王雪麗 曹樹偉

摘 要：對(duì)于Linux下C語(yǔ)言編程這門實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程來說，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性，而在線下課堂教學(xué)基礎(chǔ)上增加線上教學(xué)，突破了這門課程的教學(xué)瓶頸。文章以最優(yōu)化教與學(xué)效果為前提，構(gòu)建了“線上+線下”教學(xué)模式。提出了線下課堂授課地點(diǎn)的改變，凸顯了線上建課的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了自選任務(wù)驅(qū)動(dòng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。增加了過程化考核模式，以及改變了考核方式等一系列的改革措施。從最終的教學(xué)效果來看，合理安排線上成績(jī)權(quán)重，充分發(fā)揮線上教學(xué)軟件的功能，“線上+線下”教學(xué)模式非常適合Linux下C語(yǔ)言編程教學(xué)。

關(guān)鍵詞：Linux C;線上+線下教學(xué);自選任務(wù)驅(qū)動(dòng);過程化考核

中圖分類號(hào)：TP3? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2020）10-0023-05

0 引言

隨著智能時(shí)代的到來，許多智能產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，比如智能手機(jī)、智能機(jī)器人、智能玩具等。這些智能產(chǎn)品的產(chǎn)生是硬件和軟件相互促進(jìn)共同向前發(fā)展的結(jié)果，兩者缺一不可。說到軟件，就不得不提操作系統(tǒng)，目前人們廣泛使用的操作系統(tǒng)是Windows操作系統(tǒng)。桌面化的Windows操作系統(tǒng)的確給計(jì)算機(jī)的使用者帶來了莫大的便利和視覺享受，但許多智能產(chǎn)品屬于小型處理器，無法安裝Windows操作系統(tǒng)，因而新的操作系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其中最受各個(gè)行業(yè)及高校喜愛的就是開源的Linux操作系統(tǒng)[1]。為了培養(yǎng)出適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，能夠?yàn)樽鎳?guó)復(fù)興貢獻(xiàn)力量的人才，全國(guó)各大高校開設(shè)了很多新興專業(yè)，比如大數(shù)據(jù)、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)工程等，其中與這些新興專業(yè)配套的必修課程就包括Linux系統(tǒng)下C語(yǔ)言編程。此課程是一個(gè)操作性比較強(qiáng)的課程，想要提高學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性并取得良好的學(xué)習(xí)效果，對(duì)教師來說，做好理論知識(shí)傳授的同時(shí)并安排好實(shí)踐環(huán)節(jié)的及時(shí)操作是至關(guān)重要的。為了使得理論與實(shí)踐最大化結(jié)合，本文主要研究基于Linux操作系統(tǒng)的C語(yǔ)言編程教學(xué)模式的設(shè)計(jì)。

1 Linux操作系統(tǒng)的安裝

Linux操作系統(tǒng)的創(chuàng)始人是林納斯·托瓦茲[2]，他于1991年，在芬蘭赫爾辛基大學(xué)，利用GNU的bash當(dāng)作開發(fā)環(huán)境，使用gcc編譯器，成功編寫了針對(duì)386機(jī)器的Linux內(nèi)核。Linux操作系統(tǒng)是開源的，只要遵守GNU協(xié)議的Linux操作系統(tǒng)愛好者均可在網(wǎng)上下載源碼加以改進(jìn)，并將修改后的源碼發(fā)布到網(wǎng)上供其他人使用。

目前Linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。常用的企業(yè)級(jí)IT服務(wù)器都安裝有Linux、Unix或Windows操作系統(tǒng)，其中Linux因其穩(wěn)定、開源、安全、高效、可移植性強(qiáng)、支持多用戶多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，發(fā)展十分迅猛，在服務(wù)器市場(chǎng)占有率已超過80%的份額。隨著云計(jì)算的發(fā)展，在未來服務(wù)器領(lǐng)域，Linux操作系統(tǒng)是大勢(shì)所趨[2，3]。由于Linux系統(tǒng)廣泛支持大量的微處理體系結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備、圖形支持和通信協(xié)議，從因特網(wǎng)設(shè)備（如，路由器、交換機(jī)、防火墻、負(fù)載均衡器）到專用的控制系統(tǒng)（如，自動(dòng)售貨機(jī)，手機(jī)，PDA，各種家用電器），它都有非常廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，所以Linux系統(tǒng)已經(jīng)成功地躋身于主流嵌入式開發(fā)平臺(tái)[4]。除以上之外，在計(jì)算機(jī)個(gè)人桌面上，Linux操作系統(tǒng)也占有一席之地。鑒于Linux系統(tǒng)及其嵌入式硬件系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，基于Linux環(huán)境的教學(xué)活動(dòng)的改革勢(shì)在必行。

