計算機專業系統能力培養的技術途徑

周樂湧

（貴州城市職業學院，貴州 貴陽 550025）

一、引言

系統能力培養的主要載體為課程體系，課程體系建設成效直接影響計算機專業認證的核心內容。對于畢業生來說，其專業能力的評定也是課程體系建設最為直觀的體現，二者之間存在著一種互相牽引且微妙的關系，所謂的專業能力的評定好壞其實就是畢業生是否切實擁有本專業領域的知識體系[1]。在復雜的知識結構中，畢業生能否靈活運用知識結構處理復雜的系統問題，在課程體系建設過程中，各門課程獨立規劃，專業知識結構和內容極容易出現冗余的情況，在課程銜接中出現了斷層現象，計算機專業課程中所需的系統未能達成足夠的規模，這無疑成為了專業課程發展的“絆腳石”，進而阻礙了大規模系統開發的腳步。這些問題在計算機專業課程建設中是共性問題，本文就對上述問題提供理論性的解決途徑和建議。

二、課程體系建設普遍存在的問題

（一）各門課程獨立規劃、知識冗余及銜接脫節

從現有的計算機專業人才培養體系來看，各大高校和大專院校的課程設置上大同小異，即三門核心課程（計算機組成原理、操作系統和編譯技術）對應這三大技術進行設置。課程與課程之間根據技術的不同有明顯的劃分，以獨立規劃的課程為核心，授課教師決定該課程的知識體系和相關實驗，這種傳統的課程中心體系由來已久，似乎是課程建設默認的行為，直接導致了每個課程在授課過程中過分強調了知識的特異性和獨立性[2]。這對計算機專業的人才培養和計算機專業能力的評定形成了阻礙，形成一種教學資源浪費和人才輸出質量不理想的惡性循環，這也是每所高校教學系統需要正視的問題。

（二）系統開發缺乏規模

系統開發是每個計算機專業的學生必須掌握的技能，在實驗訓練的過程中，系統開發方面未能形成足夠的規模，學校對此并未有足夠的重視。在筆者看來，沒有規模的系統稱不上是真正的系統。學生倘若真正學習到掌握系統的構造方法，對設計權衡等原則有更深的理解，就需要足夠規模的系統支持。學校在課程設置上務必要重視這個問題，專業課程不是為了完成指標而進行設置，而是為了人才建設夯實基礎。

（三）難以指導大規模系統開發

造成難以指導大規模系統開發的主要原因還是在于不少專業在授課中采用分析式教學方法。以講授CPU開發的教學為例，教師通過列舉幾個設計圖，與對應的數據通路的構造過程展示，教師再根據教學目標講授幾條典型指令，讓學生根據典型案例舉一反三，構造出更多的指令。由于系統規模的限制，學生只會這幾種基礎的指令構造，一旦系統規模變大，學生就會很茫然，無從下手。對于大部分學生而言，學生雖然學會了基本的系統工作原理，但仍停留在入門了解的階段。因此，分析式教學法嚴重阻礙了大規模系統的開發。

三、系統能力培養的技術途徑

（一）“三位一體”教學目標

“三位一體”是圍繞CPU、操作系統和編譯器這三大塊的基礎教學展開的[3]。這三大基礎技術是對每個計算機專業人才來說必不可少的技能，不能說是掌握，而是精通為宜，在教學課程的設置中，要求學生建立一種“系統觀”，既要將這三大基礎技術深刻在專業意識中，也要熟稔這三者之間相互作用的關系。在具備“系統觀”之后，學生才有“系統能力”，“三位一體”的教學目標就是要求計算機專業的學生要設定一個目標，通過自身對系統的理解，開發出一個CPU、操作系統和編譯器，并且具有自主性。在完成“三位一體”的教學目標過程中，學生才能夠更加深刻理解這三大塊的基礎技術在內的計算機工作原理以及它們之間相互作用的關系，“三位一體”教學目標重在創新，這對完成大規模計算機系統開發設計和相關實驗是大有裨益的，同時，也是每名高素質的計算機的專業人才必備的專業技能。

（二）“三工”教學準則

“三工”，即工業標準、工程規模和工程方法?！叭ぁ苯虒W準則來自于北航計算機學院歷經八年的研究和實踐所取得的教學成效，是以培養計算機專業的系統能力為目標，以“三工”準則作為教學定位，共同培養學生的專業素養[4]。首先工程標準的設定是通過該類事物進行大量實踐，對技術的一種總結，總體體現其均衡性，同時也要對系統構成的必要因素（性能、功能和成本等）進行衡量，這些必要因素在以后的系統構建過程中是繞不開的，優質的工業標準對產業升級和產業轉型起著至關重要的作用。對工程規模而言，目前院校課程設置中僅為10條左右的指令，這種工程規?？峙码y以實現更大規模或更為復雜的系統工程的構建，也會直接影響到復雜應用的正常運行。在這種尷尬的系統規模下，教學目標已經失去了本應該發揮出的作用和意義，也達不到訓練的作用，是一種教學資源的浪費。對于工程方法而言，重要的環節就在于CPU開發，CPU開發在“三工”教學準則中處于核心地位，它存在的意義是降低CPU開發的復雜程度，將復雜的部分分解成子系統環節，實現系統的工程化。將CPU開發的復雜性，轉移到子系統的可控范圍內，這個過程可以極大降低教學難度，對學生而言也是更容易接受的教學策略，助推學生的系統能力培養。

（三）構建面向產業需求的課程體系

從素質和基礎培養還是系統理解能力方面，課程的設置應當尊重自然、人文科學等基礎知識，在素質教育的前提下，才有資格考慮到學生對計算機學科基礎知識的掌握。尤其在編程能力方面的培養，其次是系統理解方面的培養，要求學生對所處專業的基礎知識有很深刻的頓悟，這也是創新型計算機人才的基本要求，具備系統理解能力才有系統設計的能力，這是一個循序漸進的過程，不可能奢求學生在沒有基礎知識的前提下完成更高于要求的系統設計工作，學生需要結合所學領域對系統應用掌握更深層次的知識。上述課程體系的目標還遠遠不夠，高素質應用型人才對于知識的拓展是有一定深度和廣度的，創新能力也是現代化計算機專業的人才所應具備的素質，以期更好的實現系統分析和設計。

（四）建設面向系統能力培養的學科綜合實踐平臺

課程體系的建設離不開學科綜合實踐平臺的加強，實踐平臺的搭設要圍繞共享開放、拓展性高、學科整合度高等原則，充分調動各項教學資源，搭建教學案例庫，與課程體系高度匹配。對于單門課程的相關知識，僅需要建立若干個人級別的程序設計項目；小組級別的項目，需要包含模擬項目和課外科技活動在內；團隊級項目主要圍繞高年級學生展開，高年級學生要面臨實習和就業，企業方面根據自己實際需求選擇相應的人才，學科綜合實踐平臺也滿足了團隊級項目的需求，同時也方便教師的科研工作，學科綜合實踐平臺的意義在于有效提升多類型、多層次的項目實踐教學體系的完善和發展。

四、總結

針對目前課程體系建設中普遍存在的問題，應當從實際出發。設定一個科學的教學目標，將冗余復雜的課程設置刪繁去簡，避免出現學科重疊，明確“三工”教學準則，從系統觀出發，重在人才培養，充分提升學生的計算機專業應當具備的計算思維能力，搭建實踐教學平臺，以創新為驅動，素質教育為基礎，以實際應用需求為導向，培養學生的創新能力，讓學生能夠站在更高的角度看待和解決系統問題，源源不斷為我國輸送更高質量的計算機專業人才，建立一個更加完善的教學課程體系。