Linux系统管理-单元教学设计：管理rpm软件包

一、教学概况课程名称Linux系统管理教学单元管理rpm软件包授课地点线上/操作系统实验室课程类型理实一体化课程专业计算机应用技术授课对象计算机网络技术大一人数38课时6参考教材《Linux网络操作系统任务教程》，高教出版社，国家职教十三五规划教材。由于Linux(RHEL)操作系统版本在2015年经历了一次较大的更新，此后更是新频繁，教育部高职高专“十二五”规划教材中相关教材均已经无法满足教学需求，因此我们参考了《红帽Linux认证学习指南(第7版)》和《鸟哥的Linux私房菜：基础学习篇(第3版)》，结合前期使用的校本讲义和国家精品在线开放课程《Linux系统管理》内容编写了《Linux网络操作系统任务教程》。二、学情分析学情分析知识基础学生为的大一新生（普高升入），经第一学期学习，已有一定的程序编写和计算机网络基础知识。在本课程前8单元中，学生已学习了Linux文件、用户、vi、管道和重定向等内容。掌握现状部分学生对于Linux文件访问属性、访问控制模型的理解和应用仍不到位；vi使用熟练程度有待提高；对于使用管道和重定向来解决复杂问题的能力有待加强。学习特点据前8个单元学习数据和课程期中教学调研问卷，学生在学中动手的时间要远远高于学习微课的时间，同时学生动手实践尝试的意愿也要远高于学习理论（概念和命令）的意愿。兴趣分析学生均为互联网原住民一代（95后），对于新学习形态接受力强，对网络新事物有自己观点和看法。据期中调研问卷，多数学生均认同课程的混合式学习模式，认同课程内容的实用性。三、教学设计教学目标知识目标掌握rpm和yum命令用法；掌握yum客户端配置文件中的基本配置选项。能力目标能安装、更新、卸载和查询系统中的rpm软件包；能解决管理系统中··rpm软件包时遇到的常规问题。思政目标1、了解解决复杂技术问题的一般规律——“螺旋上升规律”。2、掌握解决技术问题的一般方法——“整体着眼，局部着手”。教学内容据专业人才培养计划和课程标准，参考红帽认证系统管理员RHCSA的要求，基于学情，本单元教学以“为某直播工作室配置云服务器环境”为任务情境，通过完成任务学习使用rpm和yum命令来部署和管理任务所需rpm软件包。教学重点rpm和yum命令用法；yum客户端基本配置。教学难点将掌握的命令和方法内化于己，完成实际rpm软件包管理任务。教学策略单元重难点在以往教学中，往往体现为如下三类具体问题：一是学生了解rpm、yum命令和yum客户端配置的孤立知识点，但没有掌握软件包管理的知识体系，知识碎片化问题。二是学生掌握rpm软件包相关知识和方法，但不会或者无法熟练动手操作，知而不行的问题。三是学生所掌握的rpm软件包管理相关知识方法和实践操作是两张皮，知不能指导行，行不能促进知，无法做到举一反三解决实际任务，知行分离的问题。针对此，单元分别引援布鲁纳（J.S.Bruner）和皮亚杰（J.Piaget）的构建主义教学理论，设计开发了“情境解耦递进式微课”和“智能微云挑战实验“两项教学资源，有的放矢地提出了线上教学“情境解耦”和“知行并进”策略，以及线下教学的“引导发现”策略。线上“情境解耦”策略：单元授课打破原有微课体系，设计了一个“为某直播工作室配置测试服务器”的实际工作情境，精心重构解耦为“用rpm部署c和python编译环境”、“用yum部署web服务器群”和“用yum部署视频播放和解码器”三个相对独立但又通过问题递进式关联的子情境，将知识和技能点嵌入，构建了“微视频-微测试-开放式主题讨论“三位一体微课，用于在线上向学生传递单元知识。解耦情境而非碎片化知识，使学生能够在代入情境的基础上，快速且系统地接受知识传递，既满足了在线传播便利的需要，亦能够达成情境构建式学习之效果，有效破解了学生所学知识碎片化的难题。线上“知行并进”策略：单元设计开发了“智能微云挑战实验”来进行实验翻转的实施。