计算机专业学生系统能力培养和系统课程体系设置研究

合集下载

计算机系统综合课程设计实验总结

计算机系统综合课程设计实验总结

计算机系统综合课程设计实验总结一、引言计算机系统综合课程设计实验是计算机科学与技术相关专业的一门重要实践课程,旨在通过实际操作和综合实验任务,让学生全面了解计算机系统的组成和工作原理,培养学生的综合应用能力和问题解决能力。

本文旨在对该实验进行总结和回顾,介绍实验的目的、内容、实施过程和取得的成果。

二、实验目的计算机系统综合课程设计实验的目的是通过设计和实现一个简化的计算机系统,包括处理器、内存、I/O设备等,加深对计算机硬件和软件的理解,培养学生的系统思维和综合应用能力。

通过实验,学生能够掌握计算机系统的基本结构和工作原理,熟悉计算机体系结构、操作系统、编译原理等相关知识,提高自己的实践能力和创新能力。

三、实验内容本次实验的内容主要包括以下几个方面:1. 计算机系统的基本组成:学生需要了解并实现计算机系统的各个部分,包括处理器、内存、I/O设备等,理解它们之间的功能和相互作用关系。

2. 处理器设计与实现:学生需要设计并实现一个简化的处理器,包括指令集、寄存器、控制单元等。

通过设计处理器,学生能够深入理解指令的执行过程和计算机的运行机制。

3. 内存管理和地址映射:学生需要设计并实现一个简化的内存管理系统,包括地址映射、虚拟内存、分页机制等。

通过实现内存管理系统,学生能够理解内存的分配与回收原理,掌握地址映射的方法和技巧。

4. I/O设备的设计与实现:学生需要设计并实现一个简化的I/O设备,包括输入设备和输出设备。

通过设计I/O设备,学生能够了解I/O设备的工作原理和驱动程序的编写方法。

四、实施过程本次实验的实施过程主要包括以下几个阶段:1. 系统设计和规划:在实验开始前,学生需要对整个实验进行系统设计和规划,确定实验的目标、内容和实施方案。

2. 硬件和软件开发:学生根据实验的设计要求,开始进行硬件和软件的开发工作。

他们需要使用相应的开发工具和编程语言,实现计算机系统的各个组成部分。

3. 调试和测试:在开发完成后,学生需要对实验系统进行调试和测试,确保系统的功能和性能达到设计要求。

计算机类专业人才系统能力培养

计算机类专业人才系统能力培养

促进技术创新
具备系统能力的计算机类专业人才能 够更好地推动技术创新,促进产业升 级和经济发展。
02
计算机类专业人才应具备的能力
编程能力
熟练掌握至少一门编程语言
了解常见的数据结构和算法
如Python、Java、C等,能够运用该语言 进行基本的编程操作和算法实现。
如数组、链表、栈、队列、二叉树等,以 及排序、查找、递归等基本算法。
计算机类专业人才系统能力培养
目录
• 引言 • 计算机类专业人才应具备的能力 • 培养计算机类专业人才系统能力的策略 • 实施案例分析 • 结论与展望
01
引言
背景介绍
信息技术快速发展
随着信息技术的迅猛发展,计算 机类专业人才需求日益增长,对 人才系统能力的要求也越来越高

行业变革与转型
计算机技术不断革新,推动各行各 业进行数字化转型,对计算机类专 业人才的培养提出了新的挑战和要 求。
具备批判性思维和解决问题的能力
能够对问题进行深入分析,提出合理的假设和解决方案,并进行实验 验证。
了解常见的工程方法和工具
如敏捷开发、测试驱动开发等,能够运用这些方法和工具提高问题解 决的效率和质量。
数据分析能力
熟悉常见的数据处理和分析工具
如Excel、Python数据分析库(Pandas、Numpy等)、Tableau等 。
具备良好的团队协作和沟通能力
能够与团队成员有效协作,共同实现创新目标。
03
培养计算机类专业人才系统能力 的策略
优化课程设置
总结词
优化课程设置是培养计算机类专业人 才系统能力的重要策略之一。
详细描述
通过调整课程结构,增加实践课程比 重,加强课程之间的联系和整合,可 以帮助学生建立系统化的知识体系, 提高解决实际问题的能力。

