時(shí)間：2023-07-21 17:13:42
導(dǎo)語：在云計(jì)算技術(shù)概論的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
回顧IT歷史，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多美國IT公司誕生在大學(xué)校園里，北京人大金倉信息技術(shù)股份有限公司（以下簡稱“人大金倉”）也不折不扣的是這樣一家公司。
而這一切還要從人大薩師煊和王珊兩位教授說起，他們合著的《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》是國內(nèi)第一部系統(tǒng)闡明數(shù)據(jù)庫原理、技術(shù)和理論的教材，被大多數(shù)高校的計(jì)算機(jī)或信息專業(yè)所采用。之后，他們做了包括嵌入式數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)庫、分布式數(shù)據(jù)庫等多個(gè)數(shù)據(jù)庫原型。
在他們心里一直有一種情結(jié)――要把這些技術(shù)和原型轉(zhuǎn)化成市場化的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。
1999年，薩師煊和王珊一起創(chuàng)立了人大金倉公司，開啟了中國數(shù)據(jù)庫的夢想之旅。
夢想
在人們的印象中，總是以國家隊(duì)面目出現(xiàn)的人大金倉主要做電子政務(wù)系統(tǒng)。其實(shí)，早在2010年，人大金倉的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品就已經(jīng)進(jìn)入了國家電網(wǎng)電力行業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，全國范圍內(nèi)十幾個(gè)省份的分公司應(yīng)用了上千套人大金倉的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品；2011年，人大金倉完成中國農(nóng)業(yè)銀行三農(nóng)高安全等級自助支付系統(tǒng)，率先進(jìn)入金融領(lǐng)域；同一時(shí)期，山東電信綜合網(wǎng)管系統(tǒng)遷移到人大金倉數(shù)據(jù)庫并穩(wěn)定運(yùn)行，成功進(jìn)入電信行業(yè)。
人大金倉數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)部總監(jiān)冷建全表示：“國產(chǎn)IT系統(tǒng)實(shí)際上和國外產(chǎn)品有相當(dāng)大的差距，但40%到50%的應(yīng)用在現(xiàn)有國產(chǎn)軟硬件平臺(tái)上完全可以滿足要求。要提高其應(yīng)用水平，不能單點(diǎn)突破，必須是整體突破?！?/p>
對國產(chǎn)IT產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展思路，冷建全概括為：“應(yīng)用牽引、由易到難、深度集成”。其中，對于“應(yīng)用牽引”，他解釋道，“IT產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的最終目 標(biāo)是為了解決應(yīng)用的問題，通過由應(yīng)用來牽引技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)目標(biāo)明確，可以準(zhǔn)確、高效的解決實(shí)際問題。而如果單純靠技術(shù)引導(dǎo)，或者跟隨國外產(chǎn)品的發(fā)展腳步，則可能會(huì)走很多彎路，導(dǎo)致很多無效投入。”
據(jù)了解，人大金倉在北京、上海、廣州、成都、南京建立了五大服務(wù)中心，參考ISO9000、ITIL、ITSM等標(biāo)準(zhǔn)建立了自己的服務(wù)體系，力求做到專注于數(shù)據(jù)管理，以客戶的需求為中心，不斷提升服務(wù)質(zhì)量。
冷建全表示：“從人大金倉的實(shí)踐情況來看，一方面積極參與用戶的各項(xiàng)選型、招投標(biāo)工作，另一方面主動(dòng)與重點(diǎn)行業(yè)的廠商建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室?！?/p>
法則
近幾年來，由于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用的沖擊，數(shù)據(jù)庫產(chǎn)業(yè)內(nèi)部也是暗流不斷，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫NoSQL風(fēng)潮曾讓一些跑在前邊的數(shù)據(jù)庫廠商不知所措。找到新技術(shù)潮流之下的生存法則，對于數(shù)據(jù)庫廠商而言，顯得尤其重要。
在新技術(shù)潮流面前，人大金倉一直不斷做出應(yīng)對變化。2012年以后，人大金倉將公司分為了兩個(gè)業(yè)務(wù)部，在原有數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)部的基礎(chǔ)之上，增設(shè)了大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)部，后者更偏重解決方案、咨詢、設(shè)計(jì)、實(shí)施服務(wù)。
關(guān)鍵詞：云存儲(chǔ)；安全增強(qiáng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
云存儲(chǔ)是集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)和分布式文件系統(tǒng)等將網(wǎng)絡(luò)中大量不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問功能，它為用戶節(jié)省了大量成本，因此得到了廣泛的支持和應(yīng)用。[1]這也就意味著用戶可以將資源存儲(chǔ)在云端，這樣就可以隨時(shí)隨地按照自己的需要使用資源，極大地方便了用戶對于資源的使用。因此，近年來該技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，也吸引了很多的單位或者個(gè)體。
但是云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)安全問題是阻礙云存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)一步推廣的最大阻礙。很多用戶在將重要的機(jī)密文件存入云存儲(chǔ)后會(huì)擔(dān)心數(shù)據(jù)的安全問題，這就導(dǎo)致他們會(huì)選擇將資源存入可以自己掌控的設(shè)備當(dāng)中，而不是選擇云存儲(chǔ)，因此在現(xiàn)階段怎樣保證用戶存入數(shù)據(jù)的安全性和完整性成為云存儲(chǔ)技術(shù)需要亟待解決的問題。這也決定了云存儲(chǔ)是否可以進(jìn)一步推廣，吸引更多用戶的關(guān)鍵所在。下面將簡單介紹一下現(xiàn)在常用的云存儲(chǔ)安全增強(qiáng)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)。
一、 現(xiàn)階段安全增強(qiáng)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)
1、 以屬性為標(biāo)準(zhǔn)的加密機(jī)制
這一項(xiàng)技術(shù)是以雙線性對作為基礎(chǔ)，它允許用戶對存儲(chǔ)的資源進(jìn)行加密，這種加密是建立在以文件屬性為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上，具體就是在云存儲(chǔ)的訪問系統(tǒng)中設(shè)置管理機(jī)制，當(dāng)用戶訪問云存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)，要講授權(quán)機(jī)構(gòu)和使用者的信息都存儲(chǔ)起來，其中授權(quán)機(jī)構(gòu)主要是為用戶生成屬性密碼，并進(jìn)行管理，而用戶可以根據(jù)文件資源屬性對存儲(chǔ)文件進(jìn)行加密。這一項(xiàng)技術(shù)是云存儲(chǔ)安全增強(qiáng)系統(tǒng)中訪問控制中的重要一環(huán)。
2、 用戶控制訪問技術(shù)
這項(xiàng)技術(shù)主要針對于非法用戶的亂入問題。在目前的存儲(chǔ)機(jī)制中，存在著很多非法用戶進(jìn)入存儲(chǔ)系統(tǒng)隨意使用資源的現(xiàn)象，這主要是由于存儲(chǔ)方并沒有對訪問用戶進(jìn)行辨別，這也就導(dǎo)致很多不法分子可以隨意進(jìn)入系統(tǒng)的情況。該技術(shù)就是在訪問云存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)要對訪問用戶進(jìn)行身份認(rèn)真，常用的方式包括問題關(guān)卡，短信認(rèn)證等方式。并且在此基礎(chǔ)上一定的控制策略來監(jiān)督控制合法用戶的系統(tǒng)行為。[2]此外，由于云存儲(chǔ)的資源比較多，因此可以采取以文件為單元的基礎(chǔ)上建立訪問控制，這樣既可以增加一道屏障，也不會(huì)為系統(tǒng)的運(yùn)行帶來過多的負(fù)擔(dān)。
3、 對稱加密機(jī)制
對稱加密機(jī)制就是數(shù)據(jù)的加密密匙和解密密匙是一致的，發(fā)送雙方就密匙設(shè)置進(jìn)行協(xié)商，[3]并且統(tǒng)一設(shè)置密匙的計(jì)算方法，并且雙方對于算法要進(jìn)行保密，不可隨意泄露。這種機(jī)制比較簡便，并且不易被破譯，因此被廣泛使用。但是假如持有密匙算法任意一方不小心被盜取了，文件的安全就得不到保障了。
4、 非對稱加密機(jī)制
這種加密機(jī)制和對稱加密機(jī)制是相反的，也就是非對稱加密機(jī)制的加密和解密使用的密匙是不一樣的，存在著私有密匙和公開密匙兩個(gè)不同的加密算法。其中前者是由用戶自己掌握的，而后者是對外開放的，但是兩者不是相互獨(dú)立的，要想訪問資源不但要掌握公開密匙也要掌握私有密匙，并且公開密匙的解密必須要有私有密匙才能進(jìn)行，假如僅僅有公開密匙，但是沒有私有密匙的話，也是不能訪問文件的。該過程的安全性比較高，但是在實(shí)施過程中的運(yùn)行速度會(huì)損失，并且信息量小。
二、 云存儲(chǔ)安全增強(qiáng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案
整個(gè)云存儲(chǔ)安全系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分，即云客戶端、云安全管理端、云存儲(chǔ)端、云審計(jì)端。要想增強(qiáng)云儲(chǔ)存的安全性需要對這幾個(gè)部分都要進(jìn)行加密工作，從而保證數(shù)據(jù)盡可能的安全。并且這幾部分的關(guān)系如下圖。這幾部分分別有著不同的功能，但是又相互關(guān)聯(lián)，下面分別從這幾部分進(jìn)行說明。
1、 云客戶端的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
云客戶端主要是為用戶提供注冊登錄的功能，在此之外，還可以在云客戶端中設(shè)計(jì)審計(jì)模塊，權(quán)限管理模塊和權(quán)數(shù)據(jù)服務(wù)模塊。這樣用戶在注冊時(shí)填寫身份信息，而這些身份信息將會(huì)被轉(zhuǎn)化為用戶屬性，這些屬性將會(huì)最終轉(zhuǎn)到云安全管理端，然后會(huì)根據(jù)這些屬性判斷用戶的合法性。其中審計(jì)模塊負(fù)責(zé)將審計(jì)請求發(fā)送到云審計(jì)端，審計(jì)端會(huì)對過去的時(shí)間段進(jìn)行考察，確保文件的完整性和安全性。權(quán)限管理模塊就是向文件所有者提供對文件進(jìn)行更改的權(quán)限，該模塊可以采用基于屬性加密的訪問控制來實(shí)施訪問控制。數(shù)據(jù)服務(wù)模塊則向用戶提供讀寫文件的功能。
2、 云安全管理端的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
這一部分主要負(fù)責(zé)對用戶的身份信息進(jìn)行管理，并且生成基于屬性進(jìn)行的加密密匙，并進(jìn)行管理，這一部分主要包括兩個(gè)模塊：用戶注冊模塊和登錄模塊。前者的主要功能是審核云客戶端接收到的注冊信息，并審核真實(shí)性，并生成用戶屬性密匙，并將密匙連同用戶信息一起存儲(chǔ)在信息表當(dāng)中；后者就是當(dāng)客戶端收到登錄要求后，對用戶信息進(jìn)行查詢和反饋，從而保證用戶的合法性。
3、 云存儲(chǔ)端的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
