計算機工程創新意識研究

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦一篇計算機工程創新意識研究范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

計算機工程創新意識研究:對計算機工程創新意識研究

1現狀及發展趨勢

大多數高等院校計算機本科專業涉及的硬件教學課程主要有“數字邏輯”、“匯編語言程序設計”、“計算機組成原理”、“計算機系統結構”、“微機原理與接口技術”、“單片機”、“嵌入式系統”等,在新形勢下部分課程內容設置顯得不夠合理,部分教學內容與實際應用脫節,影響了教學效果,無法完全滿足教學大綱中要求的動手能力培養,更無法有效培養同學們的創新意識。目前,作為計算機教學重要專業基礎課程的“數字邏輯”,要求學生掌握組合邏輯、時序邏輯電路的分析和設計方法,研究對象主要是分立元件、通用中小規模集成電路及基本的可編程器件等,介紹的方法也以傳統方法為主,已無法適應目前應用的需要;作為專業主干課程的“計算機組成原理”、“計算機系統結構”,主要內容是討論計算機的結構、各功能部件原理及設計方法,同時介紹當前的新技術、新方法,目的是讓同學們熟悉計算機的結構,為以后應用和設計計算機系統打下基礎。目前大家普遍采用的教材在部件設計中討論的方法主要是硬布線邏輯或微程序設計方法:硬布線邏輯運行速度高,但缺乏靈活性;微程序設計方法有一定的靈活性,但資源占用多,運行速度慢。盡管這兩種方法對于理解計算機組成原理不失為一種較好的選擇,但由于缺乏實際應用背景,學生學習興趣受到影響,教學效果也大打折扣,提高學生的動手能力、培養創新意識更是無從談起。“匯編語言程序設計”課程也存在類似尷尬,討論以16位個人計算機為背景的匯編語言程序設計知識,適合入門和了解基本原理,但與“計算機組成原理”、“計算機系統結構”課程一樣,由于缺乏實際應用背景,教學目標無法完全實現。隨著電子設計自動化(EDA)、系統編程(ISP)、片上系統(SOC)等技術的發展,32位個人計算機的應用已很成熟,多核64位計算機應用也將逐步成為主流。嵌入式系統設計需要較強的軟硬件知識綜合應用能力,因此在計算機硬件課程的教學中應加大相關新技術的比例,并根據實際及時調整教學內容。國外許多知名高校本科專業的教學內容已經作了適時調整,如麻省理工學院非常注重學生的設計能力的培養,為此專門開設了“計算機系統設計”課程,要求學生在實踐環節中自主設計ALU、單指令周期CPU、多指令周期CPU乃至流水線32位MipsCPU和Cache;斯坦福大學也有相似的課程和實驗環節;加州大學伯克利分校和楊百翰大學在基于可編程邏輯的超級計算機研制方面也有大量成果。當前在國內,案例教學已被越來越多的人所接受,尤其是在一些法學、工商管理類高校已經開始廣泛運用。案例教學法是一種動態的、開放的教學方法,目標是解決學生如何用更有效的方式獲得知識以提高應用能力的問題。案例教學法具有綜合性、交互性、啟發性、針對性和可操作性等多種特征,它的使用大大縮短了教學理論與實際應用之間的差距,同時對教師的教學觀念產生了重大的影響。鑒于計算機專業知識與實際應用結合緊密的特點,教學中尤其適合案例式教學。目前在國內計算機課程的教學中,案例教學還處于一個起步階段,主要表現在:案例教學比例不夠,沒有形成完整的體系;案例數量不足,質量欠缺;許多高校盡管重視案例教學的應用,但是在案例的搜集、整理與分析等方面相對滯后;案例陳舊,缺乏代表性等。

