计算机系统实践平台建设研究

摘要：系统能力是现阶段我国计算机专业人才的培养重点，然而在培养方式和培养设备方面仍需继续探索，通过阐述贯通式的实践课程体系与虚实结合的计算机系统实践平台，在计算机系统能力培养的层面提出了一些建议，通过梳理计算机系统的理论体系和实践体系，引入外部计算机系统实践系统和网络助学平台，为建立相对完善的计算机系统实践平台提供一定的参考。

关键词：贯通式；实践教学；系统能力培养；实践平台

伴随着计算机技术的蓬勃发展，计算机技术在各行各业中的应用已经越来越广泛，由此衍生出了与计算机专业属性挂钩的电子类计算机专业。例如，软件工程专业、物联网专业等都属于此列。由于其他专业更具针对性，因此在就业环境中占据了良好的竞争环境。反而是计算机专业的毕业生，由于专业背景相对弱势、工程经验相对缺乏，专业目标也不够明确，因此面临着巨大的就业竞争压力。因此，如何提高计算机专业人才的核心竞争力成为了现阶段计算机培养的核心问题。

1计算机系统能力

国外计算机教育界普遍认为，应当加强对学生的能力培养，其中更强调学生对计算机的系统认知、分析、设计与实践能力的培养。例如，美国加州大学和麻神理工学院都先后推出了编号为CS61C和“2+X”的计算机培养系统，强调对计算机专业学生的系统综合能力的培养。然而，现阶段我国在计算机系统能力培养方面还存在一定的问题，例如课程连贯性、缺乏整体的实践课程、课程实验设备前后不一致以及实验设备的时空限制较大。因此，本研究认为，需要建设贯通式的实践课程体系与虚实结合的计算机系统实践平台。那么，首先需要了解计算机系统能力的相关知识。1.1计算机系统能力的内涵。系统能力是认知能力、分析能力、设计与实现能力以及优化与创新能力的综合，而在计算机专业领域中，计算机系统领域则专指针对计算机系统的认识、分析、设计、实现和优化能力，此外还包括针对计算机系统本身的优化能力和资源优化配置的能力。1.2计算机系统能力培养的步骤。计算机系统能力的培养需要延续一定的培养步骤方可实现，其中，首先需要培养基础能力，随后培养计算机的专业能力和综合能力，延续这样的脉络进行培养。其中，针对计算机系统能力的具体能力方面，以此培养认知能力、分析能力、实践能力与创新能力、系统综合能力。因此，综合能力是计算机系统能力培养的最高标准。