這一部分的主要負(fù)責(zé)接收用戶發(fā)送來的數(shù)據(jù)資源或者調(diào)用請求，并對云安全管理端存儲(chǔ)的用戶信息進(jìn)行驗(yàn)證，從這判斷操作者是否可以使用該文件，并把判斷結(jié)果反饋給客戶端。并且對于用戶的操作自動(dòng)生成證據(jù)文件，這樣就可以根據(jù)訪問情況進(jìn)行判斷，比如多次訪問失敗就可以短時(shí)間內(nèi)關(guān)閉訪問功能，從而保證文件的安全。
4、 云審計(jì)端的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
這一部分主要功能是處理審計(jì)請求，并且對于客戶端的文件證據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存審計(jì)。如果云審計(jì)端受到來自客戶端的審計(jì)請求，審計(jì)端就會(huì)對儲(chǔ)存的證據(jù)文件進(jìn)行相應(yīng)的審計(jì)，并將結(jié)果反饋給客戶端。此外，由于云存儲(chǔ)的開放性，可能會(huì)存在很多用戶同時(shí)發(fā)送服務(wù)請求的情況，[4]而這對于云審計(jì)端來說是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，因此在這個(gè)方面，需要進(jìn)一步的研究，從而保證云存儲(chǔ)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
總結(jié)
可以預(yù)見，云存儲(chǔ)技術(shù)會(huì)隨著時(shí)代的發(fā)展被越來越多的用戶所接受，云存儲(chǔ)相比于傳統(tǒng)的存儲(chǔ)方式，有著其無可比擬的優(yōu)勢，不斷大大降低了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的成本，也為用戶的使用提供方便。但是由于云存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)資源超過了用戶的掌控，所以資源安全就成為用戶擔(dān)憂的問題。因此在充分發(fā)揮其優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，必須要著力解決云存儲(chǔ)令人擔(dān)憂的安全問題。這有確保了文件的安全性，才會(huì)有更多的用戶接受云存儲(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
[1]郝斐.王雷.荊繼武.云存儲(chǔ)安全增強(qiáng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]，技術(shù)研究2012.03：38-41
[2]郭耀華.基于云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J]，北京郵電大學(xué)2012.01：78-81
關(guān)鍵詞：信息安全；課程教學(xué)；實(shí)踐教學(xué)
中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1673-8454(2012)05-0067-02
一、引言
信息安全人才培養(yǎng)是國家信息安全保障體系建設(shè)的基礎(chǔ)和先決條件.自2001年至今國內(nèi)一些高校先后設(shè)立了信息安全專業(yè)和信息對抗技術(shù)專業(yè)，已經(jīng)為社會(huì)輸送了上萬信息安全專業(yè)的本科人才。與此同時(shí)，為普及信息安全教育，近年來許多高校也面向非信息安全專業(yè)學(xué)生開設(shè)了信息安全類選修課程。
我院自2005年開始就為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子商務(wù)和信息管理與信息系統(tǒng)三個(gè)專業(yè)開設(shè)了密碼編碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全、計(jì)算機(jī)安全技術(shù)兩門專業(yè)選修課程，考慮到教學(xué)過程中不同專業(yè)在學(xué)習(xí)信息安全類課程時(shí)的不同特點(diǎn).2007年調(diào)整教學(xué)計(jì)劃后為信息管理與信息系統(tǒng)和電子商務(wù)專業(yè)開設(shè)了信息安全技術(shù)選修課程，為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)了網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)課程。
二、教學(xué)目標(biāo)
信息安全類課程具有涉及面廣、內(nèi)容和知識體系更新快、對先修課程要求高、理論與實(shí)踐聯(lián)系緊密等特點(diǎn)。并且對于非信息安全專業(yè)的學(xué)生來說教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)該是擴(kuò)展學(xué)生知識面，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，為將來可能面對的信息安全問題的解決和學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。因此我院信息安全類課程的教學(xué)目標(biāo)被定位為培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識，普及常用的信息安全技術(shù)，使學(xué)生具備信息系統(tǒng)中的安全防衛(wèi)能力和新技術(shù)的應(yīng)用能力?！?/p>
三、教學(xué)過程中的難點(diǎn)問題
非信息安全專業(yè)的信息安全課程大部分都是該專業(yè)的專業(yè)選修課程，一般都是在大三下學(xué)期和大四上學(xué)期開設(shè)，此時(shí)的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識，但對信息安全類課程來說如何做到在一門課程中既要覆蓋信息安全專業(yè)的主要知識領(lǐng)域，同時(shí)還要針對不同的專業(yè)特點(diǎn)選用相應(yīng)的教學(xué)方法，這些苛刻的教學(xué)需求使得該類課程在教學(xué)過程中遇到了各種各樣的難題，下面將從課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面分別闡述在教學(xué)工作中遇到的難題和采用的解決辦法。
1.課堂教學(xué)環(huán)節(jié)
(1)教學(xué)內(nèi)容較多和學(xué)時(shí)偏少的矛盾
按照各專業(yè)的前導(dǎo)課程，遵循培養(yǎng)信息安全意識和普及常用的信息安全技術(shù)的原則。制定了如表1所示的教學(xué)內(nèi)容。
其中只有信息系統(tǒng)安全與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)這兩個(gè)部分的教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)分配根據(jù)教授專業(yè)的不同而有所側(cè)重和區(qū)別?？傮w來說，在課程內(nèi)容的設(shè)置上以培養(yǎng)信息安全技術(shù)應(yīng)用人才為目的，擴(kuò)大學(xué)生的信息安全知識面為導(dǎo)向，教學(xué)過程中不過多地糾纏于理論細(xì)節(jié)，以此來解決課程內(nèi)容豐富而學(xué)時(shí)較少的矛盾。
(2)部分教學(xué)內(nèi)容枯燥，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
根據(jù)學(xué)生的教學(xué)意見反饋調(diào)查發(fā)現(xiàn)，影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)內(nèi)容主要集中在密碼學(xué)基礎(chǔ)這一知識領(lǐng)域中。密碼學(xué)基礎(chǔ)是信息安全技術(shù)的基礎(chǔ)知識，也是學(xué)習(xí)信息安全技術(shù)過程中必不可少的知識組成，因此為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在教學(xué)過程中采取了如下教學(xué)方法。
首先。將一些相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識整理成自學(xué)材料并引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，以降低學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)密碼學(xué)知識的枯燥感；其次，在講授密碼學(xué)的基礎(chǔ)知識時(shí)，多穿插一些小故事和影視作品的情節(jié)，以此來提高學(xué)生對密碼學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)興趣。如：以電影《達(dá)芬奇密碼》中的故事情節(jié)為線索，為大家講解古典密碼算法中置換類算法的加密思想以及密碼分析中暴力破譯法的基本原理：然后，在介紹現(xiàn)代密碼算法時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)介紹主流算法.并配合一些Flas形象生動(dòng)地幫助學(xué)生理解算法的加密解密原理。此外，還可以推薦一些和密碼學(xué)相關(guān)的小說，如《密碼故事――人類智慧的另類較量》，供學(xué)生課外閱讀。
這些教學(xué)方法極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)密碼學(xué)知識的興趣，取得了很好的教學(xué)效果，受到學(xué)生的一致好評。
(3)如何獲取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)案例帶動(dòng)課堂教學(xué)
對于課程中信息系統(tǒng)安全和網(wǎng)絡(luò)安全部分的知識點(diǎn)，如果在課堂教學(xué)過程中只是注重原理的講解，會(huì)使得教學(xué)過程顯得極為生硬抽象，不利于學(xué)生的理解和應(yīng)用。因此，在授課過程中以案例為驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)基本原理的講解，是較為合理的教學(xué)方法。而如何獲取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)案例，是困擾教師的難點(diǎn)問題。
目前，教學(xué)案例的獲取方式主要有兩種，一種是由教師親自整理制作；另一種就是參考其他院校相關(guān)課程選用的教學(xué)案例。因此，在今后的課程建設(shè)過程中將重點(diǎn)考慮引入課程教學(xué)軟件，以進(jìn)一步解決教學(xué)案例匱乏和更新速度慢等問題。
(4)學(xué)習(xí)方式被動(dòng)
學(xué)生往往只是被動(dòng)地接受課堂的灌輸式教育，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生主動(dòng)地去學(xué)習(xí)信息安全課程，同樣也是教學(xué)過程中的難點(diǎn)問題。
因此在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，嘗試采取了學(xué)生分組的教學(xué)形式，并在課堂上組織分組討論、演講比賽、分組對抗等多種教學(xué)活動(dòng)，通過多樣化教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，活躍課堂氣氛，尤其是分組進(jìn)行的演講比賽，學(xué)生們通過自己動(dòng)手搜集整理演講材料和賽后討論，加深了對課程內(nèi)容的認(rèn)識和理解。
2.實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
信息安全是一門較新的學(xué)科，同時(shí)也是跟實(shí)際聯(lián)系非常密切的技術(shù)，因此實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是教學(xué)過程中必不可少的。而如何在教學(xué)資源有限的條件下找到既能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力又能調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是非信息安全專業(yè)信息安全類課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的難點(diǎn)問題。
我院信息安全類課程設(shè)置了如表2所示的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