谓“微云挑战实验”，是通过将项目实验进行解耦和再设计，形成一些能在短时间内完成的递进挑战式在线实验，学生可通过浏览器登录随时进行实验。“微云挑战实验”充分利用了人工智能技术，能智能判别操作，并进行实时评价反馈和引导，且提供协同学习和分享互动功能。学生在线上接受知识传递后，可以立即在线开展实践，获得和有教师单独辅导线下实验相仿的学习体验，以知导行，以行证之，有效破解了缺乏互动反馈，学生倦怠，知而不行的难题。线下“引导发现”策略：教师根据中国大学慕课和“微云挑战实验”实验平台学习数据，分析在线学情，修正重难点，有的放矢地设计线下课堂主题和探索实验，抛出情境而非问题，引导学生综合应用所掌握的rpm软包管理相关知识和技能，充分利用外部工具和资源，通过小组协作和互动，在完成探索实验中自行发现问题并合作解决之。激发学生的智力潜力、培养学生掌握“执行互促”的学习方法，破解了学生在单元学习中“知行分离”的难题。单元教学围绕上述三项策略，实施了“6T混合式教学”：包括了：告知（Tellthetask/教师下达单元任务，告知教学安排）、传递（Transmitknowledge/学生完成微课、微测评和主题讨论）、实践（Testthetheory/学生完成微云挑战实验，验证理论知识）、修正（Transformofflineteachingplan/教师依据在线学情数据，修正重难点和课堂教学和探索实验）、探索（Tryyourself/教师引导学生通过完成课堂探索实验发现并解决难题）和反馈（Two-wayfeedback/师生相互反馈学和教的效果）。教学方法教法任务情境教学，混合式教学，引导探索式教学学法在线学习，协作学习，探索式学习四、教学过程教学步骤告知（线上）传递（线上）实践（线上）修正（线上）探索（线下）反馈（线上）总计270分钟（6课时）不占用课时90分钟90分钟不占用课时90分钟不占用课时步骤一、告知（Tellthetask），线上，不占用课时教师活动学生活动设计意图1、通过爱课程平台公告和群发邮件推送课程安排、课程内容、重要时间节点和单元评价标准。1、通过爱课程平台留言，回复告知教师已收到单元任务。1、让学生明确本单元教学安排，特别是在线各个环节的截至时间、线下课堂时间2、让学生了解单元教学内容概要；3、让学生了解单元教学评价的标准。步骤二．传递（Transmitknowledge），线上，90分钟教师活动学生活动设计意图1、收集学生观看微视频（微文档）数据，包括整体完成情况和每个视频的观看时长。2、收集学生单元微测试数据，包括整体测验成绩和错题情况（出错率排名前五的题目）。3、收集开放式主题讨论“谈谈rpm和yum关系”学生发言和互动数据，包括完成情况、被评论最多的学生发帖。4、在开放式主题讨论中推动讨论，但一般不对评论发表评价性意见。5、在讨论区“Linux水库”中答疑。1、观看三个与子情境配套微视频（约50分钟）。2、完成单元微测试，获取得分和错题评析反馈（约20分钟）；3、就“谈谈rpm和yum关系”主题讨论发言并至少评价2位其他同学的发言（约20分钟）；4、在讨论区“Linux水库”中提出微课相关问题（可选）。1、该步骤用于传递rpm软包管理相关知识和技能，同时检验理论知识传递效果。采用的主要信息化手段是“微视频-微测试-开放主题讨论”三位一体情境解耦微课。2、学生能够在代入情境的基础上，快速且系统地接受知识传递。获得课程理论知识掌握情况初步的评价反馈，对所接受的信息进行初步思考和内化。3、学生在学习微课中，通过了解”rpm-yum-第三方软件仓库“的解决问题的过程，潜移默化地接受了唯物辩证法中事物发展（解决问题）的螺旋上升规律灌输。4、教师则能了解学生在线知识传递环节，学生理论学习第一手可靠学情数据。步骤三．实践（Testthetheory），线上，90分钟教师活动学生活动设计意图1、收集学生微云挑战实验数据（3个挑战实验的通过率、挑战用时、实验报告完成情况，11个挑战判断点完成率等）。