引論：我們?yōu)槟砹?篇計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新研究范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新研究:完善示范中心平臺(tái)建設(shè),培養(yǎng)計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新人才
作者簡(jiǎn)介：周世杰，男，副教授，研究方向?yàn)榉植际接?jì)算、信息安全和RFID；秦志光，男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樾畔踩?；邢建川，男，副教授，研究方向?yàn)榉植际接?jì)算、集群系統(tǒng)、Petri網(wǎng)建模與分析、工作流管理等。
摘 要：從分析部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的任務(wù)入手，提出示范中心平臺(tái)應(yīng)包括計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心和具有學(xué)校特色的工程實(shí)踐平臺(tái)兩個(gè)部分。介紹電子科技大學(xué)部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心平臺(tái)建設(shè)的實(shí)踐工作，并對(duì)具有顯著特色的建設(shè)競(jìng)賽中心、學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心、軟件工程技術(shù)中心和IBM大型主機(jī)技術(shù)中心等進(jìn)行了詳細(xì)闡述。
關(guān)鍵詞：示范中心；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；創(chuàng)新人才培養(yǎng)
1 研究背景
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心往往被視為理論教學(xué)的補(bǔ)充，是學(xué)生完成理論驗(yàn)證的環(huán)境或開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。因此，它往往是扁平化的組織結(jié)構(gòu)：實(shí)驗(yàn)中心包括若干實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)小組，每個(gè)小組由一位或多位實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師構(gòu)成，每位實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師分別負(fù)責(zé)一門或多門實(shí)驗(yàn)課程[1]。在這種扁平化結(jié)構(gòu)之下，實(shí)驗(yàn)中心的任務(wù)當(dāng)然主要是滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。
但是，隨著社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才需求的變化，實(shí)驗(yàn)中心在培養(yǎng)工程創(chuàng)新人才方面的作用愈加明顯。部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)目標(biāo)，是以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)為基礎(chǔ)，以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心，依托教學(xué)和科研的人才資源優(yōu)勢(shì)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，使中心成為設(shè)備先進(jìn)、資源共享、開放管理，滿足本科、研究生、專業(yè)和非專業(yè)不同對(duì)象、層次實(shí)驗(yàn)需求的大型實(shí)踐教學(xué)基地和工程創(chuàng)新人才的培養(yǎng)基地[2]。
因此，作為部級(jí)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，除了完成基本的計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)之外，也承擔(dān)著培養(yǎng)計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新人才的任務(wù)。探索部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的新型組織架構(gòu)，對(duì)于發(fā)揮示范中心在計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新人才方面的作用極為重要[3]。
2 部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心平臺(tái)構(gòu)成
從部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的基本任務(wù)來看，主要包括兩個(gè)部分：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)及學(xué)生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)[4]。因此，從組織結(jié)構(gòu)來看，部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心應(yīng)該包括計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心和具有工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)功能的工程實(shí)踐平臺(tái)。圖1為示范中心的平臺(tái)架構(gòu)。
1) 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心。
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心除完成基本的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)之外，也必須注重學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，實(shí)驗(yàn)中心不能簡(jiǎn)單地按照“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師―實(shí)驗(yàn)課程”的模式來建設(shè)，而應(yīng)該以專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的方式來管理。專業(yè)實(shí)驗(yàn)室可以按照課程或課程群來組建，基本任務(wù)是以教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，完成多層次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)任務(wù)，如基本型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)。
以電子科技大學(xué)部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為例，其下設(shè)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心主要由下屬的13個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室(嵌入式系統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、軟件工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字媒體專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、信息及網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、微機(jī)原理與接口及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)室、語言與算法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)據(jù)庫(kù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、編譯與形式語言實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室等)組成。專業(yè)實(shí)驗(yàn)室涉及的實(shí)驗(yàn)課程包含程序設(shè)計(jì)語言、離散數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、匯編語言、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)字邏輯、編譯技術(shù)、微機(jī)原理與接口、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程、數(shù)據(jù)挖掘等幾十門計(jì)算機(jī)學(xué)科的主要專業(yè)知識(shí)課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)以及相應(yīng)的綜合課程設(shè)計(jì)(獨(dú)立設(shè)課)。各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)基礎(chǔ)型、綜合型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的建設(shè)、開發(fā)和指導(dǎo)工作。
(1) 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。指應(yīng)知應(yīng)會(huì)等原理性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對(duì)原理、算法的理解和設(shè)計(jì)能力?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)的目的是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。
(2) 綜合型實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生結(jié)合一門課程的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，甚至綜合多門相關(guān)課程，完成一個(gè)較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，難度較大。在這種實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生要具有多方面的知識(shí)，即鞏固前面實(shí)驗(yàn)階段的學(xué)習(xí)成果，能夠融合實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法及相關(guān)的理論知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行判斷、歸納與分析，能綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)分析問題和解決問題。
(3) 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。為開放式教學(xué)方式，由學(xué)生獨(dú)立或與指導(dǎo)教師共同擬定設(shè)計(jì)題目和設(shè)計(jì)目標(biāo)，并獨(dú)立完成，難度大，具有探索性、創(chuàng)新性。該類實(shí)驗(yàn)注重科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中感受知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展的過程，享受知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的成就感。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐研究的能力，使學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力得到的鍛煉與提高。