2以ISP技術為主線改革計算機專業硬件課程教學體系和教學內容

計算機本科專業涉及的硬件教學課程按合理教學順序一般為“數字邏輯”、“匯編語言程序設計”、“計算機組成原理”、“計算機系統結構”、“微機原理與接口技術”、“單片機”、“嵌入式系統”等,一些課程可以在時間上重疊,如“數字邏輯”、“匯編語言程序設計”等。由于ISP、EDA技術可以靈活地開發出具有自主知識產權的硬件產品,是目前工程實踐領域和芯片設計領域運用最廣泛也是最有應用前景的技術,因此在計算機硬件課程的教學中應該把相關技術列為重要內容,即以ISP、SOC技術為主線,使相關課程形成一個完整的體系,達到培養創新性人才的目的。為了實現這一目標,在“數字邏輯”課程中,應大幅增加可編程邏輯技術的比重,重點討論用EDA方法,利用ISP技術、SOC技術設計IP核的方法,使學生對相關技術的應用及發展趨勢有一個全面的理解,并具備基本的實踐能力;在“計算機組成原理”課程中增加計算機設計原理和實踐的內容,也可考慮再單獨增加一門計算機設計課程以替代目前“計算機組成原理”課程設計,在該課程中重點討論如何采用EDA方法,利用ISP技術、SOC技術設計計算機各部件如CPU、Cache等,通過實際應用和實踐進一步加深對相關技術的理解和掌握。在“微機原理與接口技術”課程可以考慮以16位計算機應用知識入門,以討論32位計算機的應用為重點。相應的,作為“微機原理與接口技術”課程的先行課程,“匯編語言程序設計”課程也應把相應的內容整體提升到32位,考慮到學習過程的先易后難,可以先介紹16位匯編語言程序設計知識作為入門,再對32位匯編語言程序設計相關內容展開。單片機系統本質上也是嵌入式系統,嵌入式系統是針對應用或用戶定制的完整、高效的計算機系統,嵌入式系統設計需要較強的操作系統原理、應用程序設計和硬件設計方面知識的綜合應用能力,其中特別是硬件系統設計能力可以通過以上幾門硬件課程的系統學習逐步培養,因此相關課程的教學內容應注意銜接,同時遵循先易后難的原則,面向實際應用,以提高動手能力、增強創新意識為目的。針對實踐教學,目前相關課程的實驗教學的實驗項目及內容固定,大多為驗證性實驗,實驗步驟程式化,許多同學按教學實驗計劃做完實驗,仍然無法充分理解課 程的主要內容,無法真正擁有教學大綱所要求的動手能力。更重要的是計算機技術一直處于高速發展中,高等院校的計算機教學理應不斷地適應這種要求,相關的實驗教學應適時地調整教學內容。解決問題的一個好思路是利用ISP、SOC技術開發出一種內容可定制的硬件課程教學實驗平臺,由于作為控制對象的外圍電路是相同或相近的,可以設計為通用模塊,而實驗平臺控制部分則可以利用可編程邏輯改變,以適應不同的課程。如控制部分設計為基本CPU即可做“計算機組成原理”課程的相關實驗;控制部分設計為單片機即可做“單片機”課程的相關實驗;甚至控制部分可以設計為個人計算機CPU,配合有關的接口電路,即可做“微機原理與接口技術”課程的相關實驗等。在我院的計算機本科專業相關硬件課程教學實踐中,我們已作出了一些有益的探索,如我院“數字邏輯”教學大綱已在近年作過相應調整,EDA技術、可編程技術的理論和實踐教學內容的比例從原來的20%增加到60%以上,經過多年的建設,“數字邏輯”課程在今年被評定為“湖北省精品課程”;在“計算機組成原理”課程中引入利用ISP技術設計CPU軟核等教學和實踐內容;“匯編語言程序設計”、“微機原理與接口技術”課程中也增加了32位計算機相關內容的學習和討論,新的實驗設備可以進行32位的相關實驗等,這些安排增強了學生的學習興趣,學生學習的主動性也明顯提高了。

3采用案例教學法作為計算機專業硬件課程教學的主要方法

案例教學法是一種事半功倍的教學方法,在教學過程中圍繞事先精選的典型的、具有工程背景的實際案例進行討論,可以為同學們模擬實際應用的場景,獲得近似于實戰的經驗。為完成設計目標,同學們自然會自己主動學習,在這一過程中掌握知識,并學會應用知識,提高解決問題的能力;也能通過用不同的途徑解決問題,培養創新意識。這樣教師在授課中可以把精力集中于教學內容的總體把握上,而不需要過分在知識細節上消耗時間,提高了教學效率。案例教學法關鍵在于選擇合適的案例,案例首先必須有代表性和實時性,必須是實踐中的典型應用實例。在實踐中應用的幾率高,具有普遍意義,這樣的實例在教學過程中值得花費精力討論和設計,才是有意義的。同樣重要的是案例需具有實際工程背景,學生可以面對具體的實際問題和特定的環境,有針對性地通過自主學習和思考進行設計,培養實際解決問題的能力。案例還應該形成相對固定的案例集,并具備一定的開放性,應定期對案例集進行評估,剔除一些過時的案例,增加一些新的典型應用實例。這樣就保證了案例的典型性、實時性及工程背景。在教學實踐中,我們把案例教學法作為主要方法,并把案例分為4類:一是問題評論型,給出問題和解決問題的方案,讓學生去評價;二是分析實現型,不給出解決方案,要求學生討論分析以提出方案;三是實際模擬型,是指在教學過程中依據教學內容,讓學生分別充當不同的角色,進行模擬性的實踐活動;四是發展開放型,通過案例發現新的理論生長點,討論相關理論的發展趨勢。我院在相關課堂教學中采用的部分案例如表1所示。在“數字邏輯”、“計算機組成原理”等課程的重點章節教學中,我們通過采用上述案例法,調動學生成為積極參與者,而不是消極被動的聽眾,在案例學習和討論中,鼓勵學生提出更多解決問題的辦法,在課堂上營造出積極發表意見和爭論的氣氛。這樣提高了學生的學習興趣,教學效果有明顯改善,學生的動手能力有了顯著增強。