地方性应用型高校计算机本科专业课程体系设置研究

地方性应用型高校计算机本科专业课程体系设置研究

作者 简 介 : 谢小红( 1 9 8 3 一) , 女, 福 建屏 南 人 , 研 究 实 习员 , 硕士 , 主要 从 事 图像处 理 与计 算 机视 觉 研究 。
第1 期
谢小红 : 地方性应用型高校计算机本科专业课程体系设置研究
1 1 5
应 系架构的根 J 。 科学的课程体系必需强调实验实践教学。 切实加强学生的实验实践能力。在强调宽厚基础的同时, 2 . 1 课程体系 的设置应以学生为本, 以培养学生的兴趣和 注重实验与实践课程的设置。绝大部分的课程都应当有实 验内容。实验内 容设置也应当由浅入深, 让学生能够把所学 自主创新能力为目 的 理论知识逐步深入运用到 实验中去, 从而领会理论的实质与 地方性高校计算机专业课程体系的设置首先要以 生为 本, 充分考虑学生兴趣、 个性与自 主创新能力的培养。 课程 内涵。一些地方性高校计算机专业的教学在注重理论教学 却忽视了学生实验实践能力的培养, 体现在实践课 设置理念应从注重知识传授向更加重视能力和素质培养方 的同时, 程 数量少、 实验内 容简单、 实验目 的不明确, 缺乏创新性实验 向的转变 J 。紧紧围绕应用型人才培养目 标的 要求, 从科学 内 容; 验证性实验多, 综合性、 设计性实验少; 同时对实验教 的知识体系和完备的实验教学体系等方面进行科学、 合理地 科学指导。这样难以培养出社会实际需求的人才。 设计, 建立完善的 课程体系。 课程体系中要有足够的选修课 学缺乏 地方性计算机本科专业的培养目 标应从学科导向转变 程, 使学生在专业学习中, 能够最大程度地根据自己的水平、 为 产业需求的求职导向, 使培养出来的学生在掌握学科知识 学习兴趣、 个性特长 选择不同的课程, 从而发展他们的个性、 基础上形成胜任今后工作的 能力, 成为合格计算机专业人 特长和创新能力。 在学生入学的第一个学期, 最好能把学科 的 课程体系 设置要注重学科的 交叉和融合, 强调理论基础 特点、 作用以 最为浅显的方式展现给学生, 以培养学生的学 才。 知识的同时 强化对学生实验实践能力的培养。实践教学要 习兴趣。 课程体系的设置尽可能地满足学生的兴趣与能力。 符合大工程观的要求, 加强实验课程、 项目 课程和企业实习 不同层次的高校应根据本校本专业人才培养的具体定位和 的 建设, 切实提高学生的主动学习水平和实际分析问 方向确定课程体系, 使学生有较大的自 主学习与自 由发展空 项目 解决问题的能力, 培养学生的发展潜力与今后的可持续 间。比知识更重要的能力是学生取之不尽、 用之不竭的资 题、 发展水平。 课程体系中要配备足够的实验实践内容, 培养学 源。 课程 体系设置应使学生在一进入大学就得到足够的能 生的 各种实 验实 践能力。 力培养, 培养学生的发展潜力, 为学生将来成为社会需要人 才打下坚实基础。 3 结语 2 . 2 强调基础课程教学 根据当 前地方性本科院校计算机专业培养目 标与课程 深入分析了其主要原因。针 学生的创新能力和适应能力更多地取决于厚实的基础 体系设置方面普遍存在的问题, 设置中的 专业 定位不清楚、 基础知识与实验实践 理论与专业知识。基础知识直接决定学生未来的发展潜 对课程体系 教学的 不足, 提出新的课程体系 设置理念与原则。 培养目 标 力 。 基础课程不仅包括专业的基础课程, 还包括人文 从学科导向 转变为社会需求导向, 注重基础、 强调实验实践 社科与人际沟通能力培养等方面的 基础课程。 以生为本, 以培养既掌握学科知识又形成个性�

