計算機專業系統能力培養綜合改革實踐

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一、計算機教學現狀

全面的了解整體性，層次性，動態性和開放的計算機系統，掌握計算機硬件和軟件的協同工作和互動機制。隨著嵌入式計算、移動計算、并行計算和服務計算等多種計算系統出現，計算機處理的對象也呈現出新的特征：網絡化、多媒體化、大數據化和智能化。信息產業形態的變化對計算機相關的技術研發、安全性、效率等提出了新的要求，也對計算機專業人才的知識結構調整與創新和實踐能力提出了更高的要求。如何更好對計算機系統的軟件和硬件集成，使系統具有高性能和低成本的硬件，這是計算機體系結構設計，硬件設計，高層次的應用開發和系統軟件的開發必須掌握的基礎。對于計算機專業人才來說，必須建立“系統觀”，深刻理解以CPU、操作系統、編譯器為核心的計算機系統工作原理及三者間相互作用關系。對于高素質創新性的計算機專業人才，其畢業生必須具備“系統能力”，能夠開發一個包括CPU、對應的操作系統和編譯器在內的計算機系統。能夠完成計算機系統設計與相關驗證試驗。面對新的形勢，主動適應知識經濟時代社會發展、建設創新型國家和人才強國戰略對人才培養的新要求，堅持知識，能力，素質協調發展，一方面是課程體系和課程調整，一方面針對技術發展及時增加新的課程，已成為高教工作者們的共識。構建課程群，處理好主干學科與其他學科的關系，整體設計和規劃，拔高學生的基本技能。將知識傳授、能力培養、素質提高有機結合起來，加強道德品質教育與專業教育的結合，創造對學生有價值的培養，培養知識、能力、素質協調發展。

二、軟硬件融合的教學體系改革

1.教學環節。

調整課程的知識體系和教學內容是教學改革的必然。教學中應注重綜合應用，減少課程設置重復。將基礎理論與最新科技成果結合，教學具有實時性。盡量縮小課堂教學與實踐之間的差距，這也對專業授課教師們提出了更高的要求。內容上來看，各門課程獨立規劃、獨立教學，造成了知識點重復和銜接不連續。缺乏對完整計算機系統較為全面的說明。課程體系建設建立在面向系統的角度，提高系統能力建設的基礎上進行統一規劃，為學生的教學內容構建成完整和系統的體系結構，并結合工程實踐，注重實驗教學手段和實驗平臺的統一，最終實現學生可以根據一個指令集系統，自主設計CPU及對應的操作系統和編譯器系統，使學生具有充分開發計算機系統的設計能力。計算機體系結構理論較多，概念較為抽象。通過動畫演示、仿真試驗、遠程交流等多種教學手段來強化理論教學，同時加強實踐環節，鼓勵學生進行自主性設計的綜合實驗；畢業設計結合教師的科研任務，科研教學相結合，做到變抽象為具體，增強學生實踐動手能力。課內實驗經常邀請科研院所第一線的工程技術人員作報告，了解重點工程的意義和研制過程，組織有關專家作專題講座，了解國內外計算機體系結構的發展概況和我們努力的方向，為學生步入工作崗位奠定基礎。我們選取數字邏輯電路、匯編語言程序設計、計算機組成原理、操作系統、編譯原理5門核心課程組建計算機系統類課程規劃。

