“高級(jí)分布式系統(tǒng)”研究生課程改革

劉揚(yáng) 王鋒

摘?要：就當(dāng)前分布式系統(tǒng)課程的教學(xué)存在的缺乏實(shí)踐性教學(xué)、缺少案例分析問題，提出了結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行分布式系統(tǒng)課程改革的思路。分布式系統(tǒng)課程應(yīng)該更加注重實(shí)踐性、多元化和更新快的方式，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和對(duì)分布式系統(tǒng)的理解。通過引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)案例，可以結(jié)合實(shí)際應(yīng)用來講解分布式系統(tǒng)相關(guān)概念和技術(shù)，增加學(xué)生的興趣和掌握程度。在考核方面，除了傳統(tǒng)方式，還采取小組項(xiàng)目作業(yè)和開放性項(xiàng)目評(píng)估等方法來測(cè)試學(xué)生的實(shí)際能力和成果。最終目的是讓學(xué)生更好地理解分布式系統(tǒng)的工作原理和區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：課程改革；分布式系統(tǒng)；區(qū)塊鏈技術(shù)；案例教學(xué)

Abstract：The?lack?of?practical?teaching?and?case?analysis?in?the?current?distributed?systems?courses?has?led?to?the?proposal?of?incorporating?blockchain?technology?to?reform?the?curriculum.?The?focus?of?the?distributed?systems?course?should?be?on?practicality，?diversity，?and?the?ability?to?keep?up?with?rapid?advancements，?aiming?to?enhance?students'?learning?outcomes?and?understanding?of?distributed?systems.?By?introducing?blockchain?technology?cases，?the?course?can?illustrate?concepts?and?technologies?related?to?distributed?systems?through?real-world?applications，?thereby?increasing?students'?interest?and?mastery.?In?terms?of?assessment，?in?addition?to?traditional?methods，?group?projects?and?open-ended?project?evaluations?can?be?implemented?to?test?students'?practical?skills?and?achievements.?The?ultimate?goal?is?to?enable?students?to?better?understand?the?workings?of?distributed?systems?and?the?applications?of?blockchain?technology?while?fostering?their?teamwork?and?innovation?abilities.

Keywords：Curriculum?reform;?Distributed?systems;?Blockchain?technology;?Case?teaching.

一、概述

分布式系統(tǒng)是支撐大規(guī)模服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如今已成為支撐云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新型計(jì)算機(jī)應(yīng)用的計(jì)算與存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要信息基礎(chǔ)設(shè)施。通過本課程的學(xué)習(xí)，研究生能夠深入理解分布式系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)思想，掌握分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)[1]，能夠根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和需求完成分布式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，為從事分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)工作奠定重要基礎(chǔ)。

區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用逐漸成為了熱點(diǎn)話題，其基于分布式系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式也受到了廣泛關(guān)注。區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际较到y(tǒng)的一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景[2]。區(qū)塊鏈的本質(zhì)就是一種分布式系統(tǒng)，通過結(jié)合區(qū)塊鏈的案例，可以更好地讓學(xué)生了解分布式系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。區(qū)塊鏈技術(shù)具有很高的前沿性和應(yīng)用價(jià)值。區(qū)塊鏈技術(shù)在金融、物流、醫(yī)療等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，結(jié)合區(qū)塊鏈進(jìn)行分布式系統(tǒng)教學(xué)，可以使學(xué)生了解到最新的前沿技術(shù)，并掌握更具市場(chǎng)需求的技能。區(qū)塊鏈技術(shù)的復(fù)雜度和安全性都非常高[3]，通過結(jié)合區(qū)塊鏈案例進(jìn)行分布式系統(tǒng)的教學(xué)，可以讓學(xué)生更加深入地理解分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)原則，同時(shí)也可以讓學(xué)生了解到如何保障分布式系統(tǒng)的安全性。

因此，在計(jì)算機(jī)專業(yè)教育中，將分布式系統(tǒng)課程與區(qū)塊鏈案例結(jié)合進(jìn)行課程教學(xué)，不僅可以幫助學(xué)生深入了解分布式系統(tǒng)的原理和實(shí)現(xiàn)，還能夠讓學(xué)生了解區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)現(xiàn)方式，提高他們對(duì)分布式系統(tǒng)的認(rèn)知水平。

