楊全勝，翟玉慶，舒華忠，姜龍玉，呂 倩

（1.東南大學(xué) 國(guó)家級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，江蘇 南京 211189；2.東南大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 211189）

0 引 言

當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用的不斷深入，越來越多的電子類非計(jì)算機(jī)專業(yè)，甚至非電類專業(yè)，都結(jié)合本專業(yè)特點(diǎn)，開設(shè)了大量的計(jì)算機(jī)課程。同時(shí)，從國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃出發(fā)，由計(jì)算機(jī)專業(yè)還衍生出一些方向更明確的專業(yè)，比如軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)等。計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生在激烈的人才交流中專業(yè)特點(diǎn)不明顯，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。從計(jì)算機(jī)應(yīng)用角度看，計(jì)算機(jī)專業(yè)沒有其他專業(yè)那么強(qiáng)的應(yīng)用背景，從軟件開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)空間安全角度看，又不如軟件工程專業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)目標(biāo)更明確，工程經(jīng)驗(yàn)更多。為此，我們的核心目標(biāo)就是建設(shè)能夠有效提高計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生專業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的實(shí)踐平臺(tái)。

1 計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)的新趨勢(shì)

1.1 國(guó)外計(jì)算機(jī)教育界認(rèn)識(shí)

通過研究，我們發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的教學(xué)方式不同，CS2013緊跟計(jì)算機(jī)技術(shù)和行業(yè)發(fā)展的需要，更加注重知識(shí)的連貫性和系統(tǒng)性，以知識(shí)領(lǐng)域?yàn)楹诵膩斫M織課程內(nèi)容。在CS2013中，特別新增加了SF（Systems Fundamentals，系統(tǒng)基礎(chǔ)）知識(shí)領(lǐng)域[1]，CS2013對(duì)該領(lǐng)域的描述是：“由術(shù)語‘計(jì)算機(jī)系統(tǒng)’共同描述構(gòu)建應(yīng)用的底層硬件和軟件基礎(chǔ)設(shè)施。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)廣泛地跨越操作系統(tǒng)，并行和分布式系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的子系統(tǒng)。傳統(tǒng)上，這些領(lǐng)域通過獨(dú)立的課程以非綜合方式教授。然而，這些子學(xué)科越來越多地在它們各自的核心內(nèi)共享共同的重要基本概念?！到y(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)領(lǐng)域旨在以統(tǒng)一的簡(jiǎn)化方式呈現(xiàn)這些基本概念的綜合視圖，為適用于特定領(lǐng)域的不同專門機(jī)制和策略提供共同基礎(chǔ)?！庇纱丝梢姡珻S2013不僅強(qiáng)調(diào)各領(lǐng)域的課程知識(shí)融合，更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性、綜合性的能力培養(yǎng)。

除CS2013之外，我們也著重考查了美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校和麻省理工學(xué)院這兩所國(guó)外著名大學(xué)。

加州大學(xué)伯克利分校為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)能力，特別開設(shè)了編號(hào)為CS61C的“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)”，這門課由C語言編程入手，落腳點(diǎn)在MIPS架構(gòu)CPU的分析、設(shè)計(jì)和優(yōu)化，很好地培養(yǎng)了學(xué)生軟硬件綜合的系統(tǒng)分析能力。

麻省理工學(xué)院的做法有所不同，他們采用“2+X”的課程模式，2是指兩門必修的公共核心課程，是以實(shí)驗(yàn)而非課堂授課為主。其中編號(hào)為6.01的“電子工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)概論1”圍繞機(jī)器人展開，從大一開始培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的工程方法和實(shí)踐技能。

由以上的考查，我們明顯感覺到國(guó)外計(jì)算機(jī)教育已經(jīng)從過去的知識(shí)傳授上升到能力培養(yǎng)，而最重要的能力培養(yǎng)是讓學(xué)生具備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)認(rèn)知、分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力。

1.2 中國(guó)計(jì)算機(jī)教育界認(rèn)識(shí)

