高校信創(chuàng)實驗室建設(shè)探索與思考

摘 要：隨著信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，國家對高素質(zhì)信創(chuàng)人才的需求日益迫切。但是，大多數(shù)高校尚未建設(shè)信創(chuàng)實驗室，已建設(shè)的實驗室也存在功能單一、利用率不高等問題。為適應(yīng)我國信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展潮流，結(jié)合信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)當前的發(fā)展特點，提出從思想上加強信創(chuàng)教育，使學生了解信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性和自身的社會責任；通過校企聯(lián)合的方式，將信創(chuàng)教育有機融入傳統(tǒng)課程，使之形成合力；鼓勵教學改革，豐富信創(chuàng)實驗室的功能。建設(shè)符合信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)要求的綜合性實驗室，為學生提供全面的信創(chuàng)實踐條件，從而更好地培養(yǎng)信創(chuàng)人才，為國家信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供人才支撐。

關(guān)鍵詞：信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)；實驗室建設(shè)；校企合作；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G640""文獻標識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-2272.202310067

Exploration and Reflection on the Construction of Information Technology Innovation Laboratories in Universities

Abstract： With the thriving development of the IoT industry， the demand for high-quality information technology innovation talents in China is increasingly urgent. However， most universities have not yet built information technology innovation laboratories， and the existing ones suffer from issues like single function and low utilization rate. To adapt to the information technology innovation industry development trends in China， and based on the current characteristics of the information technology innovation industry， this paper proposes the following recommendations： strengthen information technology innovation education ideologically to let students understand the importance of information technology innovation industry development and their social responsibilities; integrate information technology innovation education into traditional curricula through university-enterprise cooperation to form synergy; encourage teaching reforms， enrich the functions of information technology innovation laboratories， and build comprehensive laboratories catering to the IoT industry ecosystem， thereby providing students with comprehensive information technology innovation practical conditions. By doing so， universities could cultivate information technology innovation talents more effectively and strongly support the national information technology innovation industry development.

Key Words：Information Technology Innovation Industry; Laboratory Construction; School Enterprise Cooperation; Personnel Training

0 引言

信創(chuàng)全稱信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新，是近年來開始興起的行業(yè)，即自主設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)計算機行業(yè)的硬件、基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件，用這些產(chǎn)品構(gòu)建完全國產(chǎn)化的網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)。并在我國金融、能源、電信等行業(yè)逐步進行軟硬件升級，全面覆蓋以我國自主研發(fā)及生產(chǎn)的軟硬件產(chǎn)品構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)，確保關(guān)鍵領(lǐng)域信息及數(shù)據(jù)的安全性和可控性[1]。

2021年教育部、中央網(wǎng)信辦等聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于推進教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見》提出推進可信應(yīng)用，促進信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新，提升供應(yīng)鏈安全水平。信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)作為國家“新基建”的重要組成部分[2]，期望通過發(fā)展信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建我國自己的IT產(chǎn)業(yè)標準和生態(tài)，包含從計算機行業(yè)的基礎(chǔ)軟硬件到上層應(yīng)用軟件的全產(chǎn)業(yè)鏈，掌握核心技術(shù)，擺脫對其他國家產(chǎn)品和技術(shù)的依賴，真正實現(xiàn)信息產(chǎn)業(yè)的自主可控，促進我國科學技術(shù)發(fā)展。

1 信創(chuàng)實驗室建設(shè)的意義與現(xiàn)狀

1.1 信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的意義及發(fā)展現(xiàn)狀

多年來，國際IT巨頭一直壟斷著國內(nèi)的信息基礎(chǔ)設(shè)施，包括核心芯片、基礎(chǔ)硬件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等領(lǐng)域，威脅國家信息安全的事件不斷發(fā)生，發(fā)展自主的網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)刻不容緩。因此，核心技術(shù)實現(xiàn)自主可控勢在必行，這正是國家大力發(fā)展信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的初衷。