其中所有的選做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書以及相關(guān)軟件等材料都上傳到公共郵箱中，并由教師引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間來獨(dú)立完成。實(shí)踐表明，這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)又鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力.為將來在工作中可能遇到的一些安全問題奠定了基礎(chǔ)。
四、教學(xué)方法的進(jìn)一步探索與研究
考慮到社會(huì)各界對信息安全人才需求的變化，在今后的教學(xué)計(jì)劃調(diào)整中準(zhǔn)備將所有信息安全類課程合并為一門公共選修課程――信息安全概論，結(jié)合這一變化對信息安全概論的教學(xué)工作需要做出相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)。
首先需要為信息安全概論增加前導(dǎo)課程匯編語言程序設(shè)計(jì)，該課程以Win32匯編語言程序設(shè)計(jì)為主要教學(xué)內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生熟悉掌握Win32匯編程序設(shè)計(jì)的方法和技巧，并以具備分析Win32匯編程序、編制和調(diào)試匯編程序的能力為教學(xué)目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：檔案；數(shù)字化建設(shè)；實(shí)踐
引言
在經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)的紙質(zhì)檔案存在著易損壞、效率低占用空間大等問題，很難滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需求。因此，應(yīng)對海量的數(shù)據(jù)膨脹，充分利用信息技術(shù)以構(gòu)建數(shù)字化檔案成為了必然選擇。檔案的數(shù)字化建設(shè)最早出現(xiàn)在美國，主要是指運(yùn)用相關(guān)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、高速掃描技術(shù)等手段，將紙質(zhì)檔案逐漸的轉(zhuǎn)換為電子文件，從而實(shí)現(xiàn)對紙質(zhì)檔案的保存與檢索，最終建成科學(xué)有序的檔案數(shù)據(jù)庫。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，檔案數(shù)字化建設(shè)這一理念漸漸的滲入到其他的國家或地區(qū)。檔案信息經(jīng)過數(shù)字化處理后，具有很多優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。首先，能夠減少紙質(zhì)檔案的磨損。其次，有利于檔案的檢索與利用，提高工作效率。最后，隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，通過有效整合的方式，還能夠?qū)崿F(xiàn)檔案數(shù)字化信息的資源共享，減少大量的重復(fù)性工作。因此，我國應(yīng)當(dāng)加快檔案數(shù)字化建設(shè)的步伐，實(shí)現(xiàn)更高效率的檔案管理，為社會(huì)提供更加快速、靈活、多元化的服務(wù)方式。
1 建設(shè)檔案數(shù)字化的可行性
近年來，檔案信息化的發(fā)展非常迅速，“電子檔案”、“數(shù)字檔案館”、“數(shù)字檔案云平臺(tái)”等檔案管理理念也相繼的被提出。在建設(shè)數(shù)字化檔案的過程中，已經(jīng)取得了一定的成績。但是，由于我國檔案數(shù)字化建設(shè)還處于研究與探索的初級階段，無論是技術(shù)層面、合作方面，還是數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化方面，都不可避免存在一定的問題，制約著數(shù)字化檔案的發(fā)展。使得我國的大部分檔案管理工作仍然呈現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的問題。首先，整體的效益比較低。其次，資源的不均衡分布。再次，資金的投入量比較大。最后，存在著資源的重復(fù)性建設(shè)等問題。
因此，要想做好檔案的數(shù)字化建設(shè)工作，需要依據(jù)具體的實(shí)際情況，從客觀的角度分析構(gòu)建數(shù)字化檔案的可行性。如果缺乏必要的可行性分析，進(jìn)行盲目的建設(shè)，不僅浪費(fèi)了大量的資源，還不利于檔案管理工作的有效開展。通常來講，科學(xué)、合理的檔案數(shù)字化建設(shè)需要同時(shí)滿足以下幾個(gè)方面的條件。第一，具備必要的技術(shù)條件。在檔案數(shù)字化建設(shè)的過程中，如果缺乏技術(shù)條件的支持，那么數(shù)字化建設(shè)只能停留在表面，無法投入到實(shí)際的應(yīng)用階段。其中，涉及到的技術(shù)條件包括：多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、安全防護(hù)技術(shù)等。換而言之，這些技術(shù)條件是建設(shè)數(shù)字化檔案的基礎(chǔ)。第二，需要建設(shè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，包括局域網(wǎng)、信息網(wǎng)以及資源網(wǎng)。如果缺乏完善的網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，那么數(shù)字化的檔案信息就無法得到有效的傳輸。因此，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，同樣是構(gòu)建數(shù)字化檔案的基礎(chǔ)條件。第三，在資金方面符合檔案數(shù)字化建設(shè)的條件。在建設(shè)數(shù)字化檔案的過程中，涉及到很多方面的影響因素，是一項(xiàng)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程。如果缺乏充足的資金支持，或者是對于資金的使用存在錯(cuò)配、浪費(fèi)等不合理現(xiàn)象，都將影響數(shù)字化檔案建設(shè)的最終成果。第四，在人才方面同樣需要滿足檔案的數(shù)字化建設(shè)需求，尤其是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)與管理方面的專業(yè)人才。
2 檔案數(shù)字化建設(shè)的實(shí)施方案的制定
通過上文的分析，可以了解到構(gòu)建數(shù)字化檔案需要滿足多個(gè)條件，任務(wù)相對來說比較艱巨。所以，通過可行性分析之后，仍然需要制定行之有效的實(shí)施方案，以降低數(shù)字化檔案在建設(shè)過程中遇到的阻力，保證其能夠順利的進(jìn)入到建設(shè)階段，進(jìn)而為社會(huì)提供更加多元化的服務(wù)方式。制定方案的過程中，需要注意以下幾個(gè)方面的問題。
2.1 制定科學(xué)合理的實(shí)施目標(biāo)
在構(gòu)建數(shù)字化檔案的過程中，要想制定一個(gè)滿足客觀需求的實(shí)施方案，首先需要確立科學(xué)、有效并且合理的實(shí)施目標(biāo)。一旦實(shí)施目標(biāo)不合理，那么數(shù)字化檔案即使建成以后，也難以有效的投入使用。因此，應(yīng)當(dāng)成立專門的領(lǐng)導(dǎo)小組，依據(jù)當(dāng)前的現(xiàn)狀以及未來一定時(shí)間內(nèi)可能的發(fā)展趨勢，共同商議，最終制定出科學(xué)的、符合實(shí)際的實(shí)施目標(biāo)。
2.2 明確實(shí)施的要素
在構(gòu)建數(shù)字化檔案的過程中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)已制定好的實(shí)施目標(biāo)，明確具體的實(shí)施要素。這樣才能有效保障目標(biāo)的順利執(zhí)行。在數(shù)字化的過程中，需要重點(diǎn)實(shí)施的項(xiàng)目或者是領(lǐng)域，也就是我們常說的實(shí)施要素。具體包括：檔案目錄的數(shù)字化建設(shè)、檔案全文的信息化與數(shù)字化、檔案數(shù)字化局域網(wǎng)建設(shè)等方面。由于這些不同的要素具有不同的指標(biāo)體系，在建設(shè)的過程中，如果缺乏有效的融合，就會(huì)在很大程度上影響建設(shè)后的使用效果。因此，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?，促進(jìn)這些實(shí)施要素相互融合，為建設(shè)數(shù)字化檔案奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2.3 建立檔案數(shù)字化的保障系統(tǒng)
在構(gòu)建數(shù)字化檔案的過程中，還需要建立相應(yīng)的保障系統(tǒng)。因?yàn)闄n案信息的數(shù)字化如果缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，那么在實(shí)際應(yīng)用的過程中會(huì)出現(xiàn)很多問題，比如說資源無法共享、數(shù)據(jù)無法有效傳輸?shù)?。所以，建立完善的檔案數(shù)字化保障機(jī)制具有非常重要的意義。檔案數(shù)字化的保障機(jī)制主要包括以下幾個(gè)方面：（1）組織機(jī)制。（2）運(yùn)行機(jī)制。（3）管理機(jī)制。（4）人、才、物等方面的相關(guān)技術(shù)支持。（5）其他保障機(jī)制。
3 檔案數(shù)字化中信息的利用
數(shù)字化檔案在應(yīng)用的過程中，為了提供更加快捷、高效的服務(wù)，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，并且改變傳統(tǒng)的操作方式。具體需要注意以下兩個(gè)方面的問題。其一，應(yīng)當(dāng)加大數(shù)字化建設(shè)的力度，尤其要注重對于檔案內(nèi)容的處理與維護(hù)。一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)資源與檔案內(nèi)容不相符的情況，將直接影響到檔案管理的工作效率，不利于檔案數(shù)字化的發(fā)展。要知道，檔案數(shù)字化建設(shè)是主要的發(fā)展趨勢，應(yīng)當(dāng)做好相關(guān)工作，促進(jìn)檔案數(shù)字化建設(shè)逐漸有效的開展。其二，在數(shù)字化建設(shè)的過程中，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)檔案的具體價(jià)值，權(quán)衡數(shù)字化處理的力度。因?yàn)樵跀?shù)字化處理檔案信息的過程中，不僅涉及到相關(guān)的技術(shù)，還需要考慮到相應(yīng)的成本與收益。如果缺少必要的分析，那么在數(shù)字化處理的過程中，容易產(chǎn)生不必要的資源浪費(fèi)，這對于檔案數(shù)字化建設(shè)來講，增加了建設(shè)成本，進(jìn)而降低了建設(shè)的價(jià)值，使其變得沒有實(shí)際的意義。
4 結(jié)束語
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來的不僅僅是成本的節(jié)約，生活的便利，還從根本上改變了人們的工作方式，極大地提高了社會(huì)生產(chǎn)效率。因此，在檔案管理中，同樣需要有效的利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，以提高工作效率。文章通過分析建設(shè)檔案數(shù)字化的可行性，強(qiáng)調(diào)了在制定檔案數(shù)字化建設(shè)的實(shí)施方案中，首先，應(yīng)當(dāng)制定科學(xué)合理的實(shí)施目標(biāo)；其次，明確實(shí)施的要素；最后，建立檔案數(shù)字化的保障系統(tǒng)。現(xiàn)階段我國的檔案數(shù)字化建設(shè)仍然處于初級階段，但是可以預(yù)見，隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，檔案管理將實(shí)現(xiàn)無紙化、虛擬化，并逐步完善并解決當(dāng)前存在的問題，通過轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的紙質(zhì)檔案管理模式，為社會(huì)公眾提供更加靈活、快速、多元化的服務(wù)方式，實(shí)現(xiàn)高效率的現(xiàn)代化檔案管理。
參考文獻(xiàn)
[1]馮惠玲，張輯哲.檔案學(xué)概論[M].北京：中國人民大學(xué)出版社，2001.
