計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)能力培養(yǎng)綜合改革實(shí)踐

于瓅 陸奎

摘要：針對(duì)計(jì)算機(jī)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀，硬軟件相互作用機(jī)制深入剖析其中存在的問(wèn)題，提出關(guān)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)的改革方案，以提高計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)理論與實(shí)踐的教學(xué)效果。推動(dòng)新一輪的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)建設(shè)和教學(xué)改革，以不斷適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展需要的高品質(zhì)和創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)；教學(xué)建設(shè)；系統(tǒng)能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）51-0078-02

一、計(jì)算機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀

全面的了解整體性，層次性，動(dòng)態(tài)性和開(kāi)放的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，掌握計(jì)算機(jī)硬件和軟件的協(xié)同工作和互動(dòng)機(jī)制。隨著嵌入式計(jì)算、移動(dòng)計(jì)算、并行計(jì)算和服務(wù)計(jì)算等多種計(jì)算系統(tǒng)出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象也呈現(xiàn)出新的特征：網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化、大數(shù)據(jù)化和智能化。信息產(chǎn)業(yè)形態(tài)的變化對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)的技術(shù)研發(fā)、安全性、效率等提出了新的要求，也對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)調(diào)整與創(chuàng)新和實(shí)踐能力提出了更高的要求。

如何更好對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件和硬件集成，使系統(tǒng)具有高性能和低成本的硬件，這是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)，高層次的應(yīng)用開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)必須掌握的基礎(chǔ)。對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才來(lái)說(shuō)，必須建立“系統(tǒng)觀”，深刻理解以CPU、操作系統(tǒng)、編譯器為核心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作原理及三者間相互作用關(guān)系。對(duì)于高素質(zhì)創(chuàng)新性的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才，其畢業(yè)生必須具備“系統(tǒng)能力”，能夠開(kāi)發(fā)一個(gè)包括CPU、對(duì)應(yīng)的操作系統(tǒng)和編譯器在內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。能夠完成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與相關(guān)驗(yàn)證試驗(yàn)。

面對(duì)新的形勢(shì)，主動(dòng)適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代社會(huì)發(fā)展、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略對(duì)人才培養(yǎng)的新要求，堅(jiān)持知識(shí)，能力，素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，一方面是課程體系和課程調(diào)整，一方面針對(duì)技術(shù)發(fā)展及時(shí)增加新的課程，已成為高教工作者們的共識(shí)。構(gòu)建課程群，處理好主干學(xué)科與其他學(xué)科的關(guān)系，整體設(shè)計(jì)和規(guī)劃，拔高學(xué)生的基本技能。將知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高有機(jī)結(jié)合起來(lái)，加強(qiáng)道德品質(zhì)教育與專(zhuān)業(yè)教育的結(jié)合，創(chuàng)造對(duì)學(xué)生有價(jià)值的培養(yǎng)，培養(yǎng)知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

二、軟硬件融合的教學(xué)體系改革

1.教學(xué)環(huán)節(jié)。調(diào)整課程的知識(shí)體系和教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)改革的必然。教學(xué)中應(yīng)注重綜合應(yīng)用，減少課程設(shè)置重復(fù)。將基礎(chǔ)理論與最新科技成果結(jié)合，教學(xué)具有實(shí)時(shí)性。盡量縮小課堂教學(xué)與實(shí)踐之間的差距，這也對(duì)專(zhuān)業(yè)授課教師們提出了更高的要求。內(nèi)容上來(lái)看，各門(mén)課程獨(dú)立規(guī)劃、獨(dú)立教學(xué)，造成了知識(shí)點(diǎn)重復(fù)和銜接不連續(xù)。缺乏對(duì)完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)較為全面的說(shuō)明。課程體系建設(shè)建立在面向系統(tǒng)的角度，提高系統(tǒng)能力建設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，為學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建成完整和系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并結(jié)合工程實(shí)踐，注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的統(tǒng)一，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生可以根據(jù)一個(gè)指令集系統(tǒng)，自主設(shè)計(jì)CPU及對(duì)應(yīng)的操作系統(tǒng)和編譯器系統(tǒng)，使學(xué)生具有充分開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)理論較多，概念較為抽象。通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示、仿真試驗(yàn)、遠(yuǎn)程交流等多種教學(xué)手段來(lái)強(qiáng)化理論教學(xué)，同時(shí)加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主性設(shè)計(jì)的綜合實(shí)驗(yàn)；畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)合教師的科研任務(wù)，科研教學(xué)相結(jié)合，做到變抽象為具體，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。

課內(nèi)實(shí)驗(yàn)經(jīng)常邀請(qǐng)科研院所第一線的工程技術(shù)人員作報(bào)告，了解重點(diǎn)工程的意義和研制過(guò)程，組織有關(guān)專(zhuān)家作專(zhuān)題講座，了解國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況和我們努力的方向，為學(xué)生步入工作崗位奠定基礎(chǔ)。

我們選取數(shù)字邏輯電路、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、編譯原理5門(mén)核心課程組建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類(lèi)課程規(guī)劃。