4總結

為實現面向實際應用提高學生動手能力、增強創新意識、培養創新型人才、確定完整合理的計算機本科專業硬件理論教學和實踐教學體系的目的,我們提出了以ISP技術為主線的計算機專業硬件課程教學改革方案。它的主要內容為兩方面:一是調整現有教學體系和教學內容,如在“數字邏輯”、“計算機組成原理和系統結構”、“嵌入式系統設計”等課程中以“數字邏輯”課程為先導,以ISP、SOC技術為主線貫穿于各相關課程教學過程中;在“匯編語言程序設計”、“微機原理與接口技術”等課程中把主要內容全面提升到32位等。二是在教學中運用案例法,使學生成為教學活動的主體,形成學生自主學習、合作學習、研究性學習和探索性學習的開放型學習氛圍。充分發揮案例教學有利于提高學生分析問題和解決實際問題的能力、有利于促使學生學會學習、有利于促使學生學會溝通與合作的優勢。實踐表明以ISP技術為主線的計算機專業硬件課程教學改革,符合國家高等質量工程建設中培養創新性人才的規劃,有效地增強了學生的動手能力和創新意識。我們也意識到計算機工程教學是一個復雜的過程,牽涉到許多方面,我們將在實踐中探索教學規律,不斷提高教學水平,進一步改善教學效果。

計算機工程創新意識研究:巨型計算機工程的創新

一、現代審計風險成因

(一)審計工作人員素質有待于提高

作為審計工作人員應該具有良好的職業道德素養和審計專業知識,但是當前相當一部分審計人員的素質有待于進一步提高。一方面審計工作人員的審計缺乏豐富的審計經驗,一定程度上影響了審計工作的效率。大多數的審計工作人員都是財務人員轉化而來,對于審計工作的認識不足,再加上缺少審計工作經驗,導致審計工作難以發揮出應有的作用,審計工作的效率和質量都有待于進一步提高。另一方面審計工作人員缺少責任心。由于審計工作涉及較多的財務數據,審計工作人員面對如此復雜的審計工作會產生眾多的工作壓力,出現審計問題是難免的的,一些審計工作人員在工作中缺少工作責任意識和工作積極性,導致審計工作存在一定的風險,嚴重影響了審計工作的作用。

(二)審計工作中缺少監督

由于審計工作管理不規范,一些審計工作中缺少相應的監督工作,導致審計工作存在一定的風險。由于財務管理工作不完善,財務信息不真實的現象有所增加,嚴重影響了審計工作的有序開展。審計工作中由于缺少比較嚴格的監督,審計工作中也往往會存在一些虛假行為,影響整個審計工作的效果。

二、現代審計風險控制探析

審計工作作為企業監督的重要措施之一,對于保障企業的健康發展有著十分重要的作用。近年來企業的財務風險日益增加,加強審計工作逐漸受到關注。但是由于審計工作不完善,存在的風險日益增加,未能及時發現企業財務工作中的問題。今后企業需要進一步完善審計工作,減少企業審計風險,保障企業的健康發展。

(一)完善審計方法

針對企業審計工作不完善的現狀應該進一步完善審計工作方式,確保審計工作的有序進行。一方面需要建立相應的審計責任制度,將審計工作由專門的人員負責,一旦出現審計風險將追究相關責任人的責任,減少由于審計工作不規范導致的審計風險。另一方面需要嚴格規范審計程序。企業需要對審計工作進行合理的規范,通過制定相對完善的審計程序,規范審計行為。審計工作中最重要的是撰寫審計報告,審計報告的撰寫需要嚴格按照審計結果,由專門的人員對審計報告進行復核,審定,確保審計報告能夠真實反映審計工作結果,提高審計報告的準確性。

(二)提高審計工作人員素質

審計工作人員的素質直接影響審計工作的效果,審計工作存在風險很大程度上是因為審計工作人員的素質問題。今后需要進一步規范審計工作人員的行為,確保審計工作的有序進行。一方面需要加強對現有審計工作人員的培訓工作。加強審計工作人員專業知識培訓工作可以有助于提高審計工作的質量和審計工作的效率,提高審計工作水平,減少審計風險。另一方面需要提高審計工作人員的工作責任意識。審計工作作為企業財務監督的重要促使之一,能夠及時發現企業財務工作中存在的問題,避免企業的經濟損失。作為審計工作人員應該具有良好的職業道德素養,審計工作人員需要充分認識到審計工作的重要性,不斷提高自身的業務水平,保障審計工作有序進行。

(三)加強企業的內部控制

企業審計風險一定程度上也是因為企業的財務管理工作不完善,加強企業內部控制工作可以有效地減少財務工作中存在的問題,減少審計風險。一方面需要完善內部控制制度,完善的內部控制制度可以有效地落實審計工作,確保審計工作有序進行,減少由于審計工作不完善導致的風險。另一方面需要加強審計工作的監督。加強審計工作的監督可以有效地減少審計工作中存在的信息不符或者是審計工作人員失誤行為,提高審計工作的質量,減少審計工作風險。

三、結束語

企業審計工作作為財務管理的有效監督措施,對于減少企業發展中的財務風險,保障企業的健康發展有著十分重要的作用。但是由于當前企業審計工作不完善,導致審計工作存在一定的風險,嚴重影響了審計工作的水平,企業發展也面臨眾多的挑戰。今后企業需要進一步規范審計制度和審計程序,提高審計工作人員的素質,充分發揮審計工作的監督作用,減少由于審計風險導致的企業發展風險,確保企業的健康有序發展。