计算机专业大学生的系统能力培养

计算机专业大学生的系统能力培养

中国大学教学 2021年第5期一、计算机系统能力的定义与内涵计算机系统能力是指能自觉运用系统观,理解计算机系统的整体性、关联性、层次性、动态性和开放性,并用系统化方法,掌握计算机硬软件协同工作及相互作用的机制的能力。

通过掌握软硬件接口和运行协同机理、软硬件逻辑关系和体系结构、功能设计和交互模式等知识内容,培养学生解决复杂工程问题的基本能力,最终实现计算机应用和创新的价值。

计算机系统能力的内涵主要包括三个方面。

一是计算机基础系统能力。

即学生可以运用数学和物理原理,设计和开发计算机运行系统,包括中央处理器(CPU)、操作系统、编译系统和网络系统,这是计算机最基本的系统,称为计算机基础系统。

二是计算机领域系统能力。

即学会运用计算机基础系统原理,设计和开发计算机领域的专门系统,例如软件开发系统、数据库系统、嵌入式系统等,称为计算机领域系统。

三是计算机应用系统能力。

即可以运用计算机专业系统原理,设计和开发各种应用系统,称为计算机应用系统。

二、为什么要强调系统能力培养强调培养学生的系统能力,是计算机创新人才培养的需求,同样也是计算机产业战略发展的需求。

1.计算机创新人才需要具备系统能力随着大规模数据中心的建立和个人移动设备的普及,我们可以清楚地看到,计算机人才培养强调的“程序性开发能力”正在转化为更重要的“系统性设计能力”。

为了应对各种复杂应用,编写出高效程序,应用开发人员必须了解系统平台的底层结构,并熟练掌握其中的技术和工具。

同时,要求在整体的系统层面综合设计,通过软硬件协同实现开发方案的最优化,以强大的底层技术来保证各项复杂功能的高效实现。

正如图灵奖得主David Patterson指出:“在异构计算的时代程序员必须对于算法和硬件模型融会贯通,才能写出高质量的代码。

因此,计算机专业大学生的系统能力培养郑纬民摘 要:计算机专业的大学生应该能够运用数学和物理原理,设计和开发计算机运行系统,包括中央处理器(CPU)、操作系统、编译系统和网络系统等;能够运用计算机基础系统原理,设计和开发计算机领域的专门系统,包括软件开发系统、数据库系统、嵌入式系统等;能够运用计算机专业系统原理,设计和开发各种应用系统。

职业高中计算机专业课程设置探讨

职业高中计算机专业课程设置探讨
教 学的有效 性。
能遭 到 破坏 ,所 以教 师在 调整 中要 充 分考 虑到 这 一点 。怎样 调整 是合
理的呢 ? 考 虑到 教 材 内容是 按 大纲 编 写 的,每个 单 元都 有特 定 内容 , 但各 单 元 又是 相互 关联 的, 因此, 根据 学 生 的实 际情 况,合理 调 整教 学环节。
职计 算机 专业课 程进 行调整 ,构建 以培养 职业 能力为 目标 的教
体 性。在每 一 次调 整教 学环 节 前都
要充分 权 衡调 整前 后 的利 弊 ,仔 细
学理念 。
思考是否真 的需要调整 。
4 . 2调整教 学环节的策略 调整 教 学环 节并 不是 简 单地把 教 学 内容改改 , 或者教 学顺 序换 换 ,
职业 高 中计算机 专业 课程 设置探 讨
●宋 合 艳
4形成的经验和结论
经过 3次 课 堂教 学 实践 ,根 据
课 堂观 察 、诊 断,探 寻调 整教 学 环
节 的 必要条 件 和有效 进行 调 整的 策
略。
பைடு நூலகம்
4 . 1调整教学环节 的必要 性 调 整 教 学环 节并 不是 一件 随心
经 过调 整 ,教 材 原本 的 系统 性有 可
传统 的职业教育理念是 “ 以服务为 宗 旨,以就业为导 向,以能力培养为 主线”。
但 是 ,在实 际教 学实践 中要想把 此理念 进行进 一步 落实是 一件比较 困难 的事 情,也 会 遇到很 多方 面的阻碍。在具体 的计算机实际教学 当中,主 要体 现为如何培养 学生 的能力 , 培养什 么样 的能力 , 采取什 么样 的教学途径 , 怎么才能得到相应的培养 目 标, 等 等这 些 问题都会让 教师不知所措 。教 师都知道 “ 瞄准 能力搞教 学” ,但是有 些课 堂总是 将这样 的教 学理念停 留在表 面上,不能很好地落 实教 学理 念,无法实现课 堂

