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基于专业技能培养的Linux系统开发课程教学探究
发布时间:2021-05-24 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
基于专业技能培养的Linux系统开发课程教学探究
程菊明
(许昌学院 信息工程学院,河南 许昌 461000)
[摘  要]以物联网工程人才培养需求为导向,从培养物联网工程专业学生的知识能力、专业能力和专业素质三方面出发,规划Linux系统开发课程的教学内容,探索相应的教学方法,并为嵌入式课程做好铺垫和支撑。
[关键词]Linux系统开发;嵌入式;教学方法;课程规划;教育教学论坛
[基金项目]河南省高等学校重点科研项目,基于云端识别的移动增强现实系统研究,项目编号:20B520032,许昌学院校级教学研究项目。
[作者简介]程菊明(1975-),女,河南省许昌市人,硕士,许昌学院信息工程学院副教授,研究方向为物联网技术。
[中图分类号]G434        [文献标识码]A   
  

0 引言
物联网技术目前成为全球各行业各领域研究和应用的热点,它能给我们的经济、生活带来巨大的变革[1]。随着物联网技术的飞速发展,物联网中所需用到的嵌入式技术也得到了广泛应用,社会对嵌入式系统开发人才的需求量越来越大[2],因此在物联网工程专业中开设嵌入式课程成为了必须。而嵌入式操作系统是学习嵌入式系统课程的软件平台和基础,在教学中起着至关重要的作用。
1 以需求驱动确定教学内容
嵌入式操作系统种类繁多,目前常用于教学的有 Windows CE、uC/os-II 和 Linux 等[2]。由于 Linux 是一个完全开源的操作系统,用户可以免费获取源代码,且与 ARM 的结合可以实现大多数嵌入式应用功能,广泛应用于工业控制、网络应用、消费电子和军事等领域,因此多数高校选择 Linux 作为操作系统平台。所以在物联网工程专业中开设Linux系统开发的课程是必要的。
但是Linux系统相关课程的教学内容十分丰富,包括操作系统原理、系统使用与管理、网络配置、内核开发、程序开发、嵌入式系统等[3]。根据对嵌入式驱动工程师的工作内容调研发现,在这个岗位上主要的工作要求是编写和移植各种芯片驱动(如音频芯片),优化硬件设备驱动(如温湿度传感器),就 得精通各种硬件接口协议(如I2C协议)、系统调度、信号量、锁机制等等。这个岗位开发难度比较大,但是物联网方面的人才需求一般是软硬件综合型人才。因此一般的嵌入式驱动工程师通常会是在Linux上的驱动开发工程师,他们需要精通Linux驱动框架,并结合芯片本身去编写驱动程序。因此Linux系统开发课程应当作为物联网工程专业的专业主干课,规划与专业培养相配套的Linux系统开发课程教学内容和教学大纲就成为了专业培养所必须的环节。
2  以知识能力需求为导向构建课程教学大纲
为了适应物联网工程专业的学生在嵌入式技术方面的基础知识和实践技能的能力的需求,我校分两个阶段为物联网工程专业学生开设相关的教学课程。第一个阶段是Linux系统开发,后一个阶段是嵌入式系统开发。因此《Linux系统开发》课程的主要任务是为后续的《嵌入式系统开发》课程做好知识的铺垫和引领作用。结合物联网专业后续《嵌入式系统开发》课程教学的要求,同时也是培养物联网工程专业学生在嵌入式开发技能方面的需求,我校在《Linux系统开发》课程中合理规划了相关的教学内容。该课程的主要目标是让学生掌握Linux的使用和在该平台下的系统级编程,从而为以后进行嵌入式软件开发奠定基础[5]
按照物联网工程专业学生在Linux系统开发中所应具备的知识水平,为了让学生全面掌握知识要点,引入模块化教学[4]。将课程教学内容规划为三个模块,即:基础模块、核心模块和提高模块。如图1所示:
2.1基础模块
主要内容包括Linux系统安装、常用操作命令、Linux中的文件系统、权限管理、NFS和TFTP服务配置等内容。
2.2核心模块
主要内容包括VI编辑器的使用,编译器GCC、调试器GDB、管理工具make的使用及makefile的编写,shell编程等。
2.3提高模块
主要内容是在Linux下的系统编程,内容主要包括文件IO、进程和线程、进程间通信、多线程、Linux网络编程、串行口通信编程等。