計算機工程創新意識研究:完善示范中心平臺建設,培養計算機工程創新人才

作者簡介：周世杰，男，副教授，研究方向為分布式計算、信息安全和RFID；秦志光，男，教授，博士生導師，研究方向為信息安全；邢建川，男，副教授，研究方向為分布式計算、集群系統、Petri網建模與分析、工作流管理等。

摘 要：從分析國家級計算機實驗教學示范中心的任務入手，提出示范中心平臺應包括計算機實驗中心和具有學校特色的工程實踐平臺兩個部分。介紹電子科技大學國家級計算機實驗教學示范中心平臺建設的實踐工作，并對具有顯著特色的建設競賽中心、學生創新創業中心、軟件工程技術中心和IBM大型主機技術中心等進行了詳細闡述。

關鍵詞：示范中心；實驗平臺；創新人才培養

1 研究背景

計算機實驗中心往往被視為理論教學的補充，是學生完成理論驗證的環境或開展驗證性實驗的平臺。因此，它往往是扁平化的組織結構：實驗中心包括若干實驗指導小組，每個小組由一位或多位實驗指導教師構成，每位實驗指導教師分別負責一門或多門實驗課程[1]。在這種扁平化結構之下，實驗中心的任務當然主要是滿足實驗教學的需要。

但是，隨著社會對計算機專業人才需求的變化，實驗中心在培養工程創新人才方面的作用愈加明顯。國家級計算機實驗教學示范中心的建設目標，是以計算機科學與技術學科建設為基礎，以學生能力培養為核心，依托教學和科研的人才資源優勢，全面提升實驗教學體系，建設實驗教學環境，使中心成為設備先進、資源共享、開放管理，滿足本科、研究生、專業和非專業不同對象、層次實驗需求的大型實踐教學基地和工程創新人才的培養基地[2]。

因此，作為國家級的計算機實驗教學示范中心，除了完成基本的計算機公共基礎實驗和計算機專業實驗之外，也承擔著培養計算機工程創新人才的任務。探索國家級計算機實驗教學示范中心的新型組織架構，對于發揮示范中心在計算機工程創新人才方面的作用極為重要[3]。

2 國家級計算機實驗教學示范中心平臺構成

從國家級計算機實驗教學示范中心的基本任務來看，主要包括兩個部分：計算機基礎實驗和專業實驗教學任務及學生工程創新能力培養[4]。因此，從組織結構來看，國家級計算機實驗教學示范中心應該包括計算機實驗中心和具有工程創新人才培養功能的工程實踐平臺。圖1為示范中心的平臺架構。

1) 計算機實驗中心。

計算機實驗中心除完成基本的實踐教學任務之外，也必須注重學生工程實踐能力的培養。因此，實驗中心不能簡單地按照“實驗指導教師―實驗課程”的模式來建設，而應該以專業實驗室的方式來管理。專業實驗室可以按照課程或課程群來組建，基本任務是以教學大綱為基礎，完成多層次實驗的教學任務，如基本型實驗、綜合型實驗和設計型實驗的指導。

以電子科技大學國家級計算機實驗教學示范中心為例，其下設的計算機實驗中心主要由下屬的13個專業實驗室(嵌入式系統專業實驗室、軟件工程專業實驗室、計算機網絡專業實驗室、數字媒體專業實驗室、信息及網絡安全專業實驗室、微機原理與接口及應用實驗室、計算機組成原理實驗室、語言與算法設計實驗室、數據庫及應用實驗室、計算機系統結構實驗室、編譯與形式語言實驗室、數字邏輯實驗室、計算機操作系統實驗室等)組成。專業實驗室涉及的實驗課程包含程序設計語言、離散數學建模實驗、數據庫、數據結構、操作系統、匯編語言、計算機組成原理、數字邏輯、編譯技術、微機原理與接口、嵌入式系統、計算機網絡、軟件工程、數據挖掘等幾十門計算機學科的主要專業知識課程教學實驗以及相應的綜合課程設計(獨立設課)。各專業實驗室承擔基礎型、綜合型和創新型實驗的建設、開發和指導工作。

(1) 基礎實驗。指應知應會等原理性實驗，提高學生對原理、算法的理解和設計能力。基礎實驗的目的是加強學生對理論知識的理解，多以驗證性實驗為主。

(2) 綜合型實驗。要求學生結合一門課程的多個知識點，甚至綜合多門相關課程，完成一個較為復雜的實驗任務，難度較大。在這種實驗中，學生要具有多方面的知識，即鞏固前面實驗階段的學習成果，能夠融合實驗原理、設計思想、實驗方法及相關的理論知識，對實驗結果進行判斷、歸納與分析，能綜合應用所學理論知識分析問題和解決問題。

(3) 創新型實驗。完全為開放式教學方式，由學生獨立或與指導教師共同擬定設計題目和設計目標，并獨立完成，難度大，具有探索性、創新性。該類實驗注重科研成果向實驗教學內容的轉化，讓學生在實驗教學中感受知識產生和發展的過程，享受知識轉化為能力的成就感。同時培養學生的自主學習和實踐研究的能力，使學生的創新意識和創新能力得到全面的鍛煉與提高。

