计算机专业系统能力培养综合改革实践

于瓅 陆奎

摘要：针对计算机理论教学和实践教学的现状，硬软件相互作用机制深入剖析其中存在的问题，提出关于计算机专业课程建设的改革方案，以提高计算机体系结构理论与实践的教学效果。推动新一轮的计算机专业建设和教学改革，以不断适应知识经济时代，科学技术和社会发展需要的高品质和创新型人才。

关键词：计算机体系结构；教学建设；系统能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）51-0078-02

一、计算机教学现状

全面的了解整体性，层次性，动态性和开放的计算机系统，掌握计算机硬件和软件的协同工作和互动机制。随着嵌入式计算、移动计算、并行计算和服务计算等多种计算系统出现，计算机处理的对象也呈现出新的特征：网络化、多媒体化、大数据化和智能化。信息产业形态的变化对计算机相关的技术研发、安全性、效率等提出了新的要求，也对计算机专业人才的知识结构调整与创新和实践能力提出了更高的要求。

如何更好对计算机系统的软件和硬件集成，使系统具有高性能和低成本的硬件，这是计算机体系结构设计，硬件设计，高层次的应用开发和系统软件的开发必须掌握的基础。对于计算机专业人才来说，必须建立“系统观”，深刻理解以CPU、操作系统、编译器为核心的计算机系统工作原理及三者间相互作用关系。对于高素质创新性的计算机专业人才，其毕业生必須具备“系统能力”，能够开发一个包括CPU、对应的操作系统和编译器在内的计算机系统。能够完成计算机系统设计与相关验证试验。

面对新的形势，主动适应知识经济时代社会发展、建设创新型国家和人才强国战略对人才培养的新要求，坚持知识，能力，素质协调发展，一方面是课程体系和课程调整，一方面针对技术发展及时增加新的课程，已成为高教工作者们的共识。构建课程群，处理好主干学科与其他学科的关系，整体设计和规划，拔高学生的基本技能。将知识传授、能力培养、素质提高有机结合起来，加强道德品质教育与专业教育的结合，创造对学生有价值的培养，培养知识、能力、素质协调发展。

二、软硬件融合的教学体系改革

1.教学环节。调整课程的知识体系和教学内容是教学改革的必然。教学中应注重综合应用，减少课程设置重复。将基础理论与最新科技成果结合，教学具有实时性。尽量缩小课堂教学与实践之间的差距，这也对专业授课教师们提出了更高的要求。内容上来看，各门课程独立规划、独立教学，造成了知识点重复和衔接不连续。缺乏对完整计算机系统较为全面的说明。课程体系建设建立在面向系统的角度，提高系统能力建设的基础上进行统一规划，为学生的教学内容构建成完整和系统的体系结构，并结合工程实践，注重实验教学手段和实验平台的统一，最终实现学生可以根据一个指令集系统，自主设计CPU及对应的操作系统和编译器系统，使学生具有充分开发计算机系统的设计能力。

计算机体系结构理论较多，概念较为抽象。通过动画演示、仿真试验、远程交流等多种教学手段来强化理论教学，同时加强实践环节，鼓励学生进行自主性设计的综合实验；毕业设计结合教师的科研任务，科研教学相结合，做到变抽象为具体，增强学生实践动手能力。

课内实验经常邀请科研院所第一线的工程技术人员作报告，了解重点工程的意义和研制过程，组织有关专家作专题讲座，了解国内外计算机体系结构的发展概况和我们努力的方向，为学生步入工作岗位奠定基础。

我们选取数字逻辑电路、汇编语言程序设计、计算机组成原理、操作系统、编译原理5门核心课程组建计算机系统类课程规划。

2.加强实验与实践模块。为了尽快让学生了解自己的专业背景，明确专业学习方向，在第1学期开设导论课程，由资深教授或专家开设。引导学生按照专业的特点进行学习。计算机系统是一个复杂的巨系统，学生需要同步完成教学和实践，我们需要精心设计教学实验系统，重点对各阶段设置教学课程改革配套实验进行设计，形成一个完整的计算机系统的设计与实现。按照这个思路，我们调整了原来的实验系统和实验内容。既要巩固知识和学习课程，同时也衔接测试实验模块，逐步完善实验系统。组成原理课程中将计算机底层硬件和程序设计结合起来，渗透了软硬件协同的系统能力培养思想，并第一次在课程教学中引入了cpu设计，带动课程组走在了系统能力培养的前端。

实践教学模块包括通识教育实践，工程训练，课程实践，学校实习，毕业设计等。要明确实践环节培养目标，工程设计实践应强调工程系统的概念，形成各实践环节的有机融合和相互促进。

根据培养目标，教学内容和课程体系的设计和集成以多维的形式设置，提高了模块化的课程。据专业特点和优势，结合社会的需求，创新人才培养模式的要求，强化工程能力，把重点放在工程教育体系。结合民族特色，各类创新实验基地，国内外合作培养模型，促进与海外和国内著名高校的交流与培训，教育合作，实现全方位，多层次，宽领域地沟通，全面提高学生的素质和竞争力，并提高学校的国际国内影响力。创立“应用文写作”、“管理科学”、“大学生职业生涯规划与管理”、“大学生心理健康教育”等课程作为选修课程。通过国际交流与合作，开拓视野，提高学生的适应社会能力和技能。