區(qū)塊鏈作為一種新型的分布式計(jì)算平臺(tái)，已經(jīng)與人工智能、量子信息、移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)并列為新一代信息技術(shù)戰(zhàn)略發(fā)展方向。本課程引入?yún)^(qū)塊鏈作為教學(xué)案例，能夠幫助學(xué)生更深入地理解分布式系統(tǒng)，從而建立區(qū)塊鏈系統(tǒng)思維，具體創(chuàng)新點(diǎn)如下：

（1）案例教學(xué)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、系統(tǒng)思維方法和求知?jiǎng)?chuàng)新精神，強(qiáng)調(diào)理解分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與演化思路的理解，培養(yǎng)學(xué)生建立分布式系統(tǒng)思維能力，并運(yùn)用區(qū)塊鏈系統(tǒng)思維去分析和解決實(shí)際問題。

（2）從分布式系統(tǒng)角度對(duì)區(qū)塊鏈所涉及的典型區(qū)塊鏈體系架構(gòu)等進(jìn)行全面對(duì)比講解，使學(xué)生能夠搭建區(qū)塊鏈平臺(tái)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于區(qū)塊鏈的分布式應(yīng)用系統(tǒng)，為今后從事分布式系統(tǒng)軟件開發(fā)、區(qū)塊鏈平臺(tái)開發(fā)、區(qū)塊鏈核心技術(shù)研發(fā)和工程應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（3）通過將區(qū)塊鏈引入案例教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)習(xí)總書記在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)中的講話精神：“區(qū)塊鏈技術(shù)的集成應(yīng)用在新的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)變革中起著重要作用，要努力讓我國(guó)在區(qū)塊鏈這個(gè)新興領(lǐng)域走在理論最前沿、占據(jù)創(chuàng)新制高點(diǎn)、取得產(chǎn)業(yè)新優(yōu)勢(shì)”。以講話精神為動(dòng)力源泉，引導(dǎo)學(xué)生積極了解區(qū)塊鏈上升為我國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略并作為核心，?技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口的內(nèi)涵意義。通過案例學(xué)習(xí)，掌握區(qū)塊鏈技術(shù)的精神實(shí)質(zhì)和內(nèi)核，從而更好地將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革，為國(guó)家戰(zhàn)略新興信息技術(shù)的發(fā)展和建設(shè)做出積極貢獻(xiàn)。

將分布式系統(tǒng)課程與區(qū)塊鏈案例結(jié)合進(jìn)行課程教學(xué)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）課程實(shí)踐性強(qiáng)。通過區(qū)塊鏈案例，可以讓學(xué)生更加深入地理解分布式系統(tǒng)的概念和原理，并且能夠親自實(shí)踐相關(guān)技術(shù)，提高學(xué)生對(duì)于分布式系統(tǒng)的理解和掌握。

（2）激發(fā)學(xué)生興趣。區(qū)塊鏈?zhǔn)钱?dāng)下熱門的技術(shù)之一，將其作為案例來教學(xué)，可以引起學(xué)生的濃厚興趣，從而提高學(xué)習(xí)積極性。

（3）增加就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。區(qū)塊鏈技術(shù)在金融、物流、醫(yī)療等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，結(jié)合區(qū)塊鏈的分布式系統(tǒng)教學(xué)，可以使學(xué)生掌握更具市場(chǎng)需求的技能，增加未來就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

二、課程改革思路

目前，我們國(guó)家急需各類分布式系統(tǒng)人才，而區(qū)塊鏈技術(shù)人才更是短缺。分布式系統(tǒng)人才在各類大數(shù)據(jù)中心建設(shè)、云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面能發(fā)揮才能。而區(qū)塊鏈底層系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)人才則需要掌握多項(xiàng)交叉學(xué)科的專業(yè)技能，并深入理解區(qū)塊鏈底層設(shè)計(jì)原理，兼?zhèn)浞植际较到y(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，更要懂應(yīng)用場(chǎng)景的具體業(yè)務(wù)邏輯。雖然已有部分高校展開交叉學(xué)科教育、區(qū)塊鏈專項(xiàng)技能培訓(xùn)，但能夠從分布式系統(tǒng)角度構(gòu)建區(qū)塊鏈應(yīng)用系統(tǒng)的專業(yè)人才在市場(chǎng)上仍十分稀缺。因此，迫切需要加大分布式系統(tǒng)特別是區(qū)塊鏈系統(tǒng)人才的培養(yǎng)，加快區(qū)塊鏈技術(shù)與行業(yè)領(lǐng)域融合的創(chuàng)新型人才隊(duì)伍建設(shè)，通過高校、企業(yè)、行業(yè)的聯(lián)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)科交叉、知識(shí)融合、技術(shù)集成的復(fù)合型人才，形成區(qū)塊鏈理論研究型、技術(shù)研發(fā)型、應(yīng)用集成型的人才梯隊(duì)，取得人才合力和團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)。

