導(dǎo)語：如何才能寫好一篇計(jì)算機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：課程體系：核心課程；核心知識(shí)體系

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科雖然很年輕，但它已經(jīng)成為一個(gè)基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)科，在科學(xué)研究、生產(chǎn)、生活等方面都占有重要地位。近50年來，我國的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教育在國家建設(shè)需求的推動(dòng)下，從無到有，逐漸壯大，尤其是從20世紀(jì)90年代以來，更是高速發(fā)展，已經(jīng)成為理工科第一大專業(yè)。

針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生量大，社會(huì)需求面寬的現(xiàn)實(shí)，“十五”期間，教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)編制了《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專業(yè)規(guī)范(試行)》(高等教育出版社出版，2006年9月第一版，以下簡稱為《規(guī)范》)。其中，“戰(zhàn)略研究報(bào)告”建議改變當(dāng)前我國計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教育的趨同性，鼓勵(lì)辦學(xué)單位對(duì)畢業(yè)生的分類培養(yǎng)，取4個(gè)可能的方向，即計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程以及信息技術(shù)?！兑?guī)范》參照Computing Curricula 2005，分別詳細(xì)給出了四個(gè)方向的核心知識(shí)體系，以及覆蓋它們的必修課程組示例。

《規(guī)范》體現(xiàn)出的“分類培養(yǎng)”精神得到了廣泛認(rèn)同，人們普遍認(rèn)為中國800個(gè)左右的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)點(diǎn)，按同一種模式或者培養(yǎng)方案進(jìn)行教學(xué)是難以滿足廣泛的社會(huì)需求的，許多學(xué)校也希望得到分類培養(yǎng)的具體指導(dǎo)。但是，如何理解和實(shí)現(xiàn)“信息技術(shù)”等新的專業(yè)方向的教育，如何利用已有的基礎(chǔ)，更好地實(shí)踐《規(guī)范》，成為大家關(guān)注的問題。

為了能更好地利用現(xiàn)已建成的國家、省部級(jí)精品課程、精品教材等優(yōu)質(zhì)資源，希望能夠按照4個(gè)專業(yè)方向公共要求來構(gòu)建一些基本課程，每一個(gè)方向都可以通過在這一組課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展來形成符合《規(guī)范》的完整的專業(yè)方向教學(xué)計(jì)劃。這一組課程是“耳熟能詳”的，無論是從師資還是教材的角度，在開始走向規(guī)格分類實(shí)踐時(shí)，也是一種現(xiàn)實(shí)做法。

一、核心課程選取的原則

本項(xiàng)研究的基本目的是要推薦一組課程，當(dāng)辦學(xué)單位希望按照《規(guī)范》描述的知識(shí)結(jié)構(gòu)制定自己的教學(xué)計(jì)劃時(shí)，無論四個(gè)方向中的哪一個(gè)，都能夠比較方便地在這組課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充而實(shí)現(xiàn)。顯然，符合這個(gè)要求的一組課程不是惟一的，我們著重考慮了如下幾點(diǎn)原則。

1．體現(xiàn)公共要求

《規(guī)范》將計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)劃分成4個(gè)專業(yè)方向，雖然他們有著不同的問題空間、能力要求、知識(shí)結(jié)構(gòu)和課程體系，但還是有共性的部分，這也是作為同一個(gè)專業(yè)的不同方向所決定的。公共核心課程應(yīng)該能夠?qū)⑦@些公共的要求涵蓋進(jìn)去，實(shí)現(xiàn)在課程層面上對(duì)公共知識(shí)體系、專業(yè)培養(yǎng)公共要求和基本特征的體現(xiàn)。

2．有利于構(gòu)成優(yōu)化的課程體系

公共核心課程需要與其他相關(guān)課程一起才能構(gòu)成完整的教學(xué)計(jì)劃，所以，這些課程需要易于與相關(guān)課程結(jié)合，構(gòu)成不同專業(yè)方向的課程體系。

同時(shí)我們注意到，近些年來，許多學(xué)校在制定新的教學(xué)計(jì)劃中，采用了設(shè)置分級(jí)平臺(tái)的基本框架。例如，要求教學(xué)計(jì)劃由公共基礎(chǔ)、學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)等組成?？紤]到計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)對(duì)應(yīng)到計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科，這些課程可以適當(dāng)照顧到學(xué)科的要求，構(gòu)成一個(gè)既照顧到學(xué)科，又照顧到專業(yè)的基礎(chǔ)平臺(tái)，給人們制定有特色的教學(xué)計(jì)劃提供一定的基礎(chǔ)，使得人們能夠方便地構(gòu)建完整的、全局優(yōu)化的專業(yè)教育課程體系。

3．充分考慮學(xué)時(shí)的限制

由于公共核心課程相當(dāng)于學(xué)科、專業(yè)平臺(tái)的基本內(nèi)容，所以，只能做一個(gè)較小集合，而且課程的學(xué)時(shí)數(shù)要盡可能小，目標(biāo)在于體現(xiàn)專業(yè)教育的最基礎(chǔ)要求，同時(shí)給具有特色的完整的教學(xué)計(jì)劃的制定留有足夠的空間。特別是近些年來，不少學(xué)校已經(jīng)將教學(xué)的總學(xué)時(shí)數(shù)降到2500學(xué)時(shí)以下。所以按照20％計(jì)算，將公共核心課程的總學(xué)時(shí)控制在500學(xué)時(shí)以內(nèi)。

4．盡可能成熟的課程

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開辦50余年來，積累了豐富的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，一些課程的建設(shè)取得了很好的成果，已經(jīng)具備良好的基礎(chǔ)，這些課程將在專業(yè)教育中起到核心、骨干作用，將這些課程進(jìn)行適當(dāng)改造后構(gòu)成公共核心課程，有利于充分利用已有的優(yōu)質(zhì)資源，迅速提高整體辦學(xué)水平。所以選取的課程應(yīng)該是“耳熟能詳”的成熟課程。

5．體現(xiàn)本專業(yè)教育基本特征

課程要體現(xiàn)學(xué)科教育的一些基本特點(diǎn)。例如，雖然計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科涉及到計(jì)算機(jī)理、工程實(shí)現(xiàn)和開發(fā)利用，但對(duì)大多數(shù)人來說，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科是一個(gè)以技術(shù)為主的學(xué)科，特別是在本科教育層面上更是如此。所以課程要對(duì)技術(shù)和學(xué)生的技能訓(xùn)練有較好的體現(xiàn)。除了學(xué)科抽象、理論兩大形態(tài)使得初學(xué)者在理解上有一定的困難，需要通過實(shí)踐去深入體會(huì)外，還要考慮社會(huì)要求本專業(yè)的學(xué)生能夠更好地去實(shí)現(xiàn)一些系統(tǒng)的研究、構(gòu)建和維護(hù)。因此，選擇的課程應(yīng)該在加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力的培養(yǎng)上有引領(lǐng)作用。此外，在本學(xué)科發(fā)展異?？焖俚臅r(shí)候，這些課程相關(guān)的內(nèi)容應(yīng)該是成熟的、基礎(chǔ)的，有利于學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力培養(yǎng)的。

二、核心知識(shí)體系

這里給出計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)公共核心知識(shí)體系，力求從不同專業(yè)方向的公共需求出發(fā)，給出該專業(yè)的學(xué)生應(yīng)該具備的一些基本知識(shí)，我們并不試圖包括各個(gè)專業(yè)方向教育要求的全部知識(shí)，每個(gè)專業(yè)方向都需要在此基礎(chǔ)上按照專業(yè)方向的教育需要增加所需要的知識(shí)，以構(gòu)成完整的專業(yè)方向知識(shí)體系，其具體內(nèi)容可以參考《規(guī)范》。由于是基本知識(shí)，是學(xué)生必須掌握的，所以，沒有包含推薦的選修知識(shí)。該知識(shí)體系共包括8個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，39個(gè)知識(shí)單元，共342個(gè)核心學(xué)時(shí)。其中，

(1)離散結(jié)構(gòu)(DS)60核心學(xué)時(shí)，包括函數(shù)、關(guān)系與集合、基本邏輯、證明技巧、圖與樹。

(2)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(PF)67核心學(xué)時(shí)，包括程序基本結(jié)構(gòu)、算法與問題求解、基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、遞歸、事件驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

(3)算法(AL)28核心學(xué)時(shí)，包括基本算法和分布式。算法。

(4)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與組織(AR)60核心學(xué)時(shí)，包括數(shù)據(jù)的機(jī)器級(jí)表示、匯編級(jí)機(jī)器組織、存儲(chǔ)系統(tǒng)組織和結(jié)構(gòu)、接口和通信、功能組織。

(5)操作系統(tǒng)(OS)32核心學(xué)時(shí)，包括操作系統(tǒng)概述、操作系統(tǒng)原理、并發(fā)性、調(diào)度與分派、內(nèi)存管理、設(shè)備管理、安全與保護(hù)、文件系統(tǒng)。

(6)網(wǎng)絡(luò)及其計(jì)算(NC)48核心學(xué)時(shí)，包括網(wǎng)絡(luò)及其計(jì)算介紹、通信與網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全、客戶，服務(wù)器計(jì)算舉例、構(gòu)建Web應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)管理。

(7)程序設(shè)計(jì)語言(PL)13核心學(xué)時(shí)，包括程序設(shè)計(jì)

語言概論和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)。

(8)信息管理(IM)34核心學(xué)時(shí)，包括信息模型與信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)建模、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫查詢語言、關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、事務(wù)處理、分布式數(shù)據(jù)庫。

按照各個(gè)方向核心知識(shí)結(jié)構(gòu)的要求，公共核心知識(shí)體系覆蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)341核心學(xué)時(shí)的內(nèi)容，覆蓋率為60.9％，覆蓋計(jì)算機(jī)工程246核心學(xué)時(shí)的內(nèi)容，覆蓋率為44.7％：覆蓋軟件工程199核心學(xué)時(shí)的內(nèi)容，覆蓋率為40.3％覆蓋信息技術(shù)136個(gè)核心學(xué)時(shí)，覆蓋率為48.4％。

三、核心課程

公共核心課程共包括程序設(shè)計(jì)、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等7門，這些課程的名稱都采用了盡量一般化的處理，即后面沒有諸如“基礎(chǔ)”，“原理”或者“技術(shù)”之類的字樣，為學(xué)校開設(shè)具體課程留有空間，學(xué)校可以根據(jù)自己課程的特點(diǎn)添上適當(dāng)?shù)南薅?，進(jìn)一步體現(xiàn)自己的辦學(xué)特色。

表1給出了各門課程所含的必修知識(shí)單元和所需要的學(xué)時(shí)數(shù)，和各個(gè)學(xué)校相應(yīng)課程的實(shí)際教學(xué)時(shí)數(shù)相比，其中有的課程必修學(xué)時(shí)數(shù)多一點(diǎn)，有的少一點(diǎn)。所需要的總課時(shí)為448。希望各個(gè)學(xué)校在滿足教學(xué)基本要求的前提下，根據(jù)本校的具體情況，做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可以通過強(qiáng)調(diào)某些內(nèi)容來體現(xiàn)自己的特色。

四、專業(yè)方向必修課程示例

按照各個(gè)專業(yè)方向必修知識(shí)體系的要求，以7門公共核心課程為基礎(chǔ)，構(gòu)建相應(yīng)方向的必修課程。特別需要強(qiáng)調(diào)的是，這里給出的仍然只是“示例”，各個(gè)辦學(xué)單位可以根據(jù)自己的情況設(shè)計(jì)出更具特色的必修課程，并制定出恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)計(jì)劃。

計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)方向的必修課程示例：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、離散結(jié)構(gòu)、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、編譯原理、軟件工程、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、數(shù)字邏輯、社會(huì)與職業(yè)道德。15門課程共計(jì)776學(xué)時(shí)。

計(jì)算機(jī)工程專業(yè)方向的必修課程示例：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、離散數(shù)學(xué)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、電路與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、社會(huì)與職業(yè)道德。16門課程共計(jì)理論學(xué)時(shí)920學(xué)時(shí)。

軟件工程方向必修課程示例：軟件工程專業(yè)導(dǎo)論、程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法、離散數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)組成、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、軟件工程、軟件代碼開發(fā)技術(shù)、人機(jī)交互的軟件工程方法、軟件設(shè)計(jì)與體系結(jié)構(gòu)、軟件質(zhì)量保證與測試、軟件需求分析、軟件項(xiàng)目管理。16門課程共計(jì)920學(xué)時(shí)。

信息技術(shù)方向必修課程示例：信息技術(shù)導(dǎo)論、離散數(shù)學(xué)、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用集成原理與工具、Web系統(tǒng)與技術(shù)、人機(jī)交互、面向?qū)ο蠓椒?、信息保障和安全、信息系統(tǒng)工程與實(shí)踐、系統(tǒng)管理與維護(hù)、社會(huì)與職業(yè)道德。17門課程總計(jì)920學(xué)時(shí)。

五、結(jié)語

《規(guī)范》將“核心知識(shí)結(jié)構(gòu)”作為開辦相應(yīng)專業(yè)方向必須的要求，可以用不同的課程組合來覆蓋，《規(guī)范》中給出的“核心課程”只是這種覆蓋的一個(gè)“示例”，這里給出的是另一個(gè)“示例”。事實(shí)上，這也是《規(guī)范》所鼓勵(lì)的。這里的“公共核心課程”并不是《規(guī)范》中四個(gè)“核心課程”集合的簡單交集，而是根據(jù)對(duì)四個(gè)方向的理解，對(duì)它們公共核心知識(shí)單元的一個(gè)課程覆蓋。是每個(gè)專業(yè)方向公共的必修課程，而不是任何一個(gè)方向完整的必修課程集合。