計(jì)算機(jī)上可以直接安裝Linux操作系統(tǒng)，也可以在Windows環(huán)境下安裝虛擬機(jī)VMware[5]，然后在VMware下安裝Linux操作系統(tǒng)。對(duì)于高校來說，使用計(jì)算機(jī)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)除了與Linux系統(tǒng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)外，全部都是在Windows環(huán)境下進(jìn)行。所以鑒于考慮到計(jì)算機(jī)的利用率和成本等問題，高校一般都采用在Windows環(huán)境下安裝虛擬機(jī)，在虛擬機(jī)上安裝Linux操作系統(tǒng)的方法。這樣安裝的好處是不同實(shí)驗(yàn)互不干擾，提高了計(jì)算機(jī)的利用率。

2 Linux C編程特點(diǎn)——系統(tǒng)調(diào)用

Linux操作系統(tǒng)為開發(fā)者提供了非常豐富的開發(fā)工具和友好易用的開發(fā)環(huán)境，它支持多種高級(jí)語(yǔ)言，其中C語(yǔ)言是使用最廣泛的高級(jí)語(yǔ)言。為了更好地保護(hù)內(nèi)核空間，Linux系統(tǒng)將程序的運(yùn)行空間分為內(nèi)核空間和用戶空間，它們?cè)谶壿嬌鲜窍嗷ジ綦x的，如圖1所示。所以在Linux中，用戶程序不能直接訪問內(nèi)核提供的服務(wù)，必須通過調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)才能實(shí)現(xiàn)。

所謂系統(tǒng)調(diào)用是Linux內(nèi)核提供的功能十分強(qiáng)大的一系列的函數(shù)，它位于操作系統(tǒng)接口層，是實(shí)現(xiàn)用戶與內(nèi)核交互的接口，系統(tǒng)調(diào)用的功能邏輯圖如圖2所示。

由圖2中可知Linux下C編程的特點(diǎn)是系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的應(yīng)用。想要學(xué)生能夠在Linux環(huán)境下熟練使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的訪問，建立服務(wù)器和客戶端的配置及連接構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等操作，就必須熟練掌握系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的功能、參數(shù)、返回值、及調(diào)用格式等。從而提高Linux下C語(yǔ)言編程技能，以提升學(xué)生在實(shí)踐中分析問題、解決問題的能力，為以后從事相關(guān)的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

綜上所述可知，對(duì)于實(shí)踐性如此強(qiáng)的課程，是離不開教師的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)的，所以采用純線上教學(xué)的方式是存在屏障的[6]。經(jīng)過對(duì)Linux操作系統(tǒng)、實(shí)訓(xùn)課程等課程的線上教學(xué)[7]和混合教學(xué)[8-10]等新興教學(xué)模式的研究，本文會(huì)提出一些含有創(chuàng)新性的Linux下C語(yǔ)言編程課程的教學(xué)改革，這一改革既能充分利用云課堂上的豐富資源，為L(zhǎng)inux C編程注入新鮮的血液，又能使得教與學(xué)不脫離、理論與實(shí)踐無縫銜接。

3 Linux下C編程教學(xué)模式的改革

3.1 傳統(tǒng)教學(xué)的弊端

Linux C高級(jí)語(yǔ)程序設(shè)計(jì)這門課程與普通課程的區(qū)別是前者更傾向于學(xué)生動(dòng)手能力，既編程能力的訓(xùn)練，只學(xué)習(xí)理論知識(shí)無法理解其精髓，必須加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。常規(guī)的教學(xué)方式是理論課在普通教室授課，實(shí)踐課在機(jī)房授課，這樣的教學(xué)方式總是使得理論與實(shí)踐存在斷層，學(xué)生不能立即依靠實(shí)踐來驗(yàn)證理論，不能更好地掌握系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的使用技巧，從而使得教學(xué)效果欠佳。