案例教學(xué)通過平時(shí)課堂討論、自選課題匯報(bào)答辯和區(qū)塊鏈平臺(tái)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考核，可以綜合評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)課程核心知識(shí)的掌握情況，以及運(yùn)用區(qū)塊鏈思維解決實(shí)際工程應(yīng)用問題的能力。自選課題匯報(bào)答辯主要考查學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和技術(shù)探索能力，通過查閱相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)和閱讀源代碼，采用自主選題的形式，進(jìn)行小組匯報(bào)答辯。自主選題可以是區(qū)塊鏈內(nèi)核算法分析，也可以是某種區(qū)塊鏈應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)考核對(duì)區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)和核心技術(shù)的認(rèn)識(shí)水平，以及應(yīng)用區(qū)塊鏈思維解決工程問題的能力。

針對(duì)分布式系統(tǒng)課程的教學(xué)改革，也可以從學(xué)生需求和社會(huì)需求出發(fā)，推行以下策略：

（一）從學(xué)生需求出發(fā)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)模式

（1）建立特色教學(xué)體系。通過構(gòu)建個(gè)性化的學(xué)習(xí)框架，搭建學(xué)科交叉的教學(xué)面，滿足學(xué)生全面發(fā)展的需求。在課程初期講授相關(guān)專業(yè)知識(shí)，為后續(xù)微服務(wù)技術(shù)的引入打下基礎(chǔ)；中期選擇與實(shí)際項(xiàng)目相關(guān)的案例進(jìn)行案例教學(xué)；后期由學(xué)生自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，以支持學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展[4]。

（2）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。在課程安排上根據(jù)課程需要進(jìn)行深化教學(xué)，在教學(xué)框架上分為理論基礎(chǔ)，工程項(xiàng)目教學(xué)，開放性課題設(shè)計(jì)，并引入案例教學(xué)法，將課程內(nèi)容項(xiàng)目化處理。

（3）改革教學(xué)方法和考核辦法。引入案例教學(xué)法，讓學(xué)生通過項(xiàng)目任務(wù)的完成來掌握知識(shí)點(diǎn)。改革考核方式，提高能力考核，鍛煉學(xué)生的各方面能力。

（二）從社會(huì)需求出發(fā)，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研合作

（1）建立長(zhǎng)效合作機(jī)制。與企業(yè)建立合作關(guān)系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研一體化，讓課程教學(xué)內(nèi)容更加貼近實(shí)際需求。

（2）推行“走出去、請(qǐng)進(jìn)來”的模式。教師和學(xué)生到企業(yè)實(shí)地參觀考察，認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)工程問題[5]，并邀請(qǐng)企業(yè)人員參與校內(nèi)教學(xué)的建設(shè)和指導(dǎo)，使教學(xué)內(nèi)容更加豐富。

（3）開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。通過開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，讓學(xué)生深入了解市場(chǎng)需求，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，為畢業(yè)后就業(yè)做好準(zhǔn)備。

本課程合作單位為河南中盾云安信息科技有限公司（簡(jiǎn)稱“中盾云安”），其在區(qū)塊鏈領(lǐng)域具有堅(jiān)實(shí)的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)，能夠?yàn)楸卷?xiàng)目提供區(qū)塊鏈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和行業(yè)應(yīng)用案例，從而為本課程的順利實(shí)施奠定良好的行業(yè)基礎(chǔ)。

因此，針對(duì)分布式系統(tǒng)課程的教學(xué)改革，可以從多個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化，包括建立特色教學(xué)體系、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法和考核辦法等方面，同時(shí)與企業(yè)建立長(zhǎng)效合作機(jī)制，推行"走出去、請(qǐng)進(jìn)來"的模式，并開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，以滿足社會(huì)對(duì)分布式系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的需求。

三、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

《高級(jí)分布式系統(tǒng)》是一門探究性、實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，采用理論與實(shí)踐相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合的教學(xué)方式。在授課過程中引入案例教學(xué)，選擇具有前沿代表性的分布式計(jì)算系統(tǒng)——區(qū)塊鏈作為課程案例，從分布式系統(tǒng)理論和技術(shù)角度對(duì)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的內(nèi)核關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行對(duì)比介紹，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生充分理解和掌握分布式系統(tǒng)的集中式、分散式、對(duì)等式等多種體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想，分析和了解水平擴(kuò)展、垂直擴(kuò)展等系統(tǒng)擴(kuò)展性方法的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，并從分布式一致性和容錯(cuò)角度理解區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制。通過案例教學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)分布式系統(tǒng)前沿知識(shí)的敏感性和理解力，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和專業(yè)實(shí)踐能力，并且培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力，能夠通過自主學(xué)習(xí)以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要。