篇2

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)； 課程設(shè)置； 教學(xué)模式； 改革

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）33-7514-02

在計(jì)算機(jī)技術(shù)日益成熟和豐富的今天，計(jì)算機(jī)的運(yùn)用已經(jīng)滲透到各行各業(yè)。在信息時(shí)代的今天，對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)用的熟練程度已經(jīng)很大程度上決定了一個(gè)工作團(tuán)隊(duì)，甚至是一個(gè)公司或者企業(yè)，乃至一個(gè)國家的高效運(yùn)作和發(fā)展。大學(xué)生作為一個(gè)學(xué)習(xí)和接受計(jì)算機(jī)教育最為系統(tǒng)和全面的受眾，理所當(dāng)然應(yīng)該具備扎實(shí)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)和較高水平的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。在我國，大多數(shù)的普通高校都設(shè)置了公共計(jì)算機(jī)課程，目的是針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。過去的若干年來，大學(xué)計(jì)算機(jī)公共教育對(duì)普及和提高大學(xué)生的計(jì)算機(jī)運(yùn)用水平和能力起到了非常重大的作用。然而，隨著計(jì)算機(jī)的不斷普及和推廣，如今的大學(xué)生在進(jìn)校之前與之前相比，已經(jīng)具備了一定了計(jì)算機(jī)使用能力和水平，而且加之計(jì)算機(jī)技術(shù)淘汰快、更新快的行業(yè)特點(diǎn)，新技術(shù)、新理念層出不窮。與此不符的是，大學(xué)計(jì)算機(jī)教育的課程設(shè)置陳舊、教育模式和理念滯后、對(duì)新技術(shù)新知識(shí)的更新不及時(shí)導(dǎo)致了如今的計(jì)算機(jī)教學(xué)已經(jīng)不能滿足新形勢的需要。因此，作為大學(xué)計(jì)算機(jī)教育的工作者和研究人員應(yīng)該及時(shí)的改進(jìn)或者制訂新的課程計(jì)劃和教學(xué)模式。該文主要探討了大學(xué)公共計(jì)算機(jī)教育的現(xiàn)狀和弊端，分析并提出了符合目前形勢的課程設(shè)置新思路和教學(xué)改革的新想法，并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐對(duì)其可行性進(jìn)行了初步的研究分析。通過實(shí)踐教學(xué)我們發(fā)現(xiàn)，新的方法和模式具有較好的可行性、適應(yīng)性和擴(kuò)展性，能夠滿足新的教學(xué)環(huán)境需求。

1 現(xiàn)存問題和弊端

1.1 教學(xué)體系缺乏層次化

這個(gè)問題在很多高校都存在。以我校為例，每一屆的本科生均來自全國各地，其中相當(dāng)一部分來自于少數(shù)民族地區(qū)，由于地域性的差別，直接導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)能力參差不齊。全國所有地區(qū)的高考科目都是統(tǒng)一的，但計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)不同于高考科目，對(duì)地域的敏感程度很大。比如，來自偏遠(yuǎn)山區(qū)的和來自大城市的學(xué)生都會(huì)學(xué)習(xí)語文、數(shù)學(xué)、外語等科目，但是偏遠(yuǎn)山區(qū)的計(jì)算機(jī)普及教育肯定遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如大城市，甚至有些地域在此方面是零基礎(chǔ)。所以，在進(jìn)入大學(xué)之后，不同學(xué)生群體之間對(duì)于計(jì)算機(jī)知識(shí)的了解程度表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)牟町悺?/p>

然而，大多數(shù)高校對(duì)于計(jì)算機(jī)課程的設(shè)置和教學(xué)都是統(tǒng)一設(shè)置，沒有考慮到該課程不同于其他課程的特點(diǎn)，缺乏針對(duì)性。這樣簡單的教學(xué)體系帶來的直接后果就是，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)好的學(xué)生覺得計(jì)算機(jī)課程的開設(shè)缺乏新意，甚至是可有可無的。另一方面，基礎(chǔ)特別差的學(xué)生會(huì)覺得跟不上學(xué)習(xí)進(jìn)度，缺乏足夠的實(shí)踐訓(xùn)練和學(xué)習(xí)。

1.2教學(xué)方式缺乏擴(kuò)展性

大多數(shù)學(xué)校對(duì)于計(jì)算機(jī)教學(xué)采用的教學(xué)形式是分為兩部分：理論課堂教學(xué)和實(shí)踐課堂教學(xué)。這種教學(xué)模式已經(jīng)沿用了多年。在前幾年學(xué)生普遍基礎(chǔ)較差，計(jì)算機(jī)設(shè)備資源相對(duì)缺乏的情況下，這種教學(xué)模式具有相當(dāng)?shù)姆e極意義。但現(xiàn)在已經(jīng)表現(xiàn)出不太適應(yīng)當(dāng)前要求的弊端。

計(jì)算機(jī)公共課作為實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，重點(diǎn)就在實(shí)踐二字上。大多學(xué)校普遍采取的理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)相結(jié)合的方式從形式上將理論和實(shí)踐區(qū)分開來了，大大降低了教學(xué)的效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。有的學(xué)生反映，理論課上老師講的內(nèi)容太多太快，當(dāng)時(shí)還能聽明白，但事后就很快忘記了，等到再上實(shí)驗(yàn)課自己動(dòng)手操作的事后，完全相當(dāng)于重新學(xué)習(xí)。而有的同學(xué)反映，如此簡單的內(nèi)容根本不需要專門的時(shí)間講解，直接操作就可以了?？傊?，理論課程學(xué)習(xí)是事倍功半的，缺乏靈活性和擴(kuò)展性。反而實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)卻顯得嚴(yán)重缺乏和不足。近年來，一些學(xué)校已經(jīng)看到了這些問題，也采取了相應(yīng)的策略。但這些方法治標(biāo)不治本，并沒有從根本上看到問題的實(shí)質(zhì)。以我校為例，前幾年只是簡單的減少了理論課時(shí)，相對(duì)增加了實(shí)驗(yàn)課時(shí)，而在課程的內(nèi)容分層和形式多樣上沒有作任何改變。并未從本質(zhì)上改變?cè)械慕虒W(xué)模式，所以效果仍不明顯。

1.3缺乏完善的培養(yǎng)體系

計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)的學(xué)習(xí)應(yīng)該是貫穿整個(gè)大學(xué)學(xué)習(xí)期間甚至延續(xù)到研究生的學(xué)習(xí)階段。但當(dāng)前的現(xiàn)狀是，大多數(shù)學(xué)校只在大學(xué)一年級(jí)開設(shè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和簡單的程序設(shè)計(jì)課程。一方面，課程門目非常少，另一方面，從時(shí)間上看，一年的學(xué)習(xí)之后再?zèng)]有設(shè)置計(jì)算機(jī)的相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，因此缺乏連續(xù)性、系統(tǒng)性。很多學(xué)生特別是偏文科的學(xué)生在此后的大學(xué)生活中再次系統(tǒng)學(xué)習(xí)和運(yùn)用計(jì)算機(jī)技能的機(jī)會(huì)少之又少，這實(shí)際上是讓大學(xué)一年級(jí)的學(xué)習(xí)效果大打折扣。而當(dāng)學(xué)生到了工作崗位之后，卻發(fā)現(xiàn)書到用時(shí)方恨少。

2 提出的改革策略

2.1 豐富和完整層次化的教學(xué)體系

一方面，從教學(xué)模式上面著手。打破此前簡單統(tǒng)一的課程設(shè)置，進(jìn)一步提高分級(jí)教學(xué)的有效性和針對(duì)性。對(duì)于每個(gè)層次的學(xué)生設(shè)計(jì)有針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。采取內(nèi)容可變，時(shí)間可變，形式可變的可擴(kuò)展性教學(xué)應(yīng)對(duì)機(jī)制。

另一方面，豐富課程內(nèi)容的設(shè)置。不再局限于單一的課程，應(yīng)該采取多門課程同時(shí)展開，必修和選修同時(shí)存在的學(xué)分標(biāo)準(zhǔn)體系。充分尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。讓基礎(chǔ)好的學(xué)生和基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生都覺得學(xué)有所獲，學(xué)有所用。

2.2 設(shè)計(jì)豐富靈活的學(xué)習(xí)形式

現(xiàn)代化的教學(xué)手段是多樣的，關(guān)鍵是如何整合這些手段以達(dá)到最優(yōu)的配置。如前所述，我校的計(jì)算機(jī)教學(xué)主要分成兩個(gè)部分：課堂理論知識(shí)的教學(xué)以及實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)。對(duì)于大多數(shù)的院系，理論課堂和實(shí)驗(yàn)課堂采取1：1的課時(shí)分配。理論課堂教學(xué)采用投影儀的多媒體教室教學(xué)。但是由于多是大教室，學(xué)生人數(shù)比較多，教學(xué)互動(dòng)嚴(yán)重不足，課堂教學(xué)效果有待提高。實(shí)驗(yàn)課堂基本實(shí)現(xiàn)了人手一臺(tái)計(jì)算機(jī)，但入前面介紹的，由于理論課堂的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，所以導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課堂的效果也受到影響，學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)并不能對(duì)所有的操作都得到實(shí)踐訓(xùn)練。所以顯得實(shí)驗(yàn)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

通過詳細(xì)研究和制訂學(xué)習(xí)方案，我們提出了將理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，靈活分配的方式進(jìn)行教學(xué)，并將所有的學(xué)習(xí)場地都設(shè)在機(jī)房。在總學(xué)時(shí)不變的情況下，教師有足夠的靈活性根據(jù)課堂的情況分配理論課和實(shí)踐課的比重，甚至可以精確到每次課上理論環(huán)節(jié)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的時(shí)間分配。這樣，就不必在拘泥于理論課課時(shí)和實(shí)踐課課時(shí)的死框框。而是需要多少理論講解就安排多長時(shí)間講解，需要多長時(shí)間進(jìn)行操作訓(xùn)練就安排多長時(shí)間給學(xué)生實(shí)際操作。更為重要的是，這樣能夠保證每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都可以在學(xué)生聽取老師的講解和示范后，可以馬上自己動(dòng)手進(jìn)行練習(xí)和鞏固，從而大大的提高了學(xué)習(xí)的效果。同樣是相同課時(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握的程度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于以前的教學(xué)模式的。

2.3 建設(shè)教學(xué)的長效機(jī)制

我們研究和設(shè)計(jì)了一套完善的跟蹤教學(xué)體系，從而能夠建立起計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的長效機(jī)制。避免了以前學(xué)生只能在大學(xué)一年級(jí)可以系統(tǒng)接觸計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)，而在其后的大多時(shí)間內(nèi)無法系統(tǒng)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的尷尬局面。采取的方法是：（1）設(shè)計(jì)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的必修學(xué)分。學(xué)生在大學(xué)期間必須完成計(jì)算機(jī)的若干課程的學(xué)習(xí)，目的是為大一基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的有效鞏固和補(bǔ)充。比如，學(xué)生在高年級(jí)可以根據(jù)自己的專業(yè)需求選擇必須的計(jì)算機(jī)課程學(xué)習(xí)，這樣既是對(duì)大一學(xué)習(xí)的鞏固，也是對(duì)新的技能的進(jìn)一步學(xué)習(xí)。從而使得計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)貫穿于整個(gè)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)區(qū)間。（2）開設(shè)豐富的計(jì)算機(jī)課程。不再僅僅是保有兩門計(jì)算機(jī)課程，開設(shè)多品種、多門類、多層次的課程系列。讓學(xué)生有足夠的選擇余地，充分尊重學(xué)生的自主選擇。（3）有效利用數(shù)字化校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，將教師的課件、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等內(nèi)容直接上傳網(wǎng)絡(luò)，如果學(xué)生有需要可以下載使用。并且可以和教師在線討論問題。這種形式使得學(xué)習(xí)不再是局限于課堂，隨時(shí)隨地都可以學(xué)計(jì)算機(jī)，充分運(yùn)用了計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。

上述長效機(jī)制，可以保證在整個(gè)大學(xué)期間，學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)始終處于不斷鞏固，不斷更新的狀態(tài)。為學(xué)生畢業(yè)后步入工作崗位后的對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力的需求打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

我們提出的改革方案已經(jīng)實(shí)行了兩年，從實(shí)際情況來看，取得了較好的教學(xué)效果。具體反映在：1）學(xué)生的主動(dòng)性高明顯提高，以前的被動(dòng)接受學(xué)習(xí)逐漸轉(zhuǎn)換為主動(dòng)學(xué)習(xí)。2）課堂教學(xué)效率明顯提高，進(jìn)一步促進(jìn)和提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。3）高年級(jí)學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)覆蓋面逐步擴(kuò)大，多平臺(tái)、多渠道的學(xué)習(xí)跟蹤機(jī)制使得他們有更大的動(dòng)力去學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)，也有更多的實(shí)際應(yīng)用平臺(tái)去運(yùn)用計(jì)算機(jī)技能，從而極大鍛煉了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

當(dāng)然，我們的改革方案仍存在不完善和需要改進(jìn)的地方。在以后的教學(xué)中，我們要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多元化、立體化的改革方式，培養(yǎng)更具競爭力，適應(yīng)社會(huì)需求的高質(zhì)量人才。

參考文獻(xiàn)：

[1] 袁開榜. 不斷創(chuàng)新的中國計(jì)算機(jī)教育還要科學(xué)地向前發(fā)展[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2009（16）.