通過專業實驗室的方式組織和管理實驗教學，有助于拓展實驗教學的范圍，提高實驗質量，為培養學生工程實踐能力提供支持。

2) 工程實踐平臺。

工程實踐平臺以提高本科生的工程實踐能力、創新能力和綜合素質為目標。因此必須建立在專業實驗室的基礎之上，整合科研重點實驗室、科研項目、科研成果等，形成有利于學生工程能力提高的環境。一般來說，工程實踐平臺采用工程實踐項目方式指導學生開展課外科技創新活動，利用社會資源，將理論、實驗、實習、工程、科研、設計、創新有機結合起來。同時，內容應豐富多彩，為學生提供豐富的實驗項目菜單，供不同層次、不同愛好的學生選擇。

以下以我校國家級計算機實驗教學示范中心的工程實踐平臺為例，討論建設工程實踐平臺的重要性。

(1) 學生創新創業中心。

學生創新創業中心是我校國家級計算機實驗教學示范中心為學生進行創新創業活動，促進學生綜合素質全面發展而設立的機構。自成立以來，中心受到學校、學院的一貫支持和關注，奉行“理論與實踐結合，創新與創業并重”的理念，以“加強創新能力實踐，實現創新人才培養”為宗旨及目標，努力提高每一個成員的創新意識和創造能力，培養學生的務實開拓精神和創業精神，鍛造適應未來各種挑戰的應變能力。它的組織架構如圖2所示。

學生創新創業中心下屬4個企業技術俱樂部(微軟技術俱樂部、IBM技術俱樂部、騰訊技術俱樂部、維塔士俱樂部)和12個學生工作室，先后資助學生創新項目數百項，已有夢飛無線工作室、象牙塔工作室等多個學生團隊實現創業或入駐成都天府軟件園大學生創業園區。

(2) 競賽中心。

競賽中心的任務主要包括三個方面：競賽培訓、競賽指導、競賽承辦。以我校示范中心為例，其競賽中心的組織架構包括競賽中心培訓部、競賽中心指導委員會和競賽中心學生會。競賽中心培訓部下設ACM、信息安全、機器人、電子設計競賽等幾個分支，每個分支有領頭老師帶隊。培訓部有日常開支活動經費，主要作用是著力加強各競賽方向的重視力度。競賽中心指導委員會設主席1名，副主席7名，主席由主管副院長兼任，副主席由各系主任兼任。競賽中心指導委員會的作用主要是發動教師參與競賽指導工作。競賽中心學生會設主席1名，副主席若干名，主要作用是兩個，一方面與競賽中心指導委員會的老師進行對接，另一方面在平時組織一些活動，培養學生對競賽的興趣。

競賽中心的任務包括ACM程序設計競賽、電子設計(嵌入式)競賽、信息安全競賽、機器人足球競賽4個賽事的競賽組織工作。在學校及學院的支持下，示范中心負責實施了全校性質的競賽相關素質公選課，將學生競賽培養納入到本科培養大綱中。由競賽團隊責任老師擔任主講教師，以初級、中級和高級3個層次設計競賽培訓課程內容，為學生參與各類賽事奠定了良好的基礎。近年來，競賽中心負責組織了全國大學生電子設計競賽及信息安全和嵌入式專題競賽、全國大學生信息安全競賽等各類全國性大賽，并獲得佳績。

(3) IBM中心。

我校國家級計算機實驗教學示范中心下屬IBM中心的目標是培養大型機計算機專業人才。IBM主機系統教育中心成立于2005年5月，順利進行了IBM eServer Z900主機系統環境建設和主機系統安裝調試，使我校擁有了世界一流的主機系統教學實驗平臺。該平臺可以提供主機系統課程的教學實驗環境，并可作為高性能計算、計算智能、系統性能評價、智能存儲、并行耦合系統等方面的研究實驗平臺。2006年，中心組隊參加了“IBM大型主機技術2006校園應用大賽”， 藍色之星隊一舉奪得該次全國大賽唯一的最高獎項――最佳作品獎，藍色之星Ⅱ隊勇奪優勝獎！此外，還獲得了最佳指導獎和最佳表現獎，成績名列全國各參賽高校之首。IBM主機系統教育中心(成都)在各方面取得的成就得到了IBM公司的高度贊賞和獎勵，先后獲得了“IBM主機大學合作項目2006年度教書育人獎”和“IBM大學合作項目2006年度最佳校方支持與合作獎”。

(4) 嵌入式工程中心。

嵌入式軟件工程中心將所承擔的國家863、電子發展基金、發改委、國防預研等多項國家級嵌入式軟件項目及成果轉化為實驗教學資源。針對嵌入式系統硬件多樣性的特點，提供多種不同硬件平臺的實驗系統版本，讓學生能夠充分領略不同硬件平臺開發的共性和差異性，加深對理論的理解，更加有針對性地學習掌握重難點知識。在此基礎上，衍生出了高級實驗內容：將嵌入式操作系統移植到不同硬件平臺上。

