計(jì)算機(jī)專業(yè)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的技術(shù)途徑

周樂湧

（貴州城市職業(yè)學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

一、引言

系統(tǒng)能力培養(yǎng)的主要載體為課程體系，課程體系建設(shè)成效直接影響計(jì)算機(jī)專業(yè)認(rèn)證的核心內(nèi)容。對(duì)于畢業(yè)生來說，其專業(yè)能力的評(píng)定也是課程體系建設(shè)最為直觀的體現(xiàn)，二者之間存在著一種互相牽引且微妙的關(guān)系，所謂的專業(yè)能力的評(píng)定好壞其實(shí)就是畢業(yè)生是否切實(shí)擁有本專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)體系[1]。在復(fù)雜的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，畢業(yè)生能否靈活運(yùn)用知識(shí)結(jié)構(gòu)處理復(fù)雜的系統(tǒng)問題，在課程體系建設(shè)過程中，各門課程獨(dú)立規(guī)劃，專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容極容易出現(xiàn)冗余的情況，在課程銜接中出現(xiàn)了斷層現(xiàn)象，計(jì)算機(jī)專業(yè)課程中所需的系統(tǒng)未能達(dá)成足夠的規(guī)模，這無疑成為了專業(yè)課程發(fā)展的“絆腳石”，進(jìn)而阻礙了大規(guī)模系統(tǒng)開發(fā)的腳步。這些問題在計(jì)算機(jī)專業(yè)課程建設(shè)中是共性問題，本文就對(duì)上述問題提供理論性的解決途徑和建議。

二、課程體系建設(shè)普遍存在的問題

（一）各門課程獨(dú)立規(guī)劃、知識(shí)冗余及銜接脫節(jié)

從現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)體系來看，各大高校和大專院校的課程設(shè)置上大同小異，即三門核心課程（計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)和編譯技術(shù)）對(duì)應(yīng)這三大技術(shù)進(jìn)行設(shè)置。課程與課程之間根據(jù)技術(shù)的不同有明顯的劃分，以獨(dú)立規(guī)劃的課程為核心，授課教師決定該課程的知識(shí)體系和相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這種傳統(tǒng)的課程中心體系由來已久，似乎是課程建設(shè)默認(rèn)的行為，直接導(dǎo)致了每個(gè)課程在授課過程中過分強(qiáng)調(diào)了知識(shí)的特異性和獨(dú)立性[2]。這對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的人才培養(yǎng)和計(jì)算機(jī)專業(yè)能力的評(píng)定形成了阻礙，形成一種教學(xué)資源浪費(fèi)和人才輸出質(zhì)量不理想的惡性循環(huán)，這也是每所高校教學(xué)系統(tǒng)需要正視的問題。

（二）系統(tǒng)開發(fā)缺乏規(guī)模

系統(tǒng)開發(fā)是每個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生必須掌握的技能，在實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的過程中，系統(tǒng)開發(fā)方面未能形成足夠的規(guī)模，學(xué)校對(duì)此并未有足夠的重視。在筆者看來，沒有規(guī)模的系統(tǒng)稱不上是真正的系統(tǒng)。學(xué)生倘若真正學(xué)習(xí)到掌握系統(tǒng)的構(gòu)造方法，對(duì)設(shè)計(jì)權(quán)衡等原則有更深的理解，就需要足夠規(guī)模的系統(tǒng)支持。學(xué)校在課程設(shè)置上務(wù)必要重視這個(gè)問題，專業(yè)課程不是為了完成指標(biāo)而進(jìn)行設(shè)置，而是為了人才建設(shè)夯實(shí)基礎(chǔ)。

（三）難以指導(dǎo)大規(guī)模系統(tǒng)開發(fā)