關(guān)鍵詞：系統(tǒng)觀；能力培養(yǎng)；教學(xué)改革；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
從1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）誕生到現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)過了大型機(jī)時(shí)代（Mainframe Era： 1950s-1960s）、小型機(jī)時(shí)代（Minicomputer Era： 1970s）、個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)代（PC Era： Mid 1980s-Mid 2000s）和后PC時(shí)代（PostPC Era： Late 2000s）。計(jì)算機(jī)教學(xué)模型機(jī)也經(jīng)歷了從大型機(jī)、小型機(jī)到PC的過程。通常，課堂教學(xué)內(nèi)容比業(yè)界技術(shù)要滯后幾年。20世紀(jì)80年代初，基本以IBM 360/370或DJS 200系列等大型系列機(jī)為模型機(jī)；20世紀(jì)80年代中后期開始，則以VAX 11/780等小型機(jī)為模型機(jī)，并同時(shí)開設(shè)以IBM PC為模型機(jī)的“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程，到21世紀(jì)開始，基本上都轉(zhuǎn)入了以Intel x86或PowerPC或MIPS等微處理器為模型的教學(xué)模式。
隨著多核/眾核處理器、嵌入式和云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，以及大規(guī)模數(shù)據(jù)中心（WSC）的建立和個(gè)人移動(dòng)設(shè)備（PMD）的大量普及使用，計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)入了后PC時(shí)代。呈現(xiàn)出“人與信息世界及物理世界融合”的趨勢和網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化、普適化和智能化的鮮明特征[1]。
那么，后PC時(shí)代的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)應(yīng)該如何改革？計(jì)算機(jī)專業(yè)教育的核心應(yīng)該是什么？計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該如何調(diào)整以適應(yīng)新的發(fā)展需求？這些都是我們從事計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)的大學(xué)老師們應(yīng)該思考的問題。本文將從計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)、目前我國大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)教育存在的問題、南京大學(xué)在學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)方面的新舉措等幾個(gè)方面闡述筆者的思考及初步探索。
一、計(jì)算機(jī)專業(yè)人才“系統(tǒng)觀”培養(yǎng)的重要性
圖1描述了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)抽象層的轉(zhuǎn)換。從圖1可以看出，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由不同的抽象層構(gòu)成，“計(jì)算”的過程就是不同抽象層轉(zhuǎn)換的過程，上層是下層的抽象，而下層則是上層的具體實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)學(xué)科主要研究的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)不同抽象層的實(shí)現(xiàn)及其相互轉(zhuǎn)換的機(jī)制，計(jì)算機(jī)學(xué)科培養(yǎng)的應(yīng)該主要是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或在系統(tǒng)某些層次上從事相關(guān)工作的人才。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由各種硬件和各類軟件采用層次化方式構(gòu)建，不同用戶工作在不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層，如圖2所示。
從圖2可看出，計(jì)算機(jī)用戶有最終用戶、系統(tǒng)管理員、應(yīng)用程序員和系統(tǒng)程序員。顯然，計(jì)算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)的主要應(yīng)該是設(shè)計(jì)和研制計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)工程技術(shù)人員以及系統(tǒng)程序員、應(yīng)用程序員和系統(tǒng)管理員。不管培養(yǎng)哪個(gè)層面的計(jì)算機(jī)技術(shù)人才，計(jì)算機(jī)專業(yè)教育都要重視學(xué)生“系統(tǒng)觀”的培養(yǎng)。
所謂“系統(tǒng)觀”，筆者認(rèn)為，就是指對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的深刻理解。具有“系統(tǒng)觀”的人才，能夠站在系統(tǒng)的高度考慮和解決應(yīng)用問題，具有系統(tǒng)層面的認(rèn)知和設(shè)計(jì)能力，包括對軟、硬件功能進(jìn)行合理劃分、對系統(tǒng)不同層次進(jìn)行抽象和封裝、對系統(tǒng)整體性能進(jìn)行分析和調(diào)優(yōu)、對系統(tǒng)各層面的錯(cuò)誤進(jìn)行調(diào)試和修正、對用戶程序進(jìn)行準(zhǔn)確的性能評估和優(yōu)化，以及根據(jù)不同的應(yīng)用要求合理構(gòu)建系統(tǒng)框架等能力。
圖2 計(jì)算機(jī)各類用戶所在層次
特別是在后PC時(shí)代，并行成為重要主題，培養(yǎng)具有系統(tǒng)觀的、能夠進(jìn)行軟/硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的軟/硬件貫通人才是關(guān)鍵。而且，后PC時(shí)代對于大量從事應(yīng)用開發(fā)的應(yīng)用程序員的要求也變得更高。首先，后PC時(shí)代的應(yīng)用問題更復(fù)雜、應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛；其次，要想編寫出適合各類不同平臺(tái)的高效程序，應(yīng)用開發(fā)人員必須對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有全面的認(rèn)識，必須了解不同系統(tǒng)平臺(tái)的底層結(jié)構(gòu)，并掌握并行程序設(shè)計(jì)技術(shù)和工具。
只有具備“系統(tǒng)觀”，計(jì)算機(jī)工程技術(shù)人員才能夠設(shè)計(jì)研制出性價(jià)比高的適合特定應(yīng)用需求或通用的計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)程序員才能編寫出適合于底層硬件架構(gòu)的易于上層應(yīng)用程序員或系統(tǒng)管理員使用的系統(tǒng)軟件，應(yīng)用程序員才能最合理地利用底層硬件實(shí)現(xiàn)機(jī)制和系統(tǒng)軟件提供的相應(yīng)功能編寫出性能最優(yōu)的應(yīng)用軟件，系統(tǒng)管理員才能配置出最佳的系統(tǒng)環(huán)境并提供最好的系統(tǒng)維護(hù)和系統(tǒng)管理等方面的服務(wù)。
二、我國大學(xué)計(jì)算機(jī)人才“系統(tǒng)觀”培養(yǎng)的現(xiàn)狀
為了更好地了解國外大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)的情況，筆者對MIT、UC Berkeley、Stanford和CMU等4所美國一流大學(xué)在相關(guān)課程方面教學(xué)情況進(jìn)行了跟蹤調(diào)查[2]。我們發(fā)現(xiàn)，中美大學(xué)在計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)及課程教學(xué)方面存在許多不同。
首先，從課程設(shè)置上來說，上述美國四校在學(xué)完編程語言及其程序設(shè)計(jì)課程后都開設(shè)了一門關(guān)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)課程，而且在課程內(nèi)容上特別注重在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)抽象層上的縱向關(guān)聯(lián)，沿著一條主線，把每個(gè)抽象層都串起來，從而使學(xué)生形成完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念。而國內(nèi)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程設(shè)置，基本上是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行橫向切分，自下而上分解成數(shù)字邏輯電路、計(jì)算機(jī)組成原理、匯編程序設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)、編譯原理、程序設(shè)計(jì)等課程，而且每門課程都僅局限在本抽象層，相互之間幾乎沒有關(guān)聯(lián)，學(xué)生對整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的認(rèn)識過程就像“盲人摸象”一樣，很難形成一個(gè)對完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全面認(rèn)識。雖然國內(nèi)高校也有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)入門或?qū)д撝惖恼n程，但內(nèi)容廣而不深，什么都講一點(diǎn)，什么都講不透，基本上是計(jì)算機(jī)課程概論，而不是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論。
其次，美國四校都采用了分流培養(yǎng)模式，都設(shè)置了偏硬件或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的專業(yè)或方向。例如，有電子工程（EE）、電子與計(jì)算機(jī)工程（ECE）、計(jì)算機(jī)工程（CE）和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等專業(yè)或方向。而目前國內(nèi)大多數(shù)高校都只有一個(gè)專業(yè)，即計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，專門分出ECE、CE和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向進(jìn)行人才培養(yǎng)的學(xué)校很少。國內(nèi)絕大多數(shù)高校只能培養(yǎng)應(yīng)用程序員，而且是對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底層知之甚少的應(yīng)用程序員。
最后，美國四校在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)入門課后面都開設(shè)了關(guān)于數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程，課程內(nèi)容涵蓋了數(shù)字邏輯電路和組成原理兩門課的基本內(nèi)容，并要求學(xué)生用EDA方式設(shè)計(jì)相對完整的流水線CPU，而且都是由EE（ECE）部門開設(shè)，但并不要求所有學(xué)生都學(xué)，通常是偏硬件類的EE、ECE、CE和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向的學(xué)生必學(xué)，其他方向?qū)W生選修。反觀國內(nèi)絕大多數(shù)高校，基本上都是先上數(shù)字邏輯電路（有些合并了一些模電內(nèi)容）課程，然后上組成原理課程（有些組成原理課程上的是微機(jī)原理與接口的內(nèi)容），而且這兩門課程基本上都是所有學(xué)生的必修課程，并沒有考慮不同方向?qū)W生對于計(jì)算機(jī)底層硬件知識和硬件設(shè)計(jì)能力的不同需求。目前國內(nèi)大多數(shù)學(xué)校的組成原理課程教學(xué)基本上還是沿用傳統(tǒng)的教學(xué)理念，教學(xué)內(nèi)容還停留在計(jì)算機(jī)硬件的基本構(gòu)成和基本設(shè)計(jì)原理層面，既不像國外的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)那種硬件設(shè)計(jì)課程，能夠讓學(xué)生真正了解如何用硬件描述語言通過FPGA來設(shè)計(jì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)；也不是一門關(guān)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的入門課程，能夠讓學(xué)生全面地理解整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)理。因此，目前國內(nèi)絕大多數(shù)高校的組成原理課程的教學(xué)，既沒能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代化工具進(jìn)行實(shí)際硬件設(shè)計(jì)的能力，也沒有讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用機(jī)器底層硬件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知識來增強(qiáng)高效軟件開發(fā)和程序調(diào)試的能力，更沒有通過該課程讓學(xué)生建立起計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)的整體概念。
總之，國內(nèi)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)教育在“系統(tǒng)觀”培養(yǎng)方面還存在一些問題，這點(diǎn)從近五年來全國計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生入學(xué)考試的抽樣結(jié)果可以得到印證。2009年開始，計(jì)算機(jī)專業(yè)的研究生入學(xué)考試采用全國統(tǒng)考方式，計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)綜合統(tǒng)考科目包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、組成原理、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)四門課程，總分為150分。五年來的抽樣結(jié)果顯示，全卷平均分每年僅在60～78之間，試題統(tǒng)計(jì)難度（單選題的試題難度指答對人數(shù)/總?cè)藬?shù)，綜合應(yīng)用題的試題難度指樣本平均分/該題總分，最終難度為加權(quán)平均值）僅在0.41～0.52之間，其中組成原理最低，特別是其綜合應(yīng)用題的難度僅在0.181～0.440之間，五年共10個(gè)綜合應(yīng)用題，只有兩題的難度達(dá)到了0.4以上，說明所有考生平均僅掌握所考內(nèi)容的大約30%左右，有的方面只有20%不到，也即考生們對絕大部分綜合應(yīng)用能力考核內(nèi)容都沒有掌握。從抽樣省份來看，前三年抽樣的大多是高等教育水平比較高的地區(qū)，可想而知，全國的抽樣數(shù)據(jù)應(yīng)該更差。近五年的綜合應(yīng)用題抽樣數(shù)據(jù)表明，試題統(tǒng)計(jì)難度與解題涉及的知識點(diǎn)個(gè)數(shù)相關(guān)性較大，通常涉及的知識點(diǎn)越多得分越差，說明學(xué)生的綜合應(yīng)用能力較弱，平時(shí)缺乏對相關(guān)知識和概念關(guān)聯(lián)性的思考。