由于新型冠狀肺炎疫情，高校不得不采取純線上教學(xué)的方式進(jìn)行授課，這樣方式的確解決了隔離期間無法面授的困難，但是隨著純線上課程的展開，教與學(xué)的屏障也不斷凸顯出來[11]。特別是對(duì)于像Linux下C語(yǔ)言編程這種實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程尤為突出，由此可見，線下教學(xué)仍是不可或缺的。為了使學(xué)生最大化的提高Linux下C語(yǔ)言編程能力，本文將打破傳統(tǒng)的教學(xué)方式，改變了線下教學(xué)場(chǎng)所，增添了線上教學(xué)，構(gòu)建了線上加線下的教學(xué)模式。

3.2 線下教學(xué)場(chǎng)所的改變

本文提出的線下教學(xué)方式的改革是：理論課和實(shí)踐課不分開教學(xué)，即理論課和實(shí)踐課都在機(jī)房展開，不去刻意劃清理論課和實(shí)踐課的授課界限。這樣可實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐無縫銜接，不但提高了學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的興趣和積極性，而且對(duì)提高教師的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果有極大幫助。

好的教學(xué)效果需要良好的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)設(shè)施的支撐，授課所使用的機(jī)房需要具備以下教學(xué)條件：

硬件方面：

（1）多媒體教學(xué)設(shè)施：投影儀、大屏幕、教師授課計(jì)算機(jī)等。

（2）學(xué)生使用的計(jì)算機(jī)：保證人手一臺(tái)。

（3）黑板或白板：供教師詳細(xì)講解知識(shí)點(diǎn)或即興舉例時(shí)使用。

軟件方面：

（1）Linux操作系統(tǒng)：機(jī)房中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都需要安裝此操作系統(tǒng)。

（2）電子教室軟件：此軟件需要安裝到機(jī)房中每臺(tái)計(jì)算機(jī)上，教師使用的計(jì)算機(jī)安裝教師端，學(xué)生使用的計(jì)算機(jī)安裝學(xué)生端。

使用此軟件可方便教師在講授過程中將自己的電腦屏幕共享到學(xué)生端的界面上，便于講解程序，演示編譯、運(yùn)行過程。除此之外還可以完成文件傳輸、控制學(xué)生界面、線上考試等功能。本校（赤峰學(xué)院）使用的是伽卡他卡電子教室軟件。

3.3 線上教學(xué)

本文提出的一個(gè)具有創(chuàng)新性的改革方案是增加線上教學(xué)方式，線上和線下教學(xué)方式的有機(jī)結(jié)合可以隨時(shí)隨地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)、學(xué)習(xí)效果、心得體會(huì)等，教師可以根據(jù)線上教學(xué)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的反饋來不斷修改自己的教學(xué)方案，提高自身的教學(xué)能力，從而能更好地服務(wù)教學(xué)。

線上教學(xué)是近幾年新興的教學(xué)方式，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的課堂正向智能化、智慧化轉(zhuǎn)變，為深化教學(xué)改革提供了有力的手段和方法，使得多樣化、個(gè)性化的教學(xué)模式如雨后春筍般呈現(xiàn)在各大高校的課堂上。

線上教學(xué)需要互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的支撐，本校（赤峰學(xué)院）采用了功能強(qiáng)大、且深受高校喜愛的學(xué)習(xí)通平臺(tái)[11]作為線上平臺(tái)。教師和學(xué)生需要在手機(jī)或電腦上提前安裝學(xué)習(xí)通App。在此平臺(tái)上教師可以個(gè)性化的建課、與學(xué)生互動(dòng)、設(shè)置小組討論、直播答疑、發(fā)放并批改作業(yè)、上傳資料等。學(xué)生可以用手機(jī)參與搶答、討論等活動(dòng)，可以在手機(jī)上查看所學(xué)課程的電子教案、視頻資料、電子文檔，還可以在手機(jī)上做作業(yè)等，如圖3所示。除此之外使用線上教學(xué)還有一個(gè)好處是，它可以將整個(gè)上課過程中學(xué)生與教師的互動(dòng)情況、教師的講解內(nèi)容、學(xué)生成績(jī)分析等全部都記錄下來，這樣方便教師得到教學(xué)反饋信息，反思自己的教學(xué)方式，從而不斷修改自己的教學(xué)方案，以此提高教學(xué)能力，更好地服務(wù)學(xué)生。