造成難以指導(dǎo)大規(guī)模系統(tǒng)開發(fā)的主要原因還是在于不少專業(yè)在授課中采用分析式教學(xué)方法。以講授CPU開發(fā)的教學(xué)為例，教師通過列舉幾個(gè)設(shè)計(jì)圖，與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)通路的構(gòu)造過程展示，教師再根據(jù)教學(xué)目標(biāo)講授幾條典型指令，讓學(xué)生根據(jù)典型案例舉一反三，構(gòu)造出更多的指令。由于系統(tǒng)規(guī)模的限制，學(xué)生只會(huì)這幾種基礎(chǔ)的指令構(gòu)造，一旦系統(tǒng)規(guī)模變大，學(xué)生就會(huì)很茫然，無從下手。對(duì)于大部分學(xué)生而言，學(xué)生雖然學(xué)會(huì)了基本的系統(tǒng)工作原理，但仍停留在入門了解的階段。因此，分析式教學(xué)法嚴(yán)重阻礙了大規(guī)模系統(tǒng)的開發(fā)。

三、系統(tǒng)能力培養(yǎng)的技術(shù)途徑

（一）“三位一體”教學(xué)目標(biāo)

“三位一體”是圍繞CPU、操作系統(tǒng)和編譯器這三大塊的基礎(chǔ)教學(xué)展開的[3]。這三大基礎(chǔ)技術(shù)是對(duì)每個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才來說必不可少的技能，不能說是掌握，而是精通為宜，在教學(xué)課程的設(shè)置中，要求學(xué)生建立一種“系統(tǒng)觀”，既要將這三大基礎(chǔ)技術(shù)深刻在專業(yè)意識(shí)中，也要熟稔這三者之間相互作用的關(guān)系。在具備“系統(tǒng)觀”之后，學(xué)生才有“系統(tǒng)能力”，“三位一體”的教學(xué)目標(biāo)就是要求計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生要設(shè)定一個(gè)目標(biāo)，通過自身對(duì)系統(tǒng)的理解，開發(fā)出一個(gè)CPU、操作系統(tǒng)和編譯器，并且具有自主性。在完成“三位一體”的教學(xué)目標(biāo)過程中，學(xué)生才能夠更加深刻理解這三大塊的基礎(chǔ)技術(shù)在內(nèi)的計(jì)算機(jī)工作原理以及它們之間相互作用的關(guān)系，“三位一體”教學(xué)目標(biāo)重在創(chuàng)新，這對(duì)完成大規(guī)模計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)是大有裨益的，同時(shí)，也是每名高素質(zhì)的計(jì)算機(jī)的專業(yè)人才必備的專業(yè)技能。

（二）“三工”教學(xué)準(zhǔn)則

“三工”，即工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、工程規(guī)模和工程方法?！叭ぁ苯虒W(xué)準(zhǔn)則來自于北航計(jì)算機(jī)學(xué)院歷經(jīng)八年的研究和實(shí)踐所取得的教學(xué)成效，是以培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)的系統(tǒng)能力為目標(biāo)，以“三工”準(zhǔn)則作為教學(xué)定位，共同培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)[4]。首先工程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定是通過該類事物進(jìn)行大量實(shí)踐，對(duì)技術(shù)的一種總結(jié)，總體體現(xiàn)其均衡性，同時(shí)也要對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成的必要因素（性能、功能和成本等）進(jìn)行衡量，這些必要因素在以后的系統(tǒng)構(gòu)建過程中是繞不開的，優(yōu)質(zhì)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型起著至關(guān)重要的作用。對(duì)工程規(guī)模而言，目前院校課程設(shè)置中僅為10條左右的指令，這種工程規(guī)?？峙码y以實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模或更為復(fù)雜的系統(tǒng)工程的構(gòu)建，也會(huì)直接影響到復(fù)雜應(yīng)用的正常運(yùn)行。在這種尷尬的系統(tǒng)規(guī)模下，教學(xué)目標(biāo)已經(jīng)失去了本應(yīng)該發(fā)揮出的作用和意義，也達(dá)不到訓(xùn)練的作用，是一種教學(xué)資源的浪費(fèi)。對(duì)于工程方法而言，重要的環(huán)節(jié)就在于CPU開發(fā)，CPU開發(fā)在“三工”教學(xué)準(zhǔn)則中處于核心地位，它存在的意義是降低CPU開發(fā)的復(fù)雜程度，將復(fù)雜的部分分解成子系統(tǒng)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工程化。將CPU開發(fā)的復(fù)雜性，轉(zhuǎn)移到子系統(tǒng)的可控范圍內(nèi)，這個(gè)過程可以極大降低教學(xué)難度，對(duì)學(xué)生而言也是更容易接受的教學(xué)策略，助推學(xué)生的系統(tǒng)能力培養(yǎng)。