篇3

高職院校的《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程對(duì)全校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)院開設(shè)，基本涵蓋了全校90%的專業(yè)，我校的《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》則早在2005年就被評(píng)為國家精品課程，如此重頭的基礎(chǔ)課程，在工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式的大背景下，其課程的教學(xué)體系設(shè)計(jì)也在不斷的進(jìn)行改革創(chuàng)新。教育部計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)主任馮博琴在《對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的思考》中提出了在新形勢下應(yīng)從以下三點(diǎn)提高高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育水平，保證高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育沿著健康道路發(fā)展：考慮計(jì)算機(jī)教學(xué)的組成與分工，將計(jì)算機(jī)教育作為整體來研究，對(duì)于計(jì)算機(jī)教育的兩個(gè)階段的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容都要妥善安排;考慮與計(jì)算機(jī)學(xué)科的關(guān)系;為學(xué)生營造多樣化的計(jì)算機(jī)氛圍[1]。安徽師范大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的許勇教授等人針對(duì)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》的教學(xué)現(xiàn)狀和突出問題做了詮釋：對(duì)課程的重要性認(rèn)識(shí)不足;學(xué)生基礎(chǔ)及專業(yè)差異大;教學(xué)組織不合理;考核、評(píng)價(jià)制度不合理;缺乏相應(yīng)的現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)及互動(dòng)平臺(tái)，并提出了相應(yīng)的改革策略，促進(jìn)公共計(jì)算機(jī)課的改革[2]。

縱觀國內(nèi)外相關(guān)研究，職業(yè)教育校企合作、工學(xué)結(jié)合這一領(lǐng)域的研究絕大部分集中在宏觀整合以及模式探討方面，而對(duì)于具體的應(yīng)用層面討論的很有限，首先是重視程度不夠，當(dāng)前社會(huì)重理論研究、輕實(shí)際應(yīng)用，普遍的認(rèn)為教育信息技術(shù)的手段無非是多媒體課件或網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等，缺乏通過特定的信息技術(shù)手段將課程設(shè)計(jì)、學(xué)生績效考核及企業(yè)文化等多種元素進(jìn)行融合，可以更有效的提高整合的效果的認(rèn)知;其次是目前高職類基礎(chǔ)課程的教學(xué)和科研脫節(jié)嚴(yán)重，科研立項(xiàng)對(duì)這類選題缺乏足夠的重視，基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)人員不愿意搞科研創(chuàng)新;第三則是缺乏企業(yè)的參與研究和較大范圍有系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。

結(jié)合此《綱要》與《珠江三角洲地區(qū)改革發(fā)展規(guī)劃綱要（2008-2020）》中相關(guān)教育信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化的戰(zhàn)略精神，本課題試圖突破前期研究瓶頸，在《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程由單一的教學(xué)練模式進(jìn)化為多方聯(lián)動(dòng)的綜合教學(xué)體系的改革趨勢中，運(yùn)用相應(yīng)的信息技術(shù)手段，針對(duì)綜合教學(xué)體系中的四大模塊，創(chuàng)建相對(duì)應(yīng)的教學(xué)系統(tǒng)、交叉學(xué)分系統(tǒng)、績效考核系統(tǒng)、實(shí)習(xí)管理系統(tǒng)，使每個(gè)模塊的效能得到最優(yōu)化體現(xiàn)，從而為課程改革的最終實(shí)現(xiàn)提供一套整體的解決方案。

《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程教學(xué)輔助系統(tǒng)包含四個(gè)子系統(tǒng)，分別對(duì)應(yīng)新教學(xué)體系中的四大模塊，其設(shè)計(jì)功能及思路如下：

一、教學(xué)系統(tǒng)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)借鑒了當(dāng)前比較流行的moodle和discuz！平臺(tái)，吸取其設(shè)計(jì)精華，結(jié)合《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程，突出強(qiáng)化其中的教學(xué)白板、作業(yè)提交、討論組和企業(yè)相關(guān)功能。系統(tǒng)采用賬號(hào)管理，可以支持一個(gè)或多個(gè)老師對(duì)一個(gè)或多個(gè)專業(yè)的課程進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，從而可以滿足該課程因不同專業(yè)與不同企業(yè)進(jìn)行工學(xué)結(jié)合而進(jìn)行相應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)的需求。教學(xué)白板主要用于日常的課堂教學(xué)，也可用于學(xué)生課后復(fù)習(xí);作業(yè)提交可以使學(xué)生上傳的作業(yè)按形成性考核的比例評(píng)分;討論組主要用于學(xué)生的小組協(xié)同學(xué)習(xí)及對(duì)教學(xué)的反饋。在各個(gè)功能和細(xì)節(jié)中，著力強(qiáng)化企業(yè)文化的滲透。以汽車學(xué)院與深圳比亞迪汽車有限公司的校企合作為例，從去企業(yè)面試接觸到比亞迪汽車的宣傳冊(cè)（word設(shè)計(jì)），到了解汽車文化和背景以后為比亞迪做產(chǎn)品宣傳（Photoshop設(shè)計(jì)logo），再到售后反饋（excel表格統(tǒng)計(jì)）等等，我們可以事先模擬一個(gè)該企業(yè)發(fā)展所需的主要環(huán)節(jié)，深入研究《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程的word、excel、photoshop幾個(gè)模塊分別可以為他們做什么，然后精心設(shè)計(jì)案例，內(nèi)容可按如下設(shè)計(jì)：

1.WORD長文檔排版：迪車講堂之《春季車輛養(yǎng)護(hù)篇》、《夏季車輛養(yǎng)護(hù)及節(jié)能環(huán)保的行車方式》;手冊(cè)下載之《F0說明下載》、《S系列車型說明下載》等。

2.EXCEL表格處理：產(chǎn)品導(dǎo)購之《貸款購車計(jì)算》、《售后服務(wù)查詢》等。

3.PHOTOSHOP圖像處理：《個(gè)性改裝》圖片處理、《零件保養(yǎng)》圖片處理、《新車型精品》圖片處理等。

二、交叉學(xué)分系統(tǒng)

在常規(guī)課程教學(xué)以外，還設(shè)計(jì)了多種輔助教學(xué)方式，如該課程與本專業(yè)其他各門課程的整合課、請(qǐng)合作企業(yè)的相關(guān)部門負(fù)責(zé)人或技術(shù)人員來講授的與企業(yè)相關(guān)的專業(yè)技術(shù)課等。這一類課在綜合教學(xué)體系中統(tǒng)稱為交叉課程。交叉課程模塊的設(shè)計(jì)旨在通過多種渠道拓展課程的外延，從而到達(dá)更加豐富其內(nèi)涵的目的。本系統(tǒng)主要用于管理這種交差課程學(xué)分，按形成性成績考核的比例分配，將其納入課程學(xué)分中，考核時(shí)同時(shí)量化到綜合成績中。本系統(tǒng)由于涉及多門學(xué)科學(xué)分的協(xié)同管理，需要與學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，因此，設(shè)計(jì)充分考慮數(shù)據(jù)的兼容性，采用vb作為腳本設(shè)計(jì)語言，內(nèi)部采用模塊化設(shè)計(jì)，方便后期數(shù)據(jù)的維護(hù)以及由于教學(xué)體系的變化而造成的課程增減。

三、績效考核系統(tǒng)

除了專業(yè)課程方面，為了全面提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和就業(yè)意識(shí)，我們提倡多專業(yè)聯(lián)合活動(dòng)，例如，理工科類的創(chuàng)新社團(tuán)經(jīng)常要和企業(yè)合作開發(fā)各種各樣的項(xiàng)目，那么經(jīng)管類的創(chuàng)新社團(tuán)也會(huì)和企業(yè)有各種專業(yè)方面的交流與合作，兩個(gè)社團(tuán)聯(lián)合起來共同完成一些合作項(xiàng)目，既能給企業(yè)帶來全方位的服務(wù)，也能讓學(xué)生在除專業(yè)以外的多個(gè)領(lǐng)域獲得提高，不失為一舉多得。本系統(tǒng)主要用于此類創(chuàng)新合作項(xiàng)目的績效管理，根據(jù)項(xiàng)目成果、取得的社會(huì)效益、參加各類比賽情況、申請(qǐng)立項(xiàng)等給予相應(yīng)的考核評(píng)定。在技術(shù)上采用在線數(shù)據(jù)庫技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)、學(xué)校等對(duì)項(xiàng)目組的多方評(píng)價(jià)以及項(xiàng)目組成員的內(nèi)部考核評(píng)價(jià)。

四、實(shí)習(xí)管理系統(tǒng)

課程的最后三周時(shí)間里進(jìn)行模擬招聘實(shí)習(xí)，大家分組，用word設(shè)計(jì)個(gè)人簡歷，并現(xiàn)場制作PPT進(jìn)行自我介紹，第二周可以通過小組討論的形式，用excel設(shè)計(jì)一些對(duì)公司有用的統(tǒng)計(jì)性表格，如考勤統(tǒng)計(jì)，年度銷售量統(tǒng)計(jì)，銷售額統(tǒng)計(jì)，返修率統(tǒng)計(jì)等等，我們還可以根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)的不同，設(shè)計(jì)相應(yīng)的畢業(yè)實(shí)習(xí)規(guī)劃案例，本系統(tǒng)主要用于對(duì)上述模擬招聘及實(shí)習(xí)階段的個(gè)人表現(xiàn)在教師指導(dǎo)下進(jìn)行互評(píng)，同時(shí)，系統(tǒng)包含視頻采集功能，可以對(duì)學(xué)生的面試情況進(jìn)行拍攝，并反饋給學(xué)生，以提高他們的面試技巧。

篇4

論文關(guān)鍵詞：《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》；考核模式；改革

一、課程考核改革背景

根據(jù)教育部于2000年1月頒布了《教育部關(guān)于加強(qiáng)高職高專教育人才培養(yǎng)工作的意見》的文件(以下簡稱《意見》),指出要改革考試方法，除筆試外，還可以采取口試、答辯和現(xiàn)場測試、操作等多種考試形式，著重考核學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、解決實(shí)際問題的能力，通過改革教學(xué)方法和考試方法，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性與能力的全面發(fā)展。

以前，高職高專計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的考試主要以平時(shí)上級(jí)練習(xí)成績、期末考試（筆試）和平時(shí)出勤情況來作為學(xué)生的考核成績；考試方法簡單，考試形式單一，考核內(nèi)容仍重于理論；而筆試考試只考共性的、統(tǒng)一的知識(shí)技能，不能很好的體現(xiàn)學(xué)生動(dòng)手操作能力。在當(dāng)今這個(gè)“人才飽和”大學(xué)生就業(yè)困難的時(shí)代，為什么計(jì)算機(jī)專業(yè)人人員從事的工作確實(shí)跑業(yè)務(wù)，做銷售員，或是跟計(jì)算機(jī)有一點(diǎn)搭邊的文員，卻不能勝任一個(gè)全職的辦公自動(dòng)化人員。因?yàn)閷W(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作的能力較弱，理論與實(shí)際沒法結(jié)合。在操作方面文字輸入速度慢，不熟悉機(jī)關(guān)公文規(guī)定格式的排版，不熟練辦公軟件的應(yīng)用。

這一系列問題說明現(xiàn)行計(jì)算機(jī)專業(yè)課的考核機(jī)制存在一些不足：忽視了職業(yè)教育的“職業(yè)”特征，學(xué)生實(shí)際操作能力差；把學(xué)生盡限于校園內(nèi)，為考試而考試，例如，有學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)非常好，上課認(rèn)真，期末考試筆試卷面成績相當(dāng)不錯(cuò)，但是計(jì)算機(jī)一級(jí)考試卻通不過，這說明了利用原先的考核方式不利于學(xué)生職業(yè)技能的提高；不能讓學(xué)生的動(dòng)手能力得到很好的鍛煉；不能充分突出計(jì)算機(jī)專業(yè)的特色，脫離了現(xiàn)實(shí)工作環(huán)境，沒能與市場很好地接軌，不利于學(xué)生就業(yè)。迫使我們不能不反思。中等職業(yè)教育計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程的考核模式需要進(jìn)行改革。

二、課程考核改革思路

為了更好適應(yīng)課程教學(xué)改革的方向與進(jìn)程，著力提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力，有效落實(shí)教學(xué)過程和增強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的指導(dǎo)和監(jiān)督，全面測評(píng)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和成果，達(dá)到較高動(dòng)手能力的計(jì)算機(jī)辦公自動(dòng)化應(yīng)用性人才的目的。為此，將采用計(jì)算機(jī)一級(jí)考試和計(jì)算機(jī)操作員認(rèn)證考試為考核目標(biāo)。

通過考核既要檢測學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)辦公自動(dòng)化應(yīng)用的基本理論的了解和基本操作的使用；又要檢測學(xué)生對(duì)辦公自動(dòng)化運(yùn)用程度，重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)OFFICE的實(shí)際操作能力。

結(jié)合課程的培養(yǎng)目標(biāo)，突出“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”課程的特點(diǎn)。本次改革的基本思路是：

（一）教、學(xué)、評(píng)相互結(jié)合。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程理論和上機(jī)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容。課程教學(xué)大綱要求學(xué)生要合理調(diào)配學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)理論與完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，掌握辦公自動(dòng)化軟件的操作技能，最終達(dá)到學(xué)習(xí)目的。上機(jī)實(shí)驗(yàn)是以實(shí)際教學(xué)和計(jì)算機(jī)一級(jí)考試內(nèi)容相結(jié)合，直接明了的從實(shí)踐中理解理論知識(shí)，把教師的教與學(xué)生的學(xué)相聯(lián)系，把學(xué)生的學(xué)與學(xué)生平時(shí)課堂練習(xí)和課外應(yīng)用相對(duì)應(yīng)。提高學(xué)生平時(shí)的動(dòng)手能力，及學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的自覺性和積極性。

（二）強(qiáng)化實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)。提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性根據(jù)開放教育學(xué)生的特點(diǎn)，進(jìn)行合理地教學(xué)過程設(shè)計(jì)。我們采用平時(shí)的教材教學(xué)與等級(jí)考試、認(rèn)證考試培訓(xùn)相結(jié)合的方式，甚至在平時(shí)實(shí)驗(yàn)聯(lián)系中我們可以“一對(duì)一”的進(jìn)行講解，促使學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)時(shí)要不斷地操作實(shí)踐，對(duì)學(xué)習(xí)《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》這門課程的主動(dòng)性，直到學(xué)生100%掌握為止。這樣就強(qiáng)化了學(xué)生的實(shí)踐操作能力，推進(jìn)對(duì)學(xué)生職業(yè)化辦公能力訓(xùn)練和提高，接近職業(yè)化教育的事實(shí)。

三、課程考核改革方案

根據(jù)歷年來，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)辦公自動(dòng)化軟件操作方面的能力逐漸在提高，尤其是職業(yè)技校、中專上來的學(xué)生在辦公軟件操作方面基礎(chǔ)已相當(dāng)不錯(cuò)，我們對(duì)這類學(xué)生最關(guān)鍵是在于辦公軟件實(shí)質(zhì)操作的鞏固和理論知識(shí)的強(qiáng)化，而普通高中上來的學(xué)生在辦公軟件操作方面雖然沒有中專、技校的學(xué)生基礎(chǔ)好，但高中階段該課程也是必修課，對(duì)于這些學(xué)生我們的考核方式要進(jìn)行改革。

（一）首先我們對(duì)《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》這門課程的考核內(nèi)容上要明確，學(xué)生應(yīng)掌握的基本內(nèi)容有：信心社會(huì)概念、計(jì)算機(jī)硬件的概念和組成、網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)概念，以及office軟件的基礎(chǔ)應(yīng)用。

當(dāng)然我們對(duì)這門課程在教學(xué)方式上也統(tǒng)一，要把原先先以教材為主的理論課堂教學(xué)，或是沒有實(shí)際操作的虛擬黑板式教學(xué)方式，改為實(shí)質(zhì)動(dòng)手操作的多媒體演示教學(xué)，和學(xué)生機(jī)房實(shí)際操作的教學(xué)方式。這樣可使學(xué)生更明確的把理論與實(shí)際相結(jié)合，更能體現(xiàn)信息教育的特色。