通過專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的方式組織和管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有助于拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的范圍，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，為培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力提供支持。
2) 工程實(shí)踐平臺(tái)。
工程實(shí)踐平臺(tái)以提高本科生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)為目標(biāo)。因此必須建立在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)之上，整合科研重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、科研項(xiàng)目、科研成果等，形成有利于學(xué)生工程能力提高的環(huán)境。一般來說，工程實(shí)踐平臺(tái)采用工程實(shí)踐項(xiàng)目方式指導(dǎo)學(xué)生開展課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，利用社會(huì)資源，將理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、工程、科研、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新有機(jī)結(jié)合起來。同時(shí)，內(nèi)容應(yīng)豐富多彩，為學(xué)生提供豐富的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目菜單，供不同層次、不同愛好的學(xué)生選擇。
以下以我校部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的工程實(shí)踐平臺(tái)為例，討論建設(shè)工程實(shí)踐平臺(tái)的重要性。
(1) 學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心。
學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心是我校部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展而設(shè)立的機(jī)構(gòu)。自成立以來，中心受到學(xué)校、學(xué)院的一貫支持和關(guān)注，奉行“理論與實(shí)踐結(jié)合，創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)并重”的理念，以“加強(qiáng)創(chuàng)新能力實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)”為宗旨及目標(biāo)，努力提高每一個(gè)成員的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力，培養(yǎng)學(xué)生的務(wù)實(shí)開拓精神和創(chuàng)業(yè)精神，鍛造適應(yīng)未來各種挑戰(zhàn)的應(yīng)變能力。它的組織架構(gòu)如圖2所示。
學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心下屬4個(gè)企業(yè)技術(shù)俱樂部(微軟技術(shù)俱樂部、IBM技術(shù)俱樂部、騰訊技術(shù)俱樂部、維塔士俱樂部)和12個(gè)學(xué)生工作室，先后資助學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目數(shù)百項(xiàng)，已有夢(mèng)飛無線工作室、象牙塔工作室等多個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)業(yè)或入駐成都天府軟件園大學(xué)生創(chuàng)業(yè)園區(qū)。
(2) 競(jìng)賽中心。
競(jìng)賽中心的任務(wù)主要包括三個(gè)方面：競(jìng)賽培訓(xùn)、競(jìng)賽指導(dǎo)、競(jìng)賽承辦。以我校示范中心為例，其競(jìng)賽中心的組織架構(gòu)包括競(jìng)賽中心培訓(xùn)部、競(jìng)賽中心指導(dǎo)委員會(huì)和競(jìng)賽中心學(xué)生會(huì)。競(jìng)賽中心培訓(xùn)部下設(shè)ACM、信息安全、機(jī)器人、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等幾個(gè)分支，每個(gè)分支有領(lǐng)頭老師帶隊(duì)。培訓(xùn)部有日常開支活動(dòng)經(jīng)費(fèi)，主要作用是著力加強(qiáng)各競(jìng)賽方向的重視力度。競(jìng)賽中心指導(dǎo)委員會(huì)設(shè)主席1名，副主席7名，主席由主管副院長(zhǎng)兼任，副主席由各系主任兼任。競(jìng)賽中心指導(dǎo)委員會(huì)的作用主要是發(fā)動(dòng)教師參與競(jìng)賽指導(dǎo)工作。競(jìng)賽中心學(xué)生會(huì)設(shè)主席1名，副主席若干名，主要作用是兩個(gè)，一方面與競(jìng)賽中心指導(dǎo)委員會(huì)的老師進(jìn)行對(duì)接，另一方面在平時(shí)組織一些活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)競(jìng)賽的興趣。
競(jìng)賽中心的任務(wù)包括ACM程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽、電子設(shè)計(jì)(嵌入式)競(jìng)賽、信息安全競(jìng)賽、機(jī)器人足球競(jìng)賽4個(gè)賽事的競(jìng)賽組織工作。在學(xué)校及學(xué)院的支持下，示范中心負(fù)責(zé)實(shí)施了全校性質(zhì)的競(jìng)賽相關(guān)素質(zhì)公選課，將學(xué)生競(jìng)賽培養(yǎng)納入到本科培養(yǎng)大綱中。由競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)責(zé)任老師擔(dān)任主講教師，以初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)3個(gè)層次設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)課程內(nèi)容，為學(xué)生參與各類賽事奠定了良好的基礎(chǔ)。近年來，競(jìng)賽中心負(fù)責(zé)組織了全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽及信息安全和嵌入式專題競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽等各類全國(guó)性大賽，并獲得佳績(jī)。
(3) IBM中心。
我校部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心下屬IBM中心的目標(biāo)是培養(yǎng)大型機(jī)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才。IBM主機(jī)系統(tǒng)教育中心成立于2005年5月，順利進(jìn)行了IBM eServer Z900主機(jī)系統(tǒng)環(huán)境建設(shè)和主機(jī)系統(tǒng)安裝調(diào)試，使我校擁有了世界的主機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)可以提供主機(jī)系統(tǒng)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并可作為高性能計(jì)算、計(jì)算智能、系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)、智能存儲(chǔ)、并行耦合系統(tǒng)等方面的研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。2006年，中心組隊(duì)參加了“IBM大型主機(jī)技術(shù)2006校園應(yīng)用大賽”， 藍(lán)色之星隊(duì)一舉奪得該次全國(guó)大賽的較高獎(jiǎng)項(xiàng)――作品獎(jiǎng)，藍(lán)色之星Ⅱ隊(duì)勇奪優(yōu)勝獎(jiǎng)！此外，還獲得了指導(dǎo)獎(jiǎng)和表現(xiàn)獎(jiǎng)，成績(jī)名列全國(guó)各參賽高校之首。IBM主機(jī)系統(tǒng)教育中心(成都)在各方面取得的成就得到了IBM公司的高度贊賞和獎(jiǎng)勵(lì)，先后獲得了“IBM主機(jī)大學(xué)合作項(xiàng)目2006年度教書育人獎(jiǎng)”和“IBM大學(xué)合作項(xiàng)目2006年度校方支持與合作獎(jiǎng)”。
(4) 嵌入式工程中心。
嵌入式軟件工程中心將所承擔(dān)的國(guó)家863、電子發(fā)展基金、發(fā)改委、國(guó)防預(yù)研等多項(xiàng)部級(jí)嵌入式軟件項(xiàng)目及成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。針對(duì)嵌入式系統(tǒng)硬件多樣性的特點(diǎn)，提供多種不同硬件平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)版本，讓學(xué)生能夠充分領(lǐng)略不同硬件平臺(tái)開發(fā)的共性和差異性，加深對(duì)理論的理解，更加有針對(duì)性地學(xué)習(xí)掌握重難點(diǎn)知識(shí)。在此基礎(chǔ)上，衍生出了高級(jí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：將嵌入式操作系統(tǒng)移植到不同硬件平臺(tái)上。
另外，嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)涉及從底層硬件、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、操作系統(tǒng)、應(yīng)用組件到最終應(yīng)用的不同層次內(nèi)容，這是與傳統(tǒng)桌面軟件開發(fā)的主要差別所在，因此業(yè)界對(duì)嵌入式軟件開發(fā)人才的需求是多層次的，有不同側(cè)重點(diǎn)的。一個(gè)的嵌入式軟件工程師不僅要掌握編程語言、程序設(shè)計(jì)思想及方法、開發(fā)工具的使用等通用要求，還應(yīng)比桌面軟件開發(fā)工程師具有更扎實(shí)的硬件基礎(chǔ)知識(shí)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知識(shí)，也間接提高了嵌入式軟件開發(fā)的門檻?；谶@樣的考慮，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋了嵌入式微處理器編程、設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)、嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)應(yīng)用、嵌入式操作系統(tǒng)綜合應(yīng)用、嵌入式操作系統(tǒng)移植、綜合應(yīng)用開發(fā)等不同層次和難度的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，適應(yīng)不同層次嵌入式知識(shí)學(xué)習(xí)和軟件開發(fā)能力培養(yǎng)的需要。這些實(shí)驗(yàn)不是一次性地要求學(xué)生做，而是配合不同課程內(nèi)容的變化，由簡(jiǎn)到難、逐步推進(jìn)，配合本科嵌入式課程、綜合課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科研項(xiàng)目使用。