（三）構(gòu)建面向產(chǎn)業(yè)需求的課程體系

從素質(zhì)和基礎(chǔ)培養(yǎng)還是系統(tǒng)理解能力方面，課程的設(shè)置應(yīng)當(dāng)尊重自然、人文科學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，在素質(zhì)教育的前提下，才有資格考慮到學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。尤其在編程能力方面的培養(yǎng)，其次是系統(tǒng)理解方面的培養(yǎng)，要求學(xué)生對(duì)所處專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)有很深刻的頓悟，這也是創(chuàng)新型計(jì)算機(jī)人才的基本要求，具備系統(tǒng)理解能力才有系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，不可能奢求學(xué)生在沒有基礎(chǔ)知識(shí)的前提下完成更高于要求的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，學(xué)生需要結(jié)合所學(xué)領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)應(yīng)用掌握更深層次的知識(shí)。上述課程體系的目標(biāo)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，高素質(zhì)應(yīng)用型人才對(duì)于知識(shí)的拓展是有一定深度和廣度的，創(chuàng)新能力也是現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)專業(yè)的人才所應(yīng)具備的素質(zhì)，以期更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)。

（四）建設(shè)面向系統(tǒng)能力培養(yǎng)的學(xué)科綜合實(shí)踐平臺(tái)

課程體系的建設(shè)離不開學(xué)科綜合實(shí)踐平臺(tái)的加強(qiáng)，實(shí)踐平臺(tái)的搭設(shè)要圍繞共享開放、拓展性高、學(xué)科整合度高等原則，充分調(diào)動(dòng)各項(xiàng)教學(xué)資源，搭建教學(xué)案例庫(kù)，與課程體系高度匹配。對(duì)于單門課程的相關(guān)知識(shí)，僅需要建立若干個(gè)人級(jí)別的程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目；小組級(jí)別的項(xiàng)目，需要包含模擬項(xiàng)目和課外科技活動(dòng)在內(nèi)；團(tuán)隊(duì)級(jí)項(xiàng)目主要圍繞高年級(jí)學(xué)生展開，高年級(jí)學(xué)生要面臨實(shí)習(xí)和就業(yè)，企業(yè)方面根據(jù)自己實(shí)際需求選擇相應(yīng)的人才，學(xué)科綜合實(shí)踐平臺(tái)也滿足了團(tuán)隊(duì)級(jí)項(xiàng)目的需求，同時(shí)也方便教師的科研工作，學(xué)科綜合實(shí)踐平臺(tái)的意義在于有效提升多類型、多層次的項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)體系的完善和發(fā)展。

四、總結(jié)

針對(duì)目前課程體系建設(shè)中普遍存在的問題，應(yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)。設(shè)定一個(gè)科學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，將冗余復(fù)雜的課程設(shè)置刪繁去簡(jiǎn)，避免出現(xiàn)學(xué)科重疊，明確“三工”教學(xué)準(zhǔn)則，從系統(tǒng)觀出發(fā)，重在人才培養(yǎng)，充分提升學(xué)生的計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)當(dāng)具備的計(jì)算思維能力，搭建實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，素質(zhì)教育為基礎(chǔ)，以實(shí)際應(yīng)用需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，讓學(xué)生能夠站在更高的角度看待和解決系統(tǒng)問題，源源不斷為我國(guó)輸送更高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才，建立一個(gè)更加完善的教學(xué)課程體系。