（二）我們對(duì)學(xué)生要掌握《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》這門課程要有一定的衡量標(biāo)準(zhǔn)，但在有一定基礎(chǔ)的學(xué)生中我們的考核標(biāo)準(zhǔn)也要做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以便學(xué)生在學(xué)習(xí)態(tài)度上能夠有所改變，能真正學(xué)好《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》這門課程。以前我們采用平時(shí)實(shí)踐訓(xùn)練、平時(shí)的考勤情況以及期末理論總結(jié)性筆試考試相結(jié)合的方式進(jìn)行考核，這樣一來我們的學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中沒有壓力，自己真正學(xué)到多少東西是模糊的，但近年了我們應(yīng)該把學(xué)生是否能通過計(jì)算機(jī)一級(jí)考試，是否能獲得計(jì)算機(jī)操作員認(rèn)證來作為實(shí)質(zhì)的考核標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)學(xué)生來說是實(shí)質(zhì)的學(xué)到了東西，能熟練的掌握和操作辦公自動(dòng)化軟件，這樣，既可以減少學(xué)生在總結(jié)性考核時(shí)臨時(shí)發(fā)揮失誤的影響，又可以加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的過程管理，提高實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，以及學(xué)生的動(dòng)手能力，與社會(huì)人才需求相符合，體現(xiàn)了職業(yè)化。

（三）我們鼓勵(lì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生在大一第一學(xué)期就報(bào)名參加計(jì)算機(jī)一級(jí)考試，一般情況下，學(xué)生的等級(jí)考試是在十一月中旬，在進(jìn)行教學(xué)的同時(shí)參加考試，可以很清楚的了解自己對(duì)《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》這門課程的掌握程度，但并不影響學(xué)生通過率，因?yàn)槲覀兦懊嬉蔡岬搅擞?jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)辦公自動(dòng)化軟件操作方面的能力逐漸在提高，在高中階段已有一定基礎(chǔ)，只是進(jìn)行對(duì)辦公軟件實(shí)質(zhì)操作的鞏固和理論知識(shí)的強(qiáng)化。對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生我們把計(jì)算機(jī)一級(jí)考試放于大一的第二學(xué)期，也就是每年的四月中旬，非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，基礎(chǔ)相對(duì)要比計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生差，在第一學(xué)期我們將于計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)方式一致，只是放慢教學(xué)的速度，教學(xué)過程中會(huì)更加詳細(xì)的去演示每個(gè)操作題，當(dāng)然我們不可能保證每位學(xué)生對(duì)《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》這門課程的掌握程度是滿意的，所以在第二學(xué)期，我們開展計(jì)算機(jī)等級(jí)考試考前輔導(dǎo)，整個(gè)輔導(dǎo)原則是學(xué)生自愿參加，輔導(dǎo)內(nèi)容以一級(jí)考試的內(nèi)容為重點(diǎn)，80%的以上的教學(xué)時(shí)間是以學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作為主，機(jī)房為教學(xué)場地，不再以教師的教為主，以學(xué)生的練習(xí)，難題解答為主，教師起輔導(dǎo)作用。

對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，我們?cè)诖笠坏牡诙W(xué)期會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生參加計(jì)算機(jī)操作員認(rèn)證考試（已經(jīng)通過計(jì)算機(jī)一級(jí)考試的學(xué)生）。計(jì)算機(jī)操作員資格認(rèn)證考試的內(nèi)容主要有四大塊分別為：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作與使用、文字信息處理、圖形圖像處理、因特網(wǎng)操作。計(jì)算機(jī)操作員資格認(rèn)證考試是符合現(xiàn)在社會(huì)需求進(jìn)行培養(yǎng)人才，能完全充分體現(xiàn)職業(yè)化水平的職業(yè)資格認(rèn)證。當(dāng)然，我們照樣也對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，此類的培訓(xùn)是與實(shí)訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合。每個(gè)班級(jí)的實(shí)訓(xùn)周里，我們會(huì)重點(diǎn)培訓(xùn)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本操作與使用（微型計(jì)算機(jī)的使用操作方法、基本外部設(shè)備的使用與一般調(diào)整方法、微型計(jì)算機(jī)文件系統(tǒng)的操作與管理、常用軟件的安裝設(shè)置方法、計(jì)算機(jī)病毒的檢查處理方法），而其他幾點(diǎn)（文字信息處理、圖形圖像處理、因特網(wǎng)操作）與計(jì)算機(jī)一級(jí)考試相符由學(xué)生自己練習(xí)。在實(shí)訓(xùn)周里我們將進(jìn)行實(shí)踐考試，全部課程結(jié)束后組織理論考試。完全符合學(xué)校的教學(xué)方式，對(duì)學(xué)生來說計(jì)算機(jī)職業(yè)化能力水平又是一個(gè)很好的體現(xiàn)。

四、課程考核改革的實(shí)施效果/結(jié)束語

篇5

關(guān)鍵詞：科研教學(xué)；工程實(shí)踐；競賽融合；因材施教

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）22-0085-02

偉大的算法和程序設(shè)計(jì)技術(shù)的先驅(qū)者、計(jì)算機(jī)科學(xué)家Danold E. Knuth指出 “計(jì)算機(jī)科學(xué)即是算法的研究”，算法設(shè)計(jì)與分析設(shè)計(jì)不僅是國內(nèi)外大學(xué)中計(jì)算機(jī)類和信息工程類專業(yè)本科生的核心課程，也是計(jì)算機(jī)學(xué)科研究生的學(xué)位課程，該課程在本科和研究生階段的的整個(gè)課程體系中都發(fā)揮著重要的作用。在科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平飛速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的課堂上講好經(jīng)典算法+實(shí)踐課上做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式已無法滿足教學(xué)效果需要了。在高度信息化的現(xiàn)代大學(xué)中，學(xué)生的思維和理想被最大程度的激發(fā)，一門課程和一個(gè)老師要想滿足大多數(shù)學(xué)生的知識(shí)需求是很難的。為了能夠從容面對(duì)學(xué)生求知若渴的眼神，為了讓這門課在他們當(dāng)前培養(yǎng)體系和未來的職業(yè)生涯中發(fā)揮其應(yīng)有的作用，算法課程的教師們不斷的嘗試著各種各樣的教學(xué)改革。文獻(xiàn)[1]和[2]提出了基于ACM-ICPC模式的算法分析與設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)改革，文獻(xiàn)[3]和[4]提出了將翻轉(zhuǎn)教學(xué)用于算法課程中，文獻(xiàn)[5]提出了面向不同層次學(xué)生的算法課程教學(xué)改革，還有一些教師將先進(jìn)的教學(xué)輔助手段用到了算法教學(xué)的課堂中，例如文獻(xiàn)[6]提出了算法可視化的教學(xué)輔助平臺(tái)，文獻(xiàn)[7]介紹了蟻群算法的教學(xué)輔助平臺(tái)和教學(xué)效果，這些改革措施都在實(shí)際教學(xué)中取得了很好的效果。但是，單一的改革方式只能優(yōu)化算法教學(xué)的冰山一角，最好的改革應(yīng)該是立足于學(xué)生，因材施教。每個(gè)走進(jìn)大學(xué)校園的學(xué)生都是寒窗苦讀之后飛進(jìn)象牙塔的天之驕子，沒有差生，有的只是不同的興趣，不同的思維方式。他們有的思維活躍善于創(chuàng)新，有的思維縝密善于邏輯推理，有的思維沉靜善于鉆研?；诖耍槍?duì)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)踐課環(huán)節(jié)和成績考核環(huán)節(jié)，本文提出了科研、競賽與工程實(shí)踐相融合的三位一體的算法分析與設(shè)計(jì)課程教學(xué)方法。

1 課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

由于學(xué)時(shí)限制，傳統(tǒng)的算法分析與設(shè)計(jì)課堂一般會(huì)主講或只講一些經(jīng)典算法，例如：基于蠻力、分治、減治、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、貪心等設(shè)計(jì)技術(shù)的算法，很難抽出時(shí)間去講解新的算法設(shè)計(jì)技術(shù)，例如回溯、分支限界法、隨機(jī)算法和啟發(fā)式算法等。若算法課程只關(guān)注經(jīng)典算法和對(duì)經(jīng)典算法的驗(yàn)證，就會(huì)令學(xué)生成為井底之蛙、固步自封。在現(xiàn)今，算法的使用已經(jīng)滲透到日常生活中的各種控制系統(tǒng)中，如果脫離具體應(yīng)用，讓學(xué)生學(xué)習(xí)純算法，就令學(xué)生陷入了讀死書的困局。因此，針對(duì)學(xué)生情況的不同，筆者將課堂教學(xué)的一些改革措施用到了實(shí)際教學(xué)中，并取得了較好的效果。

天生“學(xué)生”之才必有用，結(jié)合學(xué)生的不同特點(diǎn)，將學(xué)生分為科研型、競賽型和工程實(shí)踐性三類。教師不對(duì)學(xué)生盲目歸類，在教學(xué)的過程中潛移默化的傳授他們科研、競賽和工程實(shí)踐的精神，令學(xué)生自主選擇。為了能夠在課堂教學(xué)中科研、競賽和工程實(shí)踐并重，教師在課堂授課時(shí)需要做到如下幾點(diǎn)：

1）教師選擇經(jīng)典中之經(jīng)典的幾個(gè)算法進(jìn)行詳細(xì)講解，講清楚算法原理和編程思路之后，著重分析其時(shí)間復(fù)雜度。

2）為學(xué)生講解最新期刊上發(fā)表的（1）中的幾個(gè)算法的論文，介紹其改進(jìn)方案，以及在時(shí)間復(fù)雜度或其它方面的改進(jìn)，帶領(lǐng)學(xué)生將該算法學(xué)懂學(xué)精。

3）選擇ACM競賽中與（1）中幾個(gè)算法相關(guān)的賽題，在課堂上與學(xué)生一起分析。

4）用（1）中幾個(gè)算法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題，將所學(xué)算法第一時(shí)間用于工程實(shí)踐。

5）講完幾個(gè)經(jīng)典之經(jīng)典算法之后將回溯、分支限界法、隨機(jī)算法、啟發(fā)式算法搬入課堂，帶領(lǐng)學(xué)生在科研、競賽和工程實(shí)踐三方面同時(shí)強(qiáng)化這些算法。

做到了上述五點(diǎn)，就可以兼顧三種類型學(xué)生的需求，令每個(gè)學(xué)生了解什么是科研，什么是競賽，什么是工程實(shí)踐，明白自己適合向哪個(gè)方面發(fā)展。之后，在實(shí)踐課階段選擇自己適合的方向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和拓展。那些被排除在經(jīng)典之經(jīng)典算法之外的經(jīng)典算法，可以讓學(xué)生用翻轉(zhuǎn)教學(xué)的方式學(xué)習(xí)，教師用較短的時(shí)間進(jìn)行答疑。

在科研、競賽和工程實(shí)踐并重的課堂教學(xué)環(huán)境下，每個(gè)同學(xué)都對(duì)算法設(shè)計(jì)技術(shù)有了全面而深刻的認(rèn)識(shí)，雖然比傳統(tǒng)課堂中學(xué)的算法類型少，但是學(xué)的精，教師真正做到了“授之以漁”。

2 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

教學(xué)環(huán)節(jié)的全面撒網(wǎng)，是為了每個(gè)學(xué)生都能找到自己的優(yōu)勢并進(jìn)行收獲。所以實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生的自主性。教師可以將每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編為三選一的題目。比如一道算法改進(jìn)題，一道ACM競賽題，一道路由資源的算法分配題，令學(xué)生根據(jù)自己的情況自主選擇。為了不打擊學(xué)生的自信心，算法的題目不能出的太難，應(yīng)該每次實(shí)驗(yàn)兼顧各種難度的題型。令學(xué)生在攻克一道道算法問題的時(shí)候充滿信心，逐步引導(dǎo)他們走進(jìn)算法的海洋。要做到這些，教師需要做如下準(zhǔn)備和工作：

1） 精心研讀各種算法的算法改進(jìn)方案，給出學(xué)生合理的引導(dǎo)，令他們不要誤入科研的死胡同。

2） 收集ACM競賽試題，并且按算法分類，每次實(shí)驗(yàn)都能拿出合適的題目來訓(xùn)練學(xué)生。

3） 涉及工程實(shí)踐的算法源程序通常很長，讓學(xué)生從讀程序開始學(xué)起，讀懂了之后去改變程序，實(shí)現(xiàn)其它的功能。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)完成之后，教師需要認(rèn)真批改學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，選出優(yōu)秀的作品，組織學(xué)生進(jìn)行討論，讓同學(xué)們?cè)谟懻撝姓J(rèn)可自己，同時(shí)學(xué)習(xí)其它同學(xué)的算法思維方式，改進(jìn)自己的算法設(shè)計(jì)能力。

3 成績考核環(huán)節(jié)

課堂教學(xué)環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)全面撒網(wǎng)，實(shí)踐環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)重點(diǎn)收獲，成績考核環(huán)節(jié)則需要檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的廣度和精度，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)自己學(xué)習(xí)的程度，然后進(jìn)步。在實(shí)際教學(xué)中筆者將成績考核環(huán)節(jié)分為平時(shí)成績（作業(yè)和點(diǎn)到）、實(shí)驗(yàn)成績和期中、期末成績。實(shí)驗(yàn)考察學(xué)生的編程能力，期末考察經(jīng)典算法學(xué)習(xí)情況，期中考察新算法、競賽能力和工程實(shí)踐開況。

實(shí)驗(yàn)成績根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況、實(shí)驗(yàn)記錄和學(xué)生口頭闡述為依據(jù)，要求科研型的學(xué)生做完美的推理、縝密的闡述，要求競賽型的學(xué)生快而準(zhǔn)，要求工程實(shí)踐型的學(xué)生細(xì)心周到克服實(shí)際開發(fā)中的各種麻煩。期中考試要求學(xué)生上交小論文或科學(xué)報(bào)告來描述自己的設(shè)計(jì)或創(chuàng)新，期末考試為閉卷考試，現(xiàn)在很多課程都喜歡設(shè)置為開卷考試，但是算法設(shè)計(jì)與分析課程作為一門重要的核心課程，對(duì)于計(jì)算機(jī)和信息專業(yè)的學(xué)生而言，就像我們小時(shí)候背的乘法律，有些內(nèi)容牢記了，對(duì)于日后的學(xué)習(xí)是可以起到事半功倍的作用的。

成績?cè)u(píng)定方式是一種督促的手段，這種手段用好了可以檢驗(yàn)學(xué)生的能力，提高他們的積極性，用的不好，會(huì)打擊學(xué)生的信心。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)課和期中測試中，都采用學(xué)生自主選擇方式，因此，要根據(jù)學(xué)生類型制定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：