2.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐模塊。為了盡快讓學(xué)生了解自己的專(zhuān)業(yè)背景，明確專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)方向，在第1學(xué)期開(kāi)設(shè)導(dǎo)論課程，由資深教授或?qū)＜议_(kāi)設(shè)。引導(dǎo)學(xué)生按照專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，學(xué)生需要同步完成教學(xué)和實(shí)踐，我們需要精心設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，重點(diǎn)對(duì)各階段設(shè)置教學(xué)課程改革配套實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。按照這個(gè)思路，我們調(diào)整了原來(lái)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。既要鞏固知識(shí)和學(xué)習(xí)課程，同時(shí)也銜接測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)K，逐步完善實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。組成原理課程中將計(jì)算機(jī)底層硬件和程序設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，滲透了軟硬件協(xié)同的系統(tǒng)能力培養(yǎng)思想，并第一次在課程教學(xué)中引入了cpu設(shè)計(jì)，帶動(dòng)課程組走在了系統(tǒng)能力培養(yǎng)的前端。

實(shí)踐教學(xué)模塊包括通識(shí)教育實(shí)踐，工程訓(xùn)練，課程實(shí)踐，學(xué)校實(shí)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)等。要明確實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)目標(biāo)，工程設(shè)計(jì)實(shí)踐應(yīng)強(qiáng)調(diào)工程系統(tǒng)的概念，形成各實(shí)踐環(huán)節(jié)的有機(jī)融合和相互促進(jìn)。

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容和課程體系的設(shè)計(jì)和集成以多維的形式設(shè)置，提高了模塊化的課程。據(jù)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，結(jié)合社會(huì)的需求，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的要求，強(qiáng)化工程能力，把重點(diǎn)放在工程教育體系。結(jié)合民族特色，各類(lèi)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)基地，國(guó)內(nèi)外合作培養(yǎng)模型，促進(jìn)與海外和國(guó)內(nèi)著名高校的交流與培訓(xùn)，教育合作，實(shí)現(xiàn)全方位，多層次，寬領(lǐng)域地溝通，全面提高學(xué)生的素質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)力，并提高學(xué)校的國(guó)際國(guó)內(nèi)影響力。創(chuàng)立“應(yīng)用文寫(xiě)作”、“管理科學(xué)”、“大學(xué)生職業(yè)生涯規(guī)劃與管理”、“大學(xué)生心理健康教育”等課程作為選修課程。通過(guò)國(guó)際交流與合作，開(kāi)拓視野，提高學(xué)生的適應(yīng)社會(huì)能力和技能。

專(zhuān)業(yè)方向的軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐要求和結(jié)合國(guó)際的軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，同時(shí)為學(xué)生提供先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，使學(xué)生可以學(xué)習(xí)和掌握國(guó)際先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)工具，以提高學(xué)生大型軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和與國(guó)際合作的實(shí)踐能力。培養(yǎng)學(xué)生能夠利用所學(xué)知識(shí)和掌握的技能，針對(duì)多樣化用戶(hù)需求，按照工程規(guī)范完成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、實(shí)施、交付與改進(jìn)，培養(yǎng)成本意識(shí)與問(wèn)題分析能力，具備運(yùn)用先進(jìn)的工程化方法、技術(shù)和工具從事軟件分析設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、維護(hù)等工作的能力，以及科研和工程項(xiàng)目的管理能力、團(tuán)隊(duì)成員之間協(xié)調(diào)和協(xié)作能力、技術(shù)創(chuàng)新能力和開(kāi)拓能力。

根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，考慮專(zhuān)業(yè)學(xué)生的整體水平，同時(shí)提供機(jī)會(huì)讓學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性。為了促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，尊重學(xué)生的興趣和特長(zhǎng)，培養(yǎng)人才，允許和鼓勵(lì)學(xué)生完成核心課程的基礎(chǔ)上，多學(xué)科的選修自己感興趣的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)課程模塊。積極探索模塊化培養(yǎng)模式，促進(jìn)輔修專(zhuān)業(yè)制度，“2+2”中外聯(lián)合培養(yǎng)，這碩博連讀，跨學(xué)科的人才培養(yǎng)模式。逐步推進(jìn)研究性教學(xué)，強(qiáng)化創(chuàng)新思維，創(chuàng)新方法和創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新教學(xué)平臺(tái)，注重學(xué)科交叉融合，建立創(chuàng)新計(jì)劃，加強(qiáng)創(chuàng)新和創(chuàng)新的方法來(lái)教育理論，鼓勵(lì)學(xué)生多渠道獲取創(chuàng)新學(xué)分。邀請(qǐng)企業(yè)家來(lái)講課項(xiàng)目納入學(xué)校課程應(yīng)不低于6學(xué)分以?xún)?nèi)。