 
 
 
3 以专业能力要求为出发点,改革相应的教学方法
按照我院物联网工程专业所确定的本科生能力要求,需要学生有熟练阅读英文的专业科技文献,并具备获取最新科学技术知识和信息,不断学习发展的能力;要有科学思维方法及综合运用所掌握的知识、方法和技术分析并解决复杂物联网工程问题的能力;要具备较强的创新意识和从事物联网领域科学力,具有开拓和获取新知识的基本能力,有一定的国际视野和跨文化的交流、竞争与合作的能力。
结合上述要求,同时结合课程的特点,在以下两方面开展教学改革。
1. 将授课地点安排在机房进行,采用一边讲解一边演示的教学方法,讲练相结合。同时采用任务驱动的教学方法[6],通过具体的案例和设定任务,学生在完成任务的过程中通过独立思考和相互协作,并在教师一步步引导下完成任务。这样既能够锻炼学生的自主学习能力,又能培养学生的创新意识,从而达到培养方案中所要求本科生能够达到的能力要求。
2. 由于在Linux系统中编程所需的函数等内容在系统中都是采用英文的方式给出,所以借助这个特点,在课程教学过程中,增加了对学生英文文献的阅读能力的培养。在这个课程教学过程中,采用双语的方式,即课件和讲义采用英文的方式给出,并且在讲解相应函数和编程的过程中,充分利用Linux系统自带的英文帮助文档,教会学生如何阅读和查找所需搜索的内容。这样,既锻炼了学生自主学习的能力,又不断强化了学生阅读英文文档的能力,提高他们的英文阅读水平。使得他们再遇到英文提示不再迷茫,尤其是在编写程序过程中遇到编译错误等类似的问题,不再害怕。通过双语教学达成该专业学生对阅读英文能力的培养需求。
4.结束语
作为物联网工程专业所必须开设的一门专业主干课程,同时为后续的嵌入式系统开发课程做好铺垫,同时达成物联网工程专业所确定的本科生能力要求,我们制定了相应的教学内容模块,并在教学过程中将对学生能力的需求融入客厅教学活动中,通过一年以来的观察和学生的反馈情况来看,取得了较好的效果,但是在进行双语教学的起步阶段,还是遇到了不小的困难,在今后的教学过程中还需要不断探索和积累经验。
[参考文献]
[1] 程菊明.从物联网构成看物联网工程专业的知识体系[J].
[2] 炎士涛,王明合.基于 Linux 的嵌入式操作系统课程教学探讨[J].信息与电脑,2019,(15)p:247-249.
[3] 燕彩蓉,朱黎华,刘瑜琪等.新工科背景下 Linux 系统课程教学研究[J].计算机教育,2019(6)p:152-156.
[4] 李月洁.关于高校嵌入式操作系统课程教学的探索与思考 [J].电脑知识与技术,2016(12):154-155.
[5] 王凯.基于CDIO模式的 Linux系统编程课程教学改革与实践[J].考试周刊,2012(83)p:7-8.
[6] 罗俊丽.高校 Linux系统课程教学探讨[J].软件导刊,2Ol2(11)p:180-181.

 
 

Discussion on Course Teaching of Linux System Developing Based on Training Professional Skills
Cheng Juming
(Information Engineering Department,XuChang University,Henan XuChang,461000)
Abstract: Guided by the needs of internet of thing engineering personal training ,and starting from three aspects of training the knowledge ability, professional ability and professional quality of the students majoring in internet of things engineering, the article plan the course teaching contents and teaching methods of Linux system developing course, giving a good supporting for the embedded courses.   
Key Words:Linux System Developing; Embedded;Teaching Method;Course Planning