信創(chuàng)是數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)，是我國未來發(fā)展的重中之重[3]。2020年9月國家發(fā)展和改革委員會頒布的《關(guān)于擴大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯大新增長點增長極的指導(dǎo)意見》提出，加快關(guān)鍵芯片、高端元器件、新型顯示器件、關(guān)鍵軟件等核心技術(shù)攻關(guān)，大力推動重點工程及項目建設(shè)。2021年，國家“十四五”綱要將增強信創(chuàng)供應(yīng)鏈安全保障能力列為重點工作。各地政府也相繼出臺相關(guān)產(chǎn)業(yè)扶持政策，賦能信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成了良好的發(fā)展氛圍。

目前，在國家政策支持下，我國信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模正在持續(xù)擴大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在不斷優(yōu)化，信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)品已經(jīng)從“不可用”發(fā)展為“可用”，并正在向“好用”的方向邁進。我國信息企業(yè)的競爭力也在不斷增強，國產(chǎn)信息化系統(tǒng)普及的步伐正在加快，信創(chuàng)關(guān)鍵信息化裝備應(yīng)用范圍與層次顯著提升，信創(chuàng)軟硬件產(chǎn)業(yè)鏈更加完整，公共服務(wù)體系逐步成熟。

圖1為信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展圖譜，信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)整體分為基礎(chǔ)硬件、基礎(chǔ)軟件、云和應(yīng)用軟件等領(lǐng)域?；A(chǔ)硬件部分，核心芯片是支撐一臺計算機運轉(zhuǎn)的“發(fā)動機”，直接影響到計算機的性能，是信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點，目前涌現(xiàn)出以龍芯、鯤鵬、飛騰、海光、兆芯、申威為代表的國產(chǎn)CPU芯片，其性能逐步提升，產(chǎn)品不斷優(yōu)化，標志著我國自主的芯片產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步形成?；A(chǔ)軟件部分，操作系統(tǒng)是最基礎(chǔ)、最底層的計算機軟件，當前以麒麟、統(tǒng)信為核心的國產(chǎn)操作系統(tǒng)體系已初步建立，數(shù)據(jù)庫、中間件等基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品也形成了較為完備的研發(fā)與應(yīng)用環(huán)境，自主的軟件生態(tài)已基本形成[4]。在基礎(chǔ)軟件方面，應(yīng)用軟件適配也是信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)中一項非常重要且需要持續(xù)發(fā)展的工作，目前以麒麟、統(tǒng)信為代表的操作系統(tǒng)已建立起較為成熟的軟硬件生態(tài)，適配上千款主流軟件與硬件外設(shè)，能滿足日常辦公、教學、開發(fā)等需求。

1.2 信創(chuàng)實驗室建設(shè)的意義

信創(chuàng)發(fā)展要下沉到各行各業(yè)，特別是教育領(lǐng)域。我國一直堅持實施科教興國和人才強國戰(zhàn)略，信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使信創(chuàng)人才的需求呈現(xiàn)幾何式增長。一方面，信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)迅速發(fā)展需要大量從事核心技術(shù)研發(fā)和攻關(guān)的高素質(zhì)信創(chuàng)人才，特別是核心芯片、操作系統(tǒng)等領(lǐng)域；另一方面，信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的業(yè)務(wù)會逐步向企事業(yè)單位、個人用戶開展，隨著信創(chuàng)產(chǎn)品用戶迅猛增加，大量的信創(chuàng)產(chǎn)品需要售后維護和更新迭代，包括整機、應(yīng)用軟件、信創(chuàng)云等產(chǎn)品，急需高校培養(yǎng)信創(chuàng)技能應(yīng)用型人才[5]。