3 示范中心平臺(tái)建設(shè)的建議
1) 加強(qiáng)示范中心平臺(tái)的信息化建設(shè)。
雖然各個(gè)學(xué)校的計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)示范中心會(huì)有不同的功能定位，但基本任務(wù)都是為全校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和專業(yè)教學(xué)服務(wù)。與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心相比，其規(guī)模大、人員多，且可供使用的實(shí)驗(yàn)資源豐富。因此，必須加強(qiáng)示范中心平臺(tái)的信息化建設(shè)，提高示范中心平臺(tái)的管理效率，實(shí)現(xiàn)示范中心資源貢獻(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)科學(xué)、合理的管理[5]。例如，如果能夠開發(fā)并應(yīng)用“實(shí)驗(yàn)報(bào)告防抄襲系統(tǒng)”，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的無紙化管理，節(jié)約成本，也可以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中心平臺(tái)的利用和有效管理。而示范中心統(tǒng)一信息化管理平臺(tái)不僅可以整合實(shí)驗(yàn)中心資源，也可以提高示范中心資源在高校之間的共享效率。
2) 結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展，建設(shè)新的工程實(shí)踐平臺(tái)。
計(jì)算機(jī)學(xué)科的發(fā)展會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生工程實(shí)踐能力提出新的要求。為此，示范中心平臺(tái)建設(shè)也必須滿足計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的需要，不斷更新或建設(shè)新的工程實(shí)踐平臺(tái)[6]。以我校部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為例，考慮到近幾年計(jì)算機(jī)學(xué)科中云計(jì)算的發(fā)展，示范中心投入30余萬元，購(gòu)置了云計(jì)算平臺(tái)，成立了云計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)學(xué)生在云計(jì)算領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，并負(fù)責(zé)組織學(xué)生參加各類云計(jì)算競(jìng)賽。目前，該實(shí)驗(yàn)室已形成了定期學(xué)術(shù)講座，邀請(qǐng)企業(yè)人員參與討論，參與VMware云計(jì)算大賽等常規(guī)機(jī)制，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同樣，考慮到計(jì)算機(jī)學(xué)科中機(jī)器人應(yīng)用的廣泛性，示范中心投入20余萬元，購(gòu)置了安保機(jī)器人以及各類機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)，并成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)器人領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，并負(fù)責(zé)組織學(xué)生參加各類機(jī)器人競(jìng)賽。
此外，考慮到信息安全、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也可以在示范中心中建設(shè)相應(yīng)的工程實(shí)踐平臺(tái)，為學(xué)生參與相關(guān)工程實(shí)踐提供環(huán)境。
3) 積極開展產(chǎn)學(xué)研合作，成立校企聯(lián)合工程實(shí)踐平臺(tái)。
計(jì)算機(jī)專業(yè)具有非常強(qiáng)的工程應(yīng)用特色。因此，計(jì)算機(jī)專業(yè)所培養(yǎng)的學(xué)生必須滿足企業(yè)的需要。在搭建工程實(shí)踐平臺(tái)時(shí)，示范中心如果能夠充分結(jié)合企業(yè)的需要，建設(shè)校企聯(lián)合工程實(shí)踐平臺(tái)(如校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、校企工程訓(xùn)練中心或?qū)嵺`中心等)，將有助于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，從而更好地滿足企業(yè)需要。
4 結(jié)語
作為部級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，在滿足基本實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)上，還必須承擔(dān)培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的任務(wù)。其中，搭建符合需要的實(shí)踐平臺(tái)是開展工程實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)。作為示范中心平臺(tái)的重要組成部分之一，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心在實(shí)踐教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生基本技能中發(fā)揮了極大作用。同樣，建設(shè)符合高校計(jì)算機(jī)學(xué)科特色和人才培養(yǎng)目標(biāo)的工程實(shí)踐平臺(tái)，將有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。因此，國(guó)家必須加大對(duì)示范中心建設(shè)的投入，建設(shè)滿足學(xué)科需要和發(fā)展的高水平示范中心平臺(tái)，使示范中心在培養(yǎng)高素質(zhì)計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新人才中發(fā)揮更大的作用。
計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新研究:計(jì)算機(jī)工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐
摘要:本文分析計(jì)算機(jī)工程專業(yè)課程教學(xué)中存在的主要問題,圍繞如何面向?qū)嶋H應(yīng)用、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、改善教學(xué)方法以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法的創(chuàng)新等教學(xué)中的關(guān)鍵因素進(jìn)行了研究,提出行之有效的提高教學(xué)質(zhì)量的方法,即以ISP技術(shù)為主線改革計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容;采用案例教學(xué)法作為計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)的主要方法。實(shí)踐表明這些探索與實(shí)踐在提高學(xué)生的動(dòng)手能力、增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)以適應(yīng)新形勢(shì)下培養(yǎng)創(chuàng)新性人才方面取得較好的效果。
關(guān)鍵詞:ISP技術(shù);課程體系;質(zhì)量工程;創(chuàng)新意識(shí);案例教學(xué)法
隨著計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展,新技術(shù)與方法已在工程實(shí)踐中廣泛應(yīng)用,但目前許多高等院校計(jì)算機(jī)硬件課程的教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際脫節(jié),教學(xué)體系設(shè)置和教學(xué)方法無法滿足培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求。在我國(guó)高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)中,普遍存在重視計(jì)算機(jī)軟件方面知識(shí)的學(xué)習(xí)和培養(yǎng),忽視對(duì)計(jì)算機(jī)硬件方面知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐,特別是在硬件工程方面,學(xué)生得到的訓(xùn)練更少,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際能力更無從談起;盡管目前許多硬件課程的設(shè)置與歐美等計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的課程設(shè)置接近,但教學(xué)知識(shí)體系、內(nèi)容及教學(xué)方法等有許多需要斟酌的地方,教學(xué)內(nèi)容無法適應(yīng)時(shí)代的需求,有些與現(xiàn)實(shí)嚴(yán)重脫離,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高,學(xué)習(xí)效果不好。
目前正在高校實(shí)施的高等教育質(zhì)量工程,重點(diǎn)在于提高學(xué)生的動(dòng)手能力、增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí),為我國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新性國(guó)家打下基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),有必要對(duì)高等教育課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行改革,以適應(yīng)新形勢(shì)下培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的需要。由于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展迅速,各種新技術(shù)和方法不斷涌現(xiàn),計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法更應(yīng)不斷地調(diào)整和更新。
1現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
大多數(shù)高等院校計(jì)算機(jī)本科專業(yè)涉及的硬件教學(xué)課程主要有“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“單片機(jī)”、“嵌入式系統(tǒng)”等,在新形勢(shì)下部分課程內(nèi)容設(shè)置顯得不夠合理,部分教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié),影響了教學(xué)效果,無法滿足教學(xué)大綱中要求的動(dòng)手能力培養(yǎng),更無法有效培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新意識(shí)。
