胡必玲，潘潔珠，劉 藝

(合肥師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，安徽 合肥 236032)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、人工智能的出現(xiàn)與發(fā)展催生了線上教學(xué)，新技術(shù)背景下教育模式正發(fā)生重大變革?；谠破脚_(tái)的智慧教育已成為教育的新常態(tài)[1]。智慧教育的實(shí)施將有助于改變線下傳統(tǒng)課堂的單調(diào)性，增強(qiáng)教學(xué)活動(dòng)中教師和學(xué)生之間的互動(dòng)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性。本文在分析“Linux系統(tǒng)及應(yīng)用”課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用EduCoder平臺(tái)“智能化、開(kāi)源化、全?；?、游戲化”的特色[2]，進(jìn)行了基于EduCoder實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的線上實(shí)踐教學(xué)探索。從Linux課程的實(shí)施要求、EduCoder平臺(tái)的功能和線上教學(xué)的設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究，并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行總結(jié)分析。

1 課程實(shí)施要求及線上平臺(tái)功能

Linux作為一種全開(kāi)源的操作系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。各應(yīng)用型本科高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)普遍會(huì)在人才培養(yǎng)方案中將“Linux系統(tǒng)及應(yīng)用”設(shè)置為專(zhuān)業(yè)方向課[3]。作為課程體系中重要的專(zhuān)業(yè)方向課程，“Linux系統(tǒng)及應(yīng)用”知識(shí)面廣、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐操作要求高[4]；其次，內(nèi)容模塊化明顯，識(shí)記內(nèi)容多，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)會(huì)感覺(jué)比較枯燥。這就對(duì)Linux課程的實(shí)施提出以學(xué)生為中心、層次化設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目、創(chuàng)新實(shí)踐方式等要求。

由國(guó)內(nèi)知名高校、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和大型企業(yè)發(fā)起的EduCoder實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是一個(gè)新型開(kāi)放的國(guó)家精品課建設(shè)和在線實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)[5]?；谌后w化方法和網(wǎng)構(gòu)化機(jī)理，EduCoder支持全系列信息技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)方向的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)和科研活動(dòng)，支持老師和開(kāi)發(fā)者按需自主創(chuàng)建實(shí)踐課程[6]。EduCoder在功能上可以劃分為課堂管理和實(shí)踐教學(xué)兩大塊。教師可以在平臺(tái)創(chuàng)建教學(xué)班級(jí)，將所在教學(xué)班學(xué)生邀請(qǐng)入班級(jí)，提供視頻資源和課件供學(xué)生學(xué)習(xí)，布置作業(yè)，直播，進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，發(fā)放問(wèn)卷，組織討論，并進(jìn)行課堂點(diǎn)名等活動(dòng)。其實(shí)踐教學(xué)部分是平臺(tái)的最大特色，教師可以自己設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目，在每個(gè)實(shí)踐任務(wù)中能夠?qū)?shí)訓(xùn)任務(wù)設(shè)置成游戲關(guān)卡的模式，學(xué)生可在線學(xué)習(xí)和實(shí)踐，并支持自動(dòng)編譯、運(yùn)行、部署、測(cè)試、統(tǒng)計(jì)分?jǐn)?shù)。EduCoder平臺(tái)于實(shí)踐部分的特色能夠充分支持“Linux系統(tǒng)及應(yīng)用”實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施要求。

2 線上實(shí)踐教學(xué)環(huán)境構(gòu)建及流程

傳統(tǒng)的“Linux系統(tǒng)及應(yīng)用”線下實(shí)踐教學(xué)教師在實(shí)踐內(nèi)容開(kāi)始之前需要構(gòu)建實(shí)踐環(huán)境，實(shí)驗(yàn)之前學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課中教師集中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)的講解，學(xué)生于固定地點(diǎn)、固定時(shí)間集中進(jìn)行實(shí)踐操作。學(xué)生在進(jìn)行具體實(shí)踐操作的過(guò)程中，教師進(jìn)行巡視并指導(dǎo)，以了解學(xué)生實(shí)踐情況。教師于實(shí)驗(yàn)課結(jié)束前對(duì)班級(jí)整體實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行總結(jié)闡述。在傳統(tǒng)的線下實(shí)踐教學(xué)中，教師起著主導(dǎo)作用。學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性難以激發(fā)，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)也較為缺乏。另外，教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建需要花費(fèi)數(shù)小時(shí)，且在這種實(shí)踐教學(xué)環(huán)境下，教師只有在巡視指導(dǎo)時(shí)才能了解學(xué)生當(dāng)時(shí)的實(shí)踐情況，無(wú)法對(duì)學(xué)生實(shí)踐過(guò)程中的完整情況進(jìn)行掌握和記錄。