3.4 “線上+線下”教學(xué)課堂的構(gòu)建

Linux下C語(yǔ)言編程的實(shí)踐性非常強(qiáng)，但也不能忽視理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。本文在研究了Linux C高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程性質(zhì)及學(xué)習(xí)通功能的前提下，構(gòu)建了“線上+線下”教學(xué)課堂的構(gòu)建。線下課堂（機(jī)房）完成理論知識(shí)的學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教與學(xué)，線上的學(xué)習(xí)通平臺(tái)負(fù)責(zé)課前預(yù)習(xí)或線上學(xué)習(xí)理論知識(shí)、課前簽到、課中師生互動(dòng)、發(fā)放和提交作業(yè)、課后答疑等。

3.4.1 課前準(zhǔn)備

課前準(zhǔn)備包括線上和線下課堂的準(zhǔn)備。教師根據(jù)培養(yǎng)方案和課程大綱的要求提前制作好課件，實(shí)驗(yàn)任務(wù)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，錄制速課視頻，然后將課件及視頻上傳到學(xué)習(xí)通上開始建立個(gè)性化課程，為線上課堂做準(zhǔn)備。線上準(zhǔn)備包括：

線上教學(xué)的智能之處在于，教師可以在線上進(jìn)行成績(jī)管理，如設(shè)置權(quán)重，統(tǒng)計(jì)分?jǐn)?shù)，導(dǎo)出成績(jī)等。這樣不但節(jié)省統(tǒng)計(jì)分?jǐn)?shù)的時(shí)間，而且統(tǒng)計(jì)信息詳細(xì)，操作方便，這是線上建課的原因之一。

3.4.2 課中互動(dòng)及實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

線上、線下課程均可以進(jìn)行師生互動(dòng)，為了在互動(dòng)的過程中隨時(shí)隨地方便教師記錄學(xué)生課堂表現(xiàn)成績(jī)，本文提出了在線下課堂上采用線上進(jìn)行選人、搶答、小組討論等互動(dòng)的教學(xué)模式。因?yàn)檎n前教師已經(jīng)在線上建立課程，線下上課過程中，教師可以將自己手機(jī)投屏到機(jī)房的大屏幕上，這樣，從教師用手機(jī)進(jìn)行選人、搶答等方式與學(xué)生互動(dòng)，到問題回答完畢后給出分?jǐn)?shù)等一系列的操作，學(xué)生一目了然。這樣不但方便教師記錄分?jǐn)?shù)，而且還調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，一舉兩得。

實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)于Linux下C語(yǔ)言編程來說至關(guān)重要，我們進(jìn)行教學(xué)改革的目的就是為了更好地為實(shí)踐環(huán)節(jié)服務(wù)，因?yàn)閷W(xué)生只有在實(shí)踐環(huán)節(jié)中才能達(dá)到學(xué)以致用、用以致學(xué)的目的。通過對(duì)文獻(xiàn)[12]的研讀，本文對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)提出的教學(xué)方法是：自選任務(wù) +綜合應(yīng)用，即突出學(xué)生的主體地位，以學(xué)生實(shí)踐為主，教師引導(dǎo)為輔。用有趣的、實(shí)用性的任務(wù)來吸引學(xué)生的注意力，幫助他們克服對(duì)新知識(shí)的膽怯心理，最終達(dá)到驅(qū)動(dòng)學(xué)生自愿學(xué)習(xí)的目的。

以網(wǎng)絡(luò)編程為例來講解實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)思路，我們通常選用基于TCP的socket編程來模擬兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的通信。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教師在備課時(shí)可結(jié)合當(dāng)下熱門，多設(shè)計(jì)幾個(gè)任務(wù)案例及難易程度不同的任務(wù)要求，讓學(xué)生在實(shí)踐過程中根據(jù)自身能力選擇自己感興趣的任務(wù)及要求。但記住，這些不同任務(wù)的核心知識(shí)點(diǎn)必須是相同的，即為socket通信。此處設(shè)計(jì)兩個(gè)任務(wù)，任務(wù)清單如表1所示。

由表1可知，這兩個(gè)任務(wù)的核心知識(shí)點(diǎn)均為基于TCP協(xié)議的套接字socket編程，教師設(shè)計(jì)任務(wù)要求時(shí)，切記不要太復(fù)雜、太難，對(duì)于初學(xué)者來說，一定要從最基礎(chǔ)的入手，否則學(xué)生會(huì)因?yàn)榇鞌「写蛳麑W(xué)習(xí)的積極性。表1中每個(gè)任務(wù)都設(shè)計(jì)了3個(gè)難度不同的要求，要求不同，綜合運(yùn)用程度不同，不同要求對(duì)應(yīng)的綜合運(yùn)用如表2所示。