另外，嵌入式系統軟件開發涉及從底層硬件、設備驅動、操作系統、應用組件到最終應用的不同層次內容，這是與傳統桌面軟件開發的主要差別所在，因此業界對嵌入式軟件開發人才的需求是多層次的，有不同側重點的。一個優秀的嵌入式軟件工程師不僅要掌握編程語言、程序設計思想及方法、開發工具的使用等通用要求，還應比桌面軟件開發工程師具有更扎實的硬件基礎知識和系統結構知識，也間接提高了嵌入式軟件開發的門檻。基于這樣的考慮，實驗內容涵蓋了嵌入式微處理器編程、設備驅動開發、嵌入式操作系統基礎應用、嵌入式操作系統綜合應用、嵌入式操作系統移植、綜合應用開發等不同層次和難度的實驗項目，適應不同層次嵌入式知識學習和軟件開發能力培養的需要。這些實驗不是一次性地要求學生做，而是配合不同課程內容的變化，由簡到難、逐步推進，配合本科嵌入式課程、綜合課程設計、畢業設計、科研項目使用。

3 示范中心平臺建設的建議

1) 加強示范中心平臺的信息化建設。

雖然各個學校的計算機教學實驗示范中心會有不同的功能定位，但基本任務都是為全校計算機基礎和專業教學服務。與傳統的計算機實驗中心相比，其規模大、人員多，且可供使用的實驗資源豐富。因此，必須加強示范中心平臺的信息化建設，提高示范中心平臺的管理效率，實現示范中心資源貢獻，并實現對學生實驗教學科學、合理的管理[5]。例如，如果能夠開發并應用“實驗報告防抄襲系統”，不僅可以實現對學生實驗報告的無紙化管理，節約成本，也可以加強實驗中心平臺的利用和有效管理。而示范中心統一信息化管理平臺不僅可以整合實驗中心資源，也可以提高示范中心資源在高校之間的共享效率。

2) 結合計算機學科發展，建設新的工程實踐平臺。

計算機學科的發展會對實驗教學和學生工程實踐能力提出新的要求。為此，示范中心平臺建設也必須滿足計算機科學發展的需要，不斷更新或建設新的工程實踐平臺[6]。以我校國家級計算機實驗教學示范中心為例，考慮到近幾年計算機學科中云計算的發展，示范中心投入30余萬元，購置了云計算平臺，成立了云計算機實驗室，培養學生在云計算領域的創新能力，并負責組織學生參加各類云計算競賽。目前，該實驗室已形成了定期學術講座，邀請企業人員參與討論，參與VMware云計算大賽等常規機制，加強學生創新能力的培養。同樣，考慮到計算機學科中機器人應用的廣泛性，示范中心投入20余萬元，購置了安保機器人以及各類機器人開發平臺，并成立了機器人實驗室，培養學生在機器人領域的創新能力，并負責組織學生參加各類機器人競賽。

此外，考慮到信息安全、物聯網的發展，也可以在示范中心中建設相應的工程實踐平臺，為學生參與相關工程實踐提供環境。

3) 積極開展產學研合作，成立校企聯合工程實踐平臺。

計算機專業具有非常強的工程應用特色。因此，計算機專業所培養的學生必須滿足企業的需要。在搭建工程實踐平臺時，示范中心如果能夠充分結合企業的需要，建設校企聯合工程實踐平臺(如校企聯合實驗室、校企工程訓練中心或實踐中心等)，將有助于培養學生的計算機應用能力，從而更好地滿足企業需要。

4 結語

作為國家級計算機實驗教學示范中心，在滿足基本實踐教學任務的基礎上，還必須承擔培養學生工程實踐能力的任務。其中，搭建符合需要的實踐平臺是開展工程實踐教學的基礎。作為示范中心平臺的重要組成部分之一，計算機實驗中心在實踐教學和培養學生基本技能中發揮了極大作用。同樣，建設符合高校計算機學科特色和人才培養目標的工程實踐平臺，將有助于培養學生的工程創新能力。因此，國家必須加大對示范中心建設的投入，建設滿足學科需要和發展的高水平示范中心平臺，使示范中心在培養高素質計算機工程創新人才中發揮更大的作用。