堅(jiān)持以專(zhuān)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)業(yè)特色相結(jié)合，充分體現(xiàn)當(dāng)?shù)貙W(xué)校的特色專(zhuān)業(yè)。特別是，特色專(zhuān)業(yè)緊跟行業(yè)的發(fā)展，并進(jìn)一步強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)。從國(guó)內(nèi)外的創(chuàng)新教育經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，進(jìn)一步推進(jìn)拔尖創(chuàng)新人才特殊的培養(yǎng)，實(shí)施培訓(xùn)，以適應(yīng)信息化社會(huì)的所需要的高品質(zhì)及創(chuàng)新型人才。

三、建立多元的教學(xué)評(píng)價(jià)體系

建立多元化的教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系實(shí)行開(kāi)卷考試，試題靈活，多考查學(xué)生知識(shí)綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力。期末卷面考試成績(jī)只占到期末總評(píng)成績(jī)50%，而課上測(cè)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課程設(shè)計(jì)、研究性學(xué)習(xí)等實(shí)踐方面的表現(xiàn)占到期末總評(píng)成績(jī)50%，使期末總評(píng)成績(jī)能更全面地體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和科研創(chuàng)新能力。

近兩年來(lái)，計(jì)算機(jī)學(xué)院鼓勵(lì)學(xué)生在教師指導(dǎo)下發(fā)表學(xué)術(shù)論文、搞創(chuàng)新發(fā)明，讓學(xué)生將學(xué)校所學(xué)與實(shí)際企業(yè)課題接軌，目前，計(jì)算機(jī)系已與企業(yè)共建實(shí)習(xí)基地多個(gè)，學(xué)校企業(yè)技術(shù)人員實(shí)行雙導(dǎo)師制。

教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和人才培養(yǎng)要求，分類(lèi)制訂實(shí)踐教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。增加實(shí)踐教學(xué)比重。實(shí)踐教學(xué)培訓(xùn)項(xiàng)目段，以計(jì)算機(jī)應(yīng)用和創(chuàng)新為目標(biāo)，不斷提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的質(zhì)量和效率。按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的本科人才共同確定的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)規(guī)范，建立課程體系和教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合社會(huì)需求，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，探索多元化的人才培養(yǎng)方案，注重培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。鼓勵(lì)邀請(qǐng)科研院所及具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)企業(yè)精英，開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)選修課程，加強(qiáng)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)與學(xué)校企深度合作，積極推進(jìn)協(xié)同教育工作，深入探索科學(xué)和教育合作的新模式機(jī)制，加快高層次創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

在基于社會(huì)需求和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)靈活設(shè)置專(zhuān)業(yè)方向，體現(xiàn)學(xué)科前沿和學(xué)校本專(zhuān)業(yè)的特色的知識(shí)單元加入到選修模塊，以提高畢業(yè)生的適應(yīng)性和競(jìng)爭(zhēng)力。積極推進(jìn)模塊化專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)，主要在主修專(zhuān)業(yè)之外選擇1～2個(gè)選修實(shí)踐模塊，使學(xué)生畢業(yè)后走上社會(huì)，更加適應(yīng)社會(huì)。注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識(shí)，增強(qiáng)創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的意識(shí)，在高年級(jí)設(shè)立職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導(dǎo)課程，同時(shí)鼓勵(lì)建立各種專(zhuān)業(yè)的就業(yè)指導(dǎo)課程，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)創(chuàng)業(yè)人才的要求，轉(zhuǎn)變就業(yè)觀念，處理好創(chuàng)業(yè)與專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)，創(chuàng)業(yè)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)的關(guān)系。

教學(xué)改革的探索是一個(gè)長(zhǎng)期的任重道遠(yuǎn)的過(guò)程，傳統(tǒng)的教學(xué)方法忽視了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?？茖W(xué)理論、創(chuàng)新思維來(lái)自于實(shí)踐，又服務(wù)于實(shí)踐，只有打破傳統(tǒng)的教學(xué)方式、開(kāi)展課程的研究性教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)改革，真正提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和科研創(chuàng)新能力，把學(xué)生培養(yǎng)具有較強(qiáng)的自我發(fā)展能力和非常強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用能力，以及跟蹤掌握本領(lǐng)域新理論、新知識(shí)、新技術(shù)的能力，能在信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，從事各種設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、維護(hù)、項(xiàng)目管理的計(jì)算機(jī)高級(jí)人才。本校學(xué)生畢業(yè)后可在企事業(yè)單位從事包括嵌入式軟件開(kāi)發(fā)、礦山數(shù)字化工程、監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)工程等實(shí)際工程的開(kāi)發(fā)、測(cè)試、維護(hù)和管理等方面的工作。能根據(jù)項(xiàng)目需要自主學(xué)習(xí)并提升級(jí)自身的理論知識(shí)體系。我們還要在今后的教改中，及時(shí)學(xué)習(xí)跟進(jìn)新理念，在教改實(shí)踐中不斷吸取經(jīng)驗(yàn)，以期望培養(yǎng)的學(xué)生能夠更加適應(yīng)社會(huì)，成為符合科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展需要的高品質(zhì)和創(chuàng)新型人才。

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