2.加強實驗與實踐模塊。

為了盡快讓學生了解自己的專業背景，明確專業學習方向，在第1學期開設導論課程，由資深教授或專家開設。引導學生按照專業的特點進行學習。計算機系統是一個復雜的巨系統，學生需要同步完成教學和實踐，我們需要精心設計教學實驗系統，重點對各階段設置教學課程改革配套實驗進行設計，形成一個完整的計算機系統的設計與實現。按照這個思路，我們調整了原來的實驗系統和實驗內容。既要鞏固知識和學習課程，同時也銜接測試實驗模塊，逐步完善實驗系統。組成原理課程中將計算機底層硬件和程序設計結合起來，滲透了軟硬件協同的系統能力培養思想，并第一次在課程教學中引入了cpu設計，帶動課程組走在了系統能力培養的前端。實踐教學模塊包括通識教育實踐，工程訓練，課程實踐，學校實習，畢業設計等。要明確實踐環節培養目標，工程設計實踐應強調工程系統的概念，形成各實踐環節的有機融合和相互促進。根據培養目標，教學內容和課程體系的設計和集成以多維的形式設置，提高了模塊化的課程。據專業特點和優勢，結合社會的需求，創新人才培養模式的要求，強化工程能力，把重點放在工程教育體系。結合民族特色，各類創新實驗基地，國內外合作培養模型，促進與海外和國內著名高校的交流與培訓，教育合作，實現全方位，多層次，寬領域地溝通，全面提高學生的素質和競爭力，并提高學校的國際國內影響力。創立“應用文寫作”、“管理科學”、“大學生職業生涯規劃與管理”、“大學生心理健康教育”等課程作為選修課程。通過國際交流與合作，開拓視野，提高學生的適應社會能力和技能。專業方向的軟件開發實踐要求和結合國際的軟件開發項目，同時為學生提供先進的軟件開發環境，使學生可以學習和掌握國際先進的軟件開發工具，以提高學生大型軟件項目開發和與國際合作的實踐能力。培養學生能夠利用所學知識和掌握的技能，針對多樣化用戶需求，按照工程規范完成系統的開發、實施、交付與改進，培養成本意識與問題分析能力，具備運用先進的工程化方法、技術和工具從事軟件分析設計、開發、測試、維護等工作的能力，以及科研和工程項目的管理能力、團隊成員之間協調和協作能力、技術創新能力和開拓能力。根據學生的特點，考慮專業學生的整體水平，同時提供機會讓學生發揮主觀能動性。為了促進學生的個性發展，尊重學生的興趣和特長，培養人才，允許和鼓勵學生完成核心課程的基礎上，多學科的選修自己感興趣的專業基礎和專業課程模塊。積極探索模塊化培養模式，促進輔修專業制度，“2+2”中外聯合培養，這碩博連讀，跨學科的人才培養模式。逐步推進研究性教學，強化創新思維，創新方法和創新能力，建設創新教學平臺，注重學科交叉融合，建立創新計劃，加強創新和創新的方法來教育理論，鼓勵學生多渠道獲取創新學分。邀請企業家來講課項目納入學校課程應不低于6學分以內。堅持以專業的標準和專業特色相結合，充分體現當地學校的特色專業。特別是，特色專業緊跟行業的發展，并進一步強化專業優勢。從國內外的創新教育經驗來看，進一步推進拔尖創新人才特殊的培養，實施培訓，以適應信息化社會的所需要的高品質及創新型人才。

三、建立多元的教學評價體系

建立多元化的教學效果評價體系實行開卷考試，試題靈活，多考查學生知識綜合運用能力和創新能力。期末卷面考試成績只占到期末總評成績50％，而課上測驗、實驗報告、課程設計、研究性學習等實踐方面的表現占到期末總評成績50％，使期末總評成績能更全面地體現學生的學習效果和科研創新能力。近兩年來，計算機學院鼓勵學生在教師指導下發表學術論文、搞創新發明，讓學生將學校所學與實際企業課題接軌，目前，計算機系已與企業共建實習基地多個，學校企業技術人員實行雙導師制。教學系統設計，結合專業特點和人才培養要求，分類制訂實踐教學標準。增加實踐教學比重。實踐教學培訓項目段，以計算機應用和創新為目標，不斷提高學生工程實踐能力的質量和效率。按通用標準和行業標準的本科人才共同確定的專業培訓規范，建立課程體系和教學內容。結合社會需求，創新人才培養模式，探索多元化的人才培養方案，注重培養學生的應用能力。鼓勵邀請科研院所及具有豐富的實踐經驗企業精英，開設專業基礎選修課程，加強科研機構和企業與學校企深度合作，積極推進協同教育工作，深入探索科學和教育合作的新模式機制，加快高層次創新人才的培養。在基于社會需求和專業特點靈活設置專業方向，體現學科前沿和學校本專業的特色的知識單元加入到選修模塊，以提高畢業生的適應性和競爭力。積極推進模塊化專業人才的培養，主要在主修專業之外選擇1～2個選修實踐模塊，使學生畢業后走上社會，更加適應社會。注重培養學生的創業意識，增強創新和創業的意識，在高年級設立職業發展與就業指導課程，同時鼓勵建立各種專業的就業指導課程，引導學生根據創業人才的要求，轉變就業觀念，處理好創業與專業學習，創業和創新學習的關系。教學改革的探索是一個長期的任重道遠的過程，傳統的教學方法忽視了學生創新能力的培養。科學理論、創新思維來自于實踐，又服務于實踐，只有打破傳統的教學方式、開展課程的研究性教學和實踐教學改革，真正提高學生的學習積極性和科研創新能力，把學生培養具有較強的自我發展能力和非常強的實踐應用能力，以及跟蹤掌握本領域新理論、新知識、新技術的能力，能在信息產業技術領域內，從事各種設計、開發、測試、維護、項目管理的計算機高級人才。本校學生畢業后可在企事業單位從事包括嵌入式軟件開發、礦山數字化工程、監控軟件設計、物聯網工程等實際工程的開發、測試、維護和管理等方面的工作。能根據項目需要自主學習并提升級自身的理論知識體系。我們還要在今后的教改中，及時學習跟進新理念，在教改實踐中不斷吸取經驗，以期望培養的學生能夠更加適應社會，成為符合科學技術和社會發展需要的高品質和創新型人才。

作者：于瓅 陸奎 單位：安徽理工大學 計算機科學與工程學院