2、在在课程讨论区“Linux水库”答疑。1、完成单元要求的3个微云挑战实验（平均每个挑战实验30分钟）。2、发表实验报告，评论至少1位同伴实验报告；3、请求同伴协助或者协助同伴完成实验（可选）。1、该环节用于检验实践知识传递效果。采用的主要信息化手段是自主开发的“微云挑战实验”。2、学生可以立即使用所接受的理论知识指导在线实践开展，得到实时智能的引导反馈和初步评价，并和伙伴进行互动，巩固内化所接受的知识，3、学生在完成“微云挑战实验”过程中潜移默化地接受辩证唯物主义中整体和部分的辩证关系，也即“分析技术问题时不能片面和孤立，要有系统思维、整体思维，又需要找到解决问题的具体路径”的理念的传递。5、教师可以获得学生在线实践环节的第一手可靠学情数据。步骤四、修正（Transformofflineteachingplan），线上，不占用课时教师活动学生活动设计意图1、利用数据统计分析和图形化工具（SigmaPlot）分析步骤二和步骤三中收集的学生在线学情数据。由于数据样本比较小，没有挖掘的意义，所以主要进行了统计性质的分析（微测试、挑战实验失分点、问题帖子的统计）。以此为主要依据，我们发现本轮教学的主要失分和疑惑点，就落在“yum的客户端配置“这个知识技能点上。2、团队合作，依据学情分析，讨论并设计线下课堂教学，包括设计课堂主题、课堂探索实验、课堂时间安排等，我们设置了如附件2所示的线下课堂计划。无1、该环节根据线上示学情动态修正重难点，制订线下课堂教学计划。采用的主要信息化资源和工具就是步骤二和步骤三中收集的在线学情数据和数据统计分析和图形化工具（SigmaPlot）。2、为教师能够在线下课堂实施有的放矢的“引导探索”式教学提供坚实依据。步骤五、探索（Tryyourself），线下，90分钟环节教师活动学生活动设计意图错难之处分析（15分钟）1、简要讲解微测评中错误率高的题目，点评主题讨论；2、指出微云挑战实验中通过率低的挑战点，并提供相关参考材料（电子文本或者链接）。3、回答学生疑问。1、跟着教师简短回顾微视频和主题开放讨论；2、记录订正微测评和微云挑战实验中出错之处；3、提出疑问。1、教师详细点评单元错难之处，提供进一步的学习资源，为抛出探索主题打好基础。2、学生则可以纠正自己对rpm软件包管理相知识和技能点的理解偏差和讹误，从浅层次查漏补缺。引导讨论（15分钟）1、从错难之处生发开去，抛出探索主题任务和参考资料（文件或者链接）；2、引导学生围绕主题任务开展讨论，回答质疑，推进讨论。1、分组就主题验展开讨论，并形成初步解决方案。1、教师抛出具体情境任务，给定探索主题，给出相关学习资源。2、教师点明从原始编译安装软所带来的软件部署环境问题，到开发rpm来解决该问题，到因为rpm引入新的软件依赖性问题，到开发yum解决的软件依赖问题，到由于yum引入仓库局限性问题，到用第三方yum仓库来解决局限性问题的例子，很自然向学生展示唯物辩证法中事物发展（解决问题）的螺旋上升规律。让学生明了在实际生产环境解决问题尤其是复杂问题时，不能抱着一蹴而就的想法，要根据目的、因势利导地改变规律赖以起作用的条件，从而引导规律起作用的具体方式来逐步解决问题。为下一步学生开展讨论探索创造条件。3、学生在小组讨论、研究和探析中内化了所掌握的单元知识。4、学生的团队协作能力、发现、探索、解决问题的能力在得到了培养。课堂探索实验（45分钟）1、巡视学生实验情况，给予及时指导和反馈，回答学生问题和质疑。1、分组协作发现隐含问题并最终解决之，完成课堂探索实验，1、教师通过巡视、观察和答疑，掌握学生对于单元知识和技能点的理解程度，基本掌握学生解决rpm软件包管理实际问题的水平。2、学生所掌握rpm软件包管理知识和技能得到一次模拟考验，得到了进一步的内化，同时在实践中时弥补了知识结构中的薄弱之处，锻炼了分析和解决问题的能力。3、学生用“整体着眼，局部着手”方法来指导实际问题解决的素质得到了加强。