但目前信創(chuàng)人才的培養(yǎng)還處于瓶頸期。首先，一些高校對信創(chuàng)的發(fā)展意識欠缺，還未做出相應(yīng)的發(fā)展部署；其次，信創(chuàng)人才的培養(yǎng)還未有具體的專業(yè)設(shè)置，缺乏相應(yīng)的課程標準及專門的教材。因此，信創(chuàng)實驗室建設(shè)顯得尤為重要。一方面，我國信息技術(shù)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)前期參考了西方發(fā)達國家信息技術(shù)企業(yè)制定的行業(yè)標準和框架，并基于此設(shè)計了部分專業(yè)課程內(nèi)容，而信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)強調(diào)構(gòu)建自主的IT產(chǎn)業(yè)標準和生態(tài)[6]。當前，高校缺乏信創(chuàng)相應(yīng)的實驗教學環(huán)境，信創(chuàng)實驗室則可以彌補不足，為學生提前了解信創(chuàng)生態(tài)提供實驗實踐的場地，為其發(fā)展打下基礎(chǔ)；另一方面，信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展時間較短，我國高校中從事信息技術(shù)人才培養(yǎng)的教師對信創(chuàng)領(lǐng)域的技術(shù)與知識還相對缺乏，信創(chuàng)實驗室可以為教師提供信創(chuàng)領(lǐng)域技術(shù)研究和教學改革實踐的環(huán)境，提高教師對信創(chuàng)領(lǐng)域的技術(shù)與知識儲備，從而將信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)架構(gòu)與標準轉(zhuǎn)化為專業(yè)課程內(nèi)容與人才培養(yǎng)標準，開發(fā)相應(yīng)的信創(chuàng)教材和教學資源，為信創(chuàng)人才培養(yǎng)及信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供強有力的支撐。

1.3 信創(chuàng)實驗室建設(shè)現(xiàn)狀

為促進信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和健全信創(chuàng)人才培養(yǎng)體系，部分高校增添了信創(chuàng)實驗室建設(shè)經(jīng)費，購置國產(chǎn)計算機、服務(wù)器、終端設(shè)備等，并開設(shè)相關(guān)課程。但從當前信創(chuàng)實驗室建設(shè)來看，存在以下問題：

（1）實驗室功能較為單一。當前一些高校信創(chuàng)實驗室功能較為單一，多數(shù)集中在某一學科或領(lǐng)域，還未形成跨學科、綜合性的信創(chuàng)實驗平臺。

（2）實驗室利用率有待提高。一些新成立的信創(chuàng)實驗室，由于師資力量和設(shè)備條件有限，實際運轉(zhuǎn)效率不高。同時，學校教學管理仍受傳統(tǒng)模式影響，計算機相關(guān)課程理論性強，實驗教學內(nèi)容不深入，未能將信創(chuàng)教育充分融入日常教學中，也導(dǎo)致了信創(chuàng)實驗室和設(shè)備利用率不高，造成了資源浪費。

（3）校企合作存在明顯不足。當前高校與企業(yè)開展的信創(chuàng)實驗室合作還比較薄弱，未形成長期穩(wěn)定的合作機制，很難滿足產(chǎn)業(yè)快速迭代的需求[7]。同時，合作模式單一，多局限于提供實習實訓(xùn)基地，而未能建立深度合作，共同開展前瞻性研發(fā)項目。

（4）實驗室整體建設(shè)水平與發(fā)展目標還有一定差距。從全局來看，我國高校信創(chuàng)實驗室的數(shù)量和功能還需要進一步擴大提升，以滿足培養(yǎng)高水平信創(chuàng)人才、支撐信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，當前建設(shè)進度與國家戰(zhàn)略目標還存在一定差距。

綜上所述，當前高校信創(chuàng)實驗室建設(shè)仍面臨功能單一、利用率不高、校企合作不足等問題，信創(chuàng)實驗室建設(shè)還需加快，以便更好服務(wù)于信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。

2 信創(chuàng)實驗室建設(shè)實踐與探索

2.1 結(jié)合課程思政，激發(fā)學習熱情

為解決我國關(guān)鍵技術(shù)受制于人的現(xiàn)狀，發(fā)展信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)成為當前最緊迫的任務(wù)。因此，應(yīng)結(jié)合課程思政，激發(fā)學生學習熱情。首先，要讓學生明白這項任務(wù)的緊迫性與重要性，結(jié)合課程思政，開展課程專業(yè)培養(yǎng)目標和課程思政培養(yǎng)目標相結(jié)合的課程規(guī)劃設(shè)計，以潤物細無聲的方式將思政教育傳遞給學生，如《計算機組成原理》課程通過實際案例介紹CPU芯片國產(chǎn)化的必要性，講述國產(chǎn)CPU芯片的發(fā)展歷程，如何突破“卡脖子”問題，規(guī)避國外制裁等安全風險。通過案例教學，激發(fā)學生的愛國熱情和科技報國的使命擔當[8]，同時了解我國在信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)鏈目前已取得的成績，樹立民族自信。其次，貫徹國家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，堅守為黨育人、為國育才的初心，以立德育人為根本任務(wù)，加強計算機專業(yè)內(nèi)涵式建設(shè)，培養(yǎng)學生正確的價值觀，堅定其學好計算機專業(yè)課程的決心，如《操作系統(tǒng)原理》課程中引入對華為openEuler操作系統(tǒng)的介紹[9]，激發(fā)學生主動學習的熱情，并利用課余時間對學生開放信創(chuàng)實驗室，最大程度發(fā)揮信創(chuàng)實驗室的作用。