根據(jù)近年來對全國研究生計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)綜合統(tǒng)考科目考試成績的抽樣調(diào)查結(jié)果，可以看出國內(nèi)大學(xué)計(jì)算機(jī)本科專業(yè)存在“輕應(yīng)用、缺關(guān)聯(lián)、少綜合、無系統(tǒng)觀”的問題[3]。
三、國內(nèi)大學(xué)相關(guān)教學(xué)改革概況
目前，越來越多的高校發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中的一些問題，開始注重學(xué)生的系統(tǒng)能力培養(yǎng)，強(qiáng)化學(xué)生的“系統(tǒng)觀”。
目前為止，已經(jīng)有一些高校以MIPS為模型機(jī)，對數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了深入的講解和實(shí)踐，也有一些高校同時(shí)把CPU設(shè)計(jì)與操作系統(tǒng)和編譯的內(nèi)容融合起來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)。浙江大學(xué)多年來每年在暑假都會(huì)開設(shè)有關(guān)CPU及其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選修課；東南大學(xué)也專門開設(shè)了面向所有學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)課程；北京航空航天大學(xué)從2006年開始籌劃，花了5年時(shí)間實(shí)現(xiàn)了突破，在相關(guān)的數(shù)電和組原、OS及編譯原理課程中逐步讓學(xué)生完成一個(gè)完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；清華大學(xué)目前也已經(jīng)完成了計(jì)算機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的所有軟、硬件部分的開發(fā)，準(zhǔn)備在所有本科生中開設(shè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)課程。此外，中科大和國防科大等高校也一直在實(shí)施本科生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)計(jì)劃?？上驳氖牵恍┓侵攸c(diǎn)高校的任課老師也在組成原理課程的教學(xué)及其相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，引入了以MIPS為模型機(jī)的 CPU設(shè)計(jì)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
另一方面，像復(fù)旦大學(xué)軟件學(xué)院和上海交大軟件學(xué)院等則開設(shè)了與CMU的CS 213類似的課程[4]，北京大學(xué)也在去年全盤引入了CMU的CS 213課程教學(xué)內(nèi)容。但是，總的來說，目前在國內(nèi)全面開展像CMU的CS 213那樣的課程教學(xué)困難還不小，對任課教師和學(xué)生來說都是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。
四、南京大學(xué)相關(guān)教學(xué)改革思路和做法
根據(jù)對計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域目前發(fā)展情況的分析以及對國外一流大學(xué)計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)教學(xué)情況的調(diào)查，我系在新的2013版教學(xué)計(jì)劃中，實(shí)施分流培養(yǎng)機(jī)制，提供了計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、軟件工程和信息安全五個(gè)方向。
在“系統(tǒng)觀”培養(yǎng)方面，其基本培養(yǎng)目標(biāo)為：建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完整概念，深刻理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次化結(jié)構(gòu)。包括：理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)抽象層之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，了解計(jì)算機(jī)指令集體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)原理，具備使用HDL進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)的基本能力，深刻理解OS和硬件之間的分工和銜接關(guān)系，理解掌握從硬件角度出發(fā)進(jìn)行編譯優(yōu)化的基本技術(shù)，深刻理解從硬件角度出發(fā)編制高效程序的基本原理，提高利用硬件知識進(jìn)行程序調(diào)試的能力。特別對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向的學(xué)生，在系統(tǒng)能力方面則要求更高，在CPU設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、編譯技術(shù)和并行處理技術(shù)等方面都有相應(yīng)的實(shí)踐要求。
在2013版教學(xué)計(jì)劃中，重新規(guī)劃了相關(guān)的一系列課程，并采用以下思路對相關(guān)課程進(jìn)行重新建設(shè)：（1）根據(jù)系統(tǒng)能力培養(yǎng)總體目標(biāo)，規(guī)劃好相關(guān)課程各自涵蓋的知識結(jié)構(gòu)和框架體系，合理定位各門課程的教學(xué)目標(biāo)，把每個(gè)知識點(diǎn)落實(shí)到具體課程中。（2）根據(jù)相關(guān)知識點(diǎn)總體框架，擬定各個(gè)相關(guān)課程之間知識點(diǎn)銜接方案，并且在教學(xué)過程中明確各知識點(diǎn)在不同課程之間的關(guān)系。（3）根據(jù)規(guī)劃分頭編寫或修訂教材及教案，并在統(tǒng)一的框架下建設(shè)相關(guān)課程。（4）在保留各課程獨(dú)立實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的同時(shí)，構(gòu)建一個(gè)公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按照一定的關(guān)系有機(jī)聯(lián)系起來。
2013版教學(xué)計(jì)劃中有一組課程是所有方向?qū)W生都必修的學(xué)科平臺(tái)準(zhǔn)入和學(xué)科平臺(tái)準(zhǔn)出課程。學(xué)科平臺(tái)準(zhǔn)入課程是指轉(zhuǎn)系學(xué)生只有選讀并考試合格后才有資格轉(zhuǎn)入我系學(xué)習(xí)的最低門檻課程；學(xué)科平臺(tái)準(zhǔn)出課程是指學(xué)生只有修讀合格后才能從我系畢業(yè)的最低門檻課程。
與系統(tǒng)能力培養(yǎng)密切相關(guān)的準(zhǔn)入課程是“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”和“數(shù)字邏輯電路”；而與系統(tǒng)能力培養(yǎng)密切相關(guān)的準(zhǔn)出課程是“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)”、“操作系統(tǒng)”和“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”。
每個(gè)方向有幾門方向必修課程和方向指選課程。方向必修課程是該方向?qū)W生必選的方向基礎(chǔ)課程，方向指選課程是為該方向?qū)W生指定的選課范圍內(nèi)的方向相關(guān)課程。例如，對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向，其方向必修課程是“計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”和“編譯原理”；而在方向指選課程中，與系統(tǒng)能力密切相關(guān)有“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)”、“并行處理技術(shù)”、“LINUX分析”、“微機(jī)原理與接口”和“嵌入式系統(tǒng)”等課程，也即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向?qū)W生必須在這些課程中選修一定數(shù)量的課程。
圖3給出了整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中與“系統(tǒng)觀”培養(yǎng)密切相關(guān)的課程設(shè)置，圖中箭頭描述了課程的先后依賴關(guān)系。
從圖3可看出，所有相關(guān)課程中，“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)”是最核心的課程，其先行課程是“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”和“數(shù)字邏輯電路”，與其相關(guān)的后續(xù)課程有“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”、“操作系統(tǒng)”、“計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”、“編譯原理”、“并行處理技術(shù)”、“微機(jī)原理與接口”、“嵌入式系統(tǒng)”、“LINUX分析”和“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)”。
課程設(shè)置基本思路是“從兩頭到中間、從框架到細(xì)節(jié)”，即先開設(shè)頂層的程序設(shè)計(jì)課程和最底層的數(shù)字邏輯電路課程；然后再在“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程中，從兩頭到中間，把頂層程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容和底層電路的內(nèi)容，按照程序員視角串起來，以形成對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全面的和系統(tǒng)的框架性整體認(rèn)識；在此基礎(chǔ)上，再分別在其他后續(xù)課程中，介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底層的硬件以及操作系統(tǒng)和編譯器等層次的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
圍繞系統(tǒng)能力培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)課程之間的相互關(guān)系，我們確立了各課程定位如下：
（1）程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。該課程是學(xué)科平臺(tái)準(zhǔn)入課程，所有學(xué)生必修。它主要介紹高級語言編程技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容，讓學(xué)生初步理解高級語言及高級語言程序設(shè)計(jì)涉及的概念，初步理解圖1所示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最上面三個(gè)抽象層（問題、算法和程序）及其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。學(xué)完該課程后，學(xué)生能夠了解到計(jì)算機(jī)解決應(yīng)用問題首先必須將其轉(zhuǎn)換為算法，然后用某種編程語言將算法編寫成程序才能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。因而，學(xué)完本課程后，應(yīng)該希望進(jìn)一步了解為什么計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行程序、計(jì)算機(jī)如何執(zhí)行程序等問題。
（2）數(shù)字邏輯電路。該課程是學(xué)科平臺(tái)準(zhǔn)入課程，所有學(xué)生必修。它主要圍繞組合邏輯和時(shí)序邏輯兩大核心內(nèi)容，在邏輯門到功能部件這兩個(gè)層次展開，以后續(xù)課程中用到的功能部件（如半加器、全加器、加法器、比較器、編碼器、譯碼器、觸發(fā)器、寄存器、移位器、內(nèi)存儲(chǔ)器等）作為數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行介紹，初步掌握圖1所示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最下面的三層（功能部件、門電路和器件）相關(guān)內(nèi)容。學(xué)完該課程后，學(xué)生能夠了解到目前主流計(jì)算機(jī)解決所有問題的最根本的基礎(chǔ)是布爾代數(shù)和數(shù)字邏輯電路，并了解到利用數(shù)字邏輯電路可以構(gòu)建執(zhí)行程序所需的所有功能部件。
（3）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)。該課程是學(xué)科平臺(tái)準(zhǔn)出課程，所有學(xué)生必修。它是一門新開設(shè)課程，主要介紹高級語言程序中的數(shù)據(jù)類型及其運(yùn)算、語句和過程調(diào)用等是如何在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的，從宏觀上介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)涉及的各個(gè)層次，使學(xué)生從整體上了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)全貌和相關(guān)知識體系，初步理解圖1所示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的每一個(gè)抽象層及其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。學(xué)完該課程后，學(xué)生能從程序員角度認(rèn)識計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；能夠建立高級語言程序、ISA、OS、編譯器、鏈接器等之間的相互關(guān)聯(lián)；對指令在硬件上的執(zhí)行過程和指令的底層硬件執(zhí)行機(jī)制有一定的認(rèn)識和理解。從而增強(qiáng)學(xué)生在程序調(diào)試、性能提升、程序移植和健壯性等方面的能力，并為后續(xù)的“計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)”、“操作系統(tǒng)”、“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”等課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。由此可見，該課程可以作為“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程的深入內(nèi)容，能起到為其解惑答疑的作用，學(xué)完該課程，學(xué)生完全應(yīng)該能夠回答為何計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行程序以及計(jì)算機(jī)如何執(zhí)行程序等問題。