分享点评(15分钟)1、点评分享小组实验情况。1、一个小组向大家分享本组探索任务完成情况和采用的方法。2、其余组在实验平台上并发表实验报告与同学共享。1、教师向学生反馈巡视、观察和答疑中发现的问题。2、学生通过分享和教师点评，再一次对软件包管理知识和技能进行融会贯通和弥漏补缺。3、学生通过汇报，归纳总结问题能力和口头表达能力得到了培养。步骤六．反馈（Two-wayfeedback），线上，不占用课时教师活动学生活动设计意图1、汇总线上线下成绩形成最终评价并反馈给学生，评价分为三部分：（1）认知（对“三位一体”微课所传递的知识技能和思政要素知晓和理解程度，包括微视频学习情况、线上微测评和在线开放主题讨论的成绩分别占总评的5%、15%和5%）、（2）实操（在云挑战实验所体现出来的对于知识技能和思政要素的实践应用水平，主要是微云挑战实验，占总评的35%）；（3）内化（在第一、二课堂教学中表现的对于知识技能和思政要素的吸收整合内化于行的情况，主要是线下课堂表现和课堂探索实验分别占总评的10%和30%）三个步骤分别进行评价，使用大数据分析工具形成“班级画像”和“学习者个人画像”。2、获得学生对单元教学的评价数据。1、获得单元最终评价分数；2、通过在线问卷评价单元教学效果，向教师反馈教学内容、方法、工具等的优劣之处。1、教师能够掌握学生准确单元学情和本次教学的优劣之处，并能够基于这些数据，在下次教学实施有针对性的改进。2、学生则能够从总体上了解自己对于本单元内容的把握程度，可进行有针对性地查漏补缺和提升五、教学反思在线理论教学内容来源与实际工作项目，通过“情境解耦”后构建的短小精悍的微视频，既实贴近实际工作又不冗长说教，符合学生认知，随时随地可学。微视频配套了微测试和开发主题讨论，学生可以及时获得理论知识掌握情况初步的评价反馈，并在与同学互动中对所接受的信息进行初步思考和内化。学生能够在代入情境的基础上，快速且系统地接受知识传递。良好达成了“掌握rpm和yum命令用法和yum客户端配置文件”的两项知识目标。同时通过“rpm-yum-第三方仓库”解决软件安装问题的例子，有效向学生传递了事物发展（问题解决过）“螺旋上升”普遍规律。在线实践则应用了自主开发的“微云挑战实验”，可以随时随地开展实验，使用智能手段达成了实践的及时评价反馈和步进式引导，同时能够方便地与同伴共享实验环境来进行交互，并有实验挑战排行榜，有反馈，有引导，有互动，有激励，实验学习体验要优于传统的线下实验室。学生可立即在线上完成实践操作,以知导行，以行证知。良好达成了“能安装、更新、卸载和查询系统中的rpm软件包“这个技能目标。同时在潜移默化中向学生传递了”整体着眼，局部着手”的运维工作理念。线下教学分组协作，在规定时间完成依据线上学情设计的探索实验，发现问题、形成解决方案，解决问题，归纳总结，紧张富于挑战，完成后成就感较传统完成作业更加高。在互动、讨论和协作完成任务中良好达成了“能解决管理系统中rpm软件包时遇到的常规问题”这个技能目标。同时进一步强化了学生“整体着眼，局部着手”的运维思维方式。图1本教学班级（17计算机B）中有7位同学获得了RHCSA认证，1位同学获得了RHCE认证。图2本教学班级（17计算机B）与采用传统教学方法的其他两个平行班期末测试（包括理论和实践）比较。附件1：单元教学资源汇总表序号名称和截图功能作用1中国大学慕课平台/APP情境解耦三位一体式微课载体平台：1、发布/接受任务；2、发布/观看微视频；3、发布/完成微测验；4、发布/完成主题开放讨论；5、讨论互动；6、评价反馈。整合了单元理论教学信息化手段，方便了学生线上理论学习和教师掌控学生线上理论学习状况。2情境解耦微视频（三段）1、以“为某直播工作室配置测是服务器“为情境，解耦为用rpm部署c和python编译环境”、“用yum部署web服务器群”和“用yum部署视频播放和解码器”三个独立但又通过问题递进式关联的子情境，嵌入知识技能点，在线向学生传递单元学习内容；2、均短小精悍，便于在线传播。