云计算背景下 Linux 系统与服务课堂教学改革研究

邹艳丽 （昆明理工大学 津桥学院，云南昆明 650106）

摘要：在云计算快速发展、产业应用的大背景下，传统的课程教学方式存在实践环境受限、教学方法单一、与行业需求脱节等问题，无法满足学生的成长需求。本研究通过引入项目驱动教学、情境教学、翻转课堂等创新方法，构建基于 Open Stack 的云实验平台，开发实验指导手册与教学视频资源，形成“理论-云实践”的教学体系。

关键词：云计算；Linux 系统与服务；改革

引言：

随着云计算、大数据技术的兴起和在产业企业中的应用，市场对具备Linux系统与服务技能的人才需求日益迫切。但根据企业的用人情况反馈可知，高校计算机科学与技术专业毕业生普遍存在“理论强、实践弱”的问题，应届毕业生在云服务器配置、故障排查等实操环节的能力不足。企业的用人反馈说明，高校《Linux 系统与服务》的教学内容与行业实践对人才的要求之间脱节，人才的实践能力培训、校企之间人才衔接需要加强。

一、Linux 系统与服务课堂教学现状

1.课程设置与教学内容

我校将《Linux 系统与服务》设为电气与信息工程学院计算机科学与技术专业学生的选修课，共 64 学时。课程采用理论结合实验的结构，由 48 理论+16 实验组成，内容包括 Linux 系统安装配置、网络管理、系统维护与优化、 FTP/Samba/MySQL 等多种服务的设计与部署。以上教学内容的实践性比较强，但缺乏与云计算场景结合的教学模块，也缺少课程实验对应的指导手册。这使得学生们在实践时缺乏系统性操作指引，导致理论知识与实践应用之间存在一定脱节。

2.实践环境与教学条件

《Linux 系统与服务》教学内容的实践性比较强，需要向学生提供能够满足实践需求的操作环境，才能让学生在实际环境中践行理论、提高实践水平。高校电气与信息工程学院的实验机房使用的是 Windows 系统下的 VMware 虚拟机，整体上的设备配置较低，存在 CPU 老旧、内存有限等客观情况，使得虚拟机在运行中存在卡顿，学生的实验效率难以提高。机房资源有限，在没有排课的可开放时间少，学生难以在选修课之外获得自主、持续的实践机会，无法满足实践性强的《Linux 系统与服务》课程特点。

3.教学方法与学习效果

《Linux 系统与服务》教学以“课堂讲授+演示实验”模式为主，学生处于被动接受知识、被动观看演示的状态，缺乏具体的项目化、场景化实践机会和体验经验积累，不利于学生进行理论与实践结合。根据高校内的调研结果显示，仅有 30%的计算机科学与技术专业学生在选修课后能独立完成云平台下的 Linux 服务器部署。调研结果反映出传统教学方法难以适应《Linux 系统与服务》教学，难以解决培养学生实际应用能力的问题。

二、云计算背景下的 Linux系统与服务课堂教学改革

1.教学方法创新

（1）项目驱动教学

在《Linux 系统与服务》课堂上，教师为学生引入设计 “云服务器集群搭建”“容器化应用部署”等实战项目，以真实情景和任务驱动学生进行知识学习、技能实践，提高理论与实践的结合效果。比如，要求学生在 Open Stack 平台上搭建高可用 Web 服务器集群。

项目驱动教学第一阶段，教师引导学生进行集群规划与环境搭建。教师模拟某电商平台需搭建能承接日均 10 万访问量的 web 系统，要求系统能在故障时自动切换，负载均衡分配流量。学生分组讨论《集群架构设计方案》，方案包括服务器角色分配、网络拓扑图与 IP 规划；通过 Open Stack平台进行资源创建，配置浮动 IP，实现公网访问。项目驱动教学第二阶段，教师向学生提供服务部署与集群配置的实验环境，包括虚拟网络、网络节点、计算节点等，供学生小组按照方案进行负载均衡部署（安装于基础配置+高可用配置）、服务器配置（安装于网页部署+节点差异化标识）。部署配置完成后，进入可用性测试、故障模拟阶段。学生小组的设计部署成果需通过：①负载均衡验证。通过虚拟 IP 访问，刷新页面观察请求能否轮询到不同的节点；用压力测试工具验证学生成果的并发处理能力；②故障切换测试。通过模拟主节点故障，观察备用节点能否在故障出现时自动接管虚拟 IP 的访问，保证客户端的访问体验正常。学生小组需上交性能测试、故障模拟测试的记录，尽量去分析集群搭建的可优化之处，如怎样通过优化集群架构以支持 HTTPS 访问等。

（2）情境教学

在《Linux 系统与服务》课堂上，教师为学生模拟企业云运维场景，通过角色扮演提升学生问题解决能力。比如电商平台在促销活动期间，Web 服务器集群突发故障，导致用户无法访问首页，客服部门接到大量投诉。学生扮演平台的服务器运维团队，负责故障应急处理。团队中的监控工程师，负责收集告警数据、定位故障范围；系统工程师负责检查服务器状态、尝试重启服务；网络工程师负责网络连通性测试、防火墙检查；安全分析师负责排查是否存在黑客攻击导致 Web 服务器集群突发故障的可能。这种沉浸式的情境教学，可以为学生模拟真实企业中突发情况下工作压力，考察和培养学生的应变能力、技能极限应用能力，培养学生的团队沟通和协作能力。