1）對(duì)于科研型的學(xué)生，要根據(jù)他們讀科學(xué)文獻(xiàn)的數(shù)目、對(duì)文獻(xiàn)的理解程度和自己改進(jìn)方案的合理性和實(shí)現(xiàn)情況綜合評(píng)定；

2）對(duì)于競賽型的學(xué)生，要根據(jù)他們的解題速度和解題方法的靈活性來進(jìn)行成績?cè)u(píng)定，仿照ACM比賽規(guī)則，若答錯(cuò)一題則倒扣分；

3）對(duì)于工程實(shí)踐型的學(xué)生，需要讓他們將一個(gè)大問題劃分為幾個(gè)模塊，將幾個(gè)小模塊實(shí)現(xiàn)之后再整合成一個(gè)完整的系統(tǒng)，綜合考評(píng)他們面對(duì)一個(gè)具體問題時(shí)的分析和解決能力。

學(xué)生根據(jù)教師提出的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，自然會(huì)以考試和考評(píng)為督促手段，在科研、競賽或工程實(shí)踐中養(yǎng)成好的習(xí)慣，提高自己算法設(shè)計(jì)的綜合能力。

4結(jié)論

本文提出了科研、競賽與工程實(shí)踐三位一體的算法設(shè)計(jì)與分析課程教學(xué)方法，并應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中。通過科研、競賽和工程實(shí)踐并重，經(jīng)典算法為導(dǎo)向的課堂教學(xué)，令學(xué)生可以具備三方面的基本能力和選擇能力，并且在后面的實(shí)踐環(huán)節(jié)和考核環(huán)節(jié)中自主選擇適合自己的學(xué)習(xí)方式和知識(shí)拓展方式，最終在興趣中學(xué)習(xí)算法課程，為學(xué)生未來的職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)教育；專業(yè)設(shè)置；課程設(shè)置；實(shí)踐教學(xué)；南洋理工

新加坡南洋理工大學(xué)(Nanyang Technological University，NTU)創(chuàng)辦歷史不長，但在國際上已享有盛譽(yù)[1]。她用不到30年的時(shí)間超越了世界上很多百年大學(xué)的水平，堪稱快速崛起的典范。南洋理工大學(xué)是一所以工科見長的大學(xué)，其計(jì)算機(jī)專業(yè)教育對(duì)我國新興大學(xué)的計(jì)算機(jī)學(xué)院，以及所有正在探索應(yīng)用型計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)的高校，無疑具有很好的參考價(jià)值。鑒于此，筆者根據(jù)南洋理工大學(xué)網(wǎng)站對(duì)外公布的辦學(xué)資料，梳理南大的計(jì)算機(jī)教育特色，供同行們參考。

1院系設(shè)置與專業(yè)劃分

南洋理工大學(xué)包括商學(xué)院、工學(xué)院、文學(xué)院和理學(xué)院等四個(gè)主要學(xué)院，下設(shè)12個(gè)專業(yè)學(xué)院。除此之外，國立教育學(xué)院和拉惹勒南國際研究院是兩個(gè)自主學(xué)院[1]。計(jì)算機(jī)工程學(xué)院隸屬于工學(xué)院，下設(shè)計(jì)算機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)兩個(gè)本科專業(yè)，可頒授工學(xué)學(xué)士學(xué)位。其辦學(xué)主旨是為學(xué)生提供基礎(chǔ)扎實(shí)、涉及面廣的計(jì)算機(jī)專業(yè)教育，并進(jìn)行大量的職業(yè)訓(xùn)練，為學(xué)生迎接未來技術(shù)快速發(fā)展的挑戰(zhàn)和終生學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)[2]。

計(jì)算機(jī)工程專業(yè)的辦學(xué)宗旨是綜合計(jì)算機(jī)科學(xué)與微電子工程學(xué)科，著重計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其實(shí)時(shí)應(yīng)用的制作工程。讓學(xué)生具備計(jì)算機(jī)科學(xué)家的分析技能和電子工程師的開發(fā)設(shè)計(jì)技能。其可選專業(yè)方向包括計(jì)算機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)視覺與圖形學(xué)、嵌入式系統(tǒng)、高性能計(jì)算、信息系統(tǒng)、智能系統(tǒng)[2]。

計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的辦學(xué)宗旨是專注于計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效應(yīng)用，尤其是算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法、程序設(shè)計(jì)語言等方面，同時(shí)也將重點(diǎn)放在滿足給定要求的有效和可靠軟件的實(shí)際設(shè)計(jì)。該專業(yè)與計(jì)算機(jī)工程專業(yè)有很大程度的重疊，但重心置于算法和概念層面。相比于計(jì)算機(jī)工程專業(yè)，計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)更注重軟件的設(shè)計(jì)和構(gòu)建；相比于頒授理學(xué)學(xué)位的同名專業(yè)，該專業(yè)更強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)科學(xué)的實(shí)際應(yīng)用。其可選的專業(yè)方向包括智能系統(tǒng)、軟件工程、信息管理、計(jì)算機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)視覺與圖形學(xué)、高性能計(jì)算[2]。

2課程設(shè)置

南洋理工大學(xué)本科教育學(xué)制通常為4年。計(jì)算機(jī)工程學(xué)院本科學(xué)生在4年期間要修滿154學(xué)分。這154學(xué)分所包含的課程類別和數(shù)量如表1所示[3-4]。

以下分通識(shí)課、核心專業(yè)課、指定專業(yè)選修課幾部分說明課程。有關(guān)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容將在下一節(jié)專門介紹。

2.1通識(shí)課

通識(shí)(General Education)課相當(dāng)于我國的公共課，分為三種。一是核心課程(Core Courses)，主要涉及人力資源管理與溝通技巧，并為學(xué)生提供嚴(yán)肅思考和評(píng)論社會(huì)問題的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的5門核心通識(shí)課如表2所示。二是指定選修課(Prescribed Electives)，分三個(gè)子領(lǐng)域，即人文社會(huì)科學(xué)、科技與社會(huì)、商業(yè)與管理。三個(gè)子領(lǐng)域覆蓋了幾乎所有學(xué)科范圍，有很多全校共享的可選課程。學(xué)生可以根據(jù)自己所學(xué)專業(yè)，從開闊視野的角度盡量選讀其他學(xué)科的相關(guān)課程。例如，科學(xué)和工程專業(yè)類學(xué)生可以選分人文社會(huì)科學(xué)方面的課，3學(xué)分的科技與社會(huì)、3學(xué)分的商業(yè)與管理[5]。三是任選課(Unrestricted Electives)。這類選修課指所有適合學(xué)生個(gè)人發(fā)展取向(更專業(yè)或更廣博)的選修課程。通過任選課，有的學(xué)生可以輔修其他專業(yè)(稱為Minor)，獲得其他領(lǐng)域的資質(zhì)。任選課的來源通常有以下幾種：各專業(yè)學(xué)院提供的任選課、學(xué)生所學(xué)專業(yè)提供的相關(guān)技術(shù)或指定選修課、其他專業(yè)提供的輔修課程以及其他途徑(例如受邀參與校內(nèi)研究項(xiàng)目可獲學(xué)分)[5]。

2.2核心專業(yè)課

核心專業(yè)課為特定專業(yè)所有學(xué)生都必須修讀的課程。這些課程分布在一到三年級(jí)上學(xué)期的5個(gè)學(xué)期中。計(jì)算機(jī)工程專業(yè)和計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的核心課如表3和表4所示。

上述課程中，英語提高(HW001)是為英語測試不合格的學(xué)生提供的輔導(dǎo)，無學(xué)分。精通C語言(CPE110, CSC110)是一門電子學(xué)習(xí)、在線考試的課程，安排在兩個(gè)學(xué)期之間的空檔進(jìn)行。除此之外，還有一些課程不能從名稱直接看出其具體內(nèi)容，說明如下[6-7]。

1) 編程導(dǎo)論(Introduction to Programming)：該課程用Java語言介紹編程的基本知識(shí)。

2) 軟件系統(tǒng)與模型(Software Systems and Models)：主要內(nèi)容包括并發(fā)模型、事件驅(qū)動(dòng)的編程、GUI開發(fā)、并發(fā)編程、進(jìn)程交互機(jī)理、特性分析等。

3) 程序設(shè)計(jì)語言(Programming Languages)：主要介紹軟件開發(fā)中編程語言的角色，語法與語義的描述，語言翻譯，虛擬機(jī)，數(shù)據(jù)與控制的抽象，數(shù)據(jù)類型，類型檢查，范圍，異常處理，并發(fā)，語言方略比較(面向?qū)ο蟆⒐δ芎瓦壿嫷木幊?，程序排錯(cuò)，大規(guī)模編程等。

4) 以網(wǎng)絡(luò)為中心的計(jì)算(Net-Centric Computing)：主要包含通訊與連網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、客戶服務(wù)器計(jì)算與Web技術(shù)、建立Web應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)管理等。

5) 軟件工程I(Software Engineering 1)：主要內(nèi)容包括概述、軟件過程模型、面向功能的分析設(shè)計(jì)方法、面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計(jì)方法、應(yīng)用程序編程接口 (APIs)、編程環(huán)境與基于Web的軟件工程等。

6) 軟件工程II(Software Engineering 2)：主要內(nèi)容包括項(xiàng)目管理、軟件質(zhì)量保證、維護(hù)、驗(yàn)證與測試等。

2.3指定專業(yè)選修課

指定專業(yè)選修課按照不同的專業(yè)方向分組列出。學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇某個(gè)專業(yè)方向時(shí)，就可以選修該方向的指定選修課。但這種分方向的指定選修課，并不一定要打包選修。學(xué)生有自己選課的自由。例如，學(xué)生可以從一個(gè)方向選幾門，再從另一個(gè)方向選幾門，只要選修的總學(xué)分為24即可。實(shí)際上，有些方向給出的指定選修課不足6門(24學(xué)分)，學(xué)生必須選其他方向的課程。

另一方面，所有專業(yè)選修課都是相對(duì)獨(dú)立的單元，只要修讀了前述專業(yè)核心課，就可以選修。每門課都是4個(gè)學(xué)分，每周上課3小時(shí)，另有1.5小時(shí)的教師輔導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)時(shí)間。這些課都安排在4年級(jí)的兩個(gè)學(xué)期(第七、八學(xué)期)[3-4]。

3實(shí)踐教學(xué)

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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；工程實(shí)踐；課程體系改革

中圖分類號(hào)：G642　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

最新人力資源調(diào)查顯示，人才市場急需計(jì)算機(jī)工程師人才特別是“嵌入式人才”，但是負(fù)責(zé)人才輸出和培養(yǎng)的大專院校近年卻出現(xiàn)了重軟件輕硬件、重研究輕操作、重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象，顯然無法滿足市場對(duì)人才的需求。為了解決供需矛盾問題，達(dá)到教育部提出的“高等教育要重視培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神”的要求大專院校除了要培養(yǎng)研究和創(chuàng)新型人才以外，應(yīng)該注重有大工程觀和大系統(tǒng)觀，同時(shí)具備一定實(shí)踐能力的高級(jí)工程師的培養(yǎng)。

為了提高工程實(shí)踐教育水平，根據(jù)社會(huì)和國家建設(shè)的需要，清華大學(xué)開始建設(shè)計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐教育實(shí)驗(yàn)區(qū)，以此為契機(jī)，我們對(duì)計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐教育模式進(jìn)行改革和探索。

1 計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐教育的定位和教育理念

計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐教育的培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)學(xué)生接受創(chuàng)新的工程實(shí)踐意識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虒?shí)踐作風(fēng)、科學(xué)的工程實(shí)踐素質(zhì)、優(yōu)秀的工程實(shí)踐能力、規(guī)范的工程實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)等方面的教育。依據(jù)學(xué)校的規(guī)劃和實(shí)施方案，根據(jù)教學(xué)需要，我們建立了自己的教育理念，內(nèi)容如下：

(1)面向工程需求的課程體系

計(jì)算機(jī)的發(fā)展推動(dòng)了計(jì)算機(jī)學(xué)科的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用提升了各學(xué)科的技術(shù)水平。實(shí)驗(yàn)區(qū)面向社會(huì)實(shí)際工程的不同需求，按照技術(shù)基礎(chǔ)、工程應(yīng)用和工程實(shí)踐，建立多層次的課程體系。

(2)強(qiáng)調(diào)理論基礎(chǔ)上的實(shí)踐

計(jì)算機(jī)教學(xué)具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)區(qū)給學(xué)生提供充足的實(shí)踐空間，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、課程設(shè)計(jì)、專題訓(xùn)練、專業(yè)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐活動(dòng)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力、科學(xué)作風(fēng)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。數(shù)理、電子技術(shù)是計(jì)算機(jī)學(xué)科的基礎(chǔ)，邏輯思維、抽象思維是計(jì)算能力的體現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)區(qū)強(qiáng)調(diào)理論指導(dǎo)下實(shí)踐，實(shí)踐與理論的結(jié)合。

(3)依托科研優(yōu)勢的實(shí)踐教育

清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是全國重點(diǎn)學(xué)科，擁有高素質(zhì)的科研隊(duì)伍和雄厚的科研能力，承擔(dān)了一系列國家“973”、“863”、“國家自然科學(xué)基金”、“國家攻關(guān)”等重大和重點(diǎn)項(xiàng)目，取得了多項(xiàng)創(chuàng)新性成果。實(shí)驗(yàn)區(qū)注意提取科研中的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，引入到工程實(shí)踐教學(xué)中，以先進(jìn)的科學(xué)問題激勵(lì)學(xué)生的思考。通過實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生體驗(yàn)書本與應(yīng)用、學(xué)習(xí)與研究、通識(shí)與專業(yè)、繼承與開創(chuàng)的關(guān)聯(lián)。提升工程實(shí)踐人才的培養(yǎng)水平，努力將實(shí)驗(yàn)區(qū)建設(shè)成為一個(gè)科研成果轉(zhuǎn)化和工程實(shí)踐創(chuàng)新基地。

2　計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐教育的改革思路

我們深入地分析了國內(nèi)外院校在計(jì)算機(jī)教學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)內(nèi)容、授課機(jī)制、實(shí)踐教學(xué)建設(shè)、工程意識(shí)與團(tuán)隊(duì)精神培養(yǎng)等教學(xué)環(huán)節(jié)和培養(yǎng)目標(biāo)上看到了我們的不足，并在此基礎(chǔ)上明確了近幾年內(nèi)的建設(shè)目標(biāo)。與此同時(shí)，我們根據(jù)建設(shè)和發(fā)展的要求，針對(duì)人才培養(yǎng)模式提出了如下改革思路：

