《嵌入式Linux开发实践教程 第2版》课程标准

《物联网网关开发》课程标准课程代码[110347]课程承担单位[物联网工程学院（信息安全学院）]制定人[平震宇]制定日期[2021.07.20]审核人[物联网工程学院课程建设指导委员会]审核日期[2021.08.25]批准人[季云峰]批准日期[2020.08.30]一、适用对象高中毕业或者中职毕业后三年制学生。二、适用专业物联网工程学院物联网应用技术专业三、课程性质本课程是物联网应用技术专业的岗位能力课程。本课程是依据物联网应用技术专业人才培养目标和相关职业岗位（群）的能力要求而设置的，对本专业所面向的岗位群所需要的知识、技能和素质目标的达成起支撑作用。在课程设置上，前导课程有[110096]《物联网节点开发》、[110119]《程序设计基础》，后续课程有[110656]《物联网规划与组建》、[110314]《工业互联网项目拓展》。课程目标《物联网网关开发》是面向物联网系统集成与维护岗位的学习领域课程，也是满足职业岗位任职要求的基本能力课程。通过该课程的学习学生了解嵌入式系统的概念及开发方法，分析框架、企业应用场合和未来方向。通过课程学习，能熟练安装和配置Linux操作系统，熟练使用Linux的常用命令，并能看懂在线帮助，熟练掌握Linux常用服务的配置方法。理解嵌入式系统基础知识，要求学生掌握嵌入式系统程序设计的基本原理和设计方法，具备基本的嵌入式系统软件开发能力，可熟练搭建嵌入式系统开发环境，嵌入式系统移植。1、知识目标主要介绍嵌入式系统概述，掌握Linux常用操作命令，与系统管理；理解嵌入式系统进程管理，文件管理，Linux内核；熟悉ARM在不同硬件平台下的操作系统移植和设备驱动文件管理等相关知识，学习QT程序开发，进行嵌入式系统程序的调试。2、技能目标培养学生从“整体”的角度认识、研究和解决嵌入式产品开发，安装调试与维护问题的方法和能力，为学生能适应物联网系统集成与维护岗位打下相关基础。具有物联网网关开发的基本能力，能够完成嵌入式系统与应用软件的开发。3、素质目标通过专业知识和实践的学习，培养学生积极、主动的探索精神和严谨、细致的工作态度；通过分组协作、参与讨论等课程环节，培养学生团队协作精神，锻炼学生沟通交流、自我学习的能力。五、参考学时：64学分：4六、设计思路1、课程设计理念为学生的长远发展着想，培养其物联网系统集成与维护岗位基本工作技能、职业素养、社会适应能力、交流沟通能力、团队协作能力、创新能力和自主学习能力。校企合作进行课程开发与设计，按软件企业工作过程设计教学，工学结合，培养学生的软件开发职业能力，充分体现职业性、实践性和开放性。根据职业岗位工作任务和职业能力要求，以典型项目的实施过程为路径，系统梳理实施阶段以及每个阶段的技术技能点，融入职业技能等级标准，一体化设计、结构化课程资源。引入新大陆公司“物联网智慧城市”典型项目贯通核心课程模块，把X证书“传感网应用开发”的职业技能要求融入到课程模块中。对应本课程核心岗位主要技术技能要求，细分了智慧城市网关系统设计、感知层协议转换网关等5个项目。对典型项目、X证书进行解构，以项目、证书中每一环节所需的技术、知识为逻辑起点组织课程教学内容。课程内容尽可能多地融入行业企业的先进技术、企业文化、工程案例和岗位能力等职业技能证书标准要求,新增了“大智云物移”的相关内容，包括相关概念、技术简介、应用案例等。结合本专业背景、发展状况与趋势，结合学生未来所从事岗位的职业素养，以思政目标为基础，深入分析课程特点和课程知识与技能点，选取自带思政的项目和任务作为教学载体，恰到好处地挖掘、提炼和梳理思政元素，将其融入课程内容。2、课程设计思路课程实施项目目标导向的混合式教学，充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性，发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用。混合式教学设计根本目的是促进学生的学，因此不仅需要课程内容设计与资源开发，更需要关注学生学习过程与效果以及对学习的支持。