EduCoder實(shí)訓(xùn)平臺(tái)集成了多種開(kāi)發(fā)環(huán)境，其實(shí)踐教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建只需要教師在設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的配置即可，減少了軟件安裝配置時(shí)間。學(xué)生即使在沒(méi)有開(kāi)發(fā)環(huán)境的情況下只要能連入互聯(lián)網(wǎng)，就可以不受空間和時(shí)間的限制，隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，完成實(shí)踐任務(wù)[7]。同時(shí)，EduCoder平臺(tái)的任務(wù)設(shè)計(jì)和闖關(guān)的模式改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，傳統(tǒng)的“以教師為中心”的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的“學(xué)生為中心”的學(xué)習(xí)模式。學(xué)習(xí)模式的轉(zhuǎn)變能夠提升學(xué)生積極性，促進(jìn)對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。學(xué)習(xí)平臺(tái)還能夠?qū)W(xué)生的整個(gè)實(shí)踐過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督記錄，為教師考核學(xué)生實(shí)踐能力提供一定的數(shù)據(jù)依據(jù)。

在EduCoder平臺(tái)上進(jìn)行線上實(shí)踐教學(xué)，教師只需要進(jìn)行實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中任務(wù)的設(shè)計(jì)。對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)程序的正確性，平臺(tái)會(huì)根據(jù)教師編寫(xiě)設(shè)置的評(píng)測(cè)腳本和數(shù)據(jù)集自動(dòng)完成，并根據(jù)實(shí)時(shí)記錄給出學(xué)生工作能力圖、工作效率圖和各關(guān)任務(wù)評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)。圖1為具體線上實(shí)踐教學(xué)流程，圖中虛線部分為學(xué)生的實(shí)踐流程。

圖1 EduCoder平臺(tái)線上實(shí)踐教學(xué)流程

3 基于EduCoder的線上實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)

本節(jié)以Linux系統(tǒng)應(yīng)用中的核心——shell編程為例，闡述EduCoder平臺(tái)上實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想和過(guò)程。

3.1 設(shè)計(jì)思想

學(xué)生線上學(xué)習(xí)時(shí)注意力容易分散，吸收速度慢，缺乏交流與監(jiān)督。教師要利用多種形式，加強(qiáng)并保持與學(xué)生的網(wǎng)上互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)效果的監(jiān)督與反饋。

EduCoder平臺(tái)在實(shí)踐教學(xué)中所采用的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目通關(guān)并獲取積分的形式，在一定程度上能夠增加學(xué)生自學(xué)時(shí)間，加強(qiáng)自學(xué)與自律能力的訓(xùn)練，發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用和教師在教學(xué)中的組織、引導(dǎo)、促進(jìn)、控制作用，將枯燥的知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。但在具體的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師也要注意把所要講授的基礎(chǔ)知識(shí)和要求學(xué)生掌握的實(shí)踐技能設(shè)計(jì)成多層次、多目標(biāo)的各關(guān)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)，掌握分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，最終讓學(xué)生通過(guò)自己的努力完成任務(wù)，獲取實(shí)踐能力的提升。

3.2 shell編程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

3.2.1 明確shell編程實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)

shell作為用戶與系統(tǒng)的交互界面，是Linux系統(tǒng)的核心內(nèi)容。利用shell程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以編寫(xiě)功能強(qiáng)大的腳本程序，實(shí)現(xiàn)Linux/UNIX系統(tǒng)管理及自動(dòng)化運(yùn)維，減少不必要的重復(fù)工作。在“Linux系統(tǒng)及應(yīng)用”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)里，學(xué)生要能夠編寫(xiě)簡(jiǎn)單的shell腳本，掌握Linux shell的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)、內(nèi)置命令、變量定義、控制語(yǔ)句、函數(shù)及shell程序的調(diào)試。

