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摘要：随着互联网、物联网、大数据等技术的发展，网络操作系统的重要地位日益凸显，本文从学习文化和教学设计的角度分析研究网络操作系统的教学设计，充分考虑网络操作系统课程的特点，整合现代教育技术，对网络操作系统课程教学的核心环节进行分析设计，改进教学效率及效果，培养专业核心素养。
关键词：网络操作系统；教学设计；核心素养
本文引用格式：刘志明,等.面向核心素养培养的网络操作系统的教学设计研究[J].教育现代化,2019,6(25):101-103.
一 问题的提出
计算机专业学生的专业技能和素养表现在择业过程的出色表现以及就业后可持续的发展能力。这些都要求在学校培养的过程中，着力发展学生的专业核心能力和素养，将学生的专业核心素养培养过程贯穿到专业培养目标设置、培养方案规划、课程教学及实践教学实施等环节。网络操作系统在本校计算机科学与技术、嵌入式、软件工程、日语双学位、物联网工程等专业的培养方案中均出现在专业选修课模块，考虑其重要性，在实际教学环节中，已成为必选科目。如何在网络操作系统的教学设计及实施中贯彻专业核心素养的培养，也成为网络操作系统课程教学的核心课题。
二 计算机专业学生的核心素养
核心素养已经在世界各国的基础教育、职业教育及高等教育领域受到普遍的重视，是教改及课改的热点之一。[1]培养学生的核心素养也是我们计算机专业现阶段教改和课改的风向标，有鉴于核心素养的培养不是一蹴而成的，而是一个渐进的、全面的、长期的形成过程，是个人与社会交互影响的过程。因此大学计算机专业学生核心素养的培养过程要贯穿整个大学阶段。
计算机专业学生的核心素养应该包含哪些方面是我们首先应该解决的问题。2016年9月13日，中国学生发展核心素养研究成果发布会在北京师范大学举行，发布了中国学生发展核心素养总体框架及基本内涵。[2]结合该框架及基本内涵，我们对计算机专业的大学生核心素养方面的综合表现在六个方面（人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新）进一步具体化，以便能够和高校计算机专业的培养目标整合，为教学设计提供更为有效的理论支持。[2]鉴于人文底蕴和健康生活这两个方面的特殊性及网络操作系统课程的特点，我们着重在网络操作系统的教学设计中体现科学精神、学会学习、责任担当及实践创新等四个方面的培养：1、在科学精神方面，作为计算机专业的学生，必须具备严谨的求知态度，掌握计算机技术及信息技术的基本科学原理和方法，能采用科学的思维方式方法分析问题、解决问题，勇于质疑和探究；2、在学会学习方面，要求学生具备积极主动的学习意识、掌握适合学习不同学科类型的各种学习方法，乐学善学；3、在责任担当方面，通过项目任务分解、团队协作进行问题件解决培养任务中的责任感，另外，技术是一把双刃剑，引导学生一定要本着良好的目的使用计算机技术，防范不合理的应用信息技术；4、在实践创新方面，强调通过实践、问题发现、反思的方式，培养基本的工程思维。总的来说，计算思维、信息意识、信息技术创新、社会责任、问题解决能力、自学能力、自学意识……等关键词都是计算机专业学生的核心素养的构成部分。当然，人文底蕴和健康生活方式则也是所有学生的核心素养，只不过它们贯穿了我们人生的所有阶段，不是计算机专业独享。
以培养核心素养为目标的教学设计思想贯穿教学分析、设计、实施、评价及反思的各个阶段，下主要就课程分析和教学设计展开论述。
三 网络操作系统课程分析
《网络操作系统》是一门实践性很强的课程，我们一直以Linux（RedHat Enterprise Linux）作为教学实例为基础，主要考虑其安全性、稳定性、开源性等特点。[3]通过Linux的安装配置管理及文件系统分析，让学生掌握网络操作系统的特点、工作方式、应用场景。不管是网络操作系统的配置管理（网络、用户、安全、服务等）还是后续应用开发、驱动开发、嵌入式系统裁剪及移植都需要我们在实践环节中反复演练。
下面从几个方面说明下《网络操作系统（Linux）》的内容特点：1、系统的管理及配置以终端控制台操作模式为主，命令多，参数多；2、网络服务配置的验证需要多机协作（如DNS、Apache、VSFTPD），甚至在异构的系统环境下验证（如Samba）；3、所有服务都对安全性有特别的要求（用户访问控制、主机访问控制、iptables过滤规则的考虑、Security-Enhanced Linux强制安全子系统），这些都有可能成为项目测试过程中的障碍，排错成为学生在项目实施过程中最大的难点。4、复杂项目实施的各个阶段（从需求分析、方案设计、实施配置、综合测试）需要采用团队分工协作的形式以保证在有限的时间内完成。