计算机科学与技术课程体系

计算机科学与技术课程体系

计算机科学与技术课程体系计算机科学与技术是一门研究计算机系统的设计、开发和应用的学科。

随着信息技术的飞速发展,计算机科学与技术已经成为现代社会不可或缺的一部分。

为了培养具备扎实的计算机科学理论基础和广泛的实践能力的高级专门人才,各高校纷纷设立了计算机科学与技术专业。

本文将对计算机科学与技术课程体系进行详细的介绍。

一、计算机科学与技术课程体系的组成计算机科学与技术课程体系通常包括以下几个部分:1.基础课程:包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计、离散数学、数据结构、计算机组成原理、操作系统、计算机网络等。

这些课程为学生打下了扎实的计算机科学理论基础。

2.专业核心课程:包括算法设计与分析、软件工程、数据库原理、编译原理、人工智能、计算机图形学、计算机视觉、机器学习等。

这些课程使学生具备了较强的计算机软件开发和设计能力。

3.实践课程:包括实验课程、实习、毕业设计等。

这些课程使学生在实践中不断提高自己的技能,为将来的工作和学术研究打下了坚实的基础。

4.选修课程:根据学生的兴趣和发展方向,可以选择一些相关的选修课程,如移动应用开发、大数据处理、云计算、网络安全等。

二、计算机科学与技术课程体系的特点1.理论与实践相结合:计算机科学与技术课程体系注重培养学生的实践能力,因此在课程设置上既有理论课程,也有实践课程。

学生在学习理论知识的同时,还要通过实验、实习等方式将所学知识应用于实际问题中,提高自己的动手能力。

2.跨学科性强:计算机科学与技术是一门交叉学科,涉及到数学、物理、电子、通信等多个领域。

因此,计算机科学与技术课程体系在设置时充分考虑了跨学科的要求,使学生在学习过程中能够接触到多个学科的知识,拓宽自己的视野。

3.灵活性高:计算机科学与技术是一个不断发展的领域,新的技术和方法层出不穷。

因此,计算机科学与技术课程体系在设置时充分考虑了灵活性,使学生能够根据自己的兴趣和发展方向选择相应的课程,培养自己的特长。

计算机科学与技术全日制专业学位研究生课程体系设置研究

计算机科学与技术全日制专业学位研究生课程体系设置研究
发挥 。
养模式 尚处于起步阶段 , 其培养模式 的完善还 需要进 行不断的 探索和实践 , 各高校有必要结合毕业 生在 I T企业工作 的情 况加 以总结, 不断探索其教育规律 ,以 I T企业 的需要为 导向,更 新人 才培 养观念 , 科学设置全 日制硕士专业学位研究 生的课程和教 学内 容 ,强化实践应用能力培养 ,为 I T企业 的发展输送大量 的高
5 适当开设新兴学科 。 内多数大学与 国外高水平大学相 . 国 比, 计算机 学科研 究生课 程设置的覆盖专业面相对来说还不够 宽,存在一定差距 。例如北美大学开设 的 “ 不精确信息推理与 决策 ” 计 算机 图形的几何表示 ” 、“ ,虽然与这两方面相关的研 究 国内也在 开展 ,但 将它们单独设课的学校还不 多。 国内大 学有 必要开设一些具有前沿性和前瞻性 的课程 , 设 置一些计算机技 术新成就的课程, 可以大大丰富学生关于本学 科发展 的前沿知 识, 发其 科研 兴趣 ,提高研究生的专业敏感 激
