高校信創(chuàng)實驗室建設探索與思考

摘 要：隨著信創(chuàng)產業(yè)的蓬勃發(fā)展，國家對高素質信創(chuàng)人才的需求日益迫切。但是，大多數高校尚未建設信創(chuàng)實驗室，已建設的實驗室也存在功能單一、利用率不高等問題。為適應我國信創(chuàng)產業(yè)發(fā)展潮流，結合信創(chuàng)產業(yè)當前的發(fā)展特點，提出從思想上加強信創(chuàng)教育，使學生了解信創(chuàng)產業(yè)發(fā)展的重要性和自身的社會責任；通過校企聯合的方式，將信創(chuàng)教育有機融入傳統課程，使之形成合力；鼓勵教學改革，豐富信創(chuàng)實驗室的功能。建設符合信創(chuàng)產業(yè)生態(tài)要求的綜合性實驗室，為學生提供全面的信創(chuàng)實踐條件，從而更好地培養(yǎng)信創(chuàng)人才，為國家信創(chuàng)產業(yè)發(fā)展提供人才支撐。

關鍵詞：信創(chuàng)產業(yè)；實驗室建設；校企合作；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G640""文獻標識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-2272.202310067

Exploration and Reflection on the Construction of Information Technology Innovation Laboratories in Universities

Abstract： With the thriving development of the IoT industry， the demand for high-quality information technology innovation talents in China is increasingly urgent. However， most universities have not yet built information technology innovation laboratories， and the existing ones suffer from issues like single function and low utilization rate. To adapt to the information technology innovation industry development trends in China， and based on the current characteristics of the information technology innovation industry， this paper proposes the following recommendations： strengthen information technology innovation education ideologically to let students understand the importance of information technology innovation industry development and their social responsibilities; integrate information technology innovation education into traditional curricula through university-enterprise cooperation to form synergy; encourage teaching reforms， enrich the functions of information technology innovation laboratories， and build comprehensive laboratories catering to the IoT industry ecosystem， thereby providing students with comprehensive information technology innovation practical conditions. By doing so， universities could cultivate information technology innovation talents more effectively and strongly support the national information technology innovation industry development.

Key Words：Information Technology Innovation Industry; Laboratory Construction; School Enterprise Cooperation; Personnel Training

0 引言

信創(chuàng)全稱信息技術應用創(chuàng)新，是近年來開始興起的行業(yè)，即自主設計、研發(fā)、生產計算機行業(yè)的硬件、基礎軟件和應用軟件，用這些產品構建完全國產化的網絡與信息系統。并在我國金融、能源、電信等行業(yè)逐步進行軟硬件升級，全面覆蓋以我國自主研發(fā)及生產的軟硬件產品構建的網絡與信息系統，確保關鍵領域信息及數據的安全性和可控性[1]。

2021年教育部、中央網信辦等聯合印發(fā)的《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》提出推進可信應用，促進信息技術應用創(chuàng)新，提升供應鏈安全水平。信創(chuàng)產業(yè)作為國家“新基建”的重要組成部分[2]，期望通過發(fā)展信創(chuàng)產業(yè)，構建我國自己的IT產業(yè)標準和生態(tài)，包含從計算機行業(yè)的基礎軟硬件到上層應用軟件的全產業(yè)鏈，掌握核心技術，擺脫對其他國家產品和技術的依賴，真正實現信息產業(yè)的自主可控，促進我國科學技術發(fā)展。

1 信創(chuàng)實驗室建設的意義與現狀

1.1 信創(chuàng)產業(yè)的意義及發(fā)展現狀

多年來，國際IT巨頭一直壟斷著國內的信息基礎設施，包括核心芯片、基礎硬件、操作系統、數據庫等領域，威脅國家信息安全的事件不斷發(fā)生，發(fā)展自主的網絡與信息系統刻不容緩。因此，核心技術實現自主可控勢在必行，這正是國家大力發(fā)展信創(chuàng)產業(yè)的初衷。

信創(chuàng)是數據安全和網絡安全的基礎，是我國未來發(fā)展的重中之重[3]。2020年9月國家發(fā)展和改革委員會頒布的《關于擴大戰(zhàn)略性新興產業(yè)投資培育壯大新增長點增長極的指導意見》提出，加快關鍵芯片、高端元器件、新型顯示器件、關鍵軟件等核心技術攻關，大力推動重點工程及項目建設。2021年，國家“十四五”綱要將增強信創(chuàng)供應鏈安全保障能力列為重點工作。各地政府也相繼出臺相關產業(yè)扶持政策，賦能信創(chuàng)產業(yè)發(fā)展，形成了良好的發(fā)展氛圍。