传统教学设计忽略课程之间的差异，对linux的重要性了解不够，教学方式陈旧，授课模式单一，实践环节不足。[4]从课程本身及课程教学两个方面深入分析，是后期进行教学设计的基础。
四 教学设计研究
在教学设计的过程中，结合《网络操作系统（Linux）》课程本身的特点及计算机专业学生核心素养的培养目标，对各个环节进行有效管控，提升教学效果和效率。因为本学院培养方案中《网络操作系统》的总学时安排一共32学时（16理论课教学学时+16实验学时），学时较少，必须提高上机的效率，这方面则要求学生每次上机前（利用课余时间）明确实验任务，掌握基本命令和操作，组建合适团队，合理分工，在有限的时间内协同完成实验任务。要打成这一目标的前提是学生有能力、有条件、有意愿、有目标，在课余能实施各环节的任务。第一次课最艰巨的任务是激发学生的学习兴趣，其次才是让学生明确学习目标，指导学生构建学习和实验平台，帮助学生获取学习资源，安排学生组建协作型任务团队。
下面从几个方面来说明下《网络操作系统（Linux）》的教学设计。首先，是教学目标设计及评价指标体系设计。这两方面必须保持内在的一致，评价指标体系的信度和效度是相对教学目标而言的，合理的评价指标体系能反映教学目标的达成情况。《网络操作系统（Linux）》的教学目标主要体现在以下几个方面：学生学习能力的提升、沟通和团队协作能力的提升、分析问题及解决问题能力的提升、信息能力的提升、专业技能（网络管理技术应用能力）的提升、安全意识的形成。评价指标体系能否准确评判、衡量这些目标，或者导向学生在这几个方面有明显的提升是设计评价指标体系的关键。培养方案中将《网络操作系统（Linux）》设置考查课，针对这种实践性很强的考查课，一般采用项目驱动的教学模式[6]，效果较好。因为在《网络操作系统（Linux）》所有教学环节中，最重要的是实践教学环节，合适的项目任务设计，保持一定的梯度（简单基本任务、中等难度可选任务、无指导开放任务）和层次，使不同能力层次的学生都有可完成的任务。此外任务既要有一定的挑战性，让学生在完成任务时能体验到挑战成功的喜悦，亦不能难度太大，基本无法在规定时间内完成，挫伤学生学习的积极性，阶段性的学习成果能刺激学生持续的学习热情。例如将DNS配置中Master类型的DNS配置任确定为基本型任务，所有人都能独立完成，Master+slaves类型的为中等难度，建议两人合作完成，父子域委托则作为附加任务，一般很难在2学时内完成上述任务，特别是操作还不太熟练（刚学完Linux基本命令及简单shell编程，第一个要完成的服务配置任务）的情况下。后期在学到VSFTPD及samba时候，学生操作相对熟练了很多，任务的完成度也会高一些。最后一个自选的开放综合任务则不再教材范围，主要考虑MPI并行计算环境的搭建、基于Hadoop的大数据平台搭建、基于openstack的云计算平台的搭建……，这类任务一般都有较高的实践和研究价值，所以相关的软件包的下载、安装、配置全部通过自学完成。另外，初始阶段的任务会适当给出配置管理过程演示，帮助排错，再逐步演进为自己阅读配置手册，自己排错，最后到通过自行完成开放综合实践项目。
在这个环节，测评量表的设计非常重要，测评量表是评价指标体系的外显形式。在实践环节采用项目驱动，对各人、各个项目的子项目完成情况进行记录。此外作为评价的主要依据，可适当增加答辩环节，了解项目组成员对整个任务的贡献度，鼓励团队协作，但不能形成依赖，尽量让所有学生都积极参与、积极思考，协同完成，培养团队协作能力而不是依赖思想。
目标的设定和测评量表的设计都是围绕计算机专业学生的核心素养的培养来展开的。第二，理论教学环节设计。这一部分看似简单实则较为困难，内容多，要有取舍，要有侧重，要启发思考，不能把这类课程上成了单调乏味的使用说明。在理论教学环节，特别是服务配置环节，首先要解决的是两个问题：“是什么”、“怎么做”。学生在学习的过程中一直都伴随这两个问题的解决：如“访问控制是什么”、“用户访问控制是什么”、“主机访问控制是什么”、“怎么做才能在DNS、VSFPTD、WWW、Samba等服务中实现用户访问控制和主机访问控制”……。围绕问题来展开教学，带着问题进行学习，可提高教与学的效率。