(1)建設(shè)一套完整的工程實(shí)踐教育體系。計(jì)算機(jī)學(xué)科是實(shí)踐性、工程性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)踐環(huán)節(jié)十分重要。建設(shè)技術(shù)基礎(chǔ)、工程應(yīng)用和工程實(shí)踐三個(gè)層次的課程體系，自主研制或引進(jìn)一批與世界一流大學(xué)接軌的實(shí)踐教學(xué)裝置和儀器，同國內(nèi)外知名的企業(yè)和公司合作建立一批學(xué)生工程實(shí)踐基地。

(2)建立一支優(yōu)秀的工程實(shí)踐教師隊(duì)伍。一堂好的實(shí)踐課對(duì)教師的要求很高，建立一支愛崗敬業(yè)、技術(shù)精湛、水平高、責(zé)任心強(qiáng)的教師隊(duì)伍十分重要，這是搞好計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐教育實(shí)驗(yàn)區(qū)建設(shè)、提高實(shí)踐教學(xué)水平的重要保障。工程實(shí)踐教育實(shí)驗(yàn)區(qū)在注重培養(yǎng)學(xué)校內(nèi)部教師工程實(shí)踐能力的同時(shí)，將定期邀請(qǐng)一批企業(yè)、公司中高素質(zhì)的工程技術(shù)人員講學(xué)、任教。

(3)注意把科研成果引入到工程實(shí)踐教學(xué)中，將計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐教學(xué)區(qū)建設(shè)成為一個(gè)科研轉(zhuǎn)化基地。高水平的科研始終是實(shí)踐教學(xué)的有力支撐和源泉。計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展很快，必須經(jīng)常更新工程實(shí)踐內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生直接面對(duì)科學(xué)前沿，應(yīng)用新技術(shù)駕馭新工程，教會(huì)學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中提高。

(4)加強(qiáng)工程實(shí)踐教育標(biāo)準(zhǔn)化，推出面向工程實(shí)踐的系列教材。作為工程實(shí)踐性強(qiáng)的代表學(xué)科，計(jì)算機(jī)學(xué)科對(duì)工程實(shí)踐能力的要求非常高，但是近10年對(duì)此的要求和教育重視程度有所降低，因此加強(qiáng)工程實(shí)踐教育尤其是大工程實(shí)驗(yàn)方面的教育是我們接下來的重點(diǎn)改革目標(biāo)，為了更加系統(tǒng)化和規(guī)范化，將推出配套的面向工程和實(shí)踐的系列教材。

3 計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐教育的課程體系和培養(yǎng)方式

我們?cè)O(shè)定的計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐教學(xué)課程體系包括三個(gè)層次：技術(shù)基礎(chǔ)類、工程應(yīng)用類和工程實(shí)踐類課程，其中工程應(yīng)用類又分為軟件和硬件兩個(gè)子類(如圖1所示)。

(1)技術(shù)基礎(chǔ)類課程

從課程設(shè)置方面看，這些基礎(chǔ)課程都屬于計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程，是計(jì)算機(jī)系學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課。這類課程為學(xué)生打下了堅(jiān)實(shí)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)，為工程實(shí)踐技術(shù)的應(yīng)用做好準(zhǔn)備。

(2)工程應(yīng)用類課程

工程應(yīng)用類課程分為兩大系列：軟件工程應(yīng)用系列和硬件工程應(yīng)用系列課程。軟件工程應(yīng)用系列以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件工程、數(shù)據(jù)挖掘等課程為主體；硬件工程應(yīng)用系列以計(jì)算機(jī)組成原理、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、FPGA設(shè)計(jì)等課程為主體。這些課程雖然如此分類，但是有很多課程軟件和硬件技術(shù)都融合在一起，并非有嚴(yán)格的界限劃分，學(xué)生在學(xué)習(xí)和選擇上也僅做參考。這些課程直接為學(xué)生服務(wù)，提高學(xué)生利用“人類通用智慧工具”分析和解決問題的能力，將計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)在工程應(yīng)用中充分體現(xiàn)出來，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和工程應(yīng)用能力。

(3)工程實(shí)踐類課程

計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐類課程包括必修和選修環(huán)節(jié)，目的是能夠?qū)W(xué)生培養(yǎng)成為合格的工程師，有創(chuàng)新的工程實(shí)踐意識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虒?shí)踐作風(fēng)、科學(xué)的工程實(shí)踐素質(zhì)、優(yōu)秀的工程實(shí)踐能力。此類課程在內(nèi)容上每年都進(jìn)行更新，在質(zhì)量有充分保證的基礎(chǔ)上，每年都爭取增加和擴(kuò)大，以提高學(xué)生的選擇空間。

在三類課程中，實(shí)驗(yàn)區(qū)重點(diǎn)突出工程實(shí)踐類課程，并逐年提高此類課程所占的比例，力圖將學(xué)生訓(xùn)練成在工程實(shí)踐上有很強(qiáng)自主性和創(chuàng)新能力的專才。以計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐必修課“計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐”為例。該課程要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下，靈活運(yùn)用所學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)和主要專業(yè)知識(shí)，自己設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試完成一個(gè)工程性極強(qiáng)的大型教學(xué)實(shí)踐課程，使學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維、專業(yè)知識(shí)、工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神等方面得到全面的訓(xùn)練。主要內(nèi)容包括“開放式CPU設(shè)計(jì)與測試”、“多模態(tài)身份驗(yàn)證系統(tǒng)”、“足球機(jī)器人及機(jī)器人足球賽”、“基于FPGA的微機(jī)接口設(shè)計(jì)”等。以“開放式CPU設(shè)計(jì)與測試”專題為代表，該實(shí)踐專題的最大優(yōu)點(diǎn)是開放式設(shè)計(jì)，完全由學(xué)生自主設(shè)計(jì)處理機(jī)體系結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行全面測試。該實(shí)踐專題以“數(shù)字電路”和硬件設(shè)計(jì)語言為基礎(chǔ)，把“計(jì)算機(jī)組成原理”和“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課程理論與實(shí)踐融合在一起，是計(jì)算機(jī)本科硬件課程的匯總。

再例如2007年7月夏季學(xué)期推出的“基于大規(guī)模集群的海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)”課程，該課程是Google公司與實(shí)驗(yàn)區(qū)合作，在清華大學(xué)開設(shè)的有關(guān)集群分布式編程的課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將深入了解到通過大規(guī)模集群的模式處理海量數(shù)據(jù)的方式與編程方法。來自Google公司的優(yōu)秀工程師親自講述有關(guān)使用大規(guī)模集群處理海量數(shù)據(jù)的理論知識(shí)以及相應(yīng)的實(shí)際編程方法。通過實(shí)踐相關(guān)的課程內(nèi)容，使用開源的Apache Lucene Hadoop工具，學(xué)生親身實(shí)踐Google文件系統(tǒng)以及Google所使用的分布式編程方式MapReduce。學(xué)生還需要完成特定的分布式應(yīng)用程序設(shè)計(jì)來鞏固所學(xué)的編程知識(shí)，用于處理實(shí)際的海量數(shù)據(jù)問題。課程內(nèi)容的重點(diǎn)放在實(shí)踐上面，Google公司為學(xué)生提供一個(gè)具有20個(gè)節(jié)點(diǎn)的大規(guī)模集群范例，學(xué)生可以在這個(gè)集群上面完成相應(yīng)的實(shí)踐課程以及最后的大項(xiàng)目作業(yè)。大項(xiàng)目作業(yè)是檢驗(yàn)學(xué)生是否掌握課程內(nèi)容的關(guān)鍵，學(xué)生可以根據(jù)自己的能力以及對(duì)課程的理解程度，選擇一些項(xiàng)目來實(shí)踐完成。例如可以利用所學(xué)的編程方法完成一個(gè)完整獨(dú)立的搜索引擎，或者在現(xiàn)有的基礎(chǔ)之上建立類似于Google的分布式鎖機(jī)制Chubby以及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)BigTable。我們主要邀請(qǐng)Google內(nèi)部的具有實(shí)際分布式工作經(jīng)驗(yàn)的工程師前來授課，包括世界一流大學(xué)的教師，授課語言為英語。

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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī) 人才創(chuàng)新

一、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)創(chuàng)新體系的制定

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)創(chuàng)新體系的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要前提，而計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)又不同于相對(duì)成熟穩(wěn)定的傳統(tǒng)學(xué)科，該學(xué)科不僅發(fā)展迅速，而且與其他學(xué)科的交叉融合日益突出，因此，原有的人才培養(yǎng)方案己經(jīng)不再滿足新時(shí)期的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的高等教育的需求。計(jì)算機(jī)學(xué)院對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)體系進(jìn)行了重新調(diào)整，嚴(yán)格執(zhí)行教育部制定的“高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專業(yè)規(guī)范”和“高等教育計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)公共核心知識(shí)體系與課程”的規(guī)定，同時(shí)從本校實(shí)際出發(fā)，創(chuàng)新計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系和教育培養(yǎng)體系，完成了對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建。

計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)創(chuàng)新體系研究的范圍很廣，具體內(nèi)容包括：課程知識(shí)創(chuàng)新體系、實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新體系、師資隊(duì)伍建設(shè)創(chuàng)新體系、教學(xué)資源建設(shè)創(chuàng)新體系等等。此外，還要把上述體系融合為一種行之有效的人才培養(yǎng)模式，逐步進(jìn)行細(xì)化，最終實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)扎實(shí)、軟硬兼通，同時(shí)兼顧計(jì)算機(jī)科學(xué)和計(jì)算機(jī)工程兩個(gè)培養(yǎng)方向的寬口徑人才培養(yǎng)目標(biāo)。

二、構(gòu)建計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才創(chuàng)新體系的措施

（一）構(gòu)建計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才課程知識(shí)創(chuàng)新體系

擁計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程、信息管理和通信工程共五個(gè)專業(yè)，各個(gè)專業(yè)既是獨(dú)立的專業(yè)又相互融合，每個(gè)學(xué)科都有自己的學(xué)科優(yōu)勢和人才優(yōu)勢，而計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)又是學(xué)院的龍頭專業(yè)，因此我們?cè)谥贫ㄓ?jì)算機(jī)專業(yè)的課程知識(shí)體系時(shí)，并沒有把它當(dāng)做一門孤立的學(xué)科對(duì)待，而是立足學(xué)院的高度建立了一個(gè)各個(gè)學(xué)科既互相融合、又互相促進(jìn)的課程體系，我們的基本思路是打通五個(gè)專業(yè)的主要基礎(chǔ)課，建立學(xué)院的基礎(chǔ)教學(xué)平臺(tái)課，然后在此基礎(chǔ)上構(gòu)建各個(gè)專業(yè)的核心課，除了學(xué)校的公共課外，學(xué)院的課程分成三個(gè)層次：學(xué)院平臺(tái)課、專業(yè)核心課和專業(yè)特色課，如圖1所示。學(xué)院平臺(tái)課和專業(yè)核心課在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中具有舉足輕重的地位，通常被視為該專業(yè)的“看家本領(lǐng)”。此外，通過專業(yè)特色課，我們把人才培養(yǎng)目標(biāo)定位成“計(jì)算機(jī)科學(xué)”和“計(jì)算機(jī)工程”兩個(gè)出口，前者偏重軟件，后者偏重硬件，做到了軟硬并重。構(gòu)建計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才課程知識(shí)創(chuàng)新體系。

（二）構(gòu)建計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新體系

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)具有很強(qiáng)的工程性和應(yīng)用性，這就決定了我們的本科教育在強(qiáng)調(diào)理論深度的同時(shí)，必須把對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的訓(xùn)練放到一個(gè)足夠重要的位置上，因此，實(shí)踐教學(xué)體系的制定和落實(shí)，直接決定了人才的素質(zhì)和培養(yǎng)質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是一種行之有效的手段，不僅可以提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源和豐富的教學(xué)活動(dòng)，而且可以大大拓寬課堂教學(xué)的時(shí)間和空間。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)一般包括管理員空間、教師空間和學(xué)生空間三個(gè)組成部分。其中教師空間和學(xué)生空間是主體部分，并且功能基本一致。教師空間包括教學(xué)資源和教學(xué)活動(dòng)兩部分，如圖3所示。在教師空間中我們?yōu)閷W(xué)生提供了豐富的教學(xué)資源，包括教學(xué)課件、教學(xué)視頻、教學(xué)文件、題庫、實(shí)驗(yàn)材料等，從而方便學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。此外，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以彌補(bǔ)課堂教學(xué)中師生互動(dòng)少的不足，可以為教學(xué)提供豐富的教學(xué)活動(dòng)，如在線學(xué)習(xí)、在線討論、在線答疑、提交作業(yè)、批改作業(yè)。因此，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)不僅極大地豐富了教學(xué)資源，而且實(shí)現(xiàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)化，大大拓寬了課堂教學(xué)。

三、構(gòu)建計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才創(chuàng)新體系的思考

制定一個(gè)科學(xué)、有效的“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)體系”是將人才培養(yǎng)理念落實(shí)到實(shí)處、實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的必要條件。由于人才培養(yǎng)體系是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，因此，為了實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標(biāo)應(yīng)將其中的各項(xiàng)內(nèi)容貫徹落實(shí)到人才培養(yǎng)的實(shí)踐當(dāng)中。首先，要精心設(shè)計(jì)本學(xué)科的課程知識(shí)體系；其次，通過多種手段，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)體系；然后，要進(jìn)一步地通過培養(yǎng)高水平的教學(xué)團(tuán)隊(duì)提升整個(gè)師資隊(duì)伍的建設(shè)；最后，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，構(gòu)建計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才創(chuàng)新體系，使計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才有個(gè)新的發(fā)展。參考文獻(xiàn)：

[1]張麗萍.程序設(shè)計(jì)精品課程建設(shè)的研究與實(shí)踐[J].教育科學(xué)，2012（1）.