（3）翻转课堂

在《Linux 系统与服务》课堂上，教师应用翻转课堂模式，将课堂时间更多用于学生的理论与实践结合。以 Nginx服务器云环境部署为例，教师课前通过“学习通”发布预习视频“Nginx 核心功能介绍”“Open Stack 云服务器创建流程” “Nginx 基础配置文件解析”，并发布预习任务单：①在本地VMware 完成 Nginx 安装，修改默认首页为 Student Name + Date；②查阅文档解释 proxy_pass 与 upstream 参数的作用；③尝试编写Nginx配置文件，实现两个虚拟主机的域名解析。其中①和②必做，③是挑战任务可选做。课堂上，教师组织学生进行组内预习成果互查，记录大多数学生遇到的问题，教师进行重点问题讲解；教师为学生提供云环境实验操作，学生在实战中验证预习所得，并进行负载均衡测试、故障模拟。课后，教师向学生布置拓展任务，要求学生对比 VMware和 Open Stack 下的 Nginx 部署差异。通过“课前自学+课堂实践+课后拓展”的翻转课堂模式，有效提升 Linux 系统教学的实践性与互动性。

2.云学习环境构建

（1）开放在线资源

在《Linux 系统与服务》课堂上，教师引入“学习通” “雨课堂”等在线学习平台，以及仿真软件等开放资源，通过日常教学教会学生利用这些在线平台上资源的方法，并将课堂教学资源上传在平台供学生反复观看。在线平台和开放在线资源的存在，可有效拓宽学生的学习渠道。

（2）云计算机实验室

课程依托理泽楼 511 云计算实验室，搭建 Open Stack的虚拟实验平台，向计算机科学与技术专业学生提供弹性计算资源与远程访问能力。学生可 24 小时访问云服务器，完成 Linux 系统安装、服务部署等自主实验操作，提高学生的专业实践能力；还可以帮助学生突破传统线下机房的设备与可用时间限制，支持学生的自主学习。

3.教学资源开发

《Linux 系统与服务》课堂教学资源的开发主要包含两方面，其一是编制《Linux 系统与服务实验指导手册》，包含云场景实验步骤、故障排查方案及企业案例分析，指导学生对 Linux 系统的实验应用，使学生能够充分使用高校提供的实验平台和资源完成课前、课后阶段的自我成长。其二是教师录制教学视频，用视频的途径覆盖《Linux 系统与服务》中系统管理、容器技术、云服务器配置等核心模块的操作演示，支持学生课前预习、课后复习。

三、云计算背景下 Linux 系统与服务课堂教学改革成效

1.教学效益分析

（1）实践能力提升

云计算背景下 Linux 系统与服务课堂教学改革中，学生的实践能力得到了有效提升。根据课堂和课后评估可以发现，《Linux 系统与服务》课程中引入云实验平台后，学生的实验完成率从 60%提升至 95%；90%以上学生能独立或小组合作完成云环境下的服务部署任务。

（2）学习参与度提高

《Linux 系统与服务》课堂上，项目驱动、情境教学、翻转课堂模式的引入和应用，使课堂上的师生互动率提升了50%；通过“学习通”平台的后台统计可知，学生主动学习时长增加 30%；通过课后的满意度调查评分可知，学生对《Linux 系统与服务》学习的积极性提高 15 分。

2.创新与辐射效应

（1）技术融合创新

在两年的项目实践中，高校首次将 Open Stack 云平台引入 Linux 教学，实现 Linux 实验资源的弹性扩展，可有效提高 Linux 教学的远程实践水平，从而形成区域教学特色。技术上的融合创新，加深了《Linux 系统与服务》教学改革程度，增强了学生实践能力，使学生在当前企业市场模式中有更强的适应能力，有效培养学生解决问题的能力。

（2）资源共享价值

在两年的项目实践中，产生了《Linux 系统与服务实验指导手册》，形成了基于云平台的 Linux 系统与服务教学改革方案。以上两者具有推广至同类院校、同类专业的价值，可以辐射带动区域教育资源均衡发展。通过“学习通”平台共享教学视频，建立“线上资源库+线下实验室”的混合式教学模式，为学生提供独立思考、解决实际问题能力的桥梁，助力学生的综合实力成长。

结语：

综上，云计算背景下的Linux 系统与服务课堂教学改革，可以通过整合云技术与教学创新，有效解决了传统教学中学生的实践能力培养不足、高校人才培养与行业脱节的核心问题。改革成果可进一步深化校企合作，将企业真实云项目、情境引入《Linux 系统与服务》课堂的教学，强化“产教融合”育人模式。

参考文献：

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【2】樊晓卿.基于教学能力大赛的 Linux 应用基础课程教学设计与实施[J].现代商贸工业,2024,45(19):247-249.
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本文系昆明理工大学津桥学院 2023 年本科教育教学改革研究项目的研究成果，项目名称：云计算背景下 Linux 系统与服务课堂教学改革研究。