近幾年，國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)教育界已經(jīng)意識(shí)到與國(guó)外的差距，教育部計(jì)算機(jī)教育指導(dǎo)委員會(huì)在王志英主任和馬殿富秘書長(zhǎng)的親自主持下，成立了多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的研究小組，組織討論和實(shí)施計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)相關(guān)的課程建設(shè)。不僅如此，全國(guó)實(shí)踐教學(xué)示范中心聯(lián)席會(huì)計(jì)算機(jī)學(xué)科組、計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)體系結(jié)構(gòu)專委會(huì)、世界著名的硬件廠商Xilinx等，也都展開了在高校計(jì)算機(jī)專業(yè)中進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的探討。

目前，除東南大學(xué)外，全國(guó)還有清華大學(xué)、北京大學(xué)、浙江大學(xué)、南京大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、華中科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等多所高校開展了相關(guān)教學(xué)改革的探索工作[2-6]。這些學(xué)校大多開展了系列課程的改革和探索，也有不少學(xué)校對(duì)單門課程先行進(jìn)行改革，比如對(duì)組成原理課程設(shè)計(jì)[7-9]、數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)[10]、微機(jī)接口[11]、嵌入式系統(tǒng)[12]、大數(shù)據(jù)與并行計(jì)算[13]等課程改革的探索。

1.3 目前實(shí)踐教學(xué)體系的問題

多年的教學(xué)實(shí)踐讓我們深刻感受到傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)存在以下問題：①各門實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，前后課程知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)運(yùn)用沒有被強(qiáng)化；②缺乏對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和優(yōu)化的實(shí)踐環(huán)節(jié)，由于沒有從設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)完整系統(tǒng)的工程角度去審核，所以發(fā)現(xiàn)不了教學(xué)中遺漏的知識(shí)點(diǎn)；③各門課程采用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不盡相同，不僅實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理不方便，也使得學(xué)生花費(fèi)太多精力去學(xué)習(xí)各種類似設(shè)備的使用方法；④由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的原因（尤其是硬件相關(guān)實(shí)驗(yàn)），學(xué)生只能在固定時(shí)間段到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，這使得學(xué)生實(shí)驗(yàn)缺乏靈活性和開放性。

綜合上述對(duì)國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)教育的研究，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生具有系統(tǒng)眼光[2]，具備更強(qiáng)的系統(tǒng)分析、解決問題與實(shí)踐創(chuàng)新的能力，是解決他們專業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)的重要途徑。

要達(dá)到這一目的，不僅需要進(jìn)一步加強(qiáng)理論課的知識(shí)關(guān)聯(lián)性，更需要通過某種手段來保證系統(tǒng)能力培養(yǎng)的有效實(shí)施。我們所建立的面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)、縱橫貫通、虛實(shí)結(jié)合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)，正是一種保證系統(tǒng)能力培養(yǎng)全面有效實(shí)施的強(qiáng)有力手段。

要建立面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)、縱橫貫通、虛實(shí)結(jié)合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)，首先要弄清楚計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的內(nèi)涵，研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的步驟，然后建立起適合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的課程、實(shí)踐體系與完善的實(shí)踐平臺(tái)。

2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力的內(nèi)涵和培養(yǎng)步驟的研究

系統(tǒng)能力主要表現(xiàn)在系統(tǒng)認(rèn)知能力、系統(tǒng)分析能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力和系統(tǒng)優(yōu)化與創(chuàng)新能力4個(gè)主要方面。從計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的角度來說，系統(tǒng)能力具體表現(xiàn)在認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)→分析計(jì)算機(jī)系統(tǒng)→設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)→實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)→優(yōu)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5個(gè)層次，其中優(yōu)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自身的優(yōu)化和在計(jì)算機(jī)應(yīng)用研發(fā)中能高效地利用計(jì)算機(jī)資源。

系統(tǒng)能力的內(nèi)涵是很豐富的，它不僅包含認(rèn)知能力、分析能力，更注重綜合能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，以及自我學(xué)習(xí)能力等諸多方面。