目前，在國家政策支持下，我國信創(chuàng)產業(yè)總體規(guī)模正在持續(xù)擴大，產業(yè)結構也在不斷優(yōu)化，信創(chuàng)產業(yè)的主要產品已經從“不可用”發(fā)展為“可用”，并正在向“好用”的方向邁進。我國信息企業(yè)的競爭力也在不斷增強，國產信息化系統普及的步伐正在加快，信創(chuàng)關鍵信息化裝備應用范圍與層次顯著提升，信創(chuàng)軟硬件產業(yè)鏈更加完整，公共服務體系逐步成熟。

圖1為信創(chuàng)產業(yè)發(fā)展圖譜，信創(chuàng)產業(yè)整體分為基礎硬件、基礎軟件、云和應用軟件等領域。基礎硬件部分，核心芯片是支撐一臺計算機運轉的“發(fā)動機”，直接影響到計算機的性能，是信創(chuàng)產業(yè)發(fā)展的重點，目前涌現出以龍芯、鯤鵬、飛騰、海光、兆芯、申威為代表的國產CPU芯片，其性能逐步提升，產品不斷優(yōu)化，標志著我國自主的芯片產業(yè)鏈正在逐步形成。基礎軟件部分，操作系統是最基礎、最底層的計算機軟件，當前以麒麟、統信為核心的國產操作系統體系已初步建立，數據庫、中間件等基礎軟件產品也形成了較為完備的研發(fā)與應用環(huán)境，自主的軟件生態(tài)已基本形成[4]。在基礎軟件方面，應用軟件適配也是信創(chuàng)產業(yè)中一項非常重要且需要持續(xù)發(fā)展的工作，目前以麒麟、統信為代表的操作系統已建立起較為成熟的軟硬件生態(tài)，適配上千款主流軟件與硬件外設，能滿足日常辦公、教學、開發(fā)等需求。

1.2 信創(chuàng)實驗室建設的意義

信創(chuàng)發(fā)展要下沉到各行各業(yè)，特別是教育領域。我國一直堅持實施科教興國和人才強國戰(zhàn)略，信創(chuàng)產業(yè)的快速發(fā)展，使信創(chuàng)人才的需求呈現幾何式增長。一方面，信創(chuàng)產業(yè)持續(xù)迅速發(fā)展需要大量從事核心技術研發(fā)和攻關的高素質信創(chuàng)人才，特別是核心芯片、操作系統等領域；另一方面，信創(chuàng)產業(yè)的業(yè)務會逐步向企事業(yè)單位、個人用戶開展，隨著信創(chuàng)產品用戶迅猛增加，大量的信創(chuàng)產品需要售后維護和更新迭代，包括整機、應用軟件、信創(chuàng)云等產品，急需高校培養(yǎng)信創(chuàng)技能應用型人才[5]。

但目前信創(chuàng)人才的培養(yǎng)還處于瓶頸期。首先，一些高校對信創(chuàng)的發(fā)展意識欠缺，還未做出相應的發(fā)展部署；其次，信創(chuàng)人才的培養(yǎng)還未有具體的專業(yè)設置，缺乏相應的課程標準及專門的教材。因此，信創(chuàng)實驗室建設顯得尤為重要。一方面，我國信息技術領域的人才培養(yǎng)前期參考了西方發(fā)達國家信息技術企業(yè)制定的行業(yè)標準和框架，并基于此設計了部分專業(yè)課程內容，而信創(chuàng)產業(yè)強調構建自主的IT產業(yè)標準和生態(tài)[6]。當前，高校缺乏信創(chuàng)相應的實驗教學環(huán)境，信創(chuàng)實驗室則可以彌補不足，為學生提前了解信創(chuàng)生態(tài)提供實驗實踐的場地，為其發(fā)展打下基礎；另一方面，信創(chuàng)產業(yè)發(fā)展時間較短，我國高校中從事信息技術人才培養(yǎng)的教師對信創(chuàng)領域的技術與知識還相對缺乏，信創(chuàng)實驗室可以為教師提供信創(chuàng)領域技術研究和教學改革實踐的環(huán)境，提高教師對信創(chuàng)領域的技術與知識儲備，從而將信創(chuàng)產業(yè)技術架構與標準轉化為專業(yè)課程內容與人才培養(yǎng)標準，開發(fā)相應的信創(chuàng)教材和教學資源，為信創(chuàng)人才培養(yǎng)及信創(chuàng)產業(yè)發(fā)展提供強有力的支撐。

1.3 信創(chuàng)實驗室建設現狀

為促進信創(chuàng)產業(yè)發(fā)展和健全信創(chuàng)人才培養(yǎng)體系，部分高校增添了信創(chuàng)實驗室建設經費，購置國產計算機、服務器、終端設備等，并開設相關課程。但從當前信創(chuàng)實驗室建設來看，存在以下問題：