课程依据学生的认知规律和学习逻辑顺序，由浅入深、由易到难、循序渐进地设计5个典型项目，每个项目进一步分解为具体的阶段性项目目标与综合性实践项目。教学围绕阶段性任务的解决展开，学生通过阶段性任务的解决，熟悉嵌入式系统与应用软件的开发流程和规范，让学生在“做中学”、“学中做”，真正掌握职业技能。通过综合性实践项目创设任务情景，实现知识和技能的有效迁移，在项目方案设计和实施环节强化学生对技术知识的理解和工作过程的体验。在教学中可以为学生另外推荐参考书，授课可采用以任务为主线的教材，取其贴近学生接受、掌握知识的规律，入门容易的优点；另外选一本传统性教材作为参考资料，供学生查阅，取其知识体系逻辑清楚、系统、完整的优点。把传统的教学方法与任务式教学有机地结合起来，达到最好的教学效果。七、课程内容与教学要求1、课时分配表模块（或工作情境）名称序号单元（或项目）内容学时分配备注项目1认识嵌入式系统1嵌入式系统学习线路22什么是嵌入式系统3嵌入式处理器4嵌入式操作系统5嵌入式系统结构项目2体验Linux系统1文件系统162Shell使用技巧3环境变量4管理Linux文件5内容管理6文件权限管理7压缩与归档8磁盘分区9挂载磁盘10网络管理11进程管理12编辑工具VI项目3配置嵌入式开发常用服务1NFS服务的配置与使用102Samba服务的配置与使用3TFTP服务的配置与使用4SSH服务的配置与使用项目4使用嵌入式开发常用开发工具1GCC安装与编译82编译过程3编译实例4GDB调试程序5远程调试6工程管理项目5构建嵌入式Linux开发环境11.熟悉开发板硬件资源

822.熟悉开发板软件资源33.Linux+Qtopia系统安装与体验-串口设置44.Linux+Qtopia系统安装与体验-下载系统55.minicom66.配置交叉编译环境77.交叉编译88.嵌入式开发过程举例99.配置ARM虚拟机项目6嵌入式LinuxC应用程序开发11.管理Glibc库文件822.Linux文件IO编程33.标准IO编程44.串口通讯编程55.网络通讯编程项目7移植Bootloader11.BootLoader简介322.U-Boot移植33.U-Boot常用命令44.vivi移植55.vivi常用命令项目8内核移植11.认识内核322.内核编译33.内核配置选项44.移植内核项目9文件系统11.认识文件系统322.根文件系统33.制作根文件系统项目10嵌入式GUI应用开发与移植11.嵌入式GUI介绍322.Qt开发环境33.配置QtCreate44.HelloQt55.信号槽机制总学时642、单元（或项目、任务）设计项目1认识嵌入式系统学时理论实践一体化2学习目标：掌握嵌入式式系统、操作系统、微处理器、设计流程。◆掌握嵌入式式系统；◆掌握操作系统、微处理器；◆掌握嵌入式设计流程；主要内容主要教学方法1.嵌入式系统学习线路2.什么是嵌入式系统3.嵌入式处理器4.嵌入式操作系统（重点）5.嵌入式系统结构（难点）理实一体化教学、启发引导法、迁移教学法教学地点一体化教室教学及参考资料练习与习题建议课后习题考核与评价方式说明权重分配完成本单元指定的任务，作业。7%项目2体验Linux系统学时理论实践一体化16学习目标：掌握文件管理、内容管理、权限管理等相关linux命令。掌握常用的文件和目录命令、显示命令；掌握Linux下创建新用户、修改用户权限、停止用户、默认用户设置等用于用户管理的命令；掌握进程管理和作业控制命令、文件压缩与备份命令、网络命令及其他命令掌握Linux下组管理的相关命令，Linux下挂载和卸载常用设备的命令vi编辑器的基本使用方法，vi的常用命令提高分析解决问题的能力，撰写简单科技文档的能力。主要内容主要教学方法1.文件系统2.Shell使用技巧3.环境变量4.管理Linux文件5.内容管理6.文件权限管理7.压缩与归档8.磁盘分区9.挂载磁盘10.网络管理11.进程管理12.编辑工具VI理实一体化教学、启发引导法、迁移教学法教学地点一体化教室教学及参考资料练习与习题建议课后习题考核与评价方式说明权重分配完成本单元指定的任务，作业。