新工科背景下計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)改革探索

黃庭培　鄭秋梅　劉新平　李世寶

摘要：針對(duì)新工科背景下不同專業(yè)的計(jì)算機(jī)組成原理課程在教學(xué)過(guò)程中面臨的問(wèn)題，分析新工科背景下不同專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和不同行業(yè)對(duì)人才需求的特點(diǎn)，提出新工科背景下基于分流培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容、三階段遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和面向過(guò)程的細(xì)粒度實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制。

關(guān)鍵詞：新工科；人才培養(yǎng)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G623.58 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）44-0098-02

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈等前沿科技的快速發(fā)展，如何培養(yǎng)更多高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才，以適應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命對(duì)計(jì)算機(jī)類工程人才的需求，是計(jì)算機(jī)類專業(yè)在新一輪高等教育變革中需要解決的首要關(guān)鍵問(wèn)題，也是真正實(shí)現(xiàn)基于“新業(yè)態(tài)”的新工科落地的具體實(shí)施[1，2]。計(jì)算機(jī)組成原理課程作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)的一門非常重要和核心的專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個(gè)計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才的培養(yǎng)體系中起著重要的承上啟下的作用，是深化計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生系統(tǒng)能力非常重要的環(huán)節(jié)[3]。本文將探索新工科背景下計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)改革。

一、基于分流培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)組成原理課程內(nèi)容龐雜、難度大，除了計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)和指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)，很多內(nèi)容還與操作系統(tǒng)、編譯程序和程序設(shè)計(jì)等軟件設(shè)計(jì)技術(shù)密切相關(guān)。因此，結(jié)合我校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程教學(xué)改革實(shí)踐情況[4]，進(jìn)一步針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程和物聯(lián)網(wǎng)工程3個(gè)專業(yè)，分流制定本課程的教學(xué)內(nèi)容，以滿足不同專業(yè)對(duì)課程設(shè)置的不同需求。表1給出了教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置情況，其中三角形表示針對(duì)軟件工程專業(yè)重點(diǎn)講解，圓形表示針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)重點(diǎn)講解，而四邊形表示針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)重點(diǎn)講解。

二、三階段遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

本課程設(shè)置功能部件認(rèn)知類實(shí)驗(yàn)、編程實(shí)驗(yàn)和基于EDA和FPGA的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)類實(shí)驗(yàn)三階段遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。其中第1部分主要以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，也包含部分部件設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)，而后面兩部分內(nèi)容以編程和CPU設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為主，以訓(xùn)練學(xué)生的系統(tǒng)能力和實(shí)踐能力為主要目標(biāo)。具體各部分的內(nèi)容如表2所示。

三、面向過(guò)程的細(xì)粒度實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制

新工科背景下實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容探索面向過(guò)程的細(xì)粒度實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制，對(duì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的跟蹤，目的是考核學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新和工程實(shí)踐3個(gè)方面的能力。通過(guò)學(xué)生提交的詳細(xì)代碼文檔、實(shí)驗(yàn)所遇到的問(wèn)題和詳細(xì)的解決方案及驗(yàn)收過(guò)程中的表現(xiàn)情況來(lái)考核學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力；創(chuàng)新能力主要通過(guò)學(xué)生對(duì)硬件設(shè)計(jì)部分的設(shè)計(jì)方案、調(diào)試與運(yùn)行過(guò)程中解決問(wèn)題的思路與答辯過(guò)程來(lái)考核；工程實(shí)踐能力主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的完成情況來(lái)考核，具體考核方案如圖2和圖3所示。

四、總結(jié)

計(jì)算機(jī)組成原理課程的性質(zhì)決定了本課程在整個(gè)專業(yè)人才培養(yǎng)中的重要性。在新工科背景下，需要考慮不同專業(yè)的新工科特點(diǎn)、新技術(shù)的不斷發(fā)展，并結(jié)合不同專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況來(lái)設(shè)置教學(xué)內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]李華，胡娜，游振聲.新工科：形態(tài)、內(nèi)涵與方向[J].高等工程教育研究，2017，（4）：16-19.

[2]葉民，孔寒冰，張煒.新工科：從理念到行動(dòng)[J].高等工程教育研究，2018，（1）：24-31.

[3]李東勤，徐勇，常郝，等.從深化系統(tǒng)能力培養(yǎng)談?dòng)?jì)算機(jī)組成原理實(shí)踐教學(xué)改革[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2017，（28）：15-18.

[4]黃庭培，鄭秋梅.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)改革探索[J].教育教學(xué)論壇，2016，（50）：103-104.

Abstract：In the context of new engineering，the course of computer composition principle faces new problems in different majors. The paper analyzes the characteristic of talents training objective for different majors and the demand for talents in different industries，and proposes the multi-teaching-modes for teaching contents，the three-stage progressive experiment content and the process-oriented fine-grained experimental assessment mechanism.

Key words：new engineering；teaching reform；talent training