（4）操作系統(tǒng)。該課程是學(xué)科平臺(tái)準(zhǔn)出課程，所有學(xué)生必修。它將系統(tǒng)地講解操作系統(tǒng)的基本概念和方法、設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。主要內(nèi)容包括：處理器管理，同步、通信和死鎖，存儲(chǔ)管理，設(shè)備管理，文件管理，操作系統(tǒng)安全和保護(hù)，分布式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。既闡述經(jīng)典內(nèi)容，又以當(dāng)代主流操作系統(tǒng)作為實(shí)例介紹最新發(fā)展；既注重操作系統(tǒng)的理論知識，又重視操作系統(tǒng)的實(shí)踐和應(yīng)用。操作系統(tǒng)是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，學(xué)習(xí)這門課程必須動(dòng)手實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)將配合原理教學(xué)同步進(jìn)行，課程實(shí)驗(yàn)以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主，進(jìn)行模擬類操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生能夠基于虛擬機(jī)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)一個(gè)可運(yùn)行的操作系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)通過對操作系統(tǒng)原理的剖析，輔助學(xué)生深入理解抽象原理，強(qiáng)化學(xué)生對操作系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的理解和認(rèn)知，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，并幫助學(xué)生對操作系統(tǒng)建立起理性、全面、完整和準(zhǔn)確的概念。
（5）計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)。該課程是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向?qū)W生的必修課程。它主要從寄存器傳送級以上層次介紹單處理器計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的基本原理和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，重點(diǎn)在CPU設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)方面，使學(xué)生在理解高級語言程序與機(jī)器級代碼之間對應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步理解機(jī)器級代碼如何在具體硬件系統(tǒng)中執(zhí)行的過程以及如何構(gòu)造計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。因而，該課程主要涉及圖1中的第5層（指令集體系結(jié)構(gòu)）和第6層（微體系結(jié)構(gòu)），并通過實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)介紹這兩個(gè)層次與上層的操作系統(tǒng)/虛擬機(jī)以及與下層的功能部件/RTL之間的關(guān)系。通過該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠利用硬件描述語言和FPGA開發(fā)板來設(shè)計(jì)基本的功能部件以及單周期CPU和流水線CPU。因而，在課程內(nèi)容組織方面應(yīng)該細(xì)化通用寄存器組、ALU和桶形移位器等功能部件設(shè)計(jì)的內(nèi)容，細(xì)化單周期CPU和流水線CPU設(shè)計(jì)的內(nèi)容，并講透流水線CPU設(shè)計(jì)中的各種冒險(xiǎn)處理機(jī)制和基本的指令級并行處理的內(nèi)容。
（6）計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。該課程是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向?qū)W生的必修課程。學(xué)生在完成單處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過該課程進(jìn)行多核處理器、眾核處理器、多處理機(jī)系統(tǒng)、集群系統(tǒng)等不同粒度和規(guī)模的并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理、實(shí)現(xiàn)方式及其應(yīng)用方面的深入學(xué)習(xí)。因?yàn)閷W(xué)生已經(jīng)建立了單處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的完整概念，因而該課程重點(diǎn)應(yīng)該更多地轉(zhuǎn)移到超標(biāo)量流水線、多核/眾核系統(tǒng)、多處理器系統(tǒng)、多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等并行處理系統(tǒng)方面。此外，該課程還涵蓋了數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算系統(tǒng)和虛擬機(jī)/虛擬化方面的部分內(nèi)容。
（7）編譯原理。該課程是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向?qū)W生的必修課程。學(xué)生在掌握了程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與分析、組成原理和操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)編譯器的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。它主要包括有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)理論、形式語言分類以及詞法分析、語法分析、語義分析、中間代碼生成、中間代碼優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成的作用和方法，還介紹屬性文法的基本概念和半形式化的中間代碼生成方法。該課程的各個(gè)知識模塊綜合起來對應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)，是使每位學(xué)生掌握和編譯器設(shè)計(jì)相關(guān)的形式語言理論基礎(chǔ)、了解編譯器生成工具的使用方式以及實(shí)踐一個(gè)簡單編譯器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程。該課程的學(xué)習(xí)能為后續(xù)的形式語言和自動(dòng)機(jī)等課程以及在軟件工程和自然語言處理等方面的研究工作打下良好的基礎(chǔ)。
（8）并行處理技術(shù)。該課程是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向?qū)W生的指選課程。其主要內(nèi)容包括并行環(huán)境、并行算法、并行程序設(shè)計(jì)、并行性能評價(jià)等部分的內(nèi)容。課程總目標(biāo)是通過并行計(jì)算和并行處理的基本概念、基本原理、基本方法與基本知識的講授與實(shí)踐，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向?qū)W生打下并行算法與并行處理方面的研究與應(yīng)用基礎(chǔ)。通過簡單介紹并行計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、并行計(jì)算模型與并行算法的性能評價(jià)方法，掌握并行算法設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)與性能評價(jià)時(shí)涉及的基本知識與基本概念；通過介紹任務(wù)分解、任務(wù)調(diào)度、負(fù)載平衡、設(shè)計(jì)模式、設(shè)計(jì)技巧等知識，掌握并行算法設(shè)計(jì)的基本原理、基本方法與基本技術(shù)；通過對MPI與OpenMP等編程語言或編程模型的簡單介紹，使學(xué)生掌握并行算法程序?qū)崿F(xiàn)的基本知識；通過幾類典型的數(shù)值與非數(shù)值并行算法介紹，加深學(xué)生對并行算法設(shè)計(jì)基本原理與常用方法的理解，并為實(shí)際應(yīng)用問題的并行算法設(shè)計(jì)與并行處理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
（9）微機(jī)原理與接口。該課程是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向?qū)W生的指選課程。主要定位為在PC上的實(shí)例化教學(xué)課程，以目前流行的基于IA-32體系結(jié)構(gòu)的PC為實(shí)例，主要介紹IA-32提供的存儲(chǔ)管理機(jī)制、異常/中斷機(jī)制以及總線和接口技術(shù)。實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)內(nèi)容在PC的I/O接口技術(shù)，包括在FPGA實(shí)驗(yàn)板上利用CPU軟核進(jìn)行總線、中斷和DMA實(shí)驗(yàn)，利用硬件描述語言（HDL）進(jìn)行UART等I/O接口設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)等。
（10）嵌入式系統(tǒng)。該課程是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向?qū)W生的指選課程。主要定位為在嵌入式系統(tǒng)方面的實(shí)例化教學(xué)課程。主要介紹嵌入式系統(tǒng)概論、嵌入式處理器、存儲(chǔ)器及其總線互連，嵌入式系統(tǒng)集成接口，嵌入式操作系統(tǒng)，嵌入式硬件與軟件協(xié)同設(shè)計(jì)方法與工具，嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)及其工具，嵌入式系統(tǒng)功耗分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)等。實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)內(nèi)容是基于ARM處理器和μCOS-Ⅱ操作系統(tǒng)的簡單嵌入式軟件開發(fā)技術(shù)。
（11）LINUX分析。該課程是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向?qū)W生的指選課程。它是操作系統(tǒng)的后續(xù)課程，以剖析Linux內(nèi)核實(shí)現(xiàn)技術(shù)為切入點(diǎn)，結(jié)合Linux內(nèi)核代碼，從用戶層及內(nèi)核層兩個(gè)層面，圍繞“原理、技術(shù)、應(yīng)用”三個(gè)角度剖析Linux的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與內(nèi)核實(shí)現(xiàn)機(jī)制，幫助學(xué)生從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)角度理解現(xiàn)代操作系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)機(jī)理及關(guān)鍵技術(shù)。課程以“技術(shù)專題”形式組織教學(xué)內(nèi)容，每個(gè)專題由知識講授與課程實(shí)驗(yàn)組成。核心知識模塊包括進(jìn)程管理、進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程通信、存儲(chǔ)管理、系統(tǒng)調(diào)用與中斷處理、文件管理。每個(gè)知識模塊按“原理設(shè)計(jì)基本思想―實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)問題―Linux內(nèi)核實(shí)現(xiàn)途徑―用戶系統(tǒng)編程體驗(yàn)”為主線組織具體內(nèi)容。
（12）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)。該課程是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向?qū)W生的指選課程。主要目的在于將本科計(jì)算機(jī)教學(xué)中的基礎(chǔ)課程，如程序設(shè)計(jì)、數(shù)字邏輯電路、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)等課程融會(huì)貫通，使學(xué)生從系統(tǒng)的角度對整個(gè)計(jì)算機(jī)有一個(gè)全面的認(rèn)識和了解，并能夠設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)別于一般的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程從單個(gè)層面出發(fā)的設(shè)計(jì)局限性，它要求學(xué)生把計(jì)算機(jī)軟件和硬件相結(jié)合，并強(qiáng)調(diào)各個(gè)基礎(chǔ)課程之間的銜接與聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生能夠?qū)τ趶母呒壋绦蛘Z言開發(fā)到程序的系統(tǒng)管理、編譯與代碼轉(zhuǎn)換以及硬件運(yùn)行的選擇與實(shí)現(xiàn)等有一個(gè)全面的掌握。實(shí)驗(yàn)還強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手能力和對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)能夠獨(dú)立開發(fā)一套簡單系統(tǒng)并能對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化的能力。
當(dāng)然，除了上述課程以外，其他課程對學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)也有一定的作用。除了學(xué)科平臺(tái)準(zhǔn)入和準(zhǔn)出課程以外，其他方向的學(xué)生還可以選修上述其他課程，有些課程還可能是某個(gè)方向的必修課和方向指選課，而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向的學(xué)生除了上述給出的必修課和指選課以外，也還可以選擇一些偏理論或偏應(yīng)用的課程進(jìn)行修讀。
后PC時(shí)代WSC、PMD和PC等共存，使得原先基于PC而建立起來的專業(yè)教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能反映現(xiàn)代社會(huì)對計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)要求，原先計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)強(qiáng)調(diào)“程序”設(shè)計(jì)也變?yōu)楦鼜?qiáng)調(diào)“系統(tǒng)”設(shè)計(jì)。這需要我們重新規(guī)劃教學(xué)體系，調(diào)整教學(xué)理念和教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)，使學(xué)生能夠深刻理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體概念，更好地掌握軟/硬件協(xié)同設(shè)計(jì)和程序開發(fā)技術(shù)，從而更多地培養(yǎng)出滿足業(yè)界需求的各類計(jì)算機(jī)專業(yè)人才。
參考文獻(xiàn)：
[1] 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.
[2] 王帥，袁春風(fēng). 美國一流大學(xué)計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程研究[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2011（17）：121-124.