13%项目3配置嵌入式开发常用服务学时理论实践一体化8学习目标：掌握nfs，tftp，ssh，smaba常用服务配置。了解nfs，tftp，ssh，smaba的基本原理；掌握服务配置方法掌握服务安全维护和故障排除方法提高分析解决问题的能力，撰写简单科技文档的能力。主要内容主要教学方法1.NFS服务的配置与使用2.Samba服务的配置与使用3.TFTP服务的配置与使用4.SSH服务的配置与使用理实一体化教学、启发引导法、迁移教学法教学地点一体化教室教学及参考资料练习与习题建议课后习题考核与评价方式说明权重分配完成本单元指定的任务，作业。10%项目4使用嵌入式开发常用开发工具学时理论实践一体化6学习目标：掌握嵌入式开发常用开发工具GCC、GDB、Makefile工具使用。熟练使用GCC、GDB工具、了解Makefile文件；提高学习和创新的能力；提高团队协作能力主要内容主要教学方法1.GCC安装与编译2.编译过程3.编译实例4.GDB调试程序5.远程调试6.工程管理理实一体化教学、启发引导法、迁移教学法教学地点一体化教室教学及参考资料练习与习题建议课后习题考核与评价方式说明权重分配完成本单元指定的任务，作业。10%项目5构建嵌入式Linux开发环境学时理论实践一体化8学习目标：掌握ARM虚拟机配置、交叉工具链安装，Linux+Qtopia系统安装与体验。熟练开发板软硬件资源；Linux+Qtopia系统安装与体验掌握配置交叉编译环境掌握配置ARM虚拟机；提高团队协作能力主要内容主要教学方法1.熟悉开发板硬件资源

2.熟悉开发板软件资源3.Linux+Qtopia系统安装与体验-串口设置4.Linux+Qtopia系统安装与体验-下载系统5.minicom6.配置交叉编译环境7.交叉编译8.嵌入式开发过程举例9.配置ARM虚拟机理实一体化教学、启发引导法、迁移教学法教学地点一体化教室教学及参考资料练习与习题建议课后习题考核与评价方式说明权重分配完成本单元指定的任务，作业。10%项目6嵌入式LinuxC应用程序开发学时理论实践一体化8学习目标：掌握嵌入式LinuxC应用程序开发。掌握Glib；掌握文件IO、标准IO、串口通讯编程、网络通讯编程；培养分析问题、解决问题的能力，培养学生独立思考的能力，培养协作和知识拓展的能力。主要内容主要教学方法1.管理Glibc库文件2.Linux文件IO编程3.标准IO编程4.串口通讯编程5.网络通讯编程理实一体化教学、启发引导法、迁移教学法教学地点一体化教室教学及参考资料练习与习题建议课后习题考核与评价方式说明权重分配完成本单元指定的任务，作业。10%项目7移植Bootloader学时理论实践一体化3学习目标：掌握嵌入式LinuxC应用程序开发。掌握bootloader启动流程；vivi移植开发，u-boot移植开发，bootloader的烧写，viiv与u-boot的使用培养分析问题、解决问题的能力，培养学生独立思考的能力，培养协作和知识拓展的能力。主要内容主要教学方法1.BootLoader简介2.U-Boot移植3.U-Boot常用命令4.vivi移植5.vivi常用命令理实一体化教学、启发引导法、迁移教学法教学地点一体化教室教学及参考资料练习与习题建议课后习题考核与评价方式说明权重分配完成本单元指定的任务，作业。10%项目8内核移植学时理论实践一体化3学习目标：掌握内核配置与移植。掌握内核编译、内核配置选项；移植内核培养分析问题、解决问题的能力，培养学生独立思考的能力，培养协作和知识拓展的能力。主要内容主要教学方法1.认识内核2.内核编译3.内核配置选项4.移植内核理实一体化教学、启发引导法、迁移教学法教学地点一体化教室教学及参考资料练习与习题建议课后习题考核与评价方式说明权重分配完成本单元指定的任务，作业。10%项目9文件系统学时理论实践一体化3学习目标：掌握根文件系统制作。掌握根文件系统；制作根文件系统培养分析问题、解决问题的能力，培养学生独立思考的能力，培养协作和知识拓展的能力。