摘要 :研究生课程体系在研究生培养方案 中处于核心地位,在创新人才培养 中具有重要作用。本文针对 目前计算机 全 日制专业学位研 究生教育的发展 态势 ,分析 了我 国计算机专业学位研 究生教育课程体 系设置 中存在的若干问题 ,并探 索解决这些问题的方法和途径 ,以期为我 国全 日制计算机专业学位研 究生教育提供一些有价值 的建议或启示。 关键词 :计 算机 ;全 日制 专业学位 ;课程体 系设 置 中图分 类号 : P T3 文献标识码 : A 文章编号 :10- 59( 1) 8 05— 2 07 99 2 20- 20 0 0 我 国 自 19 9 0年设置研究生专业学位 以来 ,专业学位研究 生教育得到快速发展 ,2 0 0 8年之前攻读专业学位 的研究生主 要是 以非全 日制形 式攻 读的在职 人员。 为了更好地适应 国家经 济社会发展对 高层 次应用 型人才 的迫切需要,20 0 9年教育部 下达 《 教育部 关于做好 2 0 0 9年全 日制专业 学位硕士研究生招 生计划 安排 工作的通知》 ,至此 国家开始大 力发展全 日制专业 学位 硕士研 究生教育。 该通 知为全 日制 专业 学位研 究生提供政 策 保障 的同时也为计算机 专业硕 士学位研究 生提供 了新 的机 遇。 计算机全 日制专业 学位研 究生的课程体 系设置直接 关系到 未来人才能否满足企业 的职业需求 。 由于全 日制计算机专 业学 位研 究生教育近年来才开始实行 , 以其课程体系设置仍需要 所 不断地探索和努力 。 专业学位研究生与学术学位研究生 的区别 全 日制 专业学位 硕士研究 生与学术 型研 究生属 同一层次 的不 同类型 。专业 学位 ( r f s in l d g e )是我国研究 p o e so a er e 生教育 的一种形式 ,是相对于学 术型学位 ( c d m cd g e ) a a e i e r e 而言 的学位类型 。 根据 国务 院学位委 员会 的定位 , 目的是培 其 养具有扎 实理论基础 , 并适应行业或职业实 际工作需要 的应用 型高层 次专 门人才 。 以下全 日制专业学位硕 士研 究生简称 为专 硕 ,学术 型研 究生简称 为学硕。 专硕与学硕 是我 国教 育的两个方 面。前者注重 实践 与应 用 , 目的是培养 国家经济建设与社会发展所 需要 的高层 次应 其 用 型人才 。 者强调理论与研 究,培养 大学教师 和科研机 构的 后 研 究人员。 二、当前国内计算机专硕课程体系设置存在问题及对策研究 ( 一)国内计算机专硕课程体系存在的 问题 1 照搬学术教学模式 。 . 目前绝大多数全 日制专业硕士研究 生和学院老师对我 国全 日制专硕教育还存在不满意 的地方 。 在 部分高校老师和学生看来 , 计算机全 日制专业硕士课程体系设 置只是 “ 穿新鞋走老路 ” ,这主要是 由于部分高校缺 乏专硕培 养经验 , 仍然 以学术型研究生的培养模式来培养专业学位研究 生, 两者的课程体系设置大致相 同, 而达不到培养应用型研究 生 的要 求 。

计算机类各专业的培养目标和课程体系

计算机类各专业的培养目标和课程体系

计算机类各专业的培养目标和课程体系计算机类专业的培养目标和课程体系是为了培养学生在计算机领域具备一定的专业知识和技能,能够独立进行计算机系统设计、开发和应用的能力。

下面将就计算机类各专业的培养目标和课程体系进行详细介绍。

1. 计算机科学与技术专业计算机科学与技术专业的培养目标是培养具备计算机科学与技术基本理论和系统实现能力的高级专门人才。

这类人才应具备以下几个方面的能力:掌握计算机科学与技术的基本理论和方法;具备计算机系统设计、开发和应用的能力;具备计算机科学与技术研究和创新的能力;具备计算机系统分析、设计、实施和管理的能力。

计算机科学与技术专业的课程体系主要包括:计算机基础课程(如离散数学、数据结构与算法、操作系统、编译原理等)、计算机系统课程(如计算机组成原理、计算机网络、数据库原理与应用等)、计算机应用课程(如人工智能、图像处理与模式识别、计算机图形学等)以及相关的实践课程(如软件工程实践、系统设计与开发实践等)。