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【關(guān)鍵詞】電子計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò) 控制軟件 改進(jìn)

隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的不斷進(jìn)步，信息技術(shù)飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的普及與應(yīng)用為人們的生活、學(xué)習(xí)、交流帶來了極大方便，但與此同時(shí)網(wǎng)絡(luò)安全入侵事件卻屢見報(bào)端，如果對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的控制軟件應(yīng)用不加以改進(jìn)和提升就會(huì)使網(wǎng)絡(luò)安全問題更加突出，給網(wǎng)絡(luò)用戶帶來更大的安全隱患，所以，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全，保證網(wǎng)民的正常生活，確保網(wǎng)絡(luò)秩序的正?；蔷W(wǎng)絡(luò)工作者現(xiàn)實(shí)需要面對(duì)的非常棘手的問題。

一、相關(guān)概念界定

（一）網(wǎng)絡(luò)控制。所謂網(wǎng)絡(luò)控制，是指通過一系列的通信信道網(wǎng)絡(luò)控制裝置構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)控制，隨著信號(hào)處理，優(yōu)化和控制決策函數(shù)的操作功能。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)被應(yīng)用于―系列通信網(wǎng)絡(luò)的不同物理部件之間，進(jìn)行處理系統(tǒng)交換信息和控制分配系統(tǒng)的信號(hào)，并且控制器可以被分散在網(wǎng)絡(luò)中的不同位置。

（二）網(wǎng)絡(luò)軟件。網(wǎng)絡(luò)軟件是指，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，用于支持?jǐn)?shù)據(jù)通信和各種網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的軟件。連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，通常是基于系統(tǒng)本身的特性，容量和服務(wù)對(duì)象，配置不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，目的是用戶與其他系統(tǒng)共享網(wǎng)絡(luò)資源，或是把本地系統(tǒng)的功能和資源提供給其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享使用。網(wǎng)絡(luò)軟件通常包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和協(xié)議軟件，網(wǎng)絡(luò)通信軟件，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)軟件，網(wǎng)絡(luò)管理軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件幾種。

（三）網(wǎng)絡(luò)控制軟件。網(wǎng)絡(luò)控制軟件是網(wǎng)絡(luò)軟件之一，即通過支持該軟件的行為，來提高網(wǎng)絡(luò)的工作效率，是專門為網(wǎng)絡(luò)管理人員設(shè)計(jì)，以幫助網(wǎng)絡(luò)管理人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控和管理，最終達(dá)到減少故障，提高IT效率的目標(biāo)。

二、網(wǎng)絡(luò)控制軟件的應(yīng)用及弊端

網(wǎng)絡(luò)管理軟件應(yīng)用程序的范圍很廣，主要可以分為廣義和狹義兩個(gè)方面。從廣義上來說，任何有網(wǎng)絡(luò)的地點(diǎn)都需要網(wǎng)絡(luò)管理，網(wǎng)絡(luò)管理軟件就用在這些領(lǐng)域內(nèi)。從實(shí)際的應(yīng)用來看，電信，銀行，金融等眾多行業(yè)都使用網(wǎng)絡(luò)管理軟件。在狹義的角度來看，網(wǎng)絡(luò)管理軟件有不同的劃分方式。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理軟件管理的對(duì)象來分，它可分為系統(tǒng)管理軟件和設(shè)備管理軟件。系統(tǒng)管理軟件是對(duì)全面的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，深入的監(jiān)控和管理的軟件（包括服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用程序）；設(shè)備管理軟件是各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商推出的，可以很好地管理他們的網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備（如華為設(shè)備管理軟件）。雖然網(wǎng)絡(luò)控制軟件通過網(wǎng)絡(luò)使得人們的工作、學(xué)習(xí)和生活都帶來了巨大的方面，讓網(wǎng)絡(luò)用戶通過網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)各種各樣的遠(yuǎn)程操作，但是也同樣存在著弊端，例如由此會(huì)產(chǎn)生一些網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全問題；計(jì)算機(jī)運(yùn)行的速度問題；由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的問題導(dǎo)致的信息在傳輸過程中的阻塞等現(xiàn)象，這就需要電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作者加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制軟件的改進(jìn)和完善。

三、電子計(jì)算機(jī)工程網(wǎng)絡(luò)控制軟件改進(jìn)應(yīng)采取的措施

目前，隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求的提高，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模急劇擴(kuò)充的現(xiàn)實(shí)已經(jīng)越來越不充分，因此計(jì)算機(jī)工程網(wǎng)絡(luò)控制軟件的另一趨勢是智能化，集成化的網(wǎng)絡(luò)管理的方發(fā)展方向。

（一）注重對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的建設(shè)。我們可以有效地利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全性測試，如果發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)漏洞和安全風(fēng)險(xiǎn)后，進(jìn)行排除。由于系統(tǒng)本身不可避免的存在一些漏洞，這時(shí)可以使用各種軟件的“補(bǔ)丁”對(duì)漏洞進(jìn)行修補(bǔ)，更多的系統(tǒng)軟件服務(wù)，就更容易發(fā)生多的系統(tǒng)漏洞，因此，應(yīng)該要避免運(yùn)行過多的軟件，提高電腦速度，減少漏洞風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)常性的進(jìn)行漏洞掃描，以提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性，有效地保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性。用戶可以通過授權(quán)和其他方法來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，以此保護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。對(duì)系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)，可以通過現(xiàn)代數(shù)據(jù)加密技術(shù)進(jìn)行保護(hù)，除了指定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)用戶，沒有人可以解密加密數(shù)據(jù)。加密技術(shù)主要體現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)營和維護(hù)，以及開發(fā)軟件和應(yīng)用方面，有效的實(shí)了現(xiàn)端到端的網(wǎng)絡(luò)安全保障，是網(wǎng)絡(luò)安全問題最有效和最可靠的解決方案。

（二）優(yōu)化配置。配置應(yīng)用程序?yàn)橛脩籼峁┝藢懺L問的資源，配置應(yīng)用程序可分為以下幾種形式：（1）有關(guān)當(dāng)前資源分配信息?？梢允褂肧NMP來詢問如路由表，接口表，地址表和ARP表等。（2）通過管理協(xié)議更改配置。通過SNMP協(xié)議服務(wù)中的Set服務(wù)來更改配置信息。這里的一個(gè)困難是由于SNMP安全問題，許多制造商不允許寫訪問的資源。這時(shí)可以通過登錄系統(tǒng)進(jìn)行配置。設(shè)備制造商允許用戶登錄到系統(tǒng)中直接更改系統(tǒng)配置工具。

（三）電子計(jì)算機(jī)工程網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)現(xiàn)分布式管理。核心分布式對(duì)象的目的是解決跨平臺(tái)的連接和互動(dòng)的問題，以實(shí)現(xiàn)分布式應(yīng)用系統(tǒng)。分布式網(wǎng)絡(luò)管理是建立多域名管理，域名管理負(fù)責(zé)管理域?qū)ο蟮墓芾磉M(jìn)程的進(jìn)程，同時(shí)進(jìn)程間進(jìn)行協(xié)調(diào)與互動(dòng)，以完成全球網(wǎng)絡(luò)的管理。這不僅降低了在中央網(wǎng)絡(luò)管理的負(fù)荷，并降低了信息傳送的延遲時(shí)間，達(dá)到更有效管理的目的。目前，分布式技術(shù)的研究主要來自兩個(gè)方面：一是使用CORBA技術(shù)的，另一種是利用移動(dòng)技術(shù)。

（四）深入研究和拓展智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。智能控制是一類無需人工干預(yù)就能夠通過自主駕駛智能機(jī)實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程，是機(jī)器模擬人類智能的一個(gè)重要領(lǐng)域。智能控制，包括學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，分級(jí)分級(jí)智能控制系統(tǒng)，專家系統(tǒng)，模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。應(yīng)用智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制理論和先進(jìn)的電腦控制系統(tǒng)，將促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和提高工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，加快計(jì)算機(jī)技術(shù)智能控制的發(fā)展研究方法。

四、結(jié)束語

總之，為了提升計(jì)算機(jī)工程網(wǎng)絡(luò)控制軟件的計(jì)算機(jī)工程網(wǎng)絡(luò)控制軟件的性能，必須使其朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化的方向發(fā)展，并加以改進(jìn)，從而促進(jìn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 祁寶婷.電子計(jì)算機(jī)工程網(wǎng)絡(luò)控制軟件的改進(jìn)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，（23）.

[2] 張彤.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理軟件的應(yīng)用研究[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2012，（10）.

篇10

基于自主研發(fā)的新穎異構(gòu)多核工程科學(xué)計(jì)算加速協(xié)處理器（ESCA）體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了圖像Laplace變換算法。針對(duì)ESCA架構(gòu)特點(diǎn)，采用子字并行計(jì)算和訪存延遲隱藏等機(jī)制，進(jìn)行了一系列并行算法優(yōu)化，并在四核ESCA處理器原型上對(duì)圖像Laplace變換算法的進(jìn)行了性能評(píng)測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于計(jì)算密集型計(jì)算任務(wù)，ESCA處理器具有良好的計(jì)算加速效果。

關(guān)鍵詞：異構(gòu)多核；協(xié)處理器；計(jì)算密集型；Laplace變換；并行計(jì)算

中圖分類號(hào)： TN492

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Implementation of Laplace transform on heterogeneous multi-core

engineering and scientific computation accelerator coprocessor

Abstract：

Engineering and Scientific Computation Accelerator （ESCA） is a heterogeneous multi-core architecture to accelerate computation-intensive parallel computing in scientific and engineering applications. This paper described an implementation of Laplace transform on the hybrid system based on ESCA coprocessor， and the performance of Laplace transform on the quad-core prototype ESCA was exploited. The experimental results show that the ESCA can accelerate program of compute-intensive applications fairly well.

Key words：

heterogeneous multicore； coprocessor； compute-intensive； Laplace transform； parallel computing

0 引言

高性能計(jì)算（High Performance Computing， HPC）廣泛應(yīng)用于金融、制藥、交通、銀行、證券、醫(yī)療、教育以及科學(xué)計(jì)算及信息化服務(wù)等領(lǐng)域[1]，已成為衡量一個(gè)國家核心競爭力的關(guān)鍵指標(biāo)。近年來受應(yīng)用需求和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)，高性能計(jì)算機(jī)的核心評(píng)價(jià)指標(biāo)已經(jīng)從高性能計(jì)算轉(zhuǎn)向高效能計(jì)算[2]，即每瓦特能耗下所能實(shí)現(xiàn)的性能（Performance-per-Watt，F(xiàn)lops/W）。“主處理器+協(xié)處理器”的混合計(jì)算體系結(jié)構(gòu)[3-4]以其獨(dú)特的效能優(yōu)勢[5]，已經(jīng)成為高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究的主要趨勢之一。同時(shí)，片上多核處理器作為摩爾定律的一種新的延續(xù)形式，已經(jīng)成為處理器性能持續(xù)增長的必然途徑[6]。對(duì)此，文獻(xiàn)[7-8]面向科學(xué)計(jì)算、數(shù)字信號(hào)處理和多媒體處理等科學(xué)與工程計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域，提出了一種自主研發(fā)的異構(gòu)多核處理器——工程科學(xué)計(jì)算加速協(xié)處理器（Engineering and Scientific Computation Accelerator，ESCA）體系結(jié)構(gòu)。

ESCA處理器是一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算性能的協(xié)處理器，采用經(jīng)典存儲(chǔ)器接口方式，與商用主流的通用微處理器（如Intel CPU、IBM Power PC等）或嵌入式微處理器（如ARM、 SPARC等）有效協(xié)同，實(shí)現(xiàn)基于混合計(jì)算體系結(jié)構(gòu)的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其中，主處理器上運(yùn)行操作系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)和控制任務(wù)（如響應(yīng)中斷、操作外設(shè)等），并根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)將并行計(jì)算任務(wù)分配到協(xié)處理器計(jì)算節(jié)點(diǎn)上；ESCA處理器負(fù)責(zé)對(duì)具體的計(jì)算任務(wù)進(jìn)行加速。這種“主處理器加協(xié)處理器”的混合異構(gòu)多核架構(gòu)可以提供強(qiáng)大的計(jì)算能力，廣泛應(yīng)用于計(jì)算密集型的科學(xué)與工程計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域[9]。

圖像信息處理是一種典型的計(jì)算密集型應(yīng)用，而Laplace變換在圖像處理中的應(yīng)用非常廣泛。本文深入分析了ESCA體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，基于ESCA架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了圖像Laplace變換算法，并進(jìn)行了一系列并行算法優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于計(jì)算密集型計(jì)算任務(wù)，ESCA處理器具有良好的計(jì)算加速效果。

1 ESCA體系結(jié)構(gòu)

ESCA處理器主要包括計(jì)算陣列、控制內(nèi)核、指令高速緩存、總線接口單元以及直接存儲(chǔ)訪問引擎幾大部分，體系架構(gòu)如圖1 所示。其中，計(jì)算陣列集成多個(gè)計(jì)算內(nèi)核（Processing Element，PE），以單指令多數(shù)據(jù)流（Single Instruction Multiple Data， SIMD）模式并行執(zhí)行以提供高計(jì)算能力；控制內(nèi)核負(fù)責(zé)ESCA處理器與外部的通信，同時(shí)取指令發(fā)送給PE計(jì)算陣列進(jìn)行運(yùn)算操作，控制程序的正確執(zhí)行并收集程序執(zhí)行過程中的各種狀態(tài)（異常、中斷等）。指令高速緩存用于存儲(chǔ)近期可能用到的ESCA計(jì)算任務(wù)程序，為控制內(nèi)核提供快速的取指響應(yīng)?？偩€接口單元?jiǎng)t主要用于進(jìn)行片內(nèi)外數(shù)據(jù)通信，匹配外部Local Bus接口時(shí)序和Local Memory接口時(shí)序，控制數(shù)據(jù)通路，根據(jù)不同的位寬比例進(jìn)行數(shù)據(jù)拆包和打包工作，并且產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)。

控制內(nèi)核是ESCA處理器的控制中樞，它包含多個(gè)控制狀態(tài)寄存器。這些控制狀態(tài)寄存器參與全局編址，可供Host訪問和查詢。而ESCA處理器芯片根據(jù)這些控制狀態(tài)寄存器的設(shè)置執(zhí)行相關(guān)操作，如指令高速緩存的預(yù)取、計(jì)算任務(wù)的開始執(zhí)行、調(diào)試模式、DMA傳輸配置等。此外，控制內(nèi)核讀取指令并進(jìn)行初步譯碼，識(shí)別該指令是在控制內(nèi)核處理器核中執(zhí)行的（如同步指令、Load/Store指令、跳轉(zhuǎn)指令、控制內(nèi)核級(jí)別的簡單計(jì)算和比較指令等）還是要傳遞給計(jì)算陣列進(jìn)行的（如用于運(yùn)算加速的計(jì)算指令、網(wǎng)絡(luò)傳輸指令等）。計(jì)算陣列則是進(jìn)行并行計(jì)算，它支持向量模式及子字并行，同時(shí)在計(jì)算陣列實(shí)現(xiàn)了條件執(zhí)行和條件中斷，以及間接尋址等功能。PE之間的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)采用層次化方式構(gòu)建，具有很高的可擴(kuò)展性和靈活性。