傳統(tǒng)教學(xué)理念體現(xiàn)出“科學(xué)中心主義”的特點(diǎn)，反映到教學(xué)模式上，教師在課堂上主要完成知識傳授的任務(wù)，知識教學(xué)的目標(biāo)指導(dǎo)著教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，感受知識、理解知識、鞏固知識、運(yùn)用知識，每一步驟都為知識傳授這一目標(biāo)服務(wù)，每一步驟都滲透著對教學(xué)目標(biāo)的分步實(shí)施，學(xué)生只是接納知識的容器。受傳統(tǒng)教學(xué)理念影響，一些高校教材是不依賴于其他事物而孤立、封閉、單一、相對靜止的實(shí)體，消解了知識的生成性邏輯，呈現(xiàn)出簡單化、無機(jī)性、預(yù)定性和單向度的特征與旨趣，獨(dú)立自洽于受教育者的自主認(rèn)知與經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)之外。更有“許多教材因襲傳抄，人云亦云，缺乏創(chuàng)意”。教育部在《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中明確指出:“教材的質(zhì)量直接體現(xiàn)著高等教育和科學(xué)研究的發(fā)展水平，也直接影響本科教學(xué)的質(zhì)量?！笨梢哉f，高校教材建設(shè)是高校教學(xué)工作的基本建設(shè)工程。相比高校課堂教學(xué)而言，教材在影響學(xué)生成長中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，一部優(yōu)秀的教材可以使所有閱讀這部教材的學(xué)生都可以不受時(shí)空限制同樣精彩地徜徉于學(xué)科知識的海洋。毫無疑問，在今天這個(gè)多元化社會(huì)里，那些受傳統(tǒng)教學(xué)理念所影響的高校教材將無法適應(yīng)新形勢下外部和內(nèi)部環(huán)境變化給大學(xué)提出的人才培養(yǎng)要求，迫切需要更新理念、改革創(chuàng)新。
二、研究型教學(xué)理念與高校教材創(chuàng)新
現(xiàn)代教學(xué)理念提倡，知識的生成不是單純個(gè)人的事件，而是通過彼此之間心靈的交互作用建構(gòu)的，人是在社會(huì)文化情境中接受其影響，通過與他人的交互作用來建構(gòu)自己的見解與知識，這種社會(huì)建構(gòu)主義兼容了“反映”與“建構(gòu)”兩種機(jī)制。研究型教學(xué)是一種以現(xiàn)代教育教學(xué)理論為基礎(chǔ)，以教學(xué)和研究相結(jié)合為基本原則，以提高學(xué)生綜合素質(zhì)和自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力為宗旨，以培養(yǎng)學(xué)生的問題意識、探究意識、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)的教學(xué)活動(dòng)過程。研究型教學(xué)中“教”的特點(diǎn)是:教師注重對學(xué)生的開放指導(dǎo)、過程教學(xué)和合作參與;“學(xué)”的特點(diǎn)是:學(xué)生的學(xué)習(xí)具有自主性、可選性和復(fù)合性。研究型教學(xué)與“社會(huì)建構(gòu)主義”為核心的現(xiàn)代教學(xué)理念具有高度的契合性，是現(xiàn)代教學(xué)理念的集中體現(xiàn)。首先，二者的價(jià)值取向完全相同，都強(qiáng)調(diào)學(xué)生自我思考、探究和發(fā)現(xiàn)事物，而不是消極地“接受”知識，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和個(gè)性發(fā)展，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為目的，表現(xiàn)出多元化價(jià)值取向。其次，二者強(qiáng)調(diào)的教學(xué)主客體關(guān)系也完全一致，都提倡應(yīng)突出學(xué)生在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，強(qiáng)化教師在學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)中的指導(dǎo)作用，師生共同參與，以問題為中心通過探索、討論等教學(xué)方法實(shí)施教和學(xué)的過程。“教材對教育理念的滲透發(fā)揮著重要作用，它已成為促進(jìn)或阻礙教學(xué)模式轉(zhuǎn)變的活躍而關(guān)鍵的要素”。研究型教學(xué)理念下的教材是基于全新的教學(xué)理念，求得學(xué)生人格健全發(fā)展的社會(huì)建構(gòu)主義教材，它聚焦了社會(huì)文化和智慧的發(fā)展，為學(xué)生的智力發(fā)展、學(xué)術(shù)發(fā)展和終身學(xué)習(xí)奠基，它會(huì)讓更多的學(xué)生因?yàn)樗拇嬖诙鴲凵线@門學(xué)科，走向最寬廣的科學(xué)研究的路。無疑，研究型教學(xué)理念的融入是高校教材建設(shè)創(chuàng)新的必然路徑選擇。
三、基于研究型教學(xué)理念的高校教材建設(shè)探索
《教育部關(guān)于“十二五”普通高等教育本科教材建設(shè)的若干意見》(教高［2011］5號)中關(guān)于教材建設(shè)的方針和目標(biāo)中里提到:“教材建設(shè)要錘煉精品，改革創(chuàng)新。鼓勵(lì)編寫及時(shí)反映人才培養(yǎng)模式和教學(xué)改革最新趨勢的教材?！苯陙恚本┛萍即髮W(xué)本科教學(xué)改革的導(dǎo)向，逐步從傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷ρ芯啃徒虒W(xué)模式的引導(dǎo)和激勵(lì)。2007年，張欣欣校長在全校本科教學(xué)工作會(huì)議上做了“研究和探索研究型教學(xué)模式，培養(yǎng)創(chuàng)新人才”的主題發(fā)言，正式拉開了研究型教學(xué)改革的序幕。近幾年，學(xué)校大力提倡和推進(jìn)教師開展研究型教學(xué)，目前共立項(xiàng)建設(shè)147門研究型教學(xué)示范課，涵蓋全校13個(gè)學(xué)院的主干學(xué)科、基礎(chǔ)學(xué)科、優(yōu)勢學(xué)科和前沿學(xué)科，形成了開展教學(xué)方法改革的良好氛圍。“教材是反映教學(xué)內(nèi)容和課程體系的重要標(biāo)志，教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的最終成果必須落實(shí)到教材的編寫上。創(chuàng)造性人才培養(yǎng)要求教材與教育教學(xué)改革同步”?；诖耍瑢W(xué)校對于精品教材建設(shè)的導(dǎo)向，更加注重將研究型教學(xué)課程改革與基于研究型教學(xué)理念的教材建設(shè)相結(jié)合，鼓勵(lì)編寫研究型教材。在研究型教學(xué)改革醞釀之初，許多教師主動(dòng)把研究型教材的建設(shè)也列入課程建設(shè)規(guī)劃。
(一)樹立“教師即教材”的教學(xué)理念
北京科技大學(xué)首屆國家級教學(xué)名師獎(jiǎng)獲得者余永寧教授，從教半個(gè)世紀(jì)以來從未間斷本科教學(xué)改革，從20世紀(jì)60年代的“現(xiàn)場教學(xué)”、70年代的“結(jié)合課題教學(xué)”到新世紀(jì)開展“研究型教學(xué)”改革，都凝聚了他與時(shí)俱進(jìn)的大學(xué)教學(xué)理念，余教授提倡將教學(xué)理念融入到教材建設(shè)中。余永寧教授所在的材料學(xué)國家級教學(xué)團(tuán)隊(duì)牢固樹立“教師即教材”的理念，該團(tuán)隊(duì)包括了3名國家、北京市教學(xué)名師，多名材料學(xué)專業(yè)資深教授，共同打造了系列研究型教材，“十二五”期間，共有5部教材獲得北京市精品教材和國家“十二五”規(guī)劃教材。余教授在講授材料專業(yè)基礎(chǔ)課程———金屬學(xué)原理時(shí)，結(jié)合時(shí)代對學(xué)生的要求，注重把數(shù)理化、力學(xué)及材料學(xué)等多方面的知識融入教學(xué)和教材編寫中，源于他本人精深的科學(xué)研究和凝練、精湛的教學(xué)技藝，編寫出國家重點(diǎn)教材《金屬學(xué)原理》。近幾年，古稀之年的余教授結(jié)合研究型教學(xué)最新理念，追蹤科學(xué)研究的最新進(jìn)展和國家對創(chuàng)新型人才的要求，以注重全面培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為宗旨修訂再版了《金屬學(xué)原理》，該教材被同行專家譽(yù)為“我國迄今為止內(nèi)容最豐富、系統(tǒng)和深入的金屬學(xué)原理教材”。近年來，隨著材料研究與應(yīng)用領(lǐng)域的交叉滲透加劇，材料功能也由單一化向多元化發(fā)展;另外，雖然根據(jù)無機(jī)非種類的不同和性能要求的不同，各種無機(jī)非的生產(chǎn)方法有較大差異，但從整個(gè)無機(jī)非的生產(chǎn)過程來講，其制備過程又有著很多共性。近年來，同樣由余教授領(lǐng)銜主編的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》融入研究型教學(xué)理念進(jìn)行修訂再版，教材注重材料科學(xué)與工程專業(yè)寬口徑培養(yǎng)的特點(diǎn)，編寫內(nèi)容涵蓋金屬、無機(jī)非金屬及高分子材料等，同時(shí)兼顧結(jié)構(gòu)材料與功能材料，結(jié)合學(xué)科前沿最新進(jìn)展，從基礎(chǔ)層面上對各類材料進(jìn)行綜合與融合。北京科技大學(xué)材料學(xué)院周張健教授主編《無機(jī)非金屬材料工藝學(xué)》教材打破傳統(tǒng)的課程體系界限，突出無機(jī)非共性的工藝技術(shù)和原理，加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識，并向“寬”和“深”兩個(gè)維度發(fā)展，使學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握無機(jī)非的工藝原理和過程的共性與個(gè)性問題，理解工藝因素對無機(jī)非產(chǎn)品性能與結(jié)構(gòu)的影響，并能從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的角度分析各類無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，提出改進(jìn)生產(chǎn)的方案?？梢姡咝＝處煵恢皇墙滩牡膱?zhí)行和傳遞者，更是教材的開發(fā)者、建設(shè)者，教師摒棄了“以教材為本”和“教教材”的舊觀念，確立“以人為本”和“用教材教”的新理念，通過創(chuàng)造性地建設(shè)教材，培養(yǎng)智能型和復(fù)合型人才。
(二)提倡“教材”變“學(xué)材”的思路