目前,作為計(jì)算機(jī)教學(xué)重要專業(yè)基礎(chǔ)課程的“數(shù)字邏輯”,要求學(xué)生掌握組合邏輯、時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法,研究對(duì)象主要是分立元件、通用中小規(guī)模集成電路及基本的可編程器件等,介紹的方法也以傳統(tǒng)方法為主,已無法適應(yīng)目前應(yīng)用的需要;作為專業(yè)主干課程的“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”,主要內(nèi)容是討論計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)、各功能部件原理及設(shè)計(jì)方法,同時(shí)介紹當(dāng)前的新技術(shù)、新方法,目的是讓同學(xué)們熟悉計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu),為以后應(yīng)用和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。目前大家普遍采用的教材在部件設(shè)計(jì)中討論的方法主要是硬布線邏輯或微程序設(shè)計(jì)方法:硬布線邏輯運(yùn)行速度高,但缺乏靈活性;微程序設(shè)計(jì)方法有一定的靈活性,但資源占用多,運(yùn)行速度慢。盡管這兩種方法對(duì)于理解計(jì)算機(jī)組成原理不失為一種較好的選擇,但由于缺乏實(shí)際應(yīng)用背景,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣受到影響,教學(xué)效果也大打折扣,提高學(xué)生的動(dòng)手能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)更是無從談起?！皡R編語言程序設(shè)計(jì)”課程也存在類似尷尬,討論以16位個(gè)人計(jì)算機(jī)為背景的匯編語言程序設(shè)計(jì)知識(shí),適合入門和了解基本原理,但與“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程一樣,由于缺乏實(shí)際應(yīng)用背景,教學(xué)目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)。
隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)、系統(tǒng)編程(ISP)、片上系統(tǒng)(SOC)等技術(shù)的發(fā)展,32位個(gè)人計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已很成熟,多核64位計(jì)算機(jī)應(yīng)用也將逐步成為主流。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要較強(qiáng)的軟硬件知識(shí)綜合應(yīng)用能力,因此在計(jì)算機(jī)硬件課程的教學(xué)中應(yīng)加大相關(guān)新技術(shù)的比例,并根據(jù)實(shí)際及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。國(guó)外許多知名高校本科專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)作了適時(shí)調(diào)整,如麻省理工學(xué)院非常注重學(xué)生的設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng),為此專門開設(shè)了“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程,要求學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)中自主設(shè)計(jì)ALU、單指令周期CPU、多指令周期CPU乃至流水線32位Mips CPU和Cache;斯坦福大學(xué)也有相似的課程和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié);加州大學(xué)伯克利分校和楊百翰大學(xué)在基于可編程邏輯的超級(jí)計(jì)算機(jī)研制方面也有大量成果。
當(dāng)前在國(guó)內(nèi),案例教學(xué)已被越來越多的人所接受,尤其是在一些法學(xué)、工商管理類高校已經(jīng)開始廣泛運(yùn)用。案例教學(xué)法是一種動(dòng)態(tài)的、開放的教學(xué)方法,目標(biāo)是解決學(xué)生如何用更有效的方式獲得知識(shí)以提高應(yīng)用能力的問題。案例教學(xué)法具有綜合性、交互性、啟發(fā)性、針對(duì)性和可操作性等多種特征,它的使用大大縮短了教學(xué)理論與實(shí)際應(yīng)用之間的差距,同時(shí)對(duì)教師的教學(xué)觀念產(chǎn)生了重大的影響。鑒于計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合緊密的特點(diǎn),教學(xué)中尤其適合案例式教學(xué)。目前在國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)中,案例教學(xué)還處于一個(gè)起步階段,主要表現(xiàn)在:案例教學(xué)比例不夠,沒有形成完整的體系;案例數(shù)量不足,質(zhì)量欠缺;許多高校盡管重視案例教學(xué)的應(yīng)用,但是在案例的搜集、整理與分析等方面相對(duì)滯后;案例陳舊,缺乏代表性等。
2以ISP技術(shù)為主線改革計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容
計(jì)算機(jī)本科專業(yè)涉及的硬件教學(xué)課程按合理教學(xué)順序一般為“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“單片機(jī)”、“嵌入式系統(tǒng)”等,一些課程可以在時(shí)間上重疊,如“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計(jì)”等。
由于ISP、EDA技術(shù)可以靈活地開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的硬件產(chǎn)品,是目前工程實(shí)踐領(lǐng)域和芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域運(yùn)用最廣泛也是最有應(yīng)用前景的技術(shù),因此在計(jì)算機(jī)硬件課程的教學(xué)中應(yīng)該把相關(guān)技術(shù)列為重要內(nèi)容,即以ISP、SOC技術(shù)為主線,使相關(guān)課程形成一個(gè)完整的體系,達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的目的。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),在“數(shù)字邏輯”課程中,應(yīng)大幅增加可編程邏輯技術(shù)的比重,重點(diǎn)討論用EDA方法,利用ISP技術(shù)、SOC技術(shù)設(shè)計(jì)IP核的方法,使學(xué)生對(duì)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)有一個(gè)的理解,并具備基本的實(shí)踐能力;在“計(jì)算機(jī)組成原理”課程中增加計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)原理和實(shí)踐的內(nèi)容,也可考慮再單獨(dú)增加一門計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)課程以替代目前“計(jì)算機(jī)組成原理”課程設(shè)計(jì),在該課程中重點(diǎn)討論如何采用EDA方法,利用ISP技術(shù)、SOC技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)各部件如CPU、Cache等,通過實(shí)際應(yīng)用和實(shí)踐進(jìn)一步加深對(duì)相關(guān)技術(shù)的理解和掌握。
在“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程可以考慮以16位計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)入門,以討論32位計(jì)算機(jī)的應(yīng)用為重點(diǎn)。相應(yīng)的,作為“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的先行課程,“匯編語言程序設(shè)計(jì)”課程也應(yīng)把相應(yīng)的內(nèi)容整體提升到32位,考慮到學(xué)習(xí)過程的先易后難,可以先介紹16位匯編語言程序設(shè)計(jì)知識(shí)作為入門,再對(duì)32位匯編語言程序設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容展開。
單片機(jī)系統(tǒng)本質(zhì)上也是嵌入式系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)是針對(duì)應(yīng)用或用戶定制的完整、高效的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要較強(qiáng)的操作系統(tǒng)原理、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)方面知識(shí)的綜合應(yīng)用能力,其中特別是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力可以通過以上幾門硬件課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)逐步培養(yǎng),因此相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注意銜接,同時(shí)遵循先易后難的原則,面向?qū)嶋H應(yīng)用,以提高動(dòng)手能力、增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)為目的。
針對(duì)實(shí)踐教學(xué),目前相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及內(nèi)容固定,大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步驟程式化,許多同學(xué)按教學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃做完實(shí)驗(yàn),仍然無法充分理解課程的主要內(nèi)容,無法真正擁有教學(xué)大綱所要求的動(dòng)手能力。更重要的是計(jì)算機(jī)技術(shù)一直處于高速發(fā)展中,高等院校的計(jì)算機(jī)教學(xué)理應(yīng)不斷地適應(yīng)這種要求,相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)適時(shí)地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。解決問題的一個(gè)好思路是利用ISP、SOC技術(shù)開發(fā)出一種內(nèi)容可定制的硬件課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),由于作為控制對(duì)象的外圍電路是相同或相近的,可以設(shè)計(jì)為通用模塊,而實(shí)驗(yàn)平臺(tái)控制部分則可以利用可編程邏輯改變,以適應(yīng)不同的課程。如控制部分設(shè)計(jì)為基本CPU即可做“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn);控制部分設(shè)計(jì)為單片機(jī)即可做“單片機(jī)”課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn);甚至控制部分可以設(shè)計(jì)為個(gè)人計(jì)算機(jī)CPU,配合有關(guān)的接口電路,即可做“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)等。