2 圖像Laplace變換算法在ESCA上的實(shí)現(xiàn)

2.1 圖像Laplace變換基本原理

拉普拉斯算子是最簡單的各向同性微分算子，具有旋轉(zhuǎn)不變性。一個(gè)二維圖像函數(shù)的拉普拉斯變換是各向同性的二階導(dǎo)數(shù)，定義為：

另外，拉普拉斯算子還可以表示成模板的形式，如圖2所示。從模板形式容易看出，如果在圖像中一個(gè)較暗的區(qū)域中出現(xiàn)了一個(gè)亮點(diǎn)，那么用拉普拉斯運(yùn)算就會(huì)使這個(gè)亮點(diǎn)變得更亮。因?yàn)閳D像中的邊緣就是那些灰度發(fā)生跳變的區(qū)域，所以拉普拉斯銳化模板在邊緣檢測中很有用。

2.2 Laplace變換算法在ESCA上的實(shí)現(xiàn)

2.2.1 任務(wù)劃分

由于ESCA系統(tǒng)是以“主處理器加協(xié)處理器” [10]的混合計(jì)算模型執(zhí)行的，主處理器（商用CPU）在處理數(shù)據(jù)相關(guān)性不大的計(jì)算類和復(fù)雜繁瑣的非計(jì)算類具有優(yōu)勢，而協(xié)處理器（ESCA處理器芯片）則適合用來處理計(jì)算性強(qiáng)但邏輯性不強(qiáng)的大量平行數(shù)據(jù)。所以需要進(jìn)行合理的任務(wù)劃分，使二者協(xié)同工作，共同完成計(jì)算任務(wù)，能充分利用各自的架構(gòu)優(yōu)勢，發(fā)揮出強(qiáng)大的計(jì)算能力。

ESCA系統(tǒng)中主處理器（Host）與協(xié)處理器（ESCA芯片）之間按照offload mode協(xié)同完成具體應(yīng)用：Host端先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后創(chuàng)建初始化ESCA處理器芯片線程空間，將相關(guān)指令和數(shù)據(jù)從系統(tǒng)主存下載到ESCA芯片的片外存儲(chǔ)器中，之后再啟動(dòng)ESCA芯片執(zhí)行；ESCA芯片接收到啟動(dòng)控制信號(hào)后，由控制核控制內(nèi)核從初始地址開始取指運(yùn)行，配置計(jì)算陣列對(duì)待處理數(shù)據(jù)的DMA加載過程。當(dāng)一次批量運(yùn)算所需的數(shù)據(jù)都從片外存儲(chǔ)器通過DMA方式載入到計(jì)算陣列的局部存儲(chǔ)器之后，所有PE在SIMD模式下執(zhí)行并行計(jì)算。當(dāng)計(jì)算陣列完成該次計(jì)算任務(wù)后，由控制內(nèi)核配置計(jì)算陣列的結(jié)果數(shù)據(jù)到片外存儲(chǔ)器的DMA下載過程。當(dāng)ESCA芯片的所有計(jì)算任務(wù)完成后，控制內(nèi)核將操作完成的控制信號(hào)寫入特定狀態(tài)寄存器，Host查詢到該狀態(tài)，將ESC外存儲(chǔ)器的結(jié)果數(shù)據(jù)讀回，通過相應(yīng)處理得到最終結(jié)果。ESCA系統(tǒng)執(zhí)行圖像Laplace算法的具體程序流程如圖3所示。

2.2.2 分塊存儲(chǔ)

從式（3）可知，在對(duì)圖片進(jìn)行Laplace變換時(shí)，每計(jì)算一個(gè)像素點(diǎn)都會(huì)用到原始像素矩陣的3×3的小矩陣，而BMP格式圖片的像素點(diǎn)在存儲(chǔ)器中是按行存儲(chǔ)的，所以在計(jì)算時(shí)，需要多次訪問局部存儲(chǔ)器。因此需要將圖片像素進(jìn)行分塊存儲(chǔ)，使每一塊的數(shù)據(jù)大小為ESCA計(jì)算陣列所能處理的大小，就能減少ESCA計(jì)算陣列對(duì)局部存儲(chǔ)器的訪問次數(shù)，提高訪問效率。

ESCA的一個(gè)處理單元有16×16個(gè)寄存器，在子字并行（Subword）技術(shù)[11]下，一個(gè)寄存器可以存放4個(gè)像素值，除去用作臨時(shí)變量的16個(gè)寄存器，ESCA處理單元一次能批量處理64×15個(gè)像素點(diǎn)，在ESCA計(jì)算陣列規(guī)模為2×2的情況下，ESCA計(jì)算陣列一次能批量處理64×60個(gè)像素點(diǎn)。因此可以在Host端先對(duì)二維BMP圖片進(jìn)行分塊，每塊大小為64×60個(gè)像素點(diǎn)，以塊為單位部署到ESCA的局部存儲(chǔ)器中。計(jì)算時(shí)，每次傳遞一塊數(shù)據(jù)到計(jì)算陣列，經(jīng)計(jì)算陣列計(jì)算后，結(jié)果數(shù)據(jù)再以塊為單位放回到ESCA局部存儲(chǔ)器中。最后，由Host端將ESCA局部存儲(chǔ)器中的結(jié)果數(shù)據(jù)矩陣還原成Bmp圖片。

考慮到邊界元素的影響，原始數(shù)據(jù)塊之間會(huì)有部分?jǐn)?shù)據(jù)重疊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊包含的實(shí)際像素點(diǎn)為56×52個(gè)，這也即結(jié)果數(shù)據(jù)塊的大小。所以對(duì)于尺寸為W×H的Bmp圖片，分塊后個(gè)數(shù)為N，則：

2.2.3 分塊計(jì)算

在對(duì)圖像數(shù)據(jù)完成分塊處理后，由ESCA計(jì)算陣列對(duì)分塊數(shù)據(jù)批量完成Laplace變換。計(jì)算陣列是ESCA的計(jì)算核心，由多個(gè)處理單元組成，構(gòu)成了一種片上輕量級(jí)集群結(jié)構(gòu)，通過片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效互連，在控制內(nèi)核的控制下以SIMD方式實(shí)現(xiàn)高效并行計(jì)算。為了方便管理和控制，處理單元以方陣形式組織，根據(jù)應(yīng)用需求，可以從2×2的規(guī)模，方便的擴(kuò)展到4×4，甚至16×16的規(guī)模。

在本文中，計(jì)算陣列由2×2共4個(gè)處理單元組成。將分塊數(shù)據(jù)的64×60個(gè)像素點(diǎn)的塊數(shù)據(jù)按列分成4個(gè)64×15個(gè)像素的小塊，再分配到計(jì)算陣列的4個(gè)處理單元中去。由于相鄰處理單元數(shù)據(jù)不存在數(shù)據(jù)相關(guān)性，所以4個(gè)處理單元可以完全的高速并行進(jìn)行計(jì)算。除去邊界元素，每個(gè)處理單元一次批量計(jì)算出來的像素點(diǎn)為56×13個(gè)，計(jì)算陣列一次批量計(jì)算出來的總的像素點(diǎn)為56×52個(gè)。

2.3 性能優(yōu)化

2.3.1 子字并行機(jī)制

為了對(duì)性能進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，除了在計(jì)算陣列的多個(gè)處理單元能實(shí)現(xiàn)SIMD并行外，還可以在處理單元內(nèi)通過子字并行（Subword）機(jī)制實(shí)現(xiàn)SIMD并行。所謂子字并行，是將多個(gè)短數(shù)據(jù)（即子字）打包并封裝到一個(gè)寄存器中，利用數(shù)據(jù)并行操作對(duì)一個(gè)寄存器中的所有子字進(jìn)行并行處理，是一種低功耗、小規(guī)模的SIMD并行。

對(duì)于圖像Laplace變換這項(xiàng)具體應(yīng)用，ESCA處理單元的寄存器是64位，而8位BMP圖片的1個(gè)像素點(diǎn)為8位，考慮到計(jì)算的中間結(jié)果可能超過8位，故用16位來存儲(chǔ)，ESCA的1個(gè)寄存器可以存儲(chǔ)4個(gè)像素點(diǎn)。利用子字并行機(jī)制，1條指令能同時(shí)對(duì)1個(gè)寄存器內(nèi)的4個(gè)像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理。

在Host端圖片像素是順序存儲(chǔ)的，如圖4所示，相鄰的點(diǎn)并不在相鄰寄存器的對(duì)應(yīng)位置。

為了減輕Host端數(shù)據(jù)處理的負(fù)擔(dān)，盡量保持?jǐn)?shù)據(jù)的原始性，由ESCA的計(jì)算陣列通過多媒體數(shù)據(jù)重排指令來完成這一過程。對(duì)于進(jìn)入ESCA計(jì)算陣列的原始數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)重排由圖4到圖5；對(duì)于ESCA計(jì)算陣列計(jì)算出來的結(jié)果數(shù)據(jù)，則通過數(shù)據(jù)重排由圖5到圖4。

2.3.2 訪存延遲隱藏

為了解決存儲(chǔ)帶寬對(duì)ESCA系統(tǒng)性能提升的制約，還可以通過減少訪存開銷來提高系統(tǒng)性能[12]。通過計(jì)算陣列局部存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)的雙緩沖（dual-buffer）機(jī)制，在計(jì)算陣列的一塊Local Storage進(jìn)行計(jì)算的同時(shí)，往另一塊Local Storage里灌數(shù)據(jù)，兩塊存儲(chǔ)器交替進(jìn)行計(jì)算，可以最大限度地隱藏訪存延遲，提高效能，具體實(shí)現(xiàn)方式如圖6所示。

在這個(gè)過程中，由于片內(nèi)外數(shù)據(jù)傳輸以流水方式通過DMA控制器進(jìn)行，在進(jìn)行大批量數(shù)據(jù)傳輸之前，需要先通過

DMA 通道命令進(jìn)行傳輸參數(shù)配置，并觸發(fā)DMA控制器通過正確的DMA隊(duì)列向總線接口發(fā)起鏈路請(qǐng)求，進(jìn)而向片外存儲(chǔ)器控制器發(fā)起連續(xù)的讀寫請(qǐng)求。數(shù)據(jù)傳輸延遲時(shí)間（以時(shí)鐘周期為單位）的估算公式為：

DMA數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間=DMA命令配置開銷+

DMA控制器隊(duì)列響應(yīng)及仲裁開銷+

DMA傳輸過程主要包括計(jì)算陣列對(duì)片上存儲(chǔ)器原始數(shù)據(jù)的讀取和將計(jì)算陣列結(jié)果數(shù)據(jù)寫入片上存儲(chǔ)器。通過前面的討論可知，原始數(shù)據(jù)的一次批量讀取為64×60個(gè)像素點(diǎn)，結(jié)果數(shù)據(jù)的一次批量寫入為56×52個(gè)像素點(diǎn)，其中1個(gè)像素點(diǎn)占16位，代入式（5）可以計(jì)算得到如表2所示結(jié)果。

3 性能評(píng)測

本文采用UMC 0.18μm 1P6M CMOS工藝實(shí)現(xiàn)了1個(gè)片上集成4個(gè)計(jì)算內(nèi)核的ESCA處理器原型芯片，其指令寬度128b，目標(biāo)工作頻率250MHz，單精度浮點(diǎn)性能4 GFlops，片上網(wǎng)絡(luò)帶寬8GB/s，存儲(chǔ)器采用256-bit的eDRAM。選擇的主處理器測試平臺(tái)為Inter Core2 Duo CPU 9400，工作主頻為2.53GHz，1.99GB內(nèi)存。測試中，分別基于“Intel處理器+四核ESCA芯片”以及獨(dú)立的Intel CPU處理器2個(gè)平臺(tái)對(duì)不同尺寸的8位256色BMP圖片執(zhí)行Laplace變換。其中，前者Intel處理器只執(zhí)行簡單的任務(wù)分配，計(jì)算加速任務(wù)完全由ESCA芯片執(zhí)行。由于ESCA芯片通過計(jì)算陣列片上存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)的dual-buffer機(jī)制實(shí)現(xiàn)了訪存延遲隱藏，實(shí)際程序運(yùn)行時(shí)間計(jì)算公式為：

相比2.5GHz的Intel CPU，工作頻率為250MHz 的ESCA芯片通過采用4個(gè)計(jì)算內(nèi)核同時(shí)執(zhí)行子字并行計(jì)算，并且有效隱藏?cái)?shù)據(jù)訪存?zhèn)鬏斞舆t，可以獲得1.10～1.16倍的性能加速比。由于ESCA芯片工作頻率遠(yuǎn)低于Intel CPU，因此體現(xiàn)了ESCA處理器良好的計(jì)算加速效果。評(píng)測中也發(fā)現(xiàn)，圖片尺寸ESCA系統(tǒng)加速性能有直接影響。由于ESCA芯片計(jì)算陣列一次批量處理的像素點(diǎn)為56×52個(gè)，假設(shè)圖片尺寸為M×N，那么M和N分別為56和52的整數(shù)倍時(shí)，ESCA的計(jì)算整列每次批量運(yùn)算都為滿載運(yùn)算，計(jì)算效率最高。當(dāng)增加ESCA芯片個(gè)數(shù)或者計(jì)算陣列規(guī)模時(shí)，計(jì)算時(shí)間會(huì)相應(yīng)減少，但訪存時(shí)間會(huì)成為制約系統(tǒng)性能提升的瓶頸。

4 結(jié)語

ESCA處理器是一款自主研發(fā)的新穎異構(gòu)多核處理器工程科學(xué)計(jì)算加速協(xié)處理器，片上集成多個(gè)計(jì)算內(nèi)核工作在SIMD模式，具有高的計(jì)算性能，內(nèi)核之間通過高效的片上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，具有高的網(wǎng)絡(luò)通信帶寬，可以針對(duì)計(jì)算密集型應(yīng)用進(jìn)行有效計(jì)算加速。本文基于該“主處理器+ESCA協(xié)處理器”系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了圖像Laplace變化算法，進(jìn)行了一系列并行算法優(yōu)化，并在四核ESCA處理器原型芯片上進(jìn)行性能評(píng)測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于計(jì)算密集型計(jì)算任務(wù)，ESCA處理器具有良好的計(jì)算加速效果。如何解決訪存時(shí)間對(duì)系統(tǒng)性能提升的制約問題，將是我們后續(xù)研究的重點(diǎn)。

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