2. 软件工程专业软件工程专业的培养目标是培养具备软件工程理论和方法、软件开发和管理能力的高级软件工程师。

这类人才应具备以下几个方面的能力:掌握软件工程的基本理论和方法;具备软件系统设计、开发和测试的能力;具备软件项目管理和软件质量保证的能力;具备软件工程研究和创新的能力。

软件工程专业的课程体系主要包括:计算机基础课程(如离散数学、数据结构与算法、操作系统、编译原理等)、软件工程基础课程(如软件需求工程、软件设计与构造、软件测试与维护等)、软件开发技术课程(如面向对象技术、软件工程实践、软件项目管理等)以及相关的实践课程(如软件工程实践、软件系统设计与开发实践等)。

3. 网络工程专业网络工程专业的培养目标是培养具备网络工程基本理论和技术、网络系统设计和管理能力的高级网络工程师。

这类人才应具备以下几个方面的能力:掌握网络工程的基本理论和技术;具备网络系统设计、开发和维护的能力;具备网络安全和网络管理的能力;具备网络工程研究和创新的能力。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

计算机专业学生系统能力培养和系统课程体系设置研究摘要:计算机专业学生需要更多地关心计算系统的整体特性,培养自身计算机系统能力,这也是工程教育的特征。

文章分析计算机技术发展的特点,介绍系统能力的主要内涵及培养需求,阐述系统能力培养和课程体系设置的总体思路。

关键词:计算机专业;工程教育;系统能力;系统课程1.计算技术发展特点分析计算技术在20世纪个人机普及和Internet快速发展的基础上,从初期的科学计算与信息处理进人21世纪的以移动互联、物联网、云计算和大数据计算为主要特征的新型网络时代。

在这一过程中,计算技术的发展特点呈现出“四类新型计算系统”和“四化主要特征”,这对计算机专业人才的知识结构与创新能力提出更高的要求。

1.1四类新型计算系统1)嵌入式计算系统。

在移动互联网、物联网、智能家电、三网融合等行业技术与产业发展中,以嵌入式计算为主要形态的计算系统——嵌入式计算系统有着举足轻重和广泛的作用,并日益呈现网络化的开放特点。

2)移动计算系统。

在移动互联网、物联网、智能家电以及新型装备中,均以移动通信网络为基础,移动计算成为关键技术,它将使计算机或其他信息智能终端设备在无线环境下实现数据传输及资源共享,其作用是将有用、准确、及时的信息提供给任何时间、任何地点的任何客户,这将极大地改变人们的生活方式和工作方式。

3)并行计算系统。

随着半导体工艺技术的飞速进步和体系结构的不断发展,多核/众核处理机硬件日趋普及,这使得昔日高端的并行计算呈现出普适化的发展趋势;多核技术对计算系统微体系结构、系统软件与编程环境均有很大影响;同时,云计算也是建立在由廉价服务器组成的大规模集群并行计算的基础之上,因此,并行计算将成为各类计算系统的基础技术。

4)基于服务的计算系统。

无论是云计算,还是其他现代网络化应用软件系统,均以服务计算为核心技术。

服务计算是指面向服务的体系结构(Service,orientedArchitecture,SOA)和面向服务的计算(Service oriented Computing,SOC)技术,是标识分布式系统和软件集成领域技术进步的里程碑。

服务作为一种自治、开放以及与平台无关的网络化构件,可使分布式应用具有更好的复用性、灵活性和可增长性。

Web 服务技术是当前SOA的主流实现方式,已经形成规范的服务定义、服务组合以及服务访问。

1.2“四化”主要特征1)网络化。

当今的计算系统必然与网络相关。

尽管各种有线网络、无线网络所具有的通信方式、通信能力与通信品质有较大区别,但它使得与其相联的计算系统能力得以充分延伸,更能满足应用需求。

网络化对计算系统的开放适应能力、协同工作能力等也提出了更高的要求。

2)多媒体化。

多媒体具有计算机综合处理多种媒体信息的集成性、实时性与交互性特点。

计算机通过多媒体技术可以处理人类生活中最直接、最普遍的信息,从而使计算机应用领域及功能得到极大的扩展,使计算机系统的人机交互界面和手段更加友好和方便,非专业人员也可以方便地使用和操作计算机。