表1給出了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力層次與其內(nèi)涵之間的關(guān)系。

系統(tǒng)能力培養(yǎng)需要遵循一定的步驟。通常能力培養(yǎng)有一個(gè)從基礎(chǔ)能力培養(yǎng)→專業(yè)能力培養(yǎng)→綜合能力培養(yǎng)的階段性、層次性發(fā)展過程，而這一過程與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力及其內(nèi)涵相結(jié)合，就形成如圖1所示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力架構(gòu)圖。

3 基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的貫通式和虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)

該實(shí)踐平臺(tái)由一個(gè)面向系統(tǒng)能力培養(yǎng)的課程體系，一套縱橫貫通、環(huán)環(huán)相扣、逐步推進(jìn)的實(shí)踐體系，一套虛實(shí)結(jié)合的統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)裝置和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)在線助學(xué)系統(tǒng)四大部分組成。

3.1 面向系統(tǒng)能力培養(yǎng)的理論課程體系

首先東南大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的內(nèi)涵和培養(yǎng)步驟的要求，制定了一個(gè)明確的教學(xué)目標(biāo)，就是設(shè)計(jì)、應(yīng)用和優(yōu)化一個(gè)通用的，或者是在特殊環(huán)境下有著特別需求的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)涵蓋了計(jì)算機(jī)專業(yè)主要課程的知識(shí)點(diǎn)，從硬件到軟件再到應(yīng)用。

表1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力層次與其內(nèi)涵關(guān)系表

圖1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力架構(gòu)圖

從教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，我們確定了“數(shù)字邏輯電路”“計(jì)算機(jī)組成原理”“微型機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)”“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)” “編譯原理”“操作系統(tǒng)”和“數(shù)據(jù)庫(kù)原理”作為主要的理論課程，按自頂向下的原則，將具體目標(biāo)逐層細(xì)化，從設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工程化角度重新安排了所有的知識(shí)點(diǎn)，再組織相關(guān)課程老師討論，將這些知識(shí)點(diǎn)分散到各門課程中，同時(shí)強(qiáng)化各門課知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性，重新制定課程教學(xué)大綱。

在具體的理論教學(xué)活動(dòng)中，也逐漸體現(xiàn)出這種知識(shí)的關(guān)聯(lián)性，比如“計(jì)算機(jī)組成原理”課程和“微型機(jī)與接口技術(shù)”課程，通過C語言程序的解析，來幫助學(xué)生理解計(jì)算機(jī)的組織與結(jié)構(gòu)；通過微機(jī)結(jié)構(gòu)、匯編語言的功能等，幫助學(xué)生分析編譯原理和操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的合理性。編譯原理課程中增加了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須有的“鏈接”的知識(shí)點(diǎn)，甚至在“微型機(jī)與接口技術(shù)”課程作業(yè)和考試中出現(xiàn)了C語言和匯編相關(guān)聯(lián)的跨課程的題目。

3.2 一套縱橫貫通、環(huán)環(huán)相扣、逐步推進(jìn)的實(shí)踐體系

針對(duì)上述教學(xué)目標(biāo)，我們?cè)谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)中對(duì)相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的關(guān)聯(lián)性分析，在此基礎(chǔ)上制定了先期實(shí)踐課程所做的結(jié)果，作為后續(xù)實(shí)踐課程的基本部件或技術(shù)支撐，層層疊加、逐漸改進(jìn)，直到完成最終計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的環(huán)環(huán)相扣、逐步推進(jìn)的實(shí)踐方案；根據(jù)此方案制定了系統(tǒng)能力培養(yǎng)系列實(shí)踐課程大綱和實(shí)踐課程講義。實(shí)踐平臺(tái)還包含了學(xué)生實(shí)驗(yàn)所需的相關(guān)資源，和老師開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需的資源。

整個(gè)實(shí)踐方案設(shè)計(jì)了硬件系列的基本電路分析、計(jì)算機(jī)基本組成分析、簡(jiǎn)單CPU與接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；軟件系列的基礎(chǔ)語言類應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)軟件部分模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以及綜合實(shí)踐系列的整機(jī)軟硬件綜合分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等幾個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。整個(gè)實(shí)踐方案中各個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)與系統(tǒng)能力培養(yǎng)的關(guān)聯(lián)，如圖2所示。