3.2.2 設(shè)置具體關(guān)卡

針對(duì)shell編程部分的實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)，在實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，設(shè)置三個(gè)關(guān)卡逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生shell編程能力的培養(yǎng)：第一關(guān)為shell腳本的建立和執(zhí)行，通過(guò)布置一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)讓學(xué)生掌握shell腳本的建立和不同的執(zhí)行方式；第二關(guān)讓學(xué)生編寫(xiě)一個(gè)shell腳本實(shí)現(xiàn)猜數(shù)字游戲，程序運(yùn)行后提示用戶猜數(shù)字，根據(jù)用戶的輸入，提示用戶猜對(duì)了、猜大了或者猜小了，直至用戶猜對(duì)，腳本運(yùn)行結(jié)束。目的是通過(guò)數(shù)字游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生掌握隨機(jī)數(shù)的生成、shell的變量、shell的輸入與輸出命令、shell的控制結(jié)構(gòu)、條件測(cè)試等相關(guān)內(nèi)容；第三關(guān)要求學(xué)生編寫(xiě)一個(gè)shell腳本完成求斐波那契數(shù)列的前10項(xiàng)及總和。其目的是在第二關(guān)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步鞏固學(xué)生在變量定義、輸入輸出、控制結(jié)構(gòu)方面的編程與運(yùn)用能力。

3.2.3 編寫(xiě)具體過(guò)關(guān)任務(wù)文檔

除了對(duì)整個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目分層次設(shè)計(jì)任務(wù)關(guān)卡，在每個(gè)任務(wù)頁(yè)面中，還需詳細(xì)編寫(xiě)具體的過(guò)關(guān)任務(wù)文檔。其中應(yīng)包括任務(wù)描述、詳細(xì)的相關(guān)知識(shí)介紹和編程要求。比如，對(duì)于第2關(guān)數(shù)字游戲，首先應(yīng)清晰地給出對(duì)本關(guān)任務(wù)的描述，并在隨后的相關(guān)知識(shí)部分，詳細(xì)闡述了為完成本關(guān)任務(wù)需要掌握的知識(shí)要點(diǎn)為隨機(jī)數(shù)的生成、shell的變量、shell的輸入輸出命令、控制結(jié)構(gòu)、條件測(cè)試。在對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的闡述部分，應(yīng)給出相關(guān)用例以加強(qiáng)學(xué)生理解；最后給出編程要求和注意事項(xiàng)。

3.2.4 設(shè)置學(xué)員任務(wù)文件，評(píng)測(cè)執(zhí)行文件

為了支持平臺(tái)闖關(guān)游戲的設(shè)置模式，在實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中教師應(yīng)設(shè)置好每個(gè)任務(wù)關(guān)卡中的學(xué)員任務(wù)文件，編寫(xiě)并設(shè)置評(píng)測(cè)執(zhí)行文件和測(cè)試集，以指明學(xué)生在哪個(gè)文件中編寫(xiě)代碼和當(dāng)學(xué)生按下“測(cè)評(píng)”按鈕后用哪個(gè)腳本測(cè)試學(xué)生編寫(xiě)代碼的正確性。整個(gè)實(shí)訓(xùn)各關(guān)卡中代碼都是通過(guò)平臺(tái)上提供的測(cè)試集進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試集通常有幾組用來(lái)全方位地驗(yàn)證代碼的正確性。

4 實(shí)施效果

2020年4月到2020年6月，針對(duì)合肥師范學(xué)院2017級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)(3+1)班19人教學(xué)班次開(kāi)展了“Linux系統(tǒng)及應(yīng)用”的線上實(shí)踐教學(xué)。從課程結(jié)束后進(jìn)行的問(wèn)卷調(diào)查(表1)顯示，本次教學(xué)實(shí)踐獲得較好的教學(xué)效果。其中大部分學(xué)生認(rèn)為較之傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，教學(xué)方式新穎，自身主動(dòng)性強(qiáng)，參與度高，實(shí)踐效果更好。約80%人認(rèn)為明確掌握了各實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的知識(shí)要點(diǎn)和實(shí)踐技能，具備了Linux系統(tǒng)的應(yīng)用能力，并且自主學(xué)習(xí)的能力均得到了提升。從各實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的成績(jī)也可以看出，該班次學(xué)生整體成績(jī)都較好，6個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目在規(guī)定時(shí)間的通關(guān)率都達(dá)到90%以上。

表1 教學(xué)效果評(píng)價(jià)問(wèn)卷結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

Educoder網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐平臺(tái)為實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展提供了便捷高效的方式，學(xué)生可以不受空間和時(shí)間限制隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)訓(xùn)；另一方面，采用云平臺(tái)的實(shí)踐方式使得教師能夠清楚掌握每個(gè)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)情況，包括評(píng)測(cè)次數(shù)、工作效率、提交耗時(shí)、完成情況、最終成績(jī)，從而能夠?qū)W(xué)生的實(shí)踐能力做出更客觀的評(píng)價(jià)；此外，EduCoder平臺(tái)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的游戲闖關(guān)式任務(wù)設(shè)計(jì)能夠提升學(xué)生的實(shí)踐的積極性，增加了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)踐技能的掌握，提升了教學(xué)效果。