解耦情境而非碎片化知识，使学生能够在代入情境的基础上，快速且系统地接受知识传递，既满足了传播便利的需要，亦能够达成构建式学习之效果。3在线单元题库，在线单元微测试（一个）1、单元题库（题库总题数和测试组卷题数按1.5：1的比例），内容涵盖：rpm命令用法、rpm软件包概念；软件包依赖性、yum命令用法、yum工作原理内容、yum软件源概念、yum命令用法、yum工作原理内容、yum软件源概念等内容；2、单元以中国大学慕课平台为依托，从题库中抽取题目，合理组卷形成单元微测试（10道客观题）。测试学生于微视频传递的理论知识的掌握程度。4开放式主题讨论（一个）1、开放式的主题讨论“谈谈rpm和yum的关系”2、可以发表富文本评论3、可以评论/转发他人发布的帖子4、可以“点赞“或者”踩“他人发布的帖子促使学生对于从微视频接受的知识进行较为深入的思考，对于思政目标索要表达的唯物辩证法中事物发展（解决问题）的螺旋上升规律进行初步的内化。5微云挑战实验平台1、在线发布/完成微云挑战实验；2、在线发布/评论实验报告；3、实验学习记录、排行。整合了单元实践教学信息化手段，极大地方便了学生实践学习和教师掌控学生实践学习状况。6微云挑战实验（线上三个，课堂一个）1、通过将项目实验进行解耦和再设计，形成一些能在短时间内完成的递进挑战式在线实验，我们为微课配套了3个挑战实验，为课堂配套了1个探索实验；2、线上挑战实验配备详尽挑战说明；3、实验配备人工智能脚本，能够提供实时判断反馈，并提供实验引导，直至完成挑战。4、实验提供在线互动功能，学生可以共享实验环境来协作完成挑战实验可使学生在接受知识传递后，立即使用其指导通过微云挑战是议案开展实践，达成“知行合一”的目的。同时可将教师从繁琐的实验指导中解放出来。同时通过实验内容，向学生传递思政目标中，整体和部分的辩证关系，也即“分析技术问题时不能片面和孤立，要有系统思维、整体思维，又需要找到解决问题的具体路径”的理念。7数据统计分析和图形化工具SigmaPlot1、单元在线学习数据统计分析；2、单元在线学习数据可视化。为线下课堂主题和探索实验的设计提供依据。8多媒体教室1、无线网2、可移动桌椅3、触摸一体机4、侧墙投屏5、iPad6、云台拍摄装备。营造轻松便利的教学化教学环境，更有利于教师和学生开展教学。9单元教学满意度问卷（腾讯问卷）1、制作/分发教学满意度问卷；2、回收数据和简单分析。教师可以便利地获取学生对于单元教学的评价和意见。附件2：上轮教学线下课堂教学设计主题9《管理rpm软件包》线下课堂安排错难之处分析（15min）用rpm卸载软包(卸载选项，软件包全名)yum第三方软件源的获取（哪些常用源，不同安装方法）；yum客户端配置（尤其是优先级配置）引导堂讨论（20min）第三方软件源的获取（地址汇总分享，活用搜索引擎）；yum客户端配置（要使用yum中文手册）。探索实验（55min）：自行获取Firefox的软件源；部署该软件源（注意，不能与已有源冲突）；从该源安装最新版本的Firefox；在平台上公开发表实验报告与大家分享。附件3：单元线下课堂表现评价标准表根据评价规则，线下课堂表现和课堂探索实验分别占总评的10%和30%，其中课堂探索实验评价由微云挑战实验平台给出，线下课堂表现成绩则按下表，由教师给出评价。评价点评价标准得分协作表现（33%）相互推诿，任务由个别成员承担，其余成员均未参与任务0部分成员角色不明，没有参与任务1个别成员角色不明，没有参与任务2任务合理分配，成员角色明确，全体积极参与3学习表现（33%）基本不参与课堂探索任务。0能够配合参与课堂探索任务，能解决简单问题。1参与课堂探索任务，能解决遇到的问题，能利用已知的工具和资源。2积极响应课堂探索任务，乐于探究，能主动发现问题，善于利用工具和资源。3汇报表达（33%）声音含糊、语无伦次，无