项目批次：2023年第二批

项目编号：231100007101055

项目类型：新工科建设项目

项目实施背景

当前，万物互联时代加速演进，以智能手机、智能车机、无人机等为代表的移动终端设备正构建起分布式普适计算环境。传统分布式操作系统课程主要面向数据中心与云计算场景，其技术框架难以适配多终端动态组网、设备能力协同等新型场景需求。开源鸿蒙操作系统作为全球首个面向全场景的分布式开源系统，通过分布式软总线、原子化服务等核心技术实现跨终端无缝协同，为应对移动计算环境下的分布式任务调度、异构资源融合等挑战提供了创新解决方案，其技术生态的持续发展亟需与之匹配的创新型人才培养体系。

哈尔滨工业大学计算机学科作为国内顶尖的科研与教学力量，依托4个国家级一流专业建设点，致力于培养面向产业变革的高端人才。在《分布式操作系统》课程建设中，团队发现两大核心痛点：其一，课程内容与产业前沿存在代际落差，现有教学仍以分布式一致性算法、虚拟化技术等传统理论为主，缺乏对开源鸿蒙系统分布式架构、多端协同开发等实践环节的深度覆盖；其二，课程作为计算机、物联网、人工智能等学科的交叉枢纽，需构建贯穿"分布式设备连接-文件共享-任务调度"的知识图谱，但现有教学模式受限于实验平台陈旧、企业级案例缺失等问题，难以支撑学生系统性解决复杂工程问题的能力培养。

鸿蒙系统开源生态的日趋成熟与哈工大计算机学科的深厚积淀形成战略互补，通过将开源鸿蒙分布式技术深度融入课程体系，既可破解教学资源与产业需求脱节的难题，又能为开源鸿蒙操作系统生态输送兼具理论素养与实践能力的复合型人才。这种以产业技术革新驱动教育模式升级的探索，是实现教育链、人才链与产业链有机衔接的重要实践路径。

改革思路及举措

1、顶层设计：打造“三位一体”教学模式，重构课程育人新范式

面对传统分布式操作系统课程与产业需求脱节的痛点，项目以“培养适应开源鸿蒙生态的分布式系统工程师”为目标，系统重构课程架构。在教学目标上，对标开源鸿蒙开发者能力认证标准，将“分布式软总线技术理解”、“原子化服务开发能力”、“多端协同任务调优”等6项产业核心技能纳入培养指标，形成可量化的人才能力图谱。课程内容设计打破学科壁垒，构建“理论-技术-应用”三层知识体系：理论层聚焦分布式架构设计原理，涵盖开源鸿蒙分布式数据管理、设备虚拟化等前沿理论；技术层引入OpenHarmony内核源码解析，通过华为DevEcoStudio工具链实现分布式服务开发；应用层对接智能家居、车联网等真实场景，设计跨端文件共享、多设备任务迁移等15个综合性实验案例。评价机制上，建立“过程性考核+期末考试+项目化验收”三维评价模型，通过“目标-内容-评价”三位一体的系统性改革，使课程从传统理论讲授转向“问题驱动、能力导向”的产业适配型教学。

图1 课程体系架构

图2 实践作业要求

2、校企协同：构建“产教融合资源池”，打通教育链与产业链壁垒

依托开源鸿蒙生态的技术优势与产业资源，创新“平台共建、师资共培、项目共研”的协同机制。在平台建设方面，引入华为OpenHarmony代码仓库，搭建与华为终端实验室同构的教学环境，学生可远程调用华为云AIoT平台的设备管理接口，模拟智能家居、车载终端等真实组网场景。师资培养上，建立“双师双能”教师发展体系：华为派出2名开源鸿蒙内核开发专家参与课程大纲修订，提供分布式软总线、方舟编译器等技术文档20余万字；学校教师分批次赴华为东莞松山湖基地参会并进行实训，深度参与开源鸿蒙分布式子系统开发，获得华为HDE（HUAWEIDeveloperExpert）认证。通过资源池的深度整合，学生可直接接触华为技术文档、开发工具与工程案例，实现从“实验室仿真”到“产业级开发”的能力跃迁。

3、教学实施：推行“三阶递进”实践路径，锻造复杂工程问题解决能力

（1）基础层：架构认知与源码解析

围绕OpenHarmony-4.0-Release版本，构建系统性技术认知。学生需绘制整体架构图，标注内核层（Kernel）、系统服务层（SystemService）等模块，解析kernel_linux_5.10源码仓的轻量化进程调度机制，对比Linux5.10内核在确定性时延、安全隔离等维度的差异；针对分布式文件系统hmdfs（源码路径：foundation/filemanagement/hmdfs），分析其元数据同步算法与冲突解决策略，输出《HMDFS架构与源码分析报告》。依托华为DevEcoDeviceTool代码可视化工具，引导学生掌握开源鸿蒙分布式核心组件的设计思想。