2.2 校企合作，注重實踐教學

當前，高校教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前沿技術(shù)存在一定的脫節(jié)與滯后，而信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)剛剛起步，這種滯后性尤為明顯，想要想做好信創(chuàng)人才培養(yǎng)，高校需要加強與企業(yè)的聯(lián)系[10]。通過校企合作、資源共享、聯(lián)合培養(yǎng)等方式，搭建人才培養(yǎng)信息共享平臺，組織高校教師與企業(yè)工程師相互交流，合作建設(shè)信創(chuàng)教學資源庫與信創(chuàng)實驗室，聯(lián)合制定信創(chuàng)人才培養(yǎng)標準，共同推進信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使得高校大量的創(chuàng)新成果如論文、專利等，可以快速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，真正實現(xiàn)實訓(xùn)教學、科技研發(fā)、社會培訓(xùn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等各要素的一體化建設(shè)，形成以產(chǎn)助學、以研促產(chǎn)，學訓(xùn)結(jié)合、訓(xùn)創(chuàng)融合的良性循環(huán)。

近年來，華中師范大學與華為、金山辦公等企業(yè)達成戰(zhàn)略合作關(guān)系，有效將信創(chuàng)教育融入學校的人才培養(yǎng)體系。2020年華中師范大學與華為技術(shù)有限公司簽署“智能基座”產(chǎn)教融合協(xié)同育人協(xié)議，正式共建育人基地，在計算機科學與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)上，專門設(shè)置基地班，合作開設(shè)21門課程，在課程中融入華為公司在信創(chuàng)領(lǐng)域的先進技術(shù)，包括《高級語言程序設(shè)計》《數(shù)據(jù)庫原理》《智能芯片》等基礎(chǔ)軟硬件課程，作為基地班的必修課。在課程共建過程中，華為公司不僅為教師提供相應(yīng)的課程培訓(xùn)，還提供了Atlas 200DK開發(fā)板和泰山服務(wù)器用于信創(chuàng)實驗室建設(shè)與實驗教學，這些措施加強了高校教師對信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的了解，一方面有利于教學資源建設(shè)與信創(chuàng)人才的培養(yǎng)；另一方面可推進教師對信創(chuàng)技術(shù)的研究，開展更多的橫向課題研發(fā)，真正實現(xiàn)以產(chǎn)助學、以研促產(chǎn)。同時，華中師范大學還與華為公司積極開展各類實訓(xùn)活動，包括創(chuàng)新實踐課、華為認證培訓(xùn)、昇騰AI創(chuàng)新訓(xùn)練營等，通過實訓(xùn)活動實現(xiàn)學訓(xùn)結(jié)合、訓(xùn)創(chuàng)融合的良性循環(huán)。

2.3 融入傳統(tǒng)課程，鼓勵教學改革

當前，推進信創(chuàng)教育并不是要完全摒棄傳統(tǒng)的計算機類相關(guān)課程，而是要將信創(chuàng)融入到相關(guān)課程中，例如《計算機組成原理》《操作系統(tǒng)原理》《數(shù)據(jù)庫原理》等基礎(chǔ)軟硬件課程，可以在該類課程內(nèi)容中增加信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的知識點，開展對國產(chǎn)CPU、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等的深度研究與分析，包括市場格局、技術(shù)路線、安全風險等；《高級語言程序設(shè)計》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等編程語言類課程，應(yīng)重視動手實踐能力的培養(yǎng)[11]，鼓勵同學們在信創(chuàng)實驗室的國產(chǎn)計算機或嵌入式平臺上進行相關(guān)實驗操作，觀察和比較實驗結(jié)果；《人工智能》《大數(shù)據(jù)》《云計算》等信息技術(shù)前沿課程更應(yīng)該充分結(jié)合信創(chuàng)工作，做到同步研究、同步應(yīng)用、同步教學。