在我院的計(jì)算機(jī)本科專業(yè)相關(guān)硬件課程教學(xué)實(shí)踐中,我們已作出了一些有益的探索,如我院“數(shù)字邏輯”教學(xué)大綱已在近年作過相應(yīng)調(diào)整,EDA技術(shù)、可編程技術(shù)的理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的比例從原來的20%增加到60%以上,經(jīng)過多年的建設(shè),“數(shù)字邏輯”課程在今年被評(píng)定為“湖北省精品課程”;在“計(jì)算機(jī)組成原理”課程中引入利用ISP技術(shù)設(shè)計(jì)CPU軟核等教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容;“匯編語言程序設(shè)計(jì)”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中也增加了32位計(jì)算機(jī)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和討論,新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以進(jìn)行32位的相關(guān)實(shí)驗(yàn)等,這些安排增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性也明顯提高了。
3采用案例教學(xué)法作為計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)的主要方法
案例教學(xué)法是一種事半功倍的教學(xué)方法,在教學(xué)過程中圍繞事先精選的典型的、具有工程背景的實(shí)際案例進(jìn)行討論,可以為同學(xué)們模擬實(shí)際應(yīng)用的場(chǎng)景,獲得近似于實(shí)戰(zhàn)的經(jīng)驗(yàn)。為完成設(shè)計(jì)目標(biāo),同學(xué)們自然會(huì)自己主動(dòng)學(xué)習(xí),在這一過程中掌握知識(shí),并學(xué)會(huì)應(yīng)用知識(shí),提高解決問題的能力;也能通過用不同的途徑解決問題,培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。這樣教師在授課中可以把精力集中于教學(xué)內(nèi)容的總體把握上,而不需要過分在知識(shí)細(xì)節(jié)上消耗時(shí)間,提高了教學(xué)效率。
案例教學(xué)法關(guān)鍵在于選擇合適的案例,案例首先必須有代表性和實(shí)時(shí)性,必須是實(shí)踐中的典型應(yīng)用實(shí)例。在實(shí)踐中應(yīng)用的幾率高,具有普遍意義,這樣的實(shí)例在教學(xué)過程中值得花費(fèi)精力討論和設(shè)計(jì),才是有意義的。同樣重要的是案例需具有實(shí)際工程背景,學(xué)生可以面對(duì)具體的實(shí)際問題和特定的環(huán)境,有針對(duì)性地通過自主學(xué)習(xí)和思考進(jìn)行設(shè)計(jì),培養(yǎng)實(shí)際解決問題的能力。
案例還應(yīng)該形成相對(duì)固定的案例集,并具備一定的開放性,應(yīng)定期對(duì)案例集進(jìn)行評(píng)估,剔除一些過時(shí)的案例,增加一些新的典型應(yīng)用實(shí)例。這樣就保障了案例的典型性、實(shí)時(shí)性及工程背景。
在教學(xué)實(shí)踐中,我們把案例教學(xué)法作為主要方法,并把案例分為4類:一是問題評(píng)論型,給出問題和解決問題的方案,讓學(xué)生去評(píng)價(jià);二是分析實(shí)現(xiàn)型,不給出解決方案,要求學(xué)生討論分析以提出方案;三是實(shí)際模擬型,是指在教學(xué)過程中依據(jù)教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生分別充當(dāng)不同的角色,進(jìn)行模擬性的實(shí)踐活動(dòng);四是發(fā)展開放型,通過案例發(fā)現(xiàn)新的理論生長(zhǎng)點(diǎn),討論相關(guān)理論的發(fā)展趨勢(shì)。我院在相關(guān)課堂教學(xué)中采用的部分案例如表1所示。
在“數(shù)字邏輯”、“計(jì)算機(jī)組成原理”等課程的重點(diǎn)章節(jié)教學(xué)中,我們通過采用上述案例法,調(diào)動(dòng)學(xué)生成為積極參與者,而不是消極被動(dòng)的聽眾,在案例學(xué)習(xí)和討論中,鼓勵(lì)學(xué)生提出更多解決問題的辦法,在課堂上營(yíng)造出積極發(fā)表意見和爭(zhēng)論的氣氛。這樣提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,教學(xué)效果有明顯改善,學(xué)生的動(dòng)手能力有了顯著增強(qiáng)。教學(xué)改革后前后數(shù)據(jù)比較如表2所示。
4總結(jié)
為實(shí)現(xiàn)面向?qū)嶋H應(yīng)用提高學(xué)生動(dòng)手能力、增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、確定完整合理的計(jì)算機(jī)本科專業(yè)硬件理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)體系的目的,我們提出了以ISP技術(shù)為主線的計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)改革方案。它的主要內(nèi)容為兩方面:一是調(diào)整現(xiàn)有教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容,如在“數(shù)字邏輯”、“計(jì)算機(jī)組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等課程中以“數(shù)字邏輯”課程為先導(dǎo),以ISP、SOC技術(shù)為主線貫穿于各相關(guān)課程教學(xué)過程中;在“匯編語言程序設(shè)計(jì)”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”等課程中把主要內(nèi)容提升到32位等。二是在教學(xué)中運(yùn)用案例法,使學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體,形成學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)和探索性學(xué)習(xí)的開放型學(xué)習(xí)氛圍。充分發(fā)揮案例教學(xué)有利于提高學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力、有利于促使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、有利于促使學(xué)生學(xué)會(huì)溝通與合作的優(yōu)勢(shì)。
實(shí)踐表明以ISP技術(shù)為主線的計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)改革,符合國(guó)家高等質(zhì)量工程建設(shè)中培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的規(guī)劃,有效地增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。我們也意識(shí)到計(jì)算機(jī)工程教學(xué)是一個(gè)復(fù)雜的過程,牽涉到許多方面,我們將在實(shí)踐中探索教學(xué)規(guī)律,不斷提高教學(xué)水平,進(jìn)一步改善教學(xué)效果。
計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新研究:計(jì)算機(jī)工程型人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新與實(shí)踐
摘要:隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整,本科高校計(jì)算機(jī)工程型人才培養(yǎng)必須面向市場(chǎng)和社會(huì)辦學(xué),通過與企業(yè)的緊密合作,探索并創(chuàng)新校企合作教育模式。合作教育模式是以本科教學(xué)為根基,以校企合作共建實(shí)踐教學(xué)基地為載體,以共同組織教學(xué)和管理為手段,以實(shí)現(xiàn)學(xué)生就業(yè)和企業(yè)招聘到合格員工為目標(biāo),最終實(shí)現(xiàn)校企雙贏。
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)工程;校企合作;人才培養(yǎng)模式
1引言
近年來,我國(guó)各計(jì)算機(jī)專業(yè)院校為社會(huì)培養(yǎng)了大量的本科畢業(yè)生,但所培養(yǎng)的學(xué)生在知識(shí)、能力、素質(zhì)方面和社會(huì)目標(biāo)需求存在一定差距,人才培養(yǎng)目標(biāo)與市場(chǎng)需求之間嚴(yán)重失衡,出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性就業(yè)困難。原因在于我們的計(jì)算機(jī)專業(yè)在培養(yǎng)方案的制定與實(shí)施過程中跟不上信息技術(shù)的飛速發(fā)展,而傳統(tǒng)的教學(xué)模式一時(shí)又難于改變,實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)嚴(yán)重滯后。西安郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)系在當(dāng)前金融海嘯嚴(yán)重影響的形勢(shì)下,仍然保持了往年一樣較高的就業(yè)率,得益于連續(xù)四年的艱苦探索,特別是在構(gòu)建適應(yīng)社會(huì)需要的計(jì)算機(jī)工程型人才,創(chuàng)新校企互利雙贏的合作教育模式方面所進(jìn)行的嘗試。
2堅(jiān)持培養(yǎng)目標(biāo)與企業(yè)需求相統(tǒng)一的人才培養(yǎng)方案
符合計(jì)算機(jī)工程型人才培養(yǎng)的教育理念和教學(xué)指導(dǎo)思想是:傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力和提高素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展,注重對(duì)學(xué)生探索精神、科學(xué)思維、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是:能夠滿足新興技術(shù)發(fā)展的需要,具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和較高的綜合素質(zhì)、具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和適應(yīng)性、具備解決工程實(shí)際問題能力的現(xiàn)場(chǎng)工程師。計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用型本科人才融合了傳統(tǒng)本科的基礎(chǔ)知識(shí)寬厚、綜合素質(zhì)較高、具有可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?以及面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)、管理及時(shí)線的實(shí)際應(yīng)用能力。
重視基礎(chǔ)理論的教學(xué),拓寬學(xué)生的知識(shí)面,加強(qiáng)專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用性部分,把應(yīng)用性環(huán)節(jié)滲透到教學(xué)的全過程,強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng),突出理論教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用的相互滲透和融合,堅(jiān)持工程科學(xué)教育與工程實(shí)踐訓(xùn)練并重,通過產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合,逐步建立起科學(xué)合理的計(jì)算機(jī)工程型本科人才的課程體系和培養(yǎng)方案。