從表1和表2中可以看出，不同難度的任務(wù)及任務(wù)要求可以滿足能力層次不同的學(xué)生的需求，讓每一個(gè)學(xué)生在課堂上都有收獲。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下通過完整的完成任務(wù)，可以大幅度的提高學(xué)生的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力及編程能力。為了提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力，可以以學(xué)生小組為單位進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)。

3.4.3 課后答疑

教與學(xué)都需要不斷的歸納總結(jié)與反思，這樣才能讓教與學(xué)的效果更佳。傳統(tǒng)教學(xué)中，線下課堂教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生課下遇到問題時(shí)很難及時(shí)得到解決，從而出現(xiàn)學(xué)習(xí)斷層，而教師也不能及時(shí)通過學(xué)生的反饋答疑解難及總結(jié)教學(xué)效果。線上教學(xué)克服了這一困難，教師可以在線上發(fā)布活動(dòng)，讓大家針對(duì)某一重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行討論，讓大家集思廣益，這樣即可高效率地解決問題。

除此之外，教師可以在線上發(fā)布作業(yè)，學(xué)生通過手機(jī)做完作業(yè)并提交后，教師可以隨時(shí)修改作業(yè)，并根據(jù)線上統(tǒng)計(jì)分析學(xué)生答題情況，如圖4所示。從圖4中可以看出第7題的正確率是非常低的，教師可以針對(duì)其難點(diǎn)進(jìn)行直播答疑。

綜上，與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，線下機(jī)房教學(xué)結(jié)合線上互動(dòng)、答疑等活動(dòng)，不但使教師上課、課下歸納總結(jié)更加高效，而且教師有更多的時(shí)間和精力及時(shí)地解答學(xué)生遇到的各種問題。學(xué)生也會(huì)因?yàn)槔碚撆c實(shí)踐的緊密結(jié)合，提升了學(xué)習(xí)成就感，繼而進(jìn)一步提高了其學(xué)習(xí)本課程的興趣，形成了良性循環(huán)。

4 考核方式的改革

針對(duì)上文提出的線上+線下教學(xué)模式，考核方式也做了相應(yīng)的改革。傳統(tǒng)的考核方式是：平時(shí)成績(jī)（30%）+期末成績(jī)（70%），這樣方式無法完全反映學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的所有表現(xiàn)情況。為此，本文做出的改革是采取過程化考核方式，對(duì)此，學(xué)生的成績(jī)權(quán)重及總成績(jī)構(gòu)成為：

期末考試可以采用機(jī)試或筆試的形式，因?yàn)長(zhǎng)inux C高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)這門課程重點(diǎn)在于實(shí)踐操作，學(xué)以致用，而不在于對(duì)系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的死記硬背，所以期末考試可以采取半開卷的考試形式。半開卷的意思是每位同學(xué)可以將自己認(rèn)為重要的知識(shí)點(diǎn)寫在一張A4紙上，考試時(shí)可以拿來參考，但除了此A4紙外，考試時(shí)不可以攜帶其他的學(xué)習(xí)資料。

引入過程化考核，可以將學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的綜合表現(xiàn)映射到成績(jī)中，這樣不但使得總成績(jī)客觀、公正、有效，而且避免了學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)不注重過程，考試前突擊的行為。

5 結(jié)語(yǔ)

在互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的大環(huán)境下，增加線上教學(xué)模式是形勢(shì)所趨。在傳統(tǒng)線下課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上增加線上教學(xué)，豐富了教學(xué)資源，使得學(xué)生不再局限于本校的教學(xué)資源，獲得知識(shí)的途徑更為廣泛。對(duì)教師來說，線上教學(xué)為教學(xué)模式改革提供了方法和手段。通過目前的教學(xué)模式應(yīng)用表明，線上+線下教學(xué)課堂模式結(jié)合自選任務(wù)驅(qū)動(dòng)+綜合運(yùn)用的實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)非常適合Linux下C語(yǔ)言編程的教學(xué)，并對(duì)其他實(shí)踐性較強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)具有一定的參考價(jià)值。它能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使其獲得成就感，使學(xué)生更注重學(xué)習(xí)過程，形成良性循環(huán)，最終收獲“更美更甜的果實(shí)”。

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