系统能力为中心的计算机专业论文

1研究现状及问题分析———以南京农业大学为例

南京农业大学是211类农业院校，近年来，随着现代农业的快速发展，现代信息技术在农业上应用的增多，对更高层次人才的需求旺盛。农业信息化建设、生物信息学研究的深入、设施农业研究与应用的开展、食品安全与工程实施、生态环境监测与保护、动植物疾病检测与预防等农业领域均对软硬件系统的分析、设计、开发与应用能力提出了较高要求，需要培养具有交叉学科特点、系统能力较强的计算机专业应用人才。我校信息科技学院计算机系近十年来针对专业基础课程建设了较为完整的知识体系和实验体系，分别开展了针对单一课程或一两门课程融合的教学改革研究，建立了一批专业基础课程的校级精品课程和网络课程，提升了学生的程序设计能力、算法设计能力、计算机硬件系统设计能力、计算机软件系统分析与理解能力。然而，由于我校计算机专业办学时间较短，加之已有的课程建设多为横向的平行建设，因此在目前的教学中出现了以下问题:(1)计算机专业学生对本专业缺乏正确的理解，很多学生将计算机的学习与理解单纯变成了编程，出现了学生忙于学习C、C++、Java、网站开发等语言性和技巧性内容，而忽视系统性、原理性、设计性知识的训练与实践，培养的学生没有能够体现计算机专业优势。(2)从程序员角度来看，有相当多的学生在程序设计时缺少设计理念，把大部分时间和精力放在程序的语法和功能逻辑部分，缺少对CPU、内存、外存等计算机硬件性能的综合考虑，只能设计功能模块，而不能上升到系统层面的平台级开发。(3)先修基础课程与后续课程知识的衔接和关联不够。目前，课程设置大多按照计算机系统不同层次上的内容独立开设课程，相应的教材内容和课堂教学内容中很少体现本层次的内容与其他层次内容之间的关联，学生难以形成对计算机系统的全面认识。在后续具有一定系统性特点的课程(如计算机组成原理、操作系统等)学习中，对于系统性和设计性实验显得力不从心，无法与汇编语言、数据结构、编译技术、计算机硬件架构、计算机系统软件结构等内容联系起来。能较好地掌握知识点，却无法把握知识间的关联关系。(4)计算机硬件架构与计算机操作系统的横向联系不紧密，造成学生对局部性、中断、CPU执行指令过程、缓存、DMA控制器、磁盘管理等部件的硬件工作原理与软件管理机制的理解较为分散，不能形成有机整体。综合上述问题看来，目前我们已有课程体系中缺少一门计算机系统课程，各类专业基础课程之间缺少纵向联系，学生的系统设计能力有待提升。本研究以“计算机系统概念和设计”为重点，遵循教指委提出的适合我国高校计算机专业系统能力培养的课程体系改革思路，将汇编语言、C语言、数据结构、计算机组成原理、微机原理、操作系统、编译原理共7门课程组成一个计算机专业基础课程群，通过构建课程群建设规划纲要指导课程教学大纲的调整，进而提升学生系统能力。

2主要研究内容及关键问题

我们的目标是以提升计算机专业学生对计算机系统整体认知能力为目标，将汇编语言、C语言、数据结构、计算机组成原理、微机原理、操作系统、编译原理共7门课程组成一个计算机专业基础课程群，研究课程群建设定位、目标、构建模式，提炼课程群内课程相互衔接内容，制定计算机专业基础课程群规划纲要，为新一轮的课程体系调整和教学大纲修定提供可参考依据。

2．1主要研究内容

2．1．1课程群建设模式研究针对我校学生特点，结合计算机系统课程群的改革现状以及本校教师实际教学经验，研究该课程群要达到的培养目标，明确课程群建设新模式以及新模式下课程群课程的定位和设置，确定需要整合与调整的课程内容。

2．1．2课程群内课程理论教学衔接内容研究研究程序语言课程与数据结构课程以及编译原理课程之间的衔接内容;探讨数据结构课程与操作系统课程知识之间的协作内容;研究计算机组成原理与微机原理课程之间融合内容;探讨具有综合特点的软硬件系统课程与语言类课程、数据结构课程补充内容，分层次提炼和确定7门课程的关联知识点，形成课程纵向线索。

2．1．3课程群实验教学内容设计研究研究语言类课程实验和数据结构课程实验的覆盖程度，探讨体现计算机硬件相关的高效程序验证性实验内容;研究编译原理与C语言、汇编程序试验的衔接方法;探讨操作系统课程设计内容与语言类课程实验和数据结构课程实验内容的衔接方法;探讨设计课程群系统性实验设计内容，体现计算机系统的整体性。