計算機工程創新意識研究:計算機工程創新意識研究

1現狀及發展趨勢

大多數高等院校計算機本科專業涉及的硬件教學課程主要有“數字邏輯”、“匯編語言程序設計”、“計算機組成原理”、“計算機系統結構”、“微機原理與接口技術”、“單片機”、“嵌入式系統”等，在新形勢下部分課程內容設置顯得不夠合理，部分教學內容與實際應用脫節，影響了教學效果，無法完全滿足教學大綱中要求的動手能力培養，更無法有效培養同學們的創新意識。目前，作為計算機教學重要專業基礎課程的“數字邏輯”，要求學生掌握組合邏輯、時序邏輯電路的分析和設計方法，研究對象主要是分立元件、通用中小規模集成電路及基本的可編程器件等，介紹的方法也以傳統方法為主，已無法適應目前應用的需要；作為專業主干課程的“計算機組成原理”、“計算機系統結構”，主要內容是討論計算機的結構、各功能部件原理及設計方法，同時介紹當前的新技術、新方法，目的是讓同學們熟悉計算機的結構，為以后應用和設計計算機系統打下基礎。目前大家普遍采用的教材在部件設計中討論的方法主要是硬布線邏輯或微程序設計方法：硬布線邏輯運行速度高，但缺乏靈活性；微程序設計方法有一定的靈活性，但資源占用多，運行速度慢。盡管這兩種方法對于理解計算機組成原理不失為一種較好的選擇，但由于缺乏實際應用背景，學生學習興趣受到影響，教學效果也大打折扣，提高學生的動手能力、培養創新意識更是無從談起。“匯編語言程序設計”課程也存在類似尷尬，討論以16位個人計算機為背景的匯編語言程序設計知識，適合入門和了解基本原理，但與“計算機組成原理”、“計算機系統結構”課程一樣，由于缺乏實際應用背景，教學目標無法完全實現。隨著電子設計自動化(EDA)、系統編程(ISP)、片上系統(SOC)等技術的發展，32位個人計算機的應用已很成熟，多核64位計算機應用也將逐步成為主流。嵌入式系統設計需要較強的軟硬件知識綜合應用能力，因此在計算機硬件課程的教學中應加大相關新技術的比例，并根據實際及時調整教學內容。國外許多知名高校本科專業的教學內容已經作了適時調整，如麻省理工學院非常注重學生的設計能力的培養，為此專門開設了“計算機系統設計”課程，要求學生在實踐環節中自主設計ALU、單指令周期CPU、多指令周期CPU乃至流水線32位MipsCPU和Cache；斯坦福大學也有相似的課程和實驗環節；加州大學伯克利分校和楊百翰大學在基于可編程邏輯的超級計算機研制方面也有大量成果。當前在國內，案例教學已被越來越多的人所接受，尤其是在一些法學、工商管理類高校已經開始廣泛運用。案例教學法是一種動態的、開放的教學方法，目標是解決學生如何用更有效的方式獲得知識以提高應用能力的問題。案例教學法具有綜合性、交互性、啟發性、針對性和可操作性等多種特征，它的使用大大縮短了教學理論與實際應用之間的差距，同時對教師的教學觀念產生了重大的影響。鑒于計算機專業知識與實際應用結合緊密的特點，教學中尤其適合案例式教學。目前在國內計算機課程的教學中，案例教學還處于一個起步階段，主要表現在：案例教學比例不夠，沒有形成完整的體系；案例數量不足，質量欠缺；許多高校盡管重視案例教學的應用，但是在案例的搜集、整理與分析等方面相對滯后；案例陳舊，缺乏代表性等。

2以ISP技術為主線改革計算機專業硬件課程教學體系和教學內容

計算機本科專業涉及的硬件教學課程按合理教學順序一般為“數字邏輯”、“匯編語言程序設計”、“計算機組成原理”、“計算機系統結構”、“微機原理與接口技術”、“單片機”、“嵌入式系統”等，一些課程可以在時間上重疊，如“數字邏輯”、“匯編語言程序設計”等。由于ISP、EDA技術可以靈活地開發出具有自主知識產權的硬件產品，是目前工程實踐領域和芯片設計領域運用最廣泛也是最有應用前景的技術，因此在計算機硬件課程的教學中應該把相關技術列為重要內容，即以ISP、SOC技術為主線，使相關課程形成一個完整的體系，達到培養創新性人才的目的。為了實現這一目標，在“數字邏輯”課程中，應大幅增加可編程邏輯技術的比重，重點討論用EDA方法，利用ISP技術、SOC技術設計IP核的方法，使學生對相關技術的應用及發展趨勢有一個全面的理解，并具備基本的實踐能力；在“計算機組成原理”課程中增加計算機設計原理和實踐的內容，也可考慮再單獨增加一門計算機設計課程以替代目前“計算機組成原理”課程設計，在該課程中重點討論如何采用EDA方法，利用ISP技術、SOC技術設計計算機各部件如CPU、Cache等，通過實際應用和實踐進一步加深對相關技術的理解和掌握。在“微機原理與接口技術”課程可以考慮以16位計算機應用知識入門，以討論32位計算機的應用為重點。相應的，作為“微機原理與接口技術”課程的先行課程，“匯編語言程序設計”課程也應把相應的內容整體提升到32位，考慮到學習過程的先易后難，可以先介紹16位匯編語言程序設計知識作為入門，再對32位匯編語言程序設計相關內容展開。單片機系統本質上也是嵌入式系統，嵌入式系統是針對應用或用戶定制的完整、高效的計算機系統，嵌入式系統設計需要較強的操作系統原理、應用程序設計和硬件設計方面知識的綜合應用能力，其中特別是硬件系統設計能力可以通過以上幾門硬件課程的系統學習逐步培養，因此相關課程的教學內容應注意銜接，同時遵循先易后難的原則，面向實際應用，以提高動手能力、增強創新意識為目的。針對實踐教學，目前相關課程的實驗教學的實驗項目及內容固定，大多為驗證性實驗，實驗步驟程式化，許多同學按教學實驗計劃做完實驗，仍然無法充分理解課程的主要內容，無法真正擁有教學大綱所要求的動手能力。更重要的是計算機技術一直處于高速發展中，高等院校的計算機教學理應不斷地適應這種要求，相關的實驗教學應適時地調整教學內容。解決問題的一個好思路是利用ISP、SOC技術開發出一種內容可定制的硬件課程教學實驗平臺，由于作為控制對象的外圍電路是相同或相近的，可以設計為通用模塊，而實驗平臺控制部分則可以利用可編程邏輯改變，以適應不同的課程。如控制部分設計為基本CPU即可做“計算機組成原理”課程的相關實驗；控制部分設計為單片機即可做“單片機”課程的相關實驗；甚至控制部分可以設計為個人計算機CPU，配合有關的接口電路，即可做“微機原理與接口技術”課程的相關實驗等。在我院的計算機本科專業相關硬件課程教學實踐中，我們已作出了一些有益的探索，如我院“數字邏輯”教學大綱已在近年作過相應調整，EDA技術、可編程技術的理論和實踐教學內容的比例從原來的20%增加到60%以上，經過多年的建設，“數字邏輯”課程在今年被評定為“湖北省精品課程”；在“計算機組成原理”課程中引入利用ISP技術設計CPU軟核等教學和實踐內容；“匯編語言程序設計”、“微機原理與接口技術”課程中也增加了32位計算機相關內容的學習和討論，新的實驗設備可以進行32位的相關實驗等，這些安排增強了學生的學習興趣，學生學習的主動性也明顯提高了。