3面向市場(chǎng)建立以需求為導(dǎo)向的動(dòng)態(tài)教學(xué)機(jī)制
計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)必須以社會(huì)需求為導(dǎo)向,高度重視學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)。西郵計(jì)算機(jī)系根據(jù)企業(yè)需求,采取了靈活彈性的專業(yè)選修課設(shè)置、考核與管理模式,加大了各專業(yè)培養(yǎng)方案中集中實(shí)踐環(huán)節(jié),包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié),都制定了嚴(yán)格規(guī)范的指導(dǎo)書或?qū)嵤┘?xì)則。為了加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系與溝通,計(jì)算機(jī)系與西安高新開發(fā)區(qū)、北京中關(guān)村軟件園、深圳市軟件園建立了長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作關(guān)系,成為園區(qū)的人才培養(yǎng)基地。通過與園區(qū)中大量企業(yè)的合作,根據(jù)來自企業(yè)的需求信息,及時(shí)對(duì)培養(yǎng)方案進(jìn)行充實(shí)調(diào)整。如企業(yè)對(duì)學(xué)生的語言交流能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等有一定要求,就以選修課的形式開出“IT職業(yè)規(guī)劃與職業(yè)化塑造”課程,聘請(qǐng)企業(yè)人力資源經(jīng)理、項(xiàng)目經(jīng)理到校為學(xué)生授課。這些調(diào)整和合作得到了企業(yè)的認(rèn)可與支持,取得了很好的效果。
2007年,計(jì)算機(jī)系與廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司成立了“周立功3+1創(chuàng)新教育實(shí)驗(yàn)班”,前三年按照學(xué)校的教學(xué)計(jì)劃培養(yǎng),大四第四學(xué)年學(xué)習(xí)企業(yè)的課程,學(xué)校通過課程置換,承認(rèn)學(xué)生所獲得的學(xué)分,畢業(yè)后到企業(yè)任職,大多數(shù)同學(xué)獲得了高新聘用,許多同學(xué)畢業(yè)后都成為公司的核心骨干。
4建立多位一體的學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)體系
知識(shí)、能力和素質(zhì)是工程應(yīng)用型人才必須具備的三大要素,而能力和素質(zhì)的培養(yǎng)只有通過大量的實(shí)踐活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。除了加強(qiáng)傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的組織管理和質(zhì)量保障外,計(jì)算機(jī)系積極開展了實(shí)驗(yàn)室開放工作。各個(gè)實(shí)驗(yàn)室在完成正常課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)等任務(wù)的同時(shí),全天為學(xué)生開放。每門課程都開發(fā)了供學(xué)生在開放實(shí)驗(yàn)中選做的綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,既解決了正常課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足的問題,又為學(xué)生綜合使用所學(xué)知識(shí)創(chuàng)造性地開展實(shí)驗(yàn)研究工作提供了條件。
計(jì)算機(jī)系還成立了十余個(gè)課外科技活動(dòng)興趣小組,由實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)學(xué)生的課外科技活動(dòng)的組織與管理工作,主要有“嵌入式系統(tǒng)興趣小組”、“FPGA興趣小組”、“多媒體制作興趣小組”、“網(wǎng)頁(yè)制作及組網(wǎng)興趣小組”、“計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)興趣小組”等。一個(gè)興趣小組常常出現(xiàn)數(shù)百學(xué)生報(bào)名的可喜景象。近年來,學(xué)生課外科技活動(dòng)項(xiàng)目在陜西省電子競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽、“挑戰(zhàn)杯”以及各類企業(yè)或行業(yè)比賽中獲得了的成績(jī)。多位一體的學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)體系為提高學(xué)生的能力和素質(zhì)起到了不可估量的作用。積極參加開放實(shí)驗(yàn)或科技活動(dòng),學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力得到了用人單位的好評(píng)和肯定。
5與企業(yè)共建校企合作雙贏實(shí)踐教學(xué)基地
計(jì)算機(jī)系特別重視與企業(yè)建立校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地,在實(shí)習(xí)基地的建設(shè)上,采取了內(nèi)外結(jié)合、校企互動(dòng)、訂制培養(yǎng)、就業(yè)對(duì)接的方式:同一家企業(yè),既在校內(nèi)建立實(shí)習(xí)基地,又是學(xué)院的校外實(shí)習(xí)基地,校內(nèi)校外功能對(duì)接,互為補(bǔ)充;校企雙方共同參與管理,各有所側(cè)重;實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)和課程內(nèi)容根據(jù)企業(yè)用人要求設(shè)置和調(diào)整,校外實(shí)習(xí)是校內(nèi)實(shí)訓(xùn)的銜接和延續(xù);最終實(shí)習(xí)考核的結(jié)果以在企業(yè)就業(yè)為目標(biāo),以勝任企業(yè)要求成為合格的職業(yè)人為檢驗(yàn)。
以雙基地合作伙伴北京神州數(shù)碼融信軟件公司為例,雙方的合作關(guān)系為:校內(nèi)實(shí)習(xí)基地由學(xué)院提供實(shí)驗(yàn)設(shè)施和場(chǎng)地,企業(yè)承擔(dān)教學(xué)費(fèi)用。有意參加培訓(xùn)的學(xué)生先由企業(yè)招聘,再根據(jù)企業(yè)的要求,與企業(yè)共同組織通過筆試和面試的學(xué)生前期培訓(xùn)。培訓(xùn)從大三暑假開始到大四上學(xué)期,利用業(yè)余時(shí)間完成及時(shí)階段的技術(shù)培訓(xùn)。期間學(xué)生具有雙重身份,既是西安郵電學(xué)院的學(xué)生,又是神州數(shù)碼的見習(xí)員工。在校內(nèi)實(shí)習(xí)基地培訓(xùn)經(jīng)考核通過者將成為企業(yè)的見習(xí)工程師,進(jìn)入第二階段,到企業(yè)校外實(shí)習(xí)基參加真實(shí)項(xiàng)目實(shí)習(xí)。參加項(xiàng)目?jī)蓚€(gè)月后進(jìn)行適崗度考核,通過后將成為神州數(shù)碼的正式員工。企業(yè)為不被錄用的學(xué)生出具見習(xí)表現(xiàn)證明,以便重新求職。被錄取者繼續(xù)參與企業(yè)開發(fā)項(xiàng)目,同時(shí)在企業(yè)完成畢業(yè)設(shè)計(jì),在學(xué)校通過答辯,畢業(yè)后正式入職。
6吸收社會(huì)和企業(yè)資源參與實(shí)踐教學(xué)和培訓(xùn)
目前教育體系下培養(yǎng)出來的學(xué)生雖然具備了比較扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和一定的實(shí)踐能力,但在新技術(shù)、新工具的使用、企業(yè)真實(shí)環(huán)境下工作流程與管理模式的了解以及必備的職業(yè)素養(yǎng)等方面都存在一定的差距。因此,必須開放辦學(xué),吸收社會(huì)資源和企業(yè)參與。例如,學(xué)校近年來與西安高新開發(fā)區(qū)、北京中關(guān)村軟件園的多家企業(yè)就軟件開發(fā)與測(cè)試人才的合作教育模式進(jìn)行了探討,與企業(yè)合作開展各種面向就業(yè)的培訓(xùn),使學(xué)生盡快實(shí)現(xiàn)角色轉(zhuǎn)變,滿足企業(yè)的用人需求。由于企業(yè)的參與,學(xué)校不僅迅速接軌信息產(chǎn)業(yè)日新月異的發(fā)展變化,而且還獲得了企業(yè)捐助的大量硬件設(shè)備和軟件工具,改善了辦學(xué)條件。
計(jì)算機(jī)系將國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的軟件和集成電路產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn),針對(duì)企業(yè)需要進(jìn)行課程開發(fā),并設(shè)立培訓(xùn)項(xiàng)目。大三下學(xué)期和大四上學(xué)期,學(xué)生在完成正常的培養(yǎng)方案中規(guī)定的課程外,利用業(yè)余時(shí)間在校內(nèi)完成企業(yè)所提供的有關(guān)課程的培訓(xùn),采取請(qǐng)進(jìn)來、走出去的方式,請(qǐng)企業(yè)經(jīng)理和技術(shù)總監(jiān)給學(xué)生上課,并且?guī)W(xué)生到企業(yè)體驗(yàn)實(shí)際工作流程。其中有關(guān)團(tuán)隊(duì)合作、職業(yè)素質(zhì)、企業(yè)文化等培訓(xùn)內(nèi)容,直接由企業(yè)派有關(guān)人員來授課。培訓(xùn)后,學(xué)生在企業(yè)由擁有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目的開發(fā)工作,并在企業(yè)完成生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)。這些學(xué)生絕大部分都會(huì)被企業(yè)錄用成為企業(yè)的正式員工。
7探索并創(chuàng)新校企互利雙贏的合作教育模式
計(jì)算機(jī)系積極加強(qiáng)與企業(yè)的交流與溝通,與國(guó)內(nèi)外多家不同性質(zhì)和不同規(guī)模的企業(yè)建立了合作關(guān)系,探索出“3+1創(chuàng)新教育實(shí)驗(yàn)班”、“與企業(yè)對(duì)接定制培養(yǎng)”、“企業(yè)參與以緊缺行業(yè)需求為目標(biāo)的就業(yè)培訓(xùn)”等多種校企合作方式。多種校企合作方式構(gòu)建出計(jì)算機(jī)工程型人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式――校企互利雙贏的合作教育模式,這一模式不僅具有針對(duì)不同企業(yè)的靈活性和適應(yīng)性,而且貫穿了不同方式所共有的核心內(nèi)容,都是以本科教學(xué)為根基,以校內(nèi)校外聯(lián)合實(shí)習(xí)雙基地為載體,以共同組織教學(xué)和管理為手段,以實(shí)現(xiàn)學(xué)生就業(yè)和企業(yè)招聘到合格員工為目標(biāo),最終實(shí)現(xiàn)校企雙贏。
與傳統(tǒng)教學(xué)不同,校企合作教育在教學(xué)方面注重提高學(xué)生的認(rèn)識(shí),強(qiáng)調(diào)發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性作用,變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”,培養(yǎng)學(xué)生“思想過得硬、作風(fēng)過得硬、技術(shù)過得硬”,力爭(zhēng)畢業(yè)生在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立足。同時(shí),為了提高學(xué)生動(dòng)手能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神,開展了多種具有企業(yè)特點(diǎn)的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng),采取以企業(yè)的真實(shí)項(xiàng)目作為教學(xué)案例,緊跟前沿技術(shù),并以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為學(xué)習(xí)小組,培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,使學(xué)生具備“零適應(yīng)期”的平穩(wěn)就業(yè)。