在这个过程中，也要有质疑问难的科学精神，例如，在VSFTPD的用户访问控制配置中出现了user_list和ftpusers这两个文件，通过对比分析，了解两个配置文件的一同，分析为什么要设计两个文件而不是一个，还可以围绕这连个文件创设问题情景，让学生解决，来体会这两个用户访问控制文件的使用方法。尽力挖掘各种服务配置项设置方式及方法中作者当初设计时的思想闪光点，让所以服务配置不仅仅是一条条的枯燥的配置指令。在《网络操作系统（Linux）》这类课程中启发思考相对来说难度大一些，但效果非常明显，创设合适问题情景，激发学生的创造力，提升学生的问题解决能力，是专业核心素养中的重要指标。
第三，排错教学设计。把排错作为一个专题来教学，也是考虑《网络操作系统（Linux）》这门课程的特殊性，Red Hat Enterprise Linux在企业应用中是主流的服务器网络操作系统，在应用过程中是不允许做试错的实验，反而要求管理员快速定位错误并排除故障，这就要求我们能快速的识别造成故障现象的可能原因。这方面可以通过制造错误形成故障，观察比较故障表象，积累排错经验。当然这部分排错教学设计不是课程教学的主要环节，但也提供一种较为有效的排错能力培养方法，对相关从业人员的职业技能培养具有一定的价值。
第四，教学过程具有可见性。这主要包含两个方面的可见：一是让学生的学对教师可见，二是教学对学生可见。[5]良好的过程控制能让教师分辨出哪些因素对学生的学习效果产生显著的作用，例如在《网络操作系统（linux）》课堂理论教学的过程中重点解决“是什么”以及“为什么这么设计”，对“怎么做”的操作演示过程也融入设计理念的实现方法描述，在实践环节则强调任务的完成情况（辅以适当答辩更好），量化学生对知识和技能的掌握情况。特别是可选项目和开放任务则可对学生的学习态度、团队协作能力、自学能力、沟通能力等进行更深入的了解。学生则可以通过项目完成的情况及对老师提问的回答情况了解自己所存在的问题，调整学习的内容和方法，从而成为自己的“老师”，学习目标的制定、学生节奏的掌控、学习程度的自我评价、学习方式方法的选择及调整、自学意识和自学能力的提升这些足以支撑学生具有终身学习的核心素养。此外，学习的可见性对学生来说虽然重要，但
并不是所有的学生都能很轻松的就能熟练的掌握相关技能，更关键的是学生本身的意愿。对于部分学习较为被动的学生，提升学习兴趣、改变学习态度才是首要的和关键的，外在和内在的激励因素都很重要，首先学生必须明确课程学习的必要性和可行性，在课程体系中的重要地位，必要的有意义的学习才能让学生有持续的外在动力，内在的激励因素主要是基于兴趣，挖掘技术类教学内容的兴趣固然重要，合理的项目任务设置使得学生在不断完成具有挑战性的项目任务后所带来的阶段性的成就感也足以支撑学生拥有持续的学习动力。[6]此外，团队协作的方式，使得成员希望在团队中承担核心的任务，贡献自己的力量，并且在学习过程中沟通交流活动也相应增加了，提高了学习的效率。
现阶段主要从以上四个方面对《网络操作系统（Linux）》进行教学设计，凸显计算机专业学生核心素养的培养。在这些设计思想的指导下进行理论和实践教学，学生积极性较高，特别是实践环节，学习效果也有了明显的提升。
五小结
本文主要从计算机专业学生的核心素养培养的角度对《网络操作系统》课程的教学设计进行了分析研究，提出相应的设计方案，对教与学过程的有了更好的评价模式。当然，这些设计结果都需要在实践教学环节中实施并持续改进，在后续的教研环节，我们会进一步从课程体系构建、教学模式、整合技术方面更深入的研究《网络操作系统》的教学设计,特别强调全视角学习过程的研究，[7]在教学过程中充分考虑多种学习方式的组合。
参考文献
[1]辛涛,姜宇,林崇德等.论学生发展核心素养的内涵特征及框架定位[J].中国教育学刊,2016(06):3-8.
[2]核心素养课题研究组.中国学生发展核心素养[J].中国教育学刊,2016(10):1-3
[3]苏畅.Linux类课程教学改革的研究与实践[J].吉林化工学院学报,2007(10):86-88.
[4]韩丽霞,李昕.Linux操作系统教学改革初探[J].教育教学论坛,2018(08)：117-118.
[5]John Hottie[著].金鹰莲,洪超,裴新宁译.可见的学习－－最大程度的促进学习(教师版)[M].教育科学出版社,2015:1-6.
[6]刘河,张兴艳,万润泽.项目驱动教学模式在Linux教学中的应用研究[J].软件导刊,2014,13(04):179-180.
[7]克努兹.伊列雷斯[丹]著.孙枚璐译.我们如何学习：全视角学习理论[M].教育科学出版社,2014:3-5.
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