专业方向的软件开发实践要求和结合国际的软件开发项目，同时为学生提供先进的软件开发环境，使学生可以学习和掌握国际先进的软件开发工具，以提高学生大型软件项目开发和与国际合作的实践能力。培养学生能够利用所学知识和掌握的技能，针对多样化用户需求，按照工程规范完成系统的开发、实施、交付与改进，培养成本意识与问题分析能力，具备运用先进的工程化方法、技术和工具从事软件分析设计、开发、测试、维护等工作的能力，以及科研和工程项目的管理能力、团队成员之间协调和协作能力、技术创新能力和开拓能力。

根据学生的特点，考虑专业学生的整体水平，同时提供机会让学生发挥主观能动性。为了促进学生的个性发展，尊重学生的兴趣和特长，培养人才，允许和鼓励学生完成核心课程的基础上，多学科的选修自己感兴趣的专业基础和专业课程模块。积极探索模块化培养模式，促进辅修专业制度，“2+2”中外联合培养，这硕博连读，跨学科的人才培养模式。逐步推进研究性教学，强化创新思维，创新方法和创新能力，建设创新教学平台，注重学科交叉融合，建立创新计划，加强创新和创新的方法来教育理论，鼓励学生多渠道获取创新学分。邀请企业家来讲课项目纳入学校课程应不低于6学分以内。

坚持以专业的标准和专业特色相结合，充分体现当地学校的特色专业。特别是，特色专业紧跟行业的发展，并进一步强化专业优势。从国内外的创新教育经验来看，进一步推进拔尖创新人才特殊的培养，实施培训，以适应信息化社会的所需要的高品质及创新型人才。

三、建立多元的教学评价体系

建立多元化的教学效果评价体系实行开卷考试，试题灵活，多考查学生知识综合运用能力和创新能力。期末卷面考试成绩只占到期末总评成绩50%，而课上测验、实验报告、课程设计、研究性学习等实践方面的表现占到期末总评成绩50%，使期末总评成绩能更全面地体现学生的学习效果和科研创新能力。

近两年来，计算机学院鼓励学生在教师指导下发表学术论文、搞创新发明，让学生将学校所学与实际企业课题接轨，目前，计算机系已与企业共建实习基地多个，学校企业技术人员实行双导师制。

教学系统设计，结合专业特点和人才培养要求，分类制订实践教学标准。增加实践教学比重。实践教学培训项目段，以计算机应用和创新为目标，不断提高学生工程实践能力的质量和效率。按通用标准和行业标准的本科人才共同确定的专业培训规范，建立课程体系和教学内容。结合社会需求，创新人才培养模式，探索多元化的人才培养方案，注重培养学生的应用能力。鼓励邀请科研院所及具有丰富的实践经验企业精英，开设专业基础选修课程，加强科研机构和企业与学校企深度合作，积极推进协同教育工作，深入探索科学和教育合作的新模式机制，加快高层次创新人才的培养。

在基于社会需求和专业特点灵活设置专业方向，体现学科前沿和学校本专业的特色的知识单元加入到选修模块，以提高毕业生的适应性和竞争力。积极推进模块化专业人才的培养，主要在主修专业之外选择1～2个选修实践模块，使学生毕业后走上社会，更加适应社会。注重培养学生的创业意识，增强创新和创业的意识，在高年级设立职业发展与就业指导课程，同时鼓励建立各种专业的就业指导课程，引导学生根据创业人才的要求，转变就业观念，处理好创业与专业学习，创业和创新学习的关系。

教学改革的探索是一个长期的任重道远的过程，传统的教学方法忽视了学生创新能力的培养。科学理论、创新思维来自于实践，又服务于实践，只有打破传统的教学方式、开展课程的研究性教学和实践教学改革，真正提高学生的学习积极性和科研创新能力，把学生培养具有较强的自我发展能力和非常强的实践应用能力，以及跟踪掌握本领域新理论、新知识、新技术的能力，能在信息产业技术领域内，从事各种设计、开发、测试、维护、项目管理的计算机高级人才。本校学生毕业后可在企事业单位从事包括嵌入式软件开发、矿山数字化工程、监控软件设计、物联网工程等实际工程的开发、测试、维护和管理等方面的工作。能根据项目需要自主学习并提升级自身的理论知识体系。我们还要在今后的教改中，及时学习跟進新理念，在教改实践中不断吸取经验，以期望培养的学生能够更加适应社会，成为符合科学技术和社会发展需要的高品质和创新型人才。

参考文献：

[1]张铭，ACM/IEEE Computing Curriculum学科规范[R].北京大学，2013.

[2]邢小柱，马春旭，张圩高校计算机教学改革探讨[J].教育教学论坛，2012.