8大膽改革創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)組織模式
在與企業(yè)的合作中,需要企業(yè)參與制定實(shí)訓(xùn)課程、聯(lián)合組織教學(xué)和共同管理,組織對(duì)接培訓(xùn)并開展就業(yè)服務(wù)。這些任務(wù)的開展逐漸顯現(xiàn)了原有實(shí)踐教學(xué)體系的不足,為滿足與企業(yè)合作的需要,計(jì)算機(jī)系在實(shí)踐教學(xué)的組織形式上尋求突破,建立了“西安郵電學(xué)院IT應(yīng)用型人才實(shí)訓(xùn)中心”。實(shí)訓(xùn)中心的功能包括有窗口功能、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)改革、校企合作、就業(yè)服務(wù)、素質(zhì)教育、教師培養(yǎng)等功能,實(shí)現(xiàn)了校企合作的管理、服務(wù)和保障。
實(shí)訓(xùn)中心開展了各種就業(yè)實(shí)訓(xùn),成為學(xué)校通向社會(huì)的窗口和紐帶,開辟了學(xué)生過渡為職業(yè)人實(shí)現(xiàn)直接就業(yè)的新途徑,彌補(bǔ)了現(xiàn)行就業(yè)服務(wù)體系的不足,構(gòu)成了校企合作對(duì)接雙贏的就業(yè)特色。實(shí)訓(xùn)中心通過建立接近企業(yè)真實(shí)物理環(huán)境和管理環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室,在技術(shù)課程實(shí)訓(xùn)的過程中,貫穿了職業(yè)員工素質(zhì)養(yǎng)成教育,大學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)在本科教學(xué)中的缺失狀況在實(shí)訓(xùn)中得以改善,凸顯了計(jì)算機(jī)工程型人才培養(yǎng)的職業(yè)化特色。
9結(jié)語
西郵計(jì)算機(jī)系在探討計(jì)算機(jī)工程型人才培養(yǎng)模式的實(shí)踐中,通過培養(yǎng)方案目標(biāo)導(dǎo)向,建立動(dòng)態(tài)教學(xué)機(jī)制,搭建校企合作平臺(tái)實(shí)踐教學(xué)基地,豐富實(shí)踐能力培養(yǎng)體系,創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)組織實(shí)現(xiàn)管理和保障,逐漸形成具有自身特點(diǎn)的校企互利雙贏的合作教育模式。四年來效果顯著,學(xué)校、企業(yè)、學(xué)生三方共贏。學(xué)生更是較大的受益者,不僅能夠充分運(yùn)用所學(xué)知識(shí),實(shí)實(shí)在在掌握與日后工作對(duì)接的本領(lǐng),而且實(shí)現(xiàn)了人生價(jià)值轉(zhuǎn)換,對(duì)未來充滿信心,成為工作需要和企業(yè)搶手的人才。
計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新研究:計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新意識(shí)研究
1現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
大多數(shù)高等院校計(jì)算機(jī)本科專業(yè)涉及的硬件教學(xué)課程主要有“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“單片機(jī)”、“嵌入式系統(tǒng)”等，在新形勢(shì)下部分課程內(nèi)容設(shè)置顯得不夠合理，部分教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，影響了教學(xué)效果，無法滿足教學(xué)大綱中要求的動(dòng)手能力培養(yǎng)，更無法有效培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新意識(shí)。目前，作為計(jì)算機(jī)教學(xué)重要專業(yè)基礎(chǔ)課程的“數(shù)字邏輯”，要求學(xué)生掌握組合邏輯、時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法，研究對(duì)象主要是分立元件、通用中小規(guī)模集成電路及基本的可編程器件等，介紹的方法也以傳統(tǒng)方法為主，已無法適應(yīng)目前應(yīng)用的需要；作為專業(yè)主干課程的“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”，主要內(nèi)容是討論計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)、各功能部件原理及設(shè)計(jì)方法，同時(shí)介紹當(dāng)前的新技術(shù)、新方法，目的是讓同學(xué)們熟悉計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，為以后應(yīng)用和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。目前大家普遍采用的教材在部件設(shè)計(jì)中討論的方法主要是硬布線邏輯或微程序設(shè)計(jì)方法：硬布線邏輯運(yùn)行速度高，但缺乏靈活性；微程序設(shè)計(jì)方法有一定的靈活性，但資源占用多，運(yùn)行速度慢。盡管這兩種方法對(duì)于理解計(jì)算機(jī)組成原理不失為一種較好的選擇，但由于缺乏實(shí)際應(yīng)用背景，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣受到影響，教學(xué)效果也大打折扣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)更是無從談起。“匯編語言程序設(shè)計(jì)”課程也存在類似尷尬，討論以16位個(gè)人計(jì)算機(jī)為背景的匯編語言程序設(shè)計(jì)知識(shí)，適合入門和了解基本原理，但與“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程一樣，由于缺乏實(shí)際應(yīng)用背景，教學(xué)目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)。隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)、系統(tǒng)編程(ISP)、片上系統(tǒng)(SOC)等技術(shù)的發(fā)展，32位個(gè)人計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已很成熟，多核64位計(jì)算機(jī)應(yīng)用也將逐步成為主流。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要較強(qiáng)的軟硬件知識(shí)綜合應(yīng)用能力，因此在計(jì)算機(jī)硬件課程的教學(xué)中應(yīng)加大相關(guān)新技術(shù)的比例，并根據(jù)實(shí)際及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。國(guó)外許多知名高校本科專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)作了適時(shí)調(diào)整，如麻省理工學(xué)院非常注重學(xué)生的設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，為此專門開設(shè)了“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程，要求學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)中自主設(shè)計(jì)ALU、單指令周期CPU、多指令周期CPU乃至流水線32位MipsCPU和Cache；斯坦福大學(xué)也有相似的課程和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)；加州大學(xué)伯克利分校和楊百翰大學(xué)在基于可編程邏輯的超級(jí)計(jì)算機(jī)研制方面也有大量成果。當(dāng)前在國(guó)內(nèi)，案例教學(xué)已被越來越多的人所接受，尤其是在一些法學(xué)、工商管理類高校已經(jīng)開始廣泛運(yùn)用。案例教學(xué)法是一種動(dòng)態(tài)的、開放的教學(xué)方法，目標(biāo)是解決學(xué)生如何用更有效的方式獲得知識(shí)以提高應(yīng)用能力的問題。案例教學(xué)法具有綜合性、交互性、啟發(fā)性、針對(duì)性和可操作性等多種特征，它的使用大大縮短了教學(xué)理論與實(shí)際應(yīng)用之間的差距，同時(shí)對(duì)教師的教學(xué)觀念產(chǎn)生了重大的影響。鑒于計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合緊密的特點(diǎn)，教學(xué)中尤其適合案例式教學(xué)。目前在國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)中，案例教學(xué)還處于一個(gè)起步階段，主要表現(xiàn)在：案例教學(xué)比例不夠，沒有形成完整的體系；案例數(shù)量不足，質(zhì)量欠缺；許多高校盡管重視案例教學(xué)的應(yīng)用，但是在案例的搜集、整理與分析等方面相對(duì)滯后；案例陳舊，缺乏代表性等。
2以ISP技術(shù)為主線改革計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容
計(jì)算機(jī)本科專業(yè)涉及的硬件教學(xué)課程按合理教學(xué)順序一般為“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“單片機(jī)”、“嵌入式系統(tǒng)”等，一些課程可以在時(shí)間上重疊，如“數(shù)字邏輯”、“匯編語言程序設(shè)計(jì)”等。由于ISP、EDA技術(shù)可以靈活地開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的硬件產(chǎn)品，是目前工程實(shí)踐領(lǐng)域和芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域運(yùn)用最廣泛也是最有應(yīng)用前景的技術(shù)，因此在計(jì)算機(jī)硬件課程的教學(xué)中應(yīng)該把相關(guān)技術(shù)列為重要內(nèi)容，即以ISP、SOC技術(shù)為主線，使相關(guān)課程形成一個(gè)完整的體系，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的目的。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在“數(shù)字邏輯”課程中，應(yīng)大幅增加可編程邏輯技術(shù)的比重，重點(diǎn)討論用EDA方法，利用ISP技術(shù)、SOC技術(shù)設(shè)計(jì)IP核的方法，使學(xué)生對(duì)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)有一個(gè)的理解，并具備基本的實(shí)踐能力；在“計(jì)算機(jī)組成原理”課程中增加計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)原理和實(shí)踐的內(nèi)容，也可考慮再單獨(dú)增加一門計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)課程以替代目前“計(jì)算機(jī)組成原理”課程設(shè)計(jì)，在該課程中重點(diǎn)討論如何采用EDA方法，利用ISP技術(shù)、SOC技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)各部件如CPU、Cache等，通過實(shí)際應(yīng)用和實(shí)踐進(jìn)一步加深對(duì)相關(guān)技術(shù)的理解和掌握。