主要内容主要教学方法1.认识文件系统2.根文件系统3.制作根文件系统理实一体化教学、启发引导法、迁移教学法教学地点一体化教室教学及参考资料练习与习题建议课后习题考核与评价方式说明权重分配完成本单元指定的任务，作业。10%项目10嵌入式GUI应用开发与移植学时理论实践一体化3学习目标：掌握嵌入式GUI应用开发与移植。掌握嵌入式GUI；配置QtCreate掌握信号槽机制培养分析问题、解决问题的能力，培养学生独立思考的能力，培养协作和知识拓展的能力。主要内容主要教学方法1.嵌入式GUI介绍2.Qt开发环境3.配置QtCreate4.HelloQt5.信号槽机制理实一体化教学、启发引导法、迁移教学法教学地点一体化教室教学及参考资料练习与习题建议课后习题考核与评价方式说明权重分配完成本单元指定的任务，作业。10%课程实施1.教学方法建议根据本课程的教学目标要求和课程特点以及有关学情，选择适合于本课程的最优化教学法。综合考虑教学效果和教学可操作性等因素，本课程主要选用项目式教学法、混合式教学法和“行动导向教学法”。项目式教学法是：项目式教学法就是在老师的指导下,将一个相对独立的项目交由学生自己处理，信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价,都由学生自己负责,学生通过该项目的进行,了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。混合式教学法是：将在线教学和传统教学的优势结合起来的一种“线上”+“线下”的教学。课程教学实施分为三个阶段，课前-学生线上自主学习阶段，课中-协作探究学习阶段，课后-拓展与应用阶段。课前，教师通过公告等方式发布项目单元任务，学生在此阶段了解项目单元任务需要掌握的知识、技能点，并通过MOOC线上自主学习,通过虚拟仿真平台线上实践操作。课中，教师应用导探练评四步法逐步推进教学实施，通过融入思政点保障素质目标实现，使用任务驱动法和问题导向法保障能力目标和知识目标顺利达成。课后，学生围绕综合项目完成拓展学习，分享项目成果，技术资料，解题方法，进行学习评价。“过程导向”教学法是：在教学过程中充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用，注重对学生分析问题，解决问题能力的培养，从完成某一方面的“任务”着手，通过引导学生完成“任务”，从而实现教学目标。从学生接受知识的过程看，知识来源于实践，在实践中得到感性认识，经过反复实践才能上升到理性认识，并回到实践中去。2.师资条件课程教学主要由具有企业实践经历的双师型专任教师完成，教师应熟练掌握物联网网关应用系统的基本知识结构和具备嵌入式软件开发分析和设计的能力。3.教学条件基本要求教学条件：具备进行多媒体教学的多媒体教室、安装有Linux与ARM仿真软件的校内实训室。4.教材选用教材：（1）《嵌入式Linux开发实践教程》平震宇机械工业出版社（2）《QtCreator快速入门》霍亚飞北京航空航天大学出版社参考书：（1）《ARM11嵌入式Linux系统实践与应用》冯新宇机械工业出版社（2）《Qt及QtQuick开发实战精解》霍亚飞北京航空航天大学出版社5.教学资源开发与利用依托校企合作，与新大陆集团紧密深度合作，引进并转化相关案例用于课程教学，完成了配套资源，包括课程标准、教学大纲、教学课件、视频讲解、教学题库等反映教学活动必需的资源建设，本课程为江苏省在线开放课程，在中国大学MOOC（爱课程）平台运行。6.教学评价本课程采用过程性评价与总结性评价相结合的多元化考核评价模式（1）过程性评价针对每一个不同的工作项目，进行有针对性的实践考核，对学生在实践过程中的表现进行客观记录，可以表现为以下几个方面：平时出勤、学习态度、学习表现、学习效果以及操作过程质量评价等。（2）总结性评价总结性评价为期末考试成绩，依据课程知识点结构分布，建立统一、共用的课程考试题库，以客观性测试题为主，用以评价学习者是否达到课程目标。考核总成绩=单