計算機系統實踐平臺建設研究

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摘要：系統能力是現階段我國計算機專業人才的培養重點，然而在培養方式和培養設備方面仍需繼續探索，通過闡述貫通式的實踐課程體系與虛實結合的計算機系統實踐平臺，在計算機系統能力培養的層面提出了一些建議，通過梳理計算機系統的理論體系和實踐體系，引入外部計算機系統實踐系統和網絡助學平臺，為建立相對完善的計算機系統實踐平臺提供一定的參考。

關鍵詞：貫通式；實踐教學；系統能力培養；實踐平臺

伴隨著計算機技術的蓬勃發展，計算機技術在各行各業中的應用已經越來越廣泛，由此衍生出了與計算機專業屬性掛鉤的電子類計算機專業。例如，軟件工程專業、物聯網專業等都屬于此列。由于其他專業更具針對性，因此在就業環境中占據了良好的競爭環境。反而是計算機專業的畢業生，由于專業背景相對弱勢、工程經驗相對缺乏，專業目標也不夠明確，因此面臨著巨大的就業競爭壓力。因此，如何提高計算機專業人才的核心競爭力成為了現階段計算機培養的核心問題。

1計算機系統能力

國外計算機教育界普遍認為，應當加強對學生的能力培養，其中更強調學生對計算機的系統認知、分析、設計與實踐能力的培養。例如，美國加州大學和麻神理工學院都先后推出了編號為CS61C和“2+X”的計算機培養系統，強調對計算機專業學生的系統綜合能力的培養。然而，現階段我國在計算機系統能力培養方面還存在一定的問題，例如課程連貫性、缺乏整體的實踐課程、課程實驗設備前后不一致以及實驗設備的時空限制較大。因此，本研究認為，需要建設貫通式的實踐課程體系與虛實結合的計算機系統實踐平臺。那么，首先需要了解計算機系統能力的相關知識。1.1計算機系統能力的內涵。系統能力是認知能力、分析能力、設計與實現能力以及優化與創新能力的綜合，而在計算機專業領域中，計算機系統領域則專指針對計算機系統的認識、分析、設計、實現和優化能力，此外還包括針對計算機系統本身的優化能力和資源優化配置的能力。1.2計算機系統能力培養的步驟。計算機系統能力的培養需要延續一定的培養步驟方可實現，其中，首先需要培養基礎能力，隨后培養計算機的專業能力和綜合能力，延續這樣的脈絡進行培養。其中，針對計算機系統能力的具體能力方面，以此培養認知能力、分析能力、實踐能力與創新能力、系統綜合能力。因此，綜合能力是計算機系統能力培養的最高標準。