在“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程可以考慮以16位計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)入門，以討論32位計(jì)算機(jī)的應(yīng)用為重點(diǎn)。相應(yīng)的，作為“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的先行課程，“匯編語言程序設(shè)計(jì)”課程也應(yīng)把相應(yīng)的內(nèi)容整體提升到32位，考慮到學(xué)習(xí)過程的先易后難，可以先介紹16位匯編語言程序設(shè)計(jì)知識(shí)作為入門，再對(duì)32位匯編語言程序設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容展開。單片機(jī)系統(tǒng)本質(zhì)上也是嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)是針對(duì)應(yīng)用或用戶定制的完整、高效的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要較強(qiáng)的操作系統(tǒng)原理、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)方面知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，其中特別是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力可以通過以上幾門硬件課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)逐步培養(yǎng)，因此相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注意銜接，同時(shí)遵循先易后難的原則，面向?qū)嶋H應(yīng)用，以提高動(dòng)手能力、增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)為目的。針對(duì)實(shí)踐教學(xué)，目前相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及內(nèi)容固定，大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟程式化，許多同學(xué)按教學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃做完實(shí)驗(yàn)，仍然無法充分理解課程的主要內(nèi)容，無法真正擁有教學(xué)大綱所要求的動(dòng)手能力。更重要的是計(jì)算機(jī)技術(shù)一直處于高速發(fā)展中，高等院校的計(jì)算機(jī)教學(xué)理應(yīng)不斷地適應(yīng)這種要求，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)適時(shí)地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。解決問題的一個(gè)好思路是利用ISP、SOC技術(shù)開發(fā)出一種內(nèi)容可定制的硬件課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，由于作為控制對(duì)象的外圍電路是相同或相近的，可以設(shè)計(jì)為通用模塊，而實(shí)驗(yàn)平臺(tái)控制部分則可以利用可編程邏輯改變，以適應(yīng)不同的課程。如控制部分設(shè)計(jì)為基本CPU即可做“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)；控制部分設(shè)計(jì)為單片機(jī)即可做“單片機(jī)”課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)；甚至控制部分可以設(shè)計(jì)為個(gè)人計(jì)算機(jī)CPU，配合有關(guān)的接口電路，即可做“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)等。在我院的計(jì)算機(jī)本科專業(yè)相關(guān)硬件課程教學(xué)實(shí)踐中，我們已作出了一些有益的探索，如我院“數(shù)字邏輯”教學(xué)大綱已在近年作過相應(yīng)調(diào)整，EDA技術(shù)、可編程技術(shù)的理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的比例從原來的20%增加到60%以上，經(jīng)過多年的建設(shè)，“數(shù)字邏輯”課程在今年被評(píng)定為“湖北省精品課程”；在“計(jì)算機(jī)組成原理”課程中引入利用ISP技術(shù)設(shè)計(jì)CPU軟核等教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容；“匯編語言程序設(shè)計(jì)”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中也增加了32位計(jì)算機(jī)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和討論，新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以進(jìn)行32位的相關(guān)實(shí)驗(yàn)等，這些安排增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性也明顯提高了。
3采用案例教學(xué)法作為計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)的主要方法
案例教學(xué)法是一種事半功倍的教學(xué)方法，在教學(xué)過程中圍繞事先精選的典型的、具有工程背景的實(shí)際案例進(jìn)行討論，可以為同學(xué)們模擬實(shí)際應(yīng)用的場(chǎng)景，獲得近似于實(shí)戰(zhàn)的經(jīng)驗(yàn)。為完成設(shè)計(jì)目標(biāo)，同學(xué)們自然會(huì)自己主動(dòng)學(xué)習(xí)，在這一過程中掌握知識(shí)，并學(xué)會(huì)應(yīng)用知識(shí)，提高解決問題的能力；也能通過用不同的途徑解決問題，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。這樣教師在授課中可以把精力集中于教學(xué)內(nèi)容的總體把握上，而不需要過分在知識(shí)細(xì)節(jié)上消耗時(shí)間，提高了教學(xué)效率。案例教學(xué)法關(guān)鍵在于選擇合適的案例，案例首先必須有代表性和實(shí)時(shí)性，必須是實(shí)踐中的典型應(yīng)用實(shí)例。在實(shí)踐中應(yīng)用的幾率高，具有普遍意義，這樣的實(shí)例在教學(xué)過程中值得花費(fèi)精力討論和設(shè)計(jì)，才是有意義的。同樣重要的是案例需具有實(shí)際工程背景，學(xué)生可以面對(duì)具體的實(shí)際問題和特定的環(huán)境，有針對(duì)性地通過自主學(xué)習(xí)和思考進(jìn)行設(shè)計(jì)，培養(yǎng)實(shí)際解決問題的能力。案例還應(yīng)該形成相對(duì)固定的案例集，并具備一定的開放性，應(yīng)定期對(duì)案例集進(jìn)行評(píng)估，剔除一些過時(shí)的案例，增加一些新的典型應(yīng)用實(shí)例。這樣就保障了案例的典型性、實(shí)時(shí)性及工程背景。在教學(xué)實(shí)踐中，我們把案例教學(xué)法作為主要方法，并把案例分為4類：一是問題評(píng)論型，給出問題和解決問題的方案，讓學(xué)生去評(píng)價(jià)；二是分析實(shí)現(xiàn)型，不給出解決方案，要求學(xué)生討論分析以提出方案；三是實(shí)際模擬型，是指在教學(xué)過程中依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生分別充當(dāng)不同的角色，進(jìn)行模擬性的實(shí)踐活動(dòng)；四是發(fā)展開放型，通過案例發(fā)現(xiàn)新的理論生長(zhǎng)點(diǎn)，討論相關(guān)理論的發(fā)展趨勢(shì)。我院在相關(guān)課堂教學(xué)中采用的部分案例如表1所示。在“數(shù)字邏輯”、“計(jì)算機(jī)組成原理”等課程的重點(diǎn)章節(jié)教學(xué)中，我們通過采用上述案例法，調(diào)動(dòng)學(xué)生成為積極參與者，而不是消極被動(dòng)的聽眾，在案例學(xué)習(xí)和討論中，鼓勵(lì)學(xué)生提出更多解決問題的辦法，在課堂上營(yíng)造出積極發(fā)表意見和爭(zhēng)論的氣氛。這樣提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果有明顯改善，學(xué)生的動(dòng)手能力有了顯著增強(qiáng)。
4總結(jié)
為實(shí)現(xiàn)面向?qū)嶋H應(yīng)用提高學(xué)生動(dòng)手能力、增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、確定完整合理的計(jì)算機(jī)本科專業(yè)硬件理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)體系的目的，我們提出了以ISP技術(shù)為主線的計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)改革方案。它的主要內(nèi)容為兩方面：一是調(diào)整現(xiàn)有教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容，如在“數(shù)字邏輯”、“計(jì)算機(jī)組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等課程中以“數(shù)字邏輯”課程為先導(dǎo)，以ISP、SOC技術(shù)為主線貫穿于各相關(guān)課程教學(xué)過程中；在“匯編語言程序設(shè)計(jì)”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”等課程中把主要內(nèi)容提升到32位等。二是在教學(xué)中運(yùn)用案例法，使學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體，形成學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)和探索性學(xué)習(xí)的開放型學(xué)習(xí)氛圍。充分發(fā)揮案例教學(xué)有利于提高學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力、有利于促使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、有利于促使學(xué)生學(xué)會(huì)溝通與合作的優(yōu)勢(shì)。實(shí)踐表明以ISP技術(shù)為主線的計(jì)算機(jī)專業(yè)硬件課程教學(xué)改革，符合國(guó)家高等質(zhì)量工程建設(shè)中培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的規(guī)劃，有效地增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。我們也意識(shí)到計(jì)算機(jī)工程教學(xué)是一個(gè)復(fù)雜的過程，牽涉到許多方面，我們將在實(shí)踐中探索教學(xué)規(guī)律，不斷提高教學(xué)水平，進(jìn)一步改善教學(xué)效果。