結(jié)合具體的區(qū)塊鏈應(yīng)用案例，如數(shù)字貨幣、供應(yīng)鏈金融等，介紹區(qū)塊鏈技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中的應(yīng)用過程和效果。通過對(duì)案例的深入分析和討論，學(xué)生可以更好地掌握區(qū)塊鏈技術(shù)在分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用方法和實(shí)現(xiàn)原理。具體的教學(xué)目標(biāo)如下：

教學(xué)目標(biāo)1．掌握分布式系統(tǒng)相關(guān)概念、原理和方法，理解比特幣、以太坊、超級(jí)賬本三種主流的區(qū)塊鏈系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)，初步建立分布式系統(tǒng)能力思維。

教學(xué)目標(biāo)2．掌握數(shù)字簽名、hash函數(shù)、共識(shí)機(jī)制、P2P網(wǎng)絡(luò)、智能合約等區(qū)塊鏈核心技術(shù)和方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用分布式一致性和分布式系統(tǒng)容錯(cuò)等思想理解區(qū)塊鏈系統(tǒng)的特征和設(shè)計(jì)思路。

教學(xué)目標(biāo)3．了解區(qū)塊鏈在各行業(yè)中的應(yīng)用需求，學(xué)會(huì)運(yùn)用區(qū)塊鏈系統(tǒng)思維分析與設(shè)計(jì)各行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用問題。

教學(xué)目標(biāo)4．閱讀和學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈相關(guān)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，了解區(qū)塊鏈系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，以及未來發(fā)展與演化趨勢(shì)。

案例教學(xué)通過平時(shí)課堂討論、自選課題匯報(bào)答辯和區(qū)塊鏈平臺(tái)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考核，可以綜合評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)課程核心知識(shí)的掌握情況，以及運(yùn)用區(qū)塊鏈思維解決實(shí)際工程應(yīng)用問題的能力。自選課題匯報(bào)答辯主要考查學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和技術(shù)探索能力，通過查閱相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)和閱讀源代碼，采用自主選題的形式，進(jìn)行小組匯報(bào)答辯。自主選題可以是區(qū)塊鏈內(nèi)核算法分析，也可以是某種區(qū)塊鏈應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[6]，重點(diǎn)考核對(duì)區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)和核心技術(shù)的認(rèn)識(shí)水平，以及應(yīng)用區(qū)塊鏈思維解決工程問題的能力。

通過案例教學(xué)和相關(guān)考核，能夠完全覆蓋“課程目標(biāo)1．掌握區(qū)塊鏈相關(guān)概念、原理和方法，理解比特幣、以太坊、超級(jí)賬本三種主流的區(qū)塊鏈系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)，初步建立分布式系統(tǒng)能力思維”、“課程目標(biāo)2．掌握數(shù)字簽名、hash函數(shù)、共識(shí)機(jī)制、P2P網(wǎng)絡(luò)、智能合約等區(qū)塊鏈核心技術(shù)和方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用密碼學(xué)和分布式一致性等思想理解區(qū)塊鏈系統(tǒng)的特征和設(shè)計(jì)思路”、“課程目標(biāo)3．了解區(qū)塊鏈在各行業(yè)中的應(yīng)用需求，學(xué)會(huì)運(yùn)用區(qū)塊鏈思維分析與設(shè)計(jì)各行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用問題”，和“課程目標(biāo)4．閱讀和學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈相關(guān)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，了解區(qū)塊鏈系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，以及未來發(fā)展與演化趨勢(shì)”。

本課程引入?yún)^(qū)塊鏈作為分布式系統(tǒng)的教學(xué)案例，通過對(duì)區(qū)塊鏈這一分布式計(jì)算平臺(tái)的深入學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提高對(duì)分布式系統(tǒng)的原理、概念和技術(shù)的認(rèn)識(shí)理解。通過案例教學(xué)，學(xué)會(huì)從區(qū)塊鏈系統(tǒng)角度理解DC/EP的思想、原理和發(fā)展目標(biāo)，理解我國(guó)為什么要打擊ICO、挖礦、虛擬數(shù)字貨幣交易等行為，對(duì)比特幣等虛擬數(shù)字貨幣有更加深入和清醒的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也更加支持我們國(guó)家發(fā)展法定數(shù)字貨幣，擁抱DC/EP，擁抱區(qū)塊鏈。