（1）實驗室功能較為單一。當前一些高校信創(chuàng)實驗室功能較為單一，多數集中在某一學科或領域，還未形成跨學科、綜合性的信創(chuàng)實驗平臺。

（2）實驗室利用率有待提高。一些新成立的信創(chuàng)實驗室，由于師資力量和設備條件有限，實際運轉效率不高。同時，學校教學管理仍受傳統模式影響，計算機相關課程理論性強，實驗教學內容不深入，未能將信創(chuàng)教育充分融入日常教學中，也導致了信創(chuàng)實驗室和設備利用率不高，造成了資源浪費。

（3）校企合作存在明顯不足。當前高校與企業(yè)開展的信創(chuàng)實驗室合作還比較薄弱，未形成長期穩(wěn)定的合作機制，很難滿足產業(yè)快速迭代的需求[7]。同時，合作模式單一，多局限于提供實習實訓基地，而未能建立深度合作，共同開展前瞻性研發(fā)項目。

（4）實驗室整體建設水平與發(fā)展目標還有一定差距。從全局來看，我國高校信創(chuàng)實驗室的數量和功能還需要進一步擴大提升，以滿足培養(yǎng)高水平信創(chuàng)人才、支撐信創(chuàng)產業(yè)發(fā)展的需要，當前建設進度與國家戰(zhàn)略目標還存在一定差距。

綜上所述，當前高校信創(chuàng)實驗室建設仍面臨功能單一、利用率不高、校企合作不足等問題，信創(chuàng)實驗室建設還需加快，以便更好服務于信創(chuàng)產業(yè)的發(fā)展需求。

2 信創(chuàng)實驗室建設實踐與探索

2.1 結合課程思政，激發(fā)學習熱情

為解決我國關鍵技術受制于人的現狀，發(fā)展信創(chuàng)產業(yè)成為當前最緊迫的任務。因此，應結合課程思政，激發(fā)學生學習熱情。首先，要讓學生明白這項任務的緊迫性與重要性，結合課程思政，開展課程專業(yè)培養(yǎng)目標和課程思政培養(yǎng)目標相結合的課程規(guī)劃設計，以潤物細無聲的方式將思政教育傳遞給學生，如《計算機組成原理》課程通過實際案例介紹CPU芯片國產化的必要性，講述國產CPU芯片的發(fā)展歷程，如何突破“卡脖子”問題，規(guī)避國外制裁等安全風險。通過案例教學，激發(fā)學生的愛國熱情和科技報國的使命擔當[8]，同時了解我國在信創(chuàng)產業(yè)鏈目前已取得的成績，樹立民族自信。其次，貫徹國家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，堅守為黨育人、為國育才的初心，以立德育人為根本任務，加強計算機專業(yè)內涵式建設，培養(yǎng)學生正確的價值觀，堅定其學好計算機專業(yè)課程的決心，如《操作系統原理》課程中引入對華為openEuler操作系統的介紹[9]，激發(fā)學生主動學習的熱情，并利用課余時間對學生開放信創(chuàng)實驗室，最大程度發(fā)揮信創(chuàng)實驗室的作用。

2.2 校企合作，注重實踐教學

當前，高校教育與產業(yè)發(fā)展的前沿技術存在一定的脫節(jié)與滯后，而信創(chuàng)產業(yè)剛剛起步，這種滯后性尤為明顯，想要想做好信創(chuàng)人才培養(yǎng)，高校需要加強與企業(yè)的聯系[10]。通過校企合作、資源共享、聯合培養(yǎng)等方式，搭建人才培養(yǎng)信息共享平臺，組織高校教師與企業(yè)工程師相互交流，合作建設信創(chuàng)教學資源庫與信創(chuàng)實驗室，聯合制定信創(chuàng)人才培養(yǎng)標準，共同推進信創(chuàng)產業(yè)發(fā)展，使得高校大量的創(chuàng)新成果如論文、專利等，可以快速轉化為生產力，真正實現實訓教學、科技研發(fā)、社會培訓、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等各要素的一體化建設，形成以產助學、以研促產，學訓結合、訓創(chuàng)融合的良性循環(huán)。

