新工科背景下計算機組成原理課程教學改革探索

黃庭培　鄭秋梅　劉新平　李世寶

摘要：針對新工科背景下不同專業(yè)的計算機組成原理課程在教學過程中面臨的問題，分析新工科背景下不同專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和不同行業(yè)對人才需求的特點，提出新工科背景下基于分流培養(yǎng)的教學內容、三階段遞進式實驗內容和面向過程的細粒度實驗考核機制。

關鍵詞：新工科；人才培養(yǎng)；教學改革

中圖分類號：G623.58 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）44-0098-02

隨著人工智能、大數據、物聯網、邊緣計算、區(qū)塊鏈等前沿科技的快速發(fā)展，如何培養(yǎng)更多高質量的計算機類專業(yè)人才，以適應新一輪科技革命和產業(yè)革命對計算機類工程人才的需求，是計算機類專業(yè)在新一輪高等教育變革中需要解決的首要關鍵問題，也是真正實現基于“新業(yè)態(tài)”的新工科落地的具體實施[1，2]。計算機組成原理課程作為計算機類專業(yè)的一門非常重要和核心的專業(yè)基礎課，在整個計算機類專業(yè)人才的培養(yǎng)體系中起著重要的承上啟下的作用，是深化計算機類專業(yè)學生系統能力非常重要的環(huán)節(jié)[3]。本文將探索新工科背景下計算機組成原理課程的教學改革。

一、基于分流培養(yǎng)的教學內容

計算機組成原理課程內容龐雜、難度大，除了計算機硬件設計和指令系統設計，很多內容還與操作系統、編譯程序和程序設計等軟件設計技術密切相關。因此，結合我校物聯網專業(yè)課程教學改革實踐情況[4]，進一步針對計算機科學與技術、軟件工程和物聯網工程3個專業(yè)，分流制定本課程的教學內容，以滿足不同專業(yè)對課程設置的不同需求。表1給出了教學內容的設置情況，其中三角形表示針對軟件工程專業(yè)重點講解，圓形表示針對物聯網工程專業(yè)重點講解，而四邊形表示針對計算機科學與技術專業(yè)重點講解。

二、三階段遞進式的實驗內容

本課程設置功能部件認知類實驗、編程實驗和基于EDA和FPGA的硬件設計與實現類實驗三階段遞進式的實驗內容。其中第1部分主要以驗證型實驗為主，也包含部分部件設計類實驗，而后面兩部分內容以編程和CPU設計與實現為主，以訓練學生的系統能力和實踐能力為主要目標。具體各部分的內容如表2所示。

三、面向過程的細粒度實驗考核機制

新工科背景下實驗教學內容探索面向過程的細粒度實驗考核機制，對實驗的過程進行詳細的跟蹤，目的是考核學生在自主學習、創(chuàng)新和工程實踐3個方面的能力。通過學生提交的詳細代碼文檔、實驗所遇到的問題和詳細的解決方案及驗收過程中的表現情況來考核學生的自主學習能力；創(chuàng)新能力主要通過學生對硬件設計部分的設計方案、調試與運行過程中解決問題的思路與答辯過程來考核；工程實踐能力主要通過實驗的完成情況來考核，具體考核方案如圖2和圖3所示。

四、總結

計算機組成原理課程的性質決定了本課程在整個專業(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、新技術的不斷發(fā)展，并結合不同專業(yè)學生的實際情況來設置教學內容。

參考文獻：

[1]李華，胡娜，游振聲.新工科：形態(tài)、內涵與方向[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[J].高等工程教育研究，2018，（1）：24-31.

[3]李東勤，徐勇，常郝，等.從深化系統能力培養(yǎng)談計算機組成原理實踐教學改革[J].現代計算機，2017，（28）：15-18.

[4]黃庭培，鄭秋梅.物聯網工程專業(yè)計算機組成原理教學改革探索[J].教育教學論壇，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