3)大数据化。

从各种类型的数据中快速获得有价值信息的能力称为大数据技术。

大数据具有体量巨大、类型繁多、价值密度低、处理速度快等特点。

大数据时代的来临给各行各业的数据处理与业务发展等带来重要变革,也对计算系统的新型计算模型、大规模并行处理、分布式数据存贮、高效数据处理机制等提出新的挑战。

4)智能化。

智能化将影响计算系统的体系结构、软件形态、处理算法以及应用界面等。

例如,智能手机的智能搜索引擎是结合了人工智能技术的新一代搜索引擎,不仅具有传统的快速检索、相关度排序等功能,还具有用户角色登记、用户兴趣自动识别、内容的语义理解、智能信息化过滤和推送等功能,其追求的目标是根据用户的请求,从可以获得的网络资源中检索出对用户最有价值的信息。

2.系统能力的主要内涵及培养需求2.1主要内涵计算机专业学生的系统能力核心是在掌握计算系统基本原理基础上,熟悉如何进一步开发构建以计算技术为核心的应用系统。

这需要学生更多地掌握计算系统内部各软件/硬件部分的关联关系与逻辑层次,了解计算系统呈现的外部特性以及与人和物理世界的交互模式。

系统观的教育体现出工程教育特征,相比较其他专业学生的计算机基础和应用能力,计算机专业更强调对学生计算机系统能力的培养。

因此,计算机专业学生的知识体系不仅需要更新与扩展,而且其系统设计创新能力必须得到强化与提升。

2.2培养需求随着计算机科学与技术的不断进步,信息产业形态发生重要变化,新型计算系统应用日益深化,计算机专业人才培养也必须“与时俱进”,体现计算技术与信息产业发展对学生系统能力培养的需求。

教育思想要突显系统观教育理念,教学内容要体现新型计算系统原理,在实践环节中展现计算系统平台技术。

我们要深刻理解系统化专业教育思想对计算机专业高等教育的影响。

系统化教育和系统能力培养要采取系统科学的方法,不但要夯实系统理论基础,使学生构建出准确描述真实系统的模型,并能够用模型预测系统行为;而且要强化系统实践,培养学生有效地构造正确系统的能力。

从系统观出发,计算机专业的教学应该注意教学生怎样从系统层面思考(如设计过程、工具、用户和物理环境的交互),应该讲透原理(基本原则、架构、协议、编译以及仿真等),强化系统性的实践教学培养过程和内容。

3.相关研究3.1ACM/IEEE CS2013重视系统能力培养ACM/IEEE最新公布的CS2013是在组织众多计算机教育专家深入调研分析、开展专题研究的基础上,给出的新的教学调整方案。

它不仅对原有14个知识域进行适度调整,还增加了4个新的知识域,分别是系统基础SF、并行和分布计算PD、基于平台的开发PBD、信息保障和安全IAS。

这些都涉及系统级内容,由此可见,ACM/IEEE CS2013的重点是进一步强调系统知识和系统能力的培养。

3.2专业教指委已开展相关研究教育部计算机专业教学指导分委员会已经组织了对计算机专业学生能力培养和实践教学体系的研究,重点是如何使学生增强系统能力,全局地掌控一定规模系统。

研究提出:①教学必须树立系统观,培养学生的系统眼光。

学生学会站在不同层面上去把握不同层次上的系统,并全面考虑系统各部分及其与外界的逻辑与联系,完成一定规模的系统设计。

②明确了计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力以及系统能力为4大专业基本能力。

其中系统能力占总能力的75%,包括系统认知、系统设计、系统开发和系统应用能力。

目前国内少数高等学校,如南京大学、复旦大学、北京大学、北京航空航天大学、浙江大学、西北工业大学、国防科技大学等,正在不同程度上积极进行这些方面的探索和实践。

4.系统能力培养中存在的问题在PC时代背景下所设置的课程体系、教学及其实验内容,对学生的系统能力培养存在以下问题。

(1)课程体系中缺乏一门独立的能够贯穿整个计算机系统的基础课程。

有些学校虽然有计算机系统概论课程,但是,课程内容太散太多,没有系统性,并没有围绕一个完整计算机系统框架组织内容。

(2)课程之间的衔接和关联考虑不够。

目前课程设置大多按照计算机系统不同层次上的内容独立开设课程,相应的教材内容和课堂教学内容中很少体现本层次的内容与其他层次内容之间的关联,学生难以形成对计算机系统的全面认识。