近年來，華中師范大學與華為、金山辦公等企業(yè)達成戰(zhàn)略合作關系，有效將信創(chuàng)教育融入學校的人才培養(yǎng)體系。2020年華中師范大學與華為技術有限公司簽署“智能基座”產教融合協同育人協議，正式共建育人基地，在計算機科學與技術專業(yè)的基礎上，專門設置基地班，合作開設21門課程，在課程中融入華為公司在信創(chuàng)領域的先進技術，包括《高級語言程序設計》《數據庫原理》《智能芯片》等基礎軟硬件課程，作為基地班的必修課。在課程共建過程中，華為公司不僅為教師提供相應的課程培訓，還提供了Atlas 200DK開發(fā)板和泰山服務器用于信創(chuàng)實驗室建設與實驗教學，這些措施加強了高校教師對信創(chuàng)產業(yè)與技術的了解，一方面有利于教學資源建設與信創(chuàng)人才的培養(yǎng)；另一方面可推進教師對信創(chuàng)技術的研究，開展更多的橫向課題研發(fā)，真正實現以產助學、以研促產。同時，華中師范大學還與華為公司積極開展各類實訓活動，包括創(chuàng)新實踐課、華為認證培訓、昇騰AI創(chuàng)新訓練營等，通過實訓活動實現學訓結合、訓創(chuàng)融合的良性循環(huán)。

2.3 融入傳統課程，鼓勵教學改革

當前，推進信創(chuàng)教育并不是要完全摒棄傳統的計算機類相關課程，而是要將信創(chuàng)融入到相關課程中，例如《計算機組成原理》《操作系統原理》《數據庫原理》等基礎軟硬件課程，可以在該類課程內容中增加信創(chuàng)產業(yè)的知識點，開展對國產CPU、操作系統、數據庫等的深度研究與分析，包括市場格局、技術路線、安全風險等；《高級語言程序設計》《數據結構》等編程語言類課程，應重視動手實踐能力的培養(yǎng)[11]，鼓勵同學們在信創(chuàng)實驗室的國產計算機或嵌入式平臺上進行相關實驗操作，觀察和比較實驗結果；《人工智能》《大數據》《云計算》等信息技術前沿課程更應該充分結合信創(chuàng)工作，做到同步研究、同步應用、同步教學。

華中師范大學與華為共建育人基地后，積極鼓勵教師進行教學改革，將華為新技術融入傳統教學中，如《高級語言程序設計》課程中穿插華為相關系統架構（麒麟、昇騰、鯤鵬）的介紹，以及C語言在X86與鯤鵬平臺下的差異，實驗部分除了要求學生在本地計算機上完成指定的實驗課題外，還要求學生將代碼遷移到華為云平臺上編譯和運行，掌握基于鯤鵬openEule平臺下程序的編譯、運行等操作。《計算機組成原理》課程將鯤鵬處理器最新的CPU架構技術與計算機組成原理的課程內容進行深度融合，使用軟件虛擬仿真的方法進行運算器硬件電路的設計，讓學生掌握運算器的設計原理，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力，有利于培養(yǎng)國產芯片的創(chuàng)新設計人才。

通過專業(yè)課程的教學改革，逐漸將信創(chuàng)生態(tài)與現有的人才培養(yǎng)體系融合，提高信創(chuàng)實驗室的使用頻率及效率，真正使其成為教師、學生日常教學與開發(fā)研究的主要實踐平臺。

2.4 豐富功能，提高利用率

信創(chuàng)實驗室不應局限于某一學科或領域，針對非計算機相關專業(yè)學生，可以利用信創(chuàng)實驗室為其開設國產計算機科普的通識課程。華中師范大學2023年秋季學期開設《國產計算機硬件與軟件系統》通識選修課程，課程共40學時，除了對國產CPU、操作系統、文字處理軟件、數據庫軟件及應用軟件等理論介紹，還包括國產計算機硬件配置、操作系統使用、WPS軟件使用、數據庫應用等實驗內容。通過課程學習，非計算機專業(yè)的學生不僅可以了解近年來我國在計算機硬件、軟件實現自主化方面取得的成績和技術進展，還能掌握計算機部件選配、組裝的基本方法，掌握國產操作系統、文字處理、數據庫等軟件的基本使用方法，促使其在國產計算機上的辦公與學習。

針對計算機專業(yè)學生，可以將信創(chuàng)實驗室打造為綜合實驗實訓平臺，課余時間對信創(chuàng)實驗室進行開放，鼓勵學生在實驗室自主實驗，并將實驗成果轉化為科研項目和比賽項目，鼓勵其積極參加信創(chuàng)相關競賽，以賽促學，以賽促研。通過豐富信創(chuàng)實驗室的功能，可以極大提高實驗室的利用率。

3 結語

綜上所述，建設信創(chuàng)實驗室具有重要意義，高校應重視信創(chuàng)實驗室的作用與地位，明確信創(chuàng)教育發(fā)展的原則和思路，制定清晰的發(fā)展目標與路徑，探索并完善信創(chuàng)實驗室功能。同時加強實驗室教師隊伍的建設與培養(yǎng)工作，使得實驗教學與理論教學相輔相成，打造出能適應我國信息技術應用創(chuàng)新產業(yè)生態(tài)的綜合性實驗室，為科研、教學、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學科競賽、社會培訓等提供服務與支持，為培養(yǎng)信創(chuàng)人才貢獻力量。

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