圖2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)的設(shè)計(jì)任務(wù)與系統(tǒng)能力培養(yǎng)關(guān)聯(lián)圖

這些設(shè)計(jì)任務(wù)被引入到每門實(shí)踐課程中（“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程沒有單獨(dú)開設(shè)實(shí)驗(yàn)，而是開設(shè)了“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)”），圖3給出了課程—能力—平臺(tái)實(shí)踐方案關(guān)系圖。

圖3 課程—能力—平臺(tái)實(shí)踐方案關(guān)系圖

圖3中實(shí)線框部分是實(shí)踐體系的核心部分，也是課程體系重點(diǎn)打造的實(shí)踐課程；虛線框部分是延伸部分，對(duì)核心課程起到其他輔助作用。線框上半部分是課程，下半部分是實(shí)踐平臺(tái)中為該課程提供的基本任務(wù)。這些實(shí)踐任務(wù)在課程中又被進(jìn)一步細(xì)化為一個(gè)個(gè)具體的模塊，實(shí)踐課程的內(nèi)容就是實(shí)現(xiàn)這些模塊，而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)中的系列實(shí)踐大綱和講義就是依據(jù)此來編寫。這些模塊在軟件實(shí)驗(yàn)中是功能設(shè)計(jì)子任務(wù)，在硬件實(shí)驗(yàn)上就是以IP核為載體的功能部件設(shè)計(jì)子任務(wù)。這些功能模塊可以組合成一個(gè)大的系統(tǒng)或應(yīng)用。

該實(shí)踐體系特點(diǎn)之一就是縱橫貫通，縱向上，整個(gè)實(shí)踐體系將大一到大四的幾個(gè)主要實(shí)踐課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)打通，所有的實(shí)踐課程雖然分屬不同年級(jí)，但是都是圍繞統(tǒng)一的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)；橫向上，該實(shí)踐體系不僅包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、集中實(shí)踐環(huán)節(jié)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，還包括學(xué)生課外研學(xué)的SRTP項(xiàng)目，以及教師提供的縱向或橫向項(xiàng)目。這樣就形成了以5+3為主體的實(shí)踐體系，這里的5是指實(shí)踐體系中核心部分的5門實(shí)踐課程，也就是圖3中實(shí)線框部分，3是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)、SRTP項(xiàng)目與教師項(xiàng)目和畢業(yè)設(shè)計(jì)這3個(gè)集中實(shí)踐環(huán)節(jié)。

除了縱橫貫通，5+3為核心的實(shí)踐體系的第二大特點(diǎn)，就是主要實(shí)踐課程遵循從基礎(chǔ)能力培養(yǎng)→專業(yè)能力培養(yǎng)→綜合能力培養(yǎng)的階段性、層次性發(fā)展過程，實(shí)踐內(nèi)容逐步推進(jìn)，最終完成從部件設(shè)計(jì)→整機(jī)設(shè)計(jì)→系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程。

3.3 一套虛實(shí)結(jié)合的統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)裝置

3.3.1 統(tǒng)一的貫通式實(shí)體實(shí)驗(yàn)設(shè)備

過去，不同的實(shí)驗(yàn)采用不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這些設(shè)備型號(hào)不同，軟件不同，不僅學(xué)生每門課做實(shí)驗(yàn)需要重新熟悉環(huán)境，更無法滿足環(huán)環(huán)相扣的貫通式實(shí)踐教學(xué)需求。因此，在總結(jié)多個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)的情況下，我們與企業(yè)聯(lián)合，開發(fā)了統(tǒng)一的貫通式實(shí)驗(yàn)設(shè)備Minisys實(shí)驗(yàn)板。