3采用案例教學法作為計算機專業硬件課程教學的主要方法

案例教學法是一種事半功倍的教學方法，在教學過程中圍繞事先精選的典型的、具有工程背景的實際案例進行討論，可以為同學們模擬實際應用的場景，獲得近似于實戰的經驗。為完成設計目標，同學們自然會自己主動學習，在這一過程中掌握知識，并學會應用知識，提高解決問題的能力；也能通過用不同的途徑解決問題，培養創新意識。這樣教師在授課中可以把精力集中于教學內容的總體把握上，而不需要過分在知識細節上消耗時間，提高了教學效率。案例教學法關鍵在于選擇合適的案例，案例首先必須有代表性和實時性，必須是實踐中的典型應用實例。在實踐中應用的幾率高，具有普遍意義，這樣的實例在教學過程中值得花費精力討論和設計，才是有意義的。同樣重要的是案例需具有實際工程背景，學生可以面對具體的實際問題和特定的環境，有針對性地通過自主學習和思考進行設計，培養實際解決問題的能力。案例還應該形成相對固定的案例集，并具備一定的開放性，應定期對案例集進行評估，剔除一些過時的案例，增加一些新的典型應用實例。這樣就保證了案例的典型性、實時性及工程背景。在教學實踐中，我們把案例教學法作為主要方法，并把案例分為4類：一是問題評論型，給出問題和解決問題的方案，讓學生去評價；二是分析實現型，不給出解決方案，要求學生討論分析以提出方案；三是實際模擬型，是指在教學過程中依據教學內容，讓學生分別充當不同的角色，進行模擬性的實踐活動；四是發展開放型，通過案例發現新的理論生長點，討論相關理論的發展趨勢。我院在相關課堂教學中采用的部分案例如表1所示。在“數字邏輯”、“計算機組成原理”等課程的重點章節教學中，我們通過采用上述案例法，調動學生成為積極參與者，而不是消極被動的聽眾，在案例學習和討論中，鼓勵學生提出更多解決問題的辦法，在課堂上營造出積極發表意見和爭論的氣氛。這樣提高了學生的學習興趣，教學效果有明顯改善，學生的動手能力有了顯著增強。

4總結

為實現面向實際應用提高學生動手能力、增強創新意識、培養創新型人才、確定完整合理的計算機本科專業硬件理論教學和實踐教學體系的目的，我們提出了以ISP技術為主線的計算機專業硬件課程教學改革方案。它的主要內容為兩方面：一是調整現有教學體系和教學內容，如在“數字邏輯”、“計算機組成原理和系統結構”、“嵌入式系統設計”等課程中以“數字邏輯”課程為先導，以ISP、SOC技術為主線貫穿于各相關課程教學過程中；在“匯編語言程序設計”、“微機原理與接口技術”等課程中把主要內容全面提升到32位等。二是在教學中運用案例法，使學生成為教學活動的主體，形成學生自主學習、合作學習、研究性學習和探索性學習的開放型學習氛圍。充分發揮案例教學有利于提高學生分析問題和解決實際問題的能力、有利于促使學生學會學習、有利于促使學生學會溝通與合作的優勢。實踐表明以ISP技術為主線的計算機專業硬件課程教學改革，符合國家高等質量工程建設中培養創新性人才的規劃，有效地增強了學生的動手能力和創新意識。我們也意識到計算機工程教學是一個復雜的過程，牽涉到許多方面，我們將在實踐中探索教學規律，不斷提高教學水平，進一步改善教學效果。