2．1．4课程群教改内容实施方式研究针对课程群规划教学内容，研究群内课程课堂教学、实验教学、课程设计教学环节纵向贯通方法，探讨开展群间验证性试验、设计性试验、系统性实验设计的开展时间、组织方式、学生参与方式、研究生助教指导方式等，为课程群建设内容实施提供指导方案。

2．2关键问题

2．2．1课程群建设的模式问题计算机专业课程群的建设是一个不断探索、规划和实施的过程，既要体现计算机系统的整体性，又要结合本系实际情况。既不能照搬985高校的改革模式，也不能受限于目前课程组织形式。因此，制定有针对性的课程群建设模式是个重要问题。

2．2．2软硬件课程衔接方式问题对计算机系统的全面理解是建立在计算机软件与硬件体系有效衔接基础之上，由于硬件实验与操作系统课程设计连接实验难度大，对实验室硬件要求高，目前很难一步到位，因此，必须研究现阶段软硬件课程有效的衔接方式。

2．2．3课程群教改内容实施方式问题组成课程群的7门课程分别在大一下学期至大三上学期开设，时间跨度为2年，共4个学期。然而，计算机系统观的建立是一个循序渐进的过程，目前每门课程学时有限，因此，课程群衔接内容以及课程群系统性实验设计内容的实施方式尤为重要，它是课程群教改内容“落地”的保障。

3实施方案

实施方案分为三个阶段进行。

3．1第一阶段:调研与框架设计(1)高校计算机系统相关课程群调研。拟调研的学校有南京大学、南京航空航天大学、中国科技大学等。拟调研的内容包括课程群建设模式、课程的定位和设置、课程群教材选用、课程之间衔接的知识内容、课程群实验设计内容以及课程群教改实施方式等内容。(2)制定课程群构建模式和基本要求。确定课程群构建初步框架和基本要求;按照纵向关系划分子群，选举子群负责人，细化项目成员的任务分工。然后通过课程群建设研讨会的形式，收集各任课老师意见，讨论确定课程群构建模式、框架和基本要求，并形成“计算机专业基础课程群基本要求”。

3．2第二阶段:计算机系统课程群规划纲要编制(1)学生调研和课程学习困难情况汇总。以课程群基本要求为指导，各子群负责人统一规划，由任课老师针对上课学生收集编程难点、理论学习困难点以及设计类实验开发困难点信息。同时获取学生的意见和建议。(2)以子群为单元设计课程群课程理论教学衔接内容。以计算机专业基础课程群构建基本要求为指导，结合学生专业基础课程学习状况调研报告，分层次确定子群内部课程衔接知识点以及子群课程之间的衔接内容，并由子群负责人编写该子群课程与其他子群课程衔接内容大纲。(3)以子群为单元设计课程群课程实验教学衔接内容。以课程群理论教学衔接内容大纲为基础，以分主题开讨论会的形式，分层次确定子群内部课程验证性实验、设计性实验的补充与调整内容，编写各子群“实验教学补充与调整内容大纲”。(4)设计课程群教改内容实施方案。以讨论会形式明确教改内容实施时间、方式以及学生的组织方式，研究生助教的参与形式。结合导师制，对一年级学生统一分配导师，然后再由课程群统一分组和分配指导老师。

3．3第三阶段:初步应用与纲要完善进行具体实施，在实施过程中不断进行完善。

4结语

进入21世纪以后，计算技术在个人PC机和In-ternet快速发展的基础上，走向以移动互联、物联网、云计算和大数据计算为主要特征的新型网络时代。在这一过程中，计算技术的发展呈现出以嵌入式计算系统、移动计算系统、并行计算系统、服务计算系统四类计算系统为中心，体现了网络化、多媒体化、大数据化和智能化的特点，这就对计算机专业人才的知识结构与创新能力提出了更高的要求，主要体现在系统设计创新能力的培养上。本文较为详细的研究了国内外计算机专业课程设置框架及体系，并以南京农业大学作为依托，提出了系统能力为中心的计算机专业基础课程群框架研究的主要内容、关键问题、实施方案等，有较强的可操作性，对农科类院校计算机专业课程改革有一定的参考价值。

作者：姜海燕赵力谢元澄伍艳莲郭小清胡滨单位：南京农业大学信息科技学院