(3)教学内容比较陈旧,较少涉及近年来出现的多核/众核处理器、分布式和并行计算模式等实际工作中遇到的内容,特别是对于后PC时代的学生所需的关于嵌入式系统、移动终端系统、大型数据中心云计算系统等的系统知识体系的教学还很薄弱。

(4)课程体系缺乏对系统设计和应用能力培养的整体考虑,如公共的计算机系统基础课程及内容的设置,计算机系统核心课程及内容的设置,对于不同应用系统和相关平台所需的设计和应用人才的培养应设置哪些课程(包括课程实验)等。

由于教学中对系统能力培养重视不够,所以学生在系统能力方面存在以下问题:(1)大部分学生不能很好地建立计算机系统完整概念,缺乏系统观,只能解决局部的编程和应用问题,对于系统层面问题的解决无法胜任。

(2)大部分学生对于计算机系统的核心内容掌握不够,难以胜任复杂的涉及软/硬件协同设计的任务。

(3)由于没有很好地建立课程之间内容的关联,学生对于很多核心内容通常只知其然不知其所以然,所以其综合分析、设计和应用能力也较差,对于需要综合运用多个跨课程的概念才能解决的问题一筹莫展。

(4)教学缺乏系统性的综合实践环节,这使学生理论上一知半解,实践动手能力较差。

5.系统能力培养课程体系设置总体思路为了更好地培养适应新技术发展的、具有系统设计和系统应用能力的计算机专门人才,我们需要建立新的计算机专业本科教学课程体系,特别是设立有关系统级综合性课程,并重新规划计算机系统核心课程的内容,使这些核心课程之间的内容联系更紧密、衔接更顺畅。

为此,我们调查了若干国外高校的本科生教学在计算机系统能力培养方面的一些做法和思路,借鉴国外大学的经验,结合我国高校计算机人才培养的特点,提出了适合于我国高等教育计算机专业系统能力培养的课程体系总体设置思路,并对相关的主要课程内容及其实验内容进行了规划。

课程体系改革的思路如图1所示。

我们建议把课程分成3个层次:计算机系统基础课程、重组内容的核心课程和侧重不同计算系统的若干相关平台应用课程。

第1层次核心课程包括:程序设计基础(PF)、数字逻辑电路(DD)和计算机系统基础(ICS)。

第2层次核心课程包括:计算机组成与设计(COD)、操作系统(OS)、编译技术(CT)和计算机系统结构(CA)。

第3层次核心课程包括:嵌入式计算系统(ECS)、计算机网络(CN)、移动计算(MC)、并行计算(Pc)和大数据并行处理技术(BD)。

基于这3个层次的课程体系中相关课程设置方案如图2所示。

图2中左边部分是计算机系统的各个抽象层,右边的矩形框表示课程,其上下两条边的位置标示了课程内容在系统抽象层中的涵盖范围,矩形的左右两条边的位置标示了课程大约在哪个年级开设。

虚线框、实线框和粗线框分别表示第1、第2和第3层次核心课程。

从图2中可以看出,该课程体系的基本思路是:先讲顶层比较抽象的编程方面的内容;再讲底层系统具体实现的基础内容;然后再从两头到中间,把顶层程序设计内容和底层电路内容按照程序员视角全部串起来;在此基础上,按顺序分别介绍计算机系统硬件、操作系统和编译器的实现细节。

至此的所有课程内容主要介绍单处理器系统的相关内容,而计算机体系结构主要介绍不同并行粒度的体系结构及其相关的操作系统实现技术和编译器实现技术。

第3层次的课程没有先后顺序,可以是选修课,课程内容应体现第1和第2层次课程内容的螺旋式上升趋势,即第3层次课程内容涉及的系统抽象层与第1和第2层次课程涉及的系统抽象层是重叠的,但内容并不是简单重复,而是讲授在特定计算系统中的相应教学内容。

相关文档
最新文档