華中師范大學與華為共建育人基地后，積極鼓勵教師進行教學改革，將華為新技術(shù)融入傳統(tǒng)教學中，如《高級語言程序設(shè)計》課程中穿插華為相關(guān)系統(tǒng)架構(gòu)（麒麟、昇騰、鯤鵬）的介紹，以及C語言在X86與鯤鵬平臺下的差異，實驗部分除了要求學生在本地計算機上完成指定的實驗課題外，還要求學生將代碼遷移到華為云平臺上編譯和運行，掌握基于鯤鵬openEule平臺下程序的編譯、運行等操作?！队嬎銠C組成原理》課程將鯤鵬處理器最新的CPU架構(gòu)技術(shù)與計算機組成原理的課程內(nèi)容進行深度融合，使用軟件虛擬仿真的方法進行運算器硬件電路的設(shè)計，讓學生掌握運算器的設(shè)計原理，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設(shè)計能力，有利于培養(yǎng)國產(chǎn)芯片的創(chuàng)新設(shè)計人才。

通過專業(yè)課程的教學改革，逐漸將信創(chuàng)生態(tài)與現(xiàn)有的人才培養(yǎng)體系融合，提高信創(chuàng)實驗室的使用頻率及效率，真正使其成為教師、學生日常教學與開發(fā)研究的主要實踐平臺。

2.4 豐富功能，提高利用率

信創(chuàng)實驗室不應(yīng)局限于某一學科或領(lǐng)域，針對非計算機相關(guān)專業(yè)學生，可以利用信創(chuàng)實驗室為其開設(shè)國產(chǎn)計算機科普的通識課程。華中師范大學2023年秋季學期開設(shè)《國產(chǎn)計算機硬件與軟件系統(tǒng)》通識選修課程，課程共40學時，除了對國產(chǎn)CPU、操作系統(tǒng)、文字處理軟件、數(shù)據(jù)庫軟件及應(yīng)用軟件等理論介紹，還包括國產(chǎn)計算機硬件配置、操作系統(tǒng)使用、WPS軟件使用、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等實驗內(nèi)容。通過課程學習，非計算機專業(yè)的學生不僅可以了解近年來我國在計算機硬件、軟件實現(xiàn)自主化方面取得的成績和技術(shù)進展，還能掌握計算機部件選配、組裝的基本方法，掌握國產(chǎn)操作系統(tǒng)、文字處理、數(shù)據(jù)庫等軟件的基本使用方法，促使其在國產(chǎn)計算機上的辦公與學習。

針對計算機專業(yè)學生，可以將信創(chuàng)實驗室打造為綜合實驗實訓(xùn)平臺，課余時間對信創(chuàng)實驗室進行開放，鼓勵學生在實驗室自主實驗，并將實驗成果轉(zhuǎn)化為科研項目和比賽項目，鼓勵其積極參加信創(chuàng)相關(guān)競賽，以賽促學，以賽促研。通過豐富信創(chuàng)實驗室的功能，可以極大提高實驗室的利用率。

3 結(jié)語

綜上所述，建設(shè)信創(chuàng)實驗室具有重要意義，高校應(yīng)重視信創(chuàng)實驗室的作用與地位，明確信創(chuàng)教育發(fā)展的原則和思路，制定清晰的發(fā)展目標與路徑，探索并完善信創(chuàng)實驗室功能。同時加強實驗室教師隊伍的建設(shè)與培養(yǎng)工作，使得實驗教學與理論教學相輔相成，打造出能適應(yīng)我國信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)生態(tài)的綜合性實驗室，為科研、教學、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學科競賽、社會培訓(xùn)等提供服務(wù)與支持，為培養(yǎng)信創(chuàng)人才貢獻力量。

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