高校系统能力培养课件

单击鼠标编辑标题文的格式,单击鼠标编辑大纲正文格式,第二个大纲级,第三个大纲级,第四个大纲级,第五个大纲级,第六个大纲级,第七个大纲级,第八个大纲级,第九个大纲级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,开展系统能力培养 提高专业建设水平,1开展系统能力培养 提高专业建设水平,处理器、操作系统、,编译器,技术地位,：计算机系统,的,3,个核心技术,处理器：指令集、流水线、存储层次,操作系统：中断、任务切换、存储管理,编译器：代码生成、优化、指令调度,相互,关系：密切配合，相互影响，互相渗透,程序：如何运行的，如何被管理的，如何被生成,的,学习意义：奠定专业基础,知新：硬件软件运行原理及构造方法、软,/,硬件协同关系,温故：,C,语言、数据结构、算法,发展：分布式、并行、算法高效实现、嵌入式。,。,2,处理器、操作系统、编译器技术地位：计算机系统的3个核心技术2,系统能力的主要内涵,系统能力核心是在掌握计算系统基本原理基础上，进一步开发构建以计算技术为核心的应用系统。这需要学生更多地掌握计算系统内部各软件,/,硬件部分的关联关系与逻辑层次，了解计算系统呈现的外部特性以及与人和物理世界的交互模式。,系统能力培养体现出典型的工程教育特征。系统能力培养的过程整体贯穿了解决复杂工程问题。,系统能力培养,系统能力的主要内涵系统能力培养,系统能力,=,系统知识,+,工程实践能力,系统知识：掌握计算机核心系统的工作原理及其构造方法，理解计算机系统的软硬件相互作用关系,工程实践能力：用工程方法开发计算机应用系统,4,系统能力培养,4系统能力培养,系统能力培养的教学研究,技术路线：围绕顶层目标，,重构,知识体系，,强化,实验体系,课程群：数字逻辑、计算机组成、操作系统、编译技术,教学方法：,三工准则,工业标准、工程规模、,工程,方法,分层实施：不追求教学目标,/,要求整齐划一，强调自我突破,结合自身条件及培养定位，分层次实施,建立教学研究的良好生态环境,5,系统能力培养的教学研究技术路线：围绕顶层目标，重构知识体系，,提纲,发展历程,白皮书解读,促进专业建设,几,点体会,后续工作,6,提纲发展历程6,系统能力：国内计算机教学研究的热点之一,2006,：若干大学启动系统能力培养教学研究,20072011,：。埋头苦干。,2012/06,：成立系统能力培养研究组（,里程碑,1,）,北航、,清华、,北大,、,浙大、南大、上交、东南、电子科大、西交,7,系统能力：国内计算机教学研究的热点之一2006：若干大学启动,系统能力：国内计算机教学研究的热点之一,2012.11,：第一届高校计算机类专业人才培养高峰论坛,（,里程碑,2,）,在全国范围内，正式介绍系统能力培养的参考建设方案（之一）,全国范围内的密集,教学,会议,高校计算机课程教学系列报告会：每年,1,次,高等学校计算机类专业人才培养高峰论坛：每年,1,次,计算机组成、操作系统课程联合教学研讨会：每,2,年,1,次,全国高校计算机类专业系统能力培养高峰论坛：每年,1,次,8,系统能力：国内计算机教学研究的热点之一2012.11：第一届,本届教指委组织了,研究组展开计算机专业学生系统能力培养的研究,，分成为两个小组,：,由南京大学、国防科大、北京大学、西北工业大学、武汉大学等学校有关教授和机械工业出版社华章公司组成的研究组侧重进行关于计算机专业学生系统知识结构、系统能力、系统课程设置及实践的研究。,由北京航空航天大学、,浙江大学、,国防科大、南京大学等学校有关教授和高等教育出版社组成的研究组侧重进行系统实践能力培养的研究,系统能力培养,本届教指委组织了研究组展开计算机专业学生系统能力,系统能力：国内计算机教学研究的热点之一,师资培训班（,20142017,，每年,1,次,）,培训教师：北航,、,清华、浙大、南大,2015.11,白皮书发布（,里程碑,3,）,基于,系统能力培养的计算机专业课程建设,报告,阐释了内涵，定义了知识体系，给出了参考案例,2015.12,高等学校,计算机系统能力培养研究,项目（,里程碑,4,）,教育部高等学校计算机类专业教指委启动,23,所试点学校,参与,10,系统能力：国内计算机教学研究的热点之一师资培训班（2014,提纲,发展历程,白皮书解读,促进专业建设,几,点体会,后续工作,11,提纲发展历程11,基本思路,遵循,OBE,理念，围绕顶层目标，,重构,教学体系,顶层目标：挑战性学习成果,CPU/OS/,编译器,重构：不是颠覆已有知识体系，而是优化（调序,、,精简、补充、强化）,12,课程,强化,内容,优化内容,数字,逻辑,从,数字二进制展开,知识,讲授,以,CPU,设计为驱动讲授数字部件,构造,去除传统微电子部分内容,去除非典型计算类实验,计算机组成,以,RISC,系统,为主,讲授硬,布线控制,方法,去除,CISC,系统,去除微程序控制方法,以数字逻辑、计算机组成为例,基本思路遵循OBE理念，围绕顶层目标，重构教学体系12课程强,知识与课程,知识体系：数字逻辑、计算机组成、操作系统、编译技术,参考了,计算机科学与技术本科专业规范,各学校可以结合自身需求，针对性的裁剪、加强,课程体系：,数字逻辑、计算机组成、操作系统、编译技术,、,计算机系统综合设计,典型思路,1,：前,4,门课程分布实施；各课程分量均较重,清华、北航,典型思路,2,：独立的综合课程，分量很重，高度强调系统级综合,浙大、南大,13,知识与课程知识体系：数字逻辑、计算机组成、操作系统、编译技术,课程联动,多门课程联动，整体设计，分布实施,重视衔接：课程衔接有序，彼此有效支撑,能力形成：实现系统能力的大周期形成性培养,14,课程联动多门课程联动，整体设计，分布实施14,三工实践准则,工业标准：最好的学习对象,工业标准：是,科学、技术和实践经验的,总结；是,对功能,/,性能,/,方法,/,成本等综合,权衡与取舍,的,总结，折射,出系统设计精髓,平衡,(,系统之美,),“,熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟,”：即