該實(shí)驗(yàn)板為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的系列實(shí)驗(yàn)量身定做，能夠很好地滿足多門課程實(shí)驗(yàn)的需要，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力實(shí)踐平臺(tái)配套的系列實(shí)驗(yàn)講義就是基于這個(gè)設(shè)備編寫的。

3.3.2 開發(fā)虛實(shí)結(jié)合，具有計(jì)算機(jī)底層硬件支持的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

Minisys實(shí)驗(yàn)板雖然可帶出實(shí)驗(yàn)室，但考慮到畢竟有成本、安全及損耗問題，而且不太容易做到人手一板，因此我們借助東南大學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)項(xiàng)目開發(fā)了虛實(shí)結(jié)合、具有計(jì)算機(jī)底層硬件支持的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，如圖4所示。

圖4 帶底層硬件支持的虛實(shí)結(jié)合的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

使用該系統(tǒng)，學(xué)生可以在任何能上網(wǎng)的地方（如實(shí)驗(yàn)室、教室、宿舍、圖書館等）利用客戶端軟件將自己的設(shè)計(jì)上傳到服務(wù)器，由服務(wù)器自動(dòng)幫助裝載到真實(shí)的實(shí)驗(yàn)板中運(yùn)行。之后，通過已經(jīng)申請(qǐng)專利的監(jiān)控與通信機(jī)制，在客戶端提供實(shí)驗(yàn)中的人機(jī)交互。

該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：①既有底層硬件支撐，又可軟件模擬仿真，適應(yīng)面廣；②具有支持遠(yuǎn)程、開放實(shí)驗(yàn)環(huán)境的特點(diǎn)；③可支持計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)中的多門課程的實(shí)踐活動(dòng)，有可支持學(xué)生的課外研學(xué)。

所謂虛實(shí)結(jié)合中“實(shí)”的方面是指底層確實(shí)有硬件實(shí)驗(yàn)板支持，學(xué)生的設(shè)計(jì)是真實(shí)地在硬件中運(yùn)行；“虛”的方面有兩層含義，一層是通過硬件抽象層和模擬層，來模擬底層硬件不支持的功能，實(shí)際上就是擴(kuò)展了硬件實(shí)驗(yàn)板的功能；另一層含義是通過客戶端軟件虛擬不同型號(hào)的實(shí)驗(yàn)板，給學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)載體。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)通過提供這樣兩種實(shí)驗(yàn)設(shè)備或系統(tǒng)，能夠很好地滿足跨年級(jí)的相關(guān)實(shí)踐課程的貫通實(shí)驗(yàn)和逐步推進(jìn)的需要，也為學(xué)生提供了更為開放的課外研學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

4 網(wǎng)絡(luò)在線助學(xué)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)借助網(wǎng)絡(luò)研發(fā)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，共享精品課程資源，進(jìn)行實(shí)踐類MOOC探索，除此以外，為了幫助學(xué)生更好地進(jìn)行自主研學(xué)，我們還構(gòu)建了自主研學(xué)網(wǎng)絡(luò)助學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)包括“在線交互式教學(xué)網(wǎng)站”“在線答疑系統(tǒng)”“在線交互式作業(yè)系統(tǒng)”“在線實(shí)踐向?qū)c幫助系統(tǒng)”“在線資料庫(kù)與習(xí)題庫(kù)”，大部分課程還利用QQ群與學(xué)生進(jìn)行即時(shí)交流。比如“數(shù)據(jù)庫(kù)原理”利用在線答疑系統(tǒng)和“DBMS開發(fā)向?qū)ЬW(wǎng)站”進(jìn)行網(wǎng)上答疑；“計(jì)算機(jī)組成課程設(shè)計(jì)”（硬件實(shí)驗(yàn)）“微型機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)”“數(shù)據(jù)庫(kù)原理”等多門課程開通了課程網(wǎng)站和在線交互式網(wǎng)上作業(yè)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用，有效地協(xié)助了實(shí)踐課程的開展，讓學(xué)生在一個(gè)更為開放的環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