本課程內(nèi)容分為基礎(chǔ)知識(shí)篇、思維角度篇和應(yīng)用案例篇3個(gè)模塊，如圖1所示?；A(chǔ)知識(shí)篇介紹分布式系統(tǒng)與區(qū)塊鏈的發(fā)展，初步了解分布式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，引入?yún)^(qū)塊鏈與分布式系統(tǒng)的聯(lián)系，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。思維角度篇通過從通信、一致性、可擴(kuò)展性等不同的角度來看區(qū)塊鏈，更深入了解區(qū)塊鏈的特性，進(jìn)而理解分布式系統(tǒng)這把“雙刃劍”。應(yīng)用案例篇將高級(jí)分布式系統(tǒng)課程與區(qū)塊鏈創(chuàng)新應(yīng)用案例相結(jié)合，通過對(duì)區(qū)塊鏈案例的分析，了解分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建，深入理解分布式系統(tǒng)的底層架構(gòu)。

圖1?課程內(nèi)容模塊

四、案例教學(xué)設(shè)計(jì)

本案例教學(xué)以“學(xué)生主體、團(tuán)隊(duì)合作、教師輔導(dǎo)”為教學(xué)思想，以課堂講授為主，通過“互動(dòng)、開放”的課堂形式，采用探究式學(xué)習(xí)、問題導(dǎo)入式的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過課堂討論和課后實(shí)驗(yàn)，督促學(xué)生積極開展自學(xué)和文獻(xiàn)資料查閱，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解[7]，并能夠依據(jù)當(dāng)前熱點(diǎn)問題發(fā)表自己的見解，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。本課程是將區(qū)塊鏈作為分布式系統(tǒng)的教學(xué)案例，在講解分布式系統(tǒng)的過程中引入?yún)^(qū)塊鏈平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)分布式系統(tǒng)的體系架構(gòu)、技術(shù)和方法有更加深入的認(rèn)識(shí)，建立分布式系統(tǒng)思維能力的同時(shí)構(gòu)建區(qū)塊鏈系統(tǒng)思維[8]。本教學(xué)的內(nèi)容框架如下：

圖2?教學(xué)內(nèi)容框架設(shè)計(jì)

第一章?分布式系統(tǒng)概論：介紹區(qū)塊鏈系統(tǒng)的異步、共識(shí)、一致性、拜占庭容錯(cuò)等核心概念。通過對(duì)這些核心概念的理解，進(jìn)一步來掌握CAP理論、FLP理論、BASE理論、ACID理論、一致性理論等分布式系統(tǒng)的基本理論和思想，并將其與區(qū)塊鏈的基本原理和技術(shù)進(jìn)行對(duì)比和聯(lián)系。

第二章?分布式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：通過對(duì)比特幣、以太坊、超級(jí)賬本等主流區(qū)塊鏈系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行比較，初步建立分布式系統(tǒng)能力思維。這些區(qū)塊鏈系統(tǒng)代表了不同的設(shè)計(jì)理念和架構(gòu)，通過研究它們，以便進(jìn)一步理解分布式系統(tǒng)的集中式、分散式、對(duì)等式等多種體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想，以及水平擴(kuò)展、垂直擴(kuò)展等系統(tǒng)擴(kuò)展性方法。

第三章?分布式通信機(jī)制：介紹區(qū)塊鏈底層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括P2P對(duì)等網(wǎng)絡(luò)以及Gossip協(xié)議等。從區(qū)塊鏈底層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的角度出發(fā)，深入理解其關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)一步探索和理解分布式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制和通信技術(shù)。通過更全面地理解區(qū)塊鏈技術(shù)與分布式系統(tǒng)的關(guān)系，為進(jìn)一步研究和應(yīng)用高級(jí)分布式系統(tǒng)提供扎實(shí)的基礎(chǔ)。

第四章?分布式命名與資源管理：介紹區(qū)塊頭、區(qū)塊體、Merkle樹、hash函數(shù)等區(qū)塊組織機(jī)構(gòu)與查詢方法。理解高級(jí)分布式系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)化命名與非結(jié)構(gòu)化命名等資源管理技術(shù)。