使,成不了,大家,，也是,专家,工程规模：,系统达到一定规模，才能显现基础性、共性问题,没有,足够工程量,，不要奢谈系统,理解力,工程方法：规模达到一定程度，必须,强调方法,没有方法的指导，很难开发复杂系统,15,三工实践准则工业标准：最好的学习对象15,CPU,工程方法（形式建模综合方法）,16,数据通路独立设计,/,整体综合,状态机独立设计,/,整体综合,控制信号独立设计,/,整体综合,建模语言形式建模,图解案例分析方法,形式建模综合方法,CPU工程方法（形式建模综合方法）16数据通路独立设计/整体,CPU,选型,CPU,选型决定整个体系的逻辑主线,选择,MIPS,的主要理由,RISC,典型代表，计算机技术的里程碑之一,指令集体系结构设计精巧、规整，易于理解、学习、实践,在,国外大学教学占据主流地位,17,CPU选型CPU选型决定整个体系的逻辑主线17,提纲,发展历程,白皮书解读,促进专业建设,几,点体会,后续工作,18,提纲发展历程18,从学生培养角度,计算,机组成课程设计：这是每周,1,个,CPU,的节奏啊！时间紧，任务重！,推背感太强！,操作系统课程设计：这次作业花了相当长的时间啊，而且占用了助教多个宝贵的一晚上。,大半夜赶实验真是一把辛酸泪啊！确实学到了不少东西,，原先以为很简单的东西实现起来发现还是有不少挑战！,编译技术课程设计：没有真正动手就不会体会到整个宿舍灯火通明彻夜调试,bug,的那种心情，不会体会到解决好一个,bug,时心中油然而生的快乐，不会体会到一遍一遍单步执行的那种枯燥也是一种执着，不会体会到“,一定要解决好,”的这种,信心和决心,。,19,从学生培养角度计算机组成课程设计：这是每周1个CPU的节奏啊,从学生培养角度,比学习专业知识,/,具备能力更重要的是,心理变化,完成挑战：感受高峰体验,高峰体验：建立自信,建立自信：“计组都能扛下来，还有什么不行！”,20,凌晨,的,自习,室,从学生培养角度比学习专业知识/具备能力更重要的是心理变化20,从专业建设角度。,21,21,复杂工程问题：工程教育专业认证的核心,培养质量的终极评价：学生解决复杂工程问题的能力,22,1,工程知识,：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决,复杂工程问题,。,2,问题分析,：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析,复杂工程问题,，以获得有效结论。,3,设计,/,开发解决方案,：能够设计针对,复杂工程问题,的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。,4,研究,：能够基于科学原理并采用科学方法对,复杂工程问题,进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。,5,使用现代工具,：能够针对,复杂工程问题,，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。,6,工程与社会,：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和,复杂工程问题,解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。,7,环境和可持续发展,：能够理解和评价针对,复杂工程问题,的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。,8,职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。,9,个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。,10,沟通：能够就,复杂工程问题,与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。,11,项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。,12,终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。,复杂工程问题：工程教育专业认证的核心培养质量的终极评价：学生,复杂工程问题制导课程体系建设,遵循,OBE,（成果导向）理念,复杂工程问题,OBE,的挑战性学习成果,复杂,工程,问题驱动，,自顶向下,重构知识体系、实验,体系,突出复杂工程问题在课程体系建设中的顶层指导意义,注重,将,工业界,复杂工程问题加工为,教学领域,复杂工程工程问题,23,OBE,制导的课程体系建设基本模式,复杂工程问题制导课程体系建设遵循OBE（成果导向）理念23O,复杂工程问题的特征,复杂工程问题的,7,个,特征,（,1,）,必须运用深入的工程原理经过分析才可能得到,解决,（,2,）需求涉及多方面的技术、工程和其它因素，并可能相互有一定,冲突,（,3,）需要,通过建立合适的抽象模型才能解决，在建模过程中需要体现出,创造性,（,4,）不是仅靠常用方法就可以完全解决,的,（,5,）问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业标准和规范,中,（,6,）问题相关各方利益不完全,一致,（,7,）具有较高的综合性，包含多个相互关联的子,问题,定义复杂工程问题时，特征,1,必须满足，,2,7,部分满足,24,复杂工程问题的特征复杂工程问题的7个特征24,与特征,1,的匹配,特征,1,：必须运用深入的工程原理经过分析才可能得到,解决,CPU/OS,/,编译器,：每个,任务都,满足要求,以下几点特别值得重视（）,25,要求,内涵,CPU,对,操作系统,的支撑,必须深刻理解,CPU,初始化的,具体,原理,，,才能,开发内核启动,代码,必须,深刻理解,CPU,中断机制,，,才能,编写内核的中断处理和任务,调度,必须,深刻,理解存储,层次,、,MMU,等才能开发内核的,存储管理,CPU