（2）进阶层：内核编译与调试实践

基于Ubuntu环境搭建开源鸿蒙编译生态链，使用LLVM工具链完成内核镜像构建，通过QEMU虚拟机加载镜像并配置网桥通信，验证Host与虚拟机的网络连通性。重点开展hmdfs模块实战：在开源鸿蒙内核中植入调试日志，利用dmesg跟踪分布式文件读写流程，解析跨端缓存一致性实现逻辑。学生需提交《开源鸿蒙与Linux内核对比报告》，并录制QEMU环境下的分布式文件操作演示视频，掌握内核级开发与调试技能。

（3）创新层：分布式工具开发与工程迭代

以解决华为HMDFS社区实际问题为导向，开发跨端建链工具。学生需基于mDNS协议实现设备发现，调用HiChainSDK完成身份认证，通过Socket通信维护虚拟机间文件系统链路，最终实现两节点间的文件同步与实时访问。项目验收包含三大产出物：OpenHarmony架构分析报告（含子系统源码结构图）、HMDFS源码解析与技术方案文档、建链工具代码及测试案例（如跨虚拟机文件修改同步）。华为工程师参与答辩评审，优秀作品可接入OpenLab真实设备环境测试，并推荐至开源社区代码仓。

通过“架构解构-内核修改-工具开发”三阶跃迁，学生不仅掌握开源鸿蒙分布式系统核心技术，更形成“从代码到产品”的全栈工程思维，为OpenHarmony生态输送兼具源码级研发能力与产业级视野的复合型人才。

项目成果、创新点及成效

1、产学合作范式创新

机制创新：构建“需求共研-资源共投-师资共培-成果共享”的可持续合作机制，华为深度参与课程设计、实验开发及评价认证全流程，将企业真实研发问题（如HMDFS轻量化部署）转化为教学项目。

模式创新：首创“开源社区反哺教学”模式，学生开发的分布式建链工具、内核调试模块等成果经华为审核，将上传贡献至OpenHarmony社区代码仓（如提交3个hmdfs优化补丁），实现“教学-研发-产业”闭环。

2、教育教学改革突破

课程重构：出版教材《操作系统原理与设计实现》，配套微课视频，获评教育部101计划课程核心教材。

师资升级：主讲教师获省级教学成果特等奖，完成一轮理论课程授课与实践课程授课。

评价革新：第一轮授课评教结果为B+，被学生评价 “课程目标清晰”。

3、人才培养成效显著

技能提升：学生累计完成HMDFS源码分析报告80余份，开发分布式工具5项。

竞赛突破：有10余人获得国家级物联网竞赛等赛事奖项。

就业赋能：近两年向华为生态企业输送毕业生37人，主要从事开源鸿蒙内核开发、分布式系统架构等岗位。

应用及推广情况

项目成果已形成可复制的产教融合范式，在课程资源辐射、校企生态共建、区域协同发展等方面实现多维度推广；课程资源方面，《操作系统原理与设计实现》教材被国内多所高校采用；举办4期师资培训班，为全国120余所高校培训教师360人次；此外，项目获教育部产学合作协同育人优秀案例。

经验总结

1、成功关键要素

双主体协同：华为提供技术生态与研发标准，高校主导教学转化，形成“企业出题、师生解题、社区验题”的闭环。

能力梯度设计：通过“源码分析→内核修改→工具开发”三阶任务链，破解传统课程“重理论轻实践”痛点。

开源生态赋能：依托OpenHarmony开源社区，构建“学习-开发-贡献”的沉浸式工程场景，激发学生自主创新能力。

2、下一步举措

生态扩容：联合工信部开展“开源鸿蒙西部行”计划，定向扶持10所中西部高校建设实训基地；

分层合作：针对中小企业定制轻量化课程包（如HMDFS运维专项），降低参与门槛；

国际拓展：开发OpenHarmony双语慕课，推动学生参与GoogleSummerofCode等国际开源项目。

3、长效价值展望

项目将持续迭代“开源+鸿蒙”特色培养体系，计划3年内建成覆盖30所高校、年培养2000名开源鸿蒙开发者的生态网络，为OpenHarmony操作系统提供人才支撑。

案例内容由项目负责人提供