第五章?分布式系統(tǒng)的同步與并發(fā)機(jī)制：介紹公鏈與聯(lián)盟鏈中不同的智能合約執(zhí)行模式，和交易并發(fā)控制方法。理解分布式進(jìn)程同步與互斥、分布式系統(tǒng)并發(fā)控制與死鎖處理等關(guān)鍵技術(shù)。

第六章?分布式共識(shí)與一致性：介紹分布式一致性和容錯(cuò)等思想理解區(qū)塊鏈系統(tǒng)的共識(shí)機(jī)制與算法。理解分布式系統(tǒng)的容錯(cuò)模型，分布式一致性理論。

第七章?總結(jié)與展望：結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用案例，包括供應(yīng)鏈金融、存證確權(quán)、物聯(lián)網(wǎng)和NFT領(lǐng)域。通過深入分析和討論這些區(qū)塊鏈應(yīng)用案例，學(xué)生們可以更好地理解和應(yīng)用高級(jí)分布式系統(tǒng)的理念和設(shè)計(jì)原則。

五、課程改革考核方法

在考核方面，除了傳統(tǒng)的筆試方式外，采用開放性的項(xiàng)目評(píng)估，讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)和技能去解決一個(gè)具體的問題，并形成報(bào)告。加入小組區(qū)塊鏈應(yīng)用場(chǎng)景項(xiàng)目合作，答辯演示作為分布式系統(tǒng)課程改革的考核方法，此外，使用小組合作的形式，讓學(xué)生合作完成一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，以測(cè)試他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。這些方法可以幫助學(xué)生更全面地了解分布式系統(tǒng)和區(qū)塊鏈技術(shù)，同時(shí)也能夠衡量學(xué)生的實(shí)際能力和成果[9]。

參與小組項(xiàng)目合作可以讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中去，更好地理解和掌握分布式系統(tǒng)的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)，從而提高實(shí)踐能力。小組項(xiàng)目合作需要學(xué)生進(jìn)行合作溝通、任務(wù)分配以及協(xié)同工作等，可以有效培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和能力。在小組項(xiàng)目合作中，學(xué)生需要自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，思考創(chuàng)新點(diǎn)，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。小組項(xiàng)目合作可以讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，更好地理解和應(yīng)用分布式系統(tǒng)相關(guān)的知識(shí)。通過演示答辯，學(xué)生需要將自己的項(xiàng)目成果清晰地表達(dá)出來，從而提高演示答辯能力，同時(shí)也有助于展示學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和實(shí)踐能力。

因此，將小組項(xiàng)目合作和演示答辯加入到高級(jí)分布式系統(tǒng)課程改革的考核，有利于學(xué)生綜合能力的提升，更好地實(shí)現(xiàn)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合[10]。

結(jié)語

引入案例教學(xué)進(jìn)行“高級(jí)分布式系統(tǒng)”研究生課程教學(xué)改革一種非常有意義的方法。通過案例教學(xué)和多種考核方式，可以幫助學(xué)生更全面地了解分布式系統(tǒng)和區(qū)塊鏈技術(shù)，并測(cè)試他們的實(shí)際能力和成果。結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行分布式系統(tǒng)的教學(xué)可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力和掌握程度，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的興趣，增加就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

未來，我們應(yīng)該注重對(duì)于分布式系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)的深入挖掘和創(chuàng)新，在教學(xué)中注重理論與實(shí)踐相結(jié)合、靈活性和實(shí)用性，培養(yǎng)學(xué)生跨領(lǐng)域思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。通過引入案例教學(xué)等有效教學(xué)方法，我們可以更好地解決分布式系統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和掌握程度，從而更好地滿足市場(chǎng)需求，促進(jìn)學(xué)生的職業(yè)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步。

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基金項(xiàng)目：河南省研究生教育改革與質(zhì)量提升工程項(xiàng)目（No.YJS2022AL041）;?河南省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐（學(xué)位與研究生教育）重點(diǎn)項(xiàng)目（No.2021SJGLX031Y）;?河南省教育科學(xué)規(guī)劃重大招標(biāo)課題（No.2021JKZB07）

作者簡(jiǎn)介：劉揚(yáng)（1978—），女，河南洛陽人，博士，河南工業(yè)大學(xué)研究生院副院長(zhǎng)，博士生導(dǎo)師，研究方向：分布式計(jì)算、云計(jì)算、區(qū)塊鏈；王鋒（1974—），男，河南鄭州人，博士，河南工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：區(qū)塊鏈、圖像處理、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。