5 結(jié) 語

經(jīng)過幾年的建設(shè)，東南大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院貫通式與虛實(shí)結(jié)合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)已初具規(guī)模，幾年的運(yùn)用也取得了豐碩的成果。近幾年來，實(shí)踐平臺(tái)先后獲得國(guó)家級(jí)精品課程1門、國(guó)家級(jí)精品資源共享課1門，省部級(jí)精品課程1門；承擔(dān)江蘇省教改項(xiàng)目、東南大學(xué)教改項(xiàng)目10項(xiàng)，撰寫與教學(xué)相關(guān)論文13篇，出版教材3本，獲得軟件著作權(quán)4項(xiàng)，受理發(fā)明專利申請(qǐng)4項(xiàng)，各級(jí)各類教學(xué)成果獎(jiǎng)9項(xiàng)。經(jīng)過該平臺(tái)的鍛煉，學(xué)生在系統(tǒng)觀、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和解決較復(fù)雜功能問題能力上都有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。近幾年在全國(guó)和省級(jí)各類學(xué)科競(jìng)賽中獲得一、二等獎(jiǎng)15項(xiàng)。比如，在2016年計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)體系結(jié)構(gòu)專委會(huì)主辦的ACA2016全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新競(jìng)賽中，幾位經(jīng)過本實(shí)踐體系培養(yǎng)出來的學(xué)生組隊(duì)參賽，榮獲大會(huì)唯一的一個(gè)特等獎(jiǎng)，而幾名大三的學(xué)生獲得二等獎(jiǎng)。

事實(shí)證明，該實(shí)踐平臺(tái)能全面訓(xùn)練學(xué)生計(jì)算機(jī)硬件、軟件和系統(tǒng)的開發(fā)與優(yōu)化能力，實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，能夠多角度、全方位地支撐系統(tǒng)能力培養(yǎng)。該平臺(tái)服務(wù)對(duì)象涵蓋不同層次的全體學(xué)生，實(shí)踐平臺(tái)在實(shí)踐方案、實(shí)踐設(shè)備、輔助教學(xué)手段上保證了各門課之間的配合、課內(nèi)課外的配合。

[1]張亮, 路紅, 唐志強(qiáng). 符合CS2013規(guī)范的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類課程設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2015(17): 29-34.

[2]王志英, 周興社, 袁春風(fēng), 等. 計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)和系統(tǒng)課程體系設(shè)置研究[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2013(9): 1-6.

[3]劉衛(wèi)東, 張悠慧, 向勇, 等. 面向系統(tǒng)能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系建設(shè)實(shí)踐[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué), 2014(8): 48-52.

[4]馬殿富, 高小鵬. 基于系統(tǒng)能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程建設(shè)報(bào)告[R]. 北京: 北京航空航天大學(xué), 2013.

[5]袁春風(fēng), 王帥. 大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)教育應(yīng)重視“系統(tǒng)觀”培養(yǎng)[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué), 2013(12): 41-46.

[6]陳文智, 陳越, 莊越挺.面向系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的教學(xué)改革探索[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2013(20): 70-76.

[7]劉永軍, 秦彭. 高質(zhì)量專業(yè)課程設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能力培養(yǎng)實(shí)踐[J]. 軟件導(dǎo)刊·教育技術(shù), 2016, 15(11): 72-74.

[8]丁紅勝. 面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2016(7): 105-107.

[9]楊梅, 劉義軍, 鄭津. 以系統(tǒng)能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)研究[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2015(21): 11-14.

[10]楊新凱.面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的《數(shù)字邏輯》課程教學(xué)改革探討[J]. 教育教學(xué)論壇, 2014(6): 148-149.

[11]楊志奇, 何穎, 李春閣. 基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的微機(jī)接口教學(xué)研究[J]. 教育教學(xué)論壇, 2015(49): 236-237.

[12]武小平. 面向系統(tǒng)綜合能力培養(yǎng)的“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)探討[J]. 計(jì)算機(jī)工程與科學(xué), 2014, 36(A2): 238-241.

[13]陸楓. 面向大數(shù)據(jù)時(shí)代的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)改革與實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2017(3): 33-36.