2貫通式與虛實結合的計算機系統實踐平臺建設

本平臺的建設目標是完成計算機系統能力的培養。整個系統由4個部分構成，分別為理論課程體系、實踐體系、實驗裝置體系以及網絡在線助學系統。2.1建立理論課程體系。結合東南大學梳理的計算機專業課程的體系，認為需要將“數據庫原理”、“編程原理”、“操作系統”等理論課程進行分層，并梳理所有課程中的知識點，建立知識點之間的關聯點，由此梳理出全新的相互聯系的教學大綱。例如，在計算機組成原理課程中可以通過C語言程序的解析提升對計算機組織和架構的理解。同時，微型機與接口技術、C語言和匯編等課程應當也有交叉點。將現階段各個理論課程之間的關聯點進行梳理，完成后建立起覆蓋計算機專業全理論的課程體系，為后續的實踐平臺建設搭建起理論學習的基礎框架。2.2建立實踐體系。根據梳理出來的計算機理論課程體系，考慮到計算機課程需要進行大量的實踐環節，因此需要建立理論—實踐之間的聯系。在進行實踐體系的設計時，認為應當環環相扣，在建立前期相對基礎的實踐課程的基礎上，在技術難度和使用部件等層面逐步遞增，依照學生年級的不同逐步增加實踐課程的難度，最終形成較為全面的實踐系統方案。具體來說，實踐平臺應當包括教師和學生所使用的資源。實踐體系由實踐任務和系統能力構成，例如基本電路、簡單程序、基本數據結構等實踐課程被納入基礎能力培養的框架中，由此劃分出基礎能力、專業能力和綜合能力的培養框架。實踐任務與實踐課程進行關聯，建立起基于實踐能力開發的實踐課程和平臺。實踐體系平臺中，將各個課程具體為實踐模塊，實踐模塊包括課程講義、實踐子任務和實踐大綱等內容，并按照不同的年級段進行課程板塊的劃分。值得一提的是，實踐體系的中心應當為重點實踐課程板塊，例如整機硬件、編程原理設計、SRTP項目等都屬于重點實踐課程。重點課程板塊和非重點課程板塊應當進行交叉設計，例如，建議在大一階段設計數字邏輯實驗這一重點課程，同時增加C++課程設計這一非重點課程。通過難易搭配，建立起比較完善的實踐體系。而大四階段，實踐課程應當將重要的畢業設計、課程設計納入其中。值得一提的是，SRTP項目、教室項目和專業能力作為基本能力的范疇，應當從大二開始就進行學習，并持續延展到大四階段，作為重點實踐基礎來進行持續夯實。2.3建立統一的實驗裝置體系。此前學生在進行計算機課程實驗時，需要在每門課適應不同的實驗環境，同時實驗的內容和裝置都相互脫節，無法環環相扣。因此，建議通過與企業進行合作，引入資本，幫助學校建立起貫通式的實踐平臺。所謂貫通式實踐平臺，就是根據計算機理論課程和實驗體系的框架，建立起多門課程的綜合計算機實踐平臺，并在此設備的基礎上編寫講義，并最終形成課程的實驗裝置終端。這一裝置終端可以帶出實驗室，考慮到裝置的生產成本和安全問題，建議每個班級配置10臺左右的實驗裝置終端，基于此實驗裝置終端建立起虛實結合的計算機系統實踐平臺。此時，學生只需在個人的電腦客戶端登入實驗裝置終端，就可以通過US-JTAG下載和局域網服務連接到服務器群，在任何能夠接入局域網的地方，如教室、宿舍和圖書館等都可以通過個人客戶端將自己的計算機實踐課程和設計進行上傳?？紤]到實驗設計的安全性問題，應當附加具有專利效果的監控機制和通信機制，幫助客戶端的實驗推進更加順利。通過實驗裝置終端，完成了實驗裝置的硬件構造，如果加入軟件仿真技術，可以具有更加廣泛的適用范圍。例如不僅可以應用于計算機實踐課程中，可以運用到一切需要實踐內容的相關專業中。此外，通過實驗裝置終端的接入，能夠解決實驗環境和實驗時間的局限性，能夠在不受時空限制的情況下進行計算機課程實驗。最后，通過實驗裝置終端可以將計算機系統能力培養的各個模板納入其中，通過拓展實驗裝置的功能就可以完成學生在課堂外部的研究與學習。值得一提的是，所謂虛實結合的計算機實驗裝置，指的是在實驗裝置終端這一硬件裝置的“真實”支持下，進行抽象與實驗“模擬”的方法，從而拓展了學生實驗的實驗裝置終端功能和不同型號的實驗端口。通過實驗系統與理論課程體系與實踐體系的架構，這2種體系幾乎能夠涵蓋跨年級的實踐課程，并且由于是不換實驗室和相關裝備的基礎上，因此更好地完成年級轉化之間的貫通性和層次連續性，同時也為學生帶來了更具開放性，更加不受時空限制的學習、研究和實驗環境。最后，在資本引入層面，考慮到學校自身的經費問題，建議通過與國內大型的電子類、科技類企業進行合作。由本校和相關企業提供技術支持，企業提供費用的方式進行校企合作，同時還可也向相關企業定向輸送人才和技術。通過這樣的合作能夠解決計算機系統實踐平臺建設的資金問題，同時也便于技術與市場實踐接軌。2.4建立網絡助學系統。通過借助實驗裝置終端能夠讓學生在遠程的環境下進行計算機系統實踐，但考慮到實踐課程中可能會遇到較多的應用問題和理論難點，因此建議建立網絡助學系統。例如網絡在線答疑系統、作業系統和教學網站等相關系統，此外還可以將課程的講義等納入資料庫中，進行在線的儲存和分享。針對具體的課程，教師可以在網絡助學系統中建立即時交流平臺，例如在進行《數據庫原理》的學習時，應當利用網絡答疑系統進行課程答疑，同時利用作業系統發放相關的課程作業，并利用交互網站方便學生進行課程作業和設計上傳。在這個過程中，網絡助學系統實際上扮演了“人與人交流”的橋梁作用。因為實驗裝置體系是完成了人與機器的交流，但這樣的交流缺乏及時反饋，不利于師生交流。而通過網絡助學系統，增加了師生交流的溝通平臺，完善了整個計算機系統時間平臺建設的完整性。

3結語

通過建設貫通式與虛實結合的計算機系統時間平臺，能夠有效地完成學生的理論與實踐教育，同時加強計算機專業的硬件使用，軟件設計和系統開發能力，并且通過全方位多角度的系統培養，完成幾乎全教學年齡段的教學人群覆蓋，因此具有較為廣泛的實踐效果。值得一提的是，通過實踐平臺的建設，能夠統籌實踐方案、設備和教學方法之間的關聯性，從而加強課程、實驗之間的連貫性，完成課堂內外的交互與配合。

參考文獻

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作者:楊慧婷 單位:上海城鎮職業學院