对Linux技术的普及进行教学改革,为国家培养高质量的Linux技术人才。对于Linux技术教育的开展,我们应该根据各个学校的实际情况采取不同的教学改革方案。
  1.《大学计算机基础》课程的改革
  当前所有高校大学生都开设有《大学计算机基础》或类似的课程,该课程的基本框架大致相同,包含计算机基础理论和应用实践两大块内容。目前,应用实践部分几乎都是在Microsoft Windows操作系统平台上展开的,应用实践内容从Windows操作系统、Microsoft Office办公系统到Windows下的网络和多媒体软件应用等内容。由于《大学计算机基础》课程覆盖高校所有专业的大学生,影响面及其广泛,基于Linux系统对该课程进行教学改革将大大加快Linux应用的普及步伐。
  结合当前的教学实际,该课程的教学内容改革有两种方案。其一是在原来的教学内容基础上补充Linux技术方面的知识,在课时数不足的情况下可以将Linux操作系统基础课程以公选课的形式出现,鼓励学生参加各种形式的Linux操作系统的学习。该方案适用于《大学计算机基础》课程改革的初始阶段,学校所在地区的IT应用水平、学校自身的办学条件、师资力量等客观条件还不成熟。
  第二种课程改革方案是彻底放弃Windows操作系统平台,推广使用全新的Linux版《大学计算机基础》教材。实践部分的内容完全在Linux系统平台下进行,办公软件可以使用金山公司的WPS Office for Linux或美国Sun公司的开源软件OpenOffice。对大多数用户来说,这两个办公套件的功能绝不逊色于Microsoft Office,且都可以免费获取。网络技术、多媒体技术相关的应用实践内容,在Linux下也都有比较成熟的软件支持。实施此方案的《大学计算机基础》教材也已经面市,在此笔者推荐由清华大学出版社出版,吴华洋老师编著的《基于Linux环境的计算机基础教程》。与第一种教学改革方案相比,该方案显得更为彻底。在外部应用环境和师资力量等条件成熟的情况下,笔者更倾向于此种方案。因为在当前中小学阶段的信息技术教学平台大都是基于Windows的,大学生在进入高校之前已经对Windows操作系统比较了解,在大学阶段还是开展基于Windows平台的教学内容既浪费时间又可能导致学生的厌烦情绪。高校应该在加强Linux 软件师资培养和培训,在此基础上,尽快开展基于Linux平台的《大学计算机基础》教学改革。
  2.计算机及相关专业的教学改革
  对于计算机专业的学生而言,如果仅仅增加Linux基础的课程内容显然是不够的。在目前Linux亟待普及的大背景下,高等教育中的本科以上计算机专业教育必须担当其培养Linux技术研发人才的重任,而高等教育中的高职高专计算机专业教育则必须担当起培养Linux 技术应用和推广人才的大任。
  Linux系列的课程除了Linux基础之外,还包括系统管理、网络管理、Shell程序设计、应用程序设计、数据库开发、内核设计等许多课程。在客观条件不允许,无法增加新课程的情况下,我们可以将原来教学计划中的一些课程部分或者全部转移到Linux平台上来。其中比较典型的课程有以下几个。
  (1)C/C 语言程序设计。Linux是类UNIX操作系统,从C语言发展历史看,C语言与UNIX密不可分,C语言是UNIX的主力开发语言,同样也是Linux的主力开发语言,Linux内核及系统软件都是用C语言编写的,并且源代码都是开放的,基于Linux系统进行C/C 语言教学可以使学生深切体会C/C 语言在系统软件设计方面的应用。通过阅读Linux系统下的源代码,深刻领会C/C 语言的精髓,对提高学生学习C/C 语言的兴趣,养成良好的编程风格,树立软件开发的信心和目标是非常有益的。Linux系统中最常用的C编译器为gcc,gcc是一个编译器套装,它集成了C、C 、Objective C、Fortran、Java等多种语言编译器。gcc 可同时编译 C 程序和 C 程序。一般来说,C 编译器通过源文件的后缀名来判断是 C 程序还是 C 程序。在 Linux 中,C 源文件的后缀名为 .c,而 C 源文件的后缀名为 .c 或 .cpp。但是,gcc 命令只能编译 C 源文件,而不能自动和 C 程序使用的库连接。因此,通常使用 g 命令来完成 C 程序的编译和连接,该程序会自动调用gcc 实现编译。Linux下常用的程序调试工具为gdb和ddd。
  (2)Java语言程序设计。Java语言是Sun公司的杰作,Sun公司也是Linux系统坚定的支持者。在Sun公司的Java网站(http://www.java.com/zh_CN/)上可以免费下载Linux系统下的Java开发工具。
  (3)汇编语言程序设计。由于汇编语言的特殊性,汇编语言程序设计是计算机类专业非常重要的专业基础课。除了C语言之外,汇编语言是开发Linux操作系统的必不可少的程序设计语言。如果你想领略Linux内核的源代码中的高超程序设计艺术,必须先过了Linux汇编语言这一关。Linux系统下最正统的汇编语言是AT
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