2贯通式与虚实结合的计算机系统实践平台建设

本平台的建设目标是完成计算机系统能力的培养。整个系统由4个部分构成，分别为理论课程体系、实践体系、实验装置体系以及网络在线助学系统。2.1建立理论课程体系。结合东南大学梳理的计算机专业课程的体系，认为需要将“数据库原理”、“编程原理”、“操作系统”等理论课程进行分层，并梳理所有课程中的知识点，建立知识点之间的关联点，由此梳理出全新的相互联系的教学大纲。例如，在计算机组成原理课程中可以通过C语言程序的解析提升对计算机组织和架构的理解。同时，微型机与接口技术、C语言和汇编等课程应当也有交叉点。将现阶段各个理论课程之间的关联点进行梳理，完成后建立起覆盖计算机专业全理论的课程体系，为后续的实践平台建设搭建起理论学习的基础框架。2.2建立实践体系。根据梳理出来的计算机理论课程体系，考虑到计算机课程需要进行大量的实践环节，因此需要建立理论—实践之间的联系。在进行实践体系的设计时，认为应当环环相扣，在建立前期相对基础的实践课程的基础上，在技术难度和使用部件等层面逐步递增，依照学生年级的不同逐步增加实践课程的难度，最终形成较为全面的实践系统方案。具体来说，实践平台应当包括教师和学生所使用的资源。实践体系由实践任务和系统能力构成，例如基本电路、简单程序、基本数据结构等实践课程被纳入基础能力培养的框架中，由此划分出基础能力、专业能力和综合能力的培养框架。实践任务与实践课程进行关联，建立起基于实践能力开发的实践课程和平台。实践体系平台中，将各个课程具体为实践模块，实践模块包括课程讲义、实践子任务和实践大纲等内容，并按照不同的年级段进行课程板块的划分。值得一提的是，实践体系的中心应当为重点实践课程板块，例如整机硬件、编程原理设计、SRTP项目等都属于重点实践课程。重点课程板块和非重点课程板块应当进行交叉设计，例如，建议在大一阶段设计数字逻辑实验这一重点课程，同时增加C++课程设计这一非重点课程。通过难易搭配，建立起比较完善的实践体系。而大四阶段，实践课程应当将重要的毕业设计、课程设计纳入其中。值得一提的是，SRTP项目、教室项目和专业能力作为基本能力的范畴，应当从大二开始就进行学习，并持续延展到大四阶段，作为重点实践基础来进行持续夯实。2.3建立统一的实验装置体系。此前学生在进行计算机课程实验时，需要在每门课适应不同的实验环境，同时实验的内容和装置都相互脱节，无法环环相扣。因此，建议通过与企业进行合作，引入资本，帮助学校建立起贯通式的实践平台。所谓贯通式实践平台，就是根据计算机理论课程和实验体系的框架，建立起多门课程的综合计算机实践平台，并在此设备的基础上编写讲义，并最终形成课程的实验装置终端。这一装置终端可以带出实验室，考虑到装置的生产成本和安全问题，建议每个班级配置10台左右的实验装置终端，基于此实验装置终端建立起虚实结合的计算机系统实践平台。此时，学生只需在个人的电脑客户端登入实验装置终端，就可以通过US-JTAG下载和局域网服务连接到服务器群，在任何能够接入局域网的地方，如教室、宿舍和图书馆等都可以通过个人客户端将自己的计算机实践课程和设计进行上传。考虑到实验设计的安全性问题，应当附加具有专利效果的监控机制和通信机制，帮助客户端的实验推进更加顺利。通过实验装置终端，完成了实验装置的硬件构造，如果加入软件仿真技术，可以具有更加广泛的适用范围。例如不仅可以应用于计算机实践课程中，可以运用到一切需要实践内容的相关专业中。此外，通过实验装置终端的接入，能够解决实验环境和实验时间的局限性，能够在不受时空限制的情况下进行计算机课程实验。最后，通过实验装置终端可以将计算机系统能力培养的各个模板纳入其中，通过拓展实验装置的功能就可以完成学生在课堂外部的研究与学习。值得一提的是，所谓虚实结合的计算机实验装置，指的是在实验装置终端这一硬件装置的“真实”支持下，进行抽象与实验“模拟”的方法，从而拓展了学生实验的实验装置终端功能和不同型号的实验端口。通过实验系统与理论课程体系与实践体系的架构，这2种体系几乎能够涵盖跨年级的实践课程，并且由于是不换实验室和相关装备的基础上，因此更好地完成年级转化之间的贯通性和层次连续性，同时也为学生带来了更具开放性，更加不受时空限制的学习、研究和实验环境。最后，在资本引入层面，考虑到学校自身的经费问题，建议通过与国内大型的电子类、科技类企业进行合作。由本校和相关企业提供技术支持，企业提供费用的方式进行校企合作，同时还可也向相关企业定向输送人才和技术。通过这样的合作能够解决计算机系统实践平台建设的资金问题，同时也便于技术与市场实践接轨。2.4建立网络助学系统。通过借助实验装置终端能够让学生在远程的环境下进行计算机系统实践，但考虑到实践课程中可能会遇到较多的应用问题和理论难点，因此建议建立网络助学系统。例如网络在线答疑系统、作业系统和教学网站等相关系统，此外还可以将课程的讲义等纳入资料库中，进行在线的储存和分享。针对具体的课程，教师可以在网络助学系统中建立即时交流平台，例如在进行《数据库原理》的学习时，应当利用网络答疑系统进行课程答疑，同时利用作业系统发放相关的课程作业，并利用交互网站方便学生进行课程作业和设计上传。在这个过程中，网络助学系统实际上扮演了“人与人交流”的桥梁作用。因为实验装置体系是完成了人与机器的交流，但这样的交流缺乏及时反馈，不利于师生交流。而通过网络助学系统，增加了师生交流的沟通平台，完善了整个计算机系统时间平台建设的完整性。

3结语

通过建设贯通式与虚实结合的计算机系统时间平台，能够有效地完成学生的理论与实践教育，同时加强计算机专业的硬件使用，软件设计和系统开发能力，并且通过全方位多角度的系统培养，完成几乎全教学年龄段的教学人群覆盖，因此具有较为广泛的实践效果。值得一提的是，通过实践平台的建设，能够统筹实践方案、设备和教学方法之间的关联性，从而加强课程、实验之间的连贯性，完成课堂内外的交互与配合。

参考文献

[1]李华昱,郑秋梅,张千,崔学荣.构建贯通融合式计算机专业课程体系,培养实践创新型人才[J].实验室研究与探索,2018,3704:195-199+237.

[2]刘彩梅.MAX+PlusⅡ平台下计算机系统硬件课程设计的虚拟实践方案研究[J].电脑与电信,2016,05:91-93.

[3]戴燕玲.嵌入式操作系统实践教学方法的探索[J].电子测试,2017,13:71+74.

作者:杨慧婷 单位:上海城镇职业学院