教育哲學(xué)家阿弗烈•諾夫•懷特海(AlfredNorthwhitehead)認(rèn)為，教育是一種充滿生機(jī)、富有朝氣和活力的節(jié)奏性躍動(dòng)，這是一個(gè)發(fā)現(xiàn)的過程，一個(gè)逐漸習(xí)慣于奇特想法的過程，想出問題并尋找答案的過程，設(shè)計(jì)新體驗(yàn)的過程，注意新的探險(xiǎn)活動(dòng)會(huì)引起什么結(jié)果的過程［8］。隨著新時(shí)期知識更新速度的加快和知識面的迅速拓寬，高校教材的任務(wù)不再僅僅是給學(xué)生多少知識，更為重要的是教會(huì)學(xué)生解決問題的方法?！督逃筷P(guān)于“十二五”普通高等教育本科教材建設(shè)的若干意見》(教高［2011］5號)里明確要求:“要注重教材內(nèi)容在傳授知識的同時(shí)，傳授獲取知識和創(chuàng)造知識的方法”，因而，研究型教學(xué)理念下的教材必須樹立將“教材”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)材”的思路。北京科技大學(xué)具有濃厚行業(yè)特色的實(shí)習(xí)教材也探索融入研究型教學(xué)理念，以《熱能與動(dòng)力工程專業(yè)實(shí)習(xí)教程》為例，該教材編寫內(nèi)容取材于具有世界一流的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)流程以及最先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)的代表性集團(tuán)公司，基于研究型教學(xué)理念，教材引入了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的模式。在實(shí)習(xí)前，引導(dǎo)學(xué)生利用該教程進(jìn)行預(yù)習(xí)，教材中有意識地設(shè)置問題情境，并讓學(xué)生試著提出問題，回答教材中提出的問題，帶著預(yù)習(xí)時(shí)思考的問題與猜想進(jìn)入現(xiàn)場實(shí)習(xí)，使學(xué)生運(yùn)用自身擁有的最基本的知識、經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)去提出問題和解決問題;學(xué)生進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)現(xiàn)場，通過切身的實(shí)踐實(shí)習(xí)，感受并與現(xiàn)場人員的交流，在他們面前展示事物不同的側(cè)面，讓學(xué)生利用已有的知識儲(chǔ)備和聯(lián)想能力去探究、尋找各種可能的答案，深入思考并驗(yàn)證猜想;離開實(shí)習(xí)現(xiàn)場后，學(xué)生利用教程進(jìn)行復(fù)習(xí)、總結(jié)，提升實(shí)習(xí)效果。教材在編寫中融入培養(yǎng)學(xué)生正確的思考方法、學(xué)習(xí)方法和應(yīng)用知識解決問題的方法和緊跟時(shí)代、不斷獲取本學(xué)科新知識的能力，適應(yīng)了新時(shí)期社會(huì)對創(chuàng)造性人才的需要。為培養(yǎng)學(xué)生探究能力和發(fā)散型思維能力，教材精心制作了配套的光盤，充分利用多媒體技術(shù)優(yōu)勢，對現(xiàn)場難以看到的場景進(jìn)行動(dòng)畫演示，并對實(shí)習(xí)內(nèi)容(如不同工藝流程)進(jìn)行對比分析，加深學(xué)生的理解與體會(huì);本教材還具有彈性學(xué)習(xí)、分流培養(yǎng)、寬口徑、重實(shí)踐的教學(xué)特點(diǎn)，很好地解決了高等學(xué)校實(shí)習(xí)存在的問題，這在當(dāng)前工科院校工程類實(shí)習(xí)教程中邁出了重要一步，符合當(dāng)前卓越工程師建設(shè)工程對學(xué)生提出的新要求，受到同行好評，被評為北京市精品教材，并入選第二批“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材。
(三)體現(xiàn)知識的“生成性”邏輯
研究型教學(xué)理念下的教材更能體現(xiàn)出知識的“生成性”邏輯。我校北京市教學(xué)名師楊炳儒教授結(jié)合自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，帶領(lǐng)教材編寫團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)多所高校的一線教師進(jìn)行充分討論，創(chuàng)造性地提出國內(nèi)頗具特色的認(rèn)知結(jié)構(gòu)教學(xué)論(簡稱KM教學(xué)論)，在開展離散數(shù)學(xué)課程研究型教學(xué)的探索與實(shí)踐中，將研究型教學(xué)的基本內(nèi)涵與KM教學(xué)法相結(jié)合編寫出《離散數(shù)學(xué)》。教材體現(xiàn)了“知識邏輯結(jié)構(gòu)核心論”的教學(xué)思想、“雙圖融合”的教學(xué)機(jī)制、“教學(xué)回路”的教學(xué)模式、“立體塔式結(jié)構(gòu)”的教學(xué)內(nèi)容、“三段論式”的教學(xué)方法，突破了傳統(tǒng)的將離散數(shù)學(xué)視為“拼盤結(jié)構(gòu)”的理念，吸納結(jié)構(gòu)主義理論，形成“結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)”的新理念;在該教材中，數(shù)理邏輯和集合論作為兩塊基石，其上的代數(shù)結(jié)構(gòu)、序結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)生長出許多數(shù)學(xué)分支，同時(shí)各分支間交叉融合形成了龐大的離散數(shù)學(xué)乃至全部數(shù)學(xué)的理論體系;教材演繹鋪展的路徑如下:全書概述—篇引論(樹形類化圖)—章粗概圖—章應(yīng)用概圖—按節(jié)展開(核心知識點(diǎn)、嵌入思維形式注記圖、每節(jié)小結(jié))—章習(xí)題類化(常見題典型解析)—章知識邏輯結(jié)構(gòu)圖—擴(kuò)展閱讀—習(xí)題—篇知識邏輯結(jié)構(gòu)圖。該教材在模式與體例上與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律完全吻合，具有很強(qiáng)的啟發(fā)性，獲得2013年度北京市精品教材稱號，入選第二批“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材。
(四)展現(xiàn)“集體學(xué)習(xí)的文化”
受傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響，一些高校教材傾向于預(yù)設(shè)凝固的知識、教學(xué)內(nèi)容和整齊劃一的標(biāo)準(zhǔn)答案。教育家約翰•杜威(DeweyJohn)犀利地指出:“他們慣用‘非此即彼’的公式來闡述他們的信念，認(rèn)為在兩個(gè)極端之間沒有種種調(diào)和的可能性。當(dāng)他們被迫承認(rèn)極端的主張行不通的時(shí)候，他們?nèi)匀徽J(rèn)為他們的理論完全正確……”事實(shí)上，盡管在學(xué)習(xí)中外部信息有共同的來源，但由于每個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)、基礎(chǔ)、已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的差異(以及內(nèi)部自治信息的差異)，加工的方式和結(jié)果也就不盡相同，知識具有一定的個(gè)體性和主觀性。為了解決這個(gè)問題，研究型教學(xué)理念下的高校課堂教學(xué)不再被預(yù)先設(shè)計(jì)、安排、框定與規(guī)制，教材內(nèi)容也不再是不可辯駁的權(quán)威，教材編寫者的職責(zé)與使命不再是將所謂的“正確性”知識有序、工業(yè)化地“組裝”在一起，作為一種僵化、恒久不變的學(xué)習(xí)材料傳遞與灌輸給學(xué)生。北京科技大學(xué)北京市教學(xué)名師張群教授主編的“十一五”國家級精品教材、“十二五”首批國家級規(guī)劃教材《生產(chǎn)與運(yùn)作管理》(第3版)，強(qiáng)化生產(chǎn)與運(yùn)作戰(zhàn)略，教材中系統(tǒng)呈現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)運(yùn)作管理新概念和新方法，分析和討論了各類典型生產(chǎn)運(yùn)作管理系統(tǒng)的計(jì)劃與最優(yōu)控制問題，為深入研究新型生產(chǎn)運(yùn)作管理系統(tǒng)提供新的思想和理論分析工具。該教材參閱了國外大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，注重呈現(xiàn)國外關(guān)于生產(chǎn)與運(yùn)營管理研究的各種理論思想和學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，也充分展示中國傳統(tǒng)文化中的管理思想。結(jié)合作者的生產(chǎn)管理實(shí)踐體會(huì)，列舉了許多典型的案例并進(jìn)行了詳盡的分析與研究。教材綜合反映不同的學(xué)術(shù)見解，學(xué)生能從中接納和批判多元見解，還能夠接觸到知識的不同側(cè)面，思維。教材注重將相同的知識以不相同的方式呈現(xiàn)，不僅發(fā)揮了從信息的檢索分析導(dǎo)向新知的“創(chuàng)造”功能，還具有從不同的目的與視角對知識進(jìn)行靈活處置的“支撐”功能。該教材從第一版開始已經(jīng)印刷20次、累計(jì)印刷10萬余冊，目前被國內(nèi)許多知名高校采用，教材所具有的相互切磋的“集體學(xué)習(xí)的文化”是它之所以一版再版、歷久彌新的重要原因。
(五)前瞻學(xué)科前沿知識
研究型教學(xué)理念下的高校教材編寫不僅要注重前瞻新興學(xué)科知識，緊跟科學(xué)技術(shù)的發(fā)展前沿，避免新學(xué)科不斷出現(xiàn)、教材建設(shè)相對滯后的現(xiàn)象，還要以敏銳的目光關(guān)注全球?qū)W術(shù)前沿動(dòng)態(tài)，時(shí)刻注意高校教材內(nèi)容的先進(jìn)性。北京科技大學(xué)作為國家批準(zhǔn)的首批物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)和教育部特色專業(yè)建設(shè)的辦學(xué)單位，在教材建設(shè)上，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在全國范圍內(nèi)率先進(jìn)行了積極的探索。物聯(lián)網(wǎng)特色專業(yè)負(fù)責(zé)人王志良教授緊跟時(shí)展的步伐，及時(shí)將最新最快的知識反映在教材里，領(lǐng)銜主編了《物聯(lián)網(wǎng)工程概論》教材，全面介紹了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的標(biāo)簽技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能技術(shù)以及時(shí)下熱門的云計(jì)算技術(shù)，完成了物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在信息獲取和數(shù)據(jù)傳輸上的基礎(chǔ)構(gòu)建，為物聯(lián)網(wǎng)信息的海量存儲(chǔ)和處理以及智能的服務(wù)模式提供了解決方案，同時(shí)系統(tǒng)地分析了有別于普通網(wǎng)絡(luò)安全的基于物聯(lián)網(wǎng)安全的身份識別技術(shù)、密鑰管理技術(shù)等，具有很強(qiáng)的前瞻性。本教材還系統(tǒng)地闡述了物聯(lián)網(wǎng)研究的理論基礎(chǔ):控制論、信息論、人工情感與人工心理理論以及CPS理論，探討了物聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)性和學(xué)科交叉特點(diǎn)，提出了新的科學(xué)問題。通過四屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐，受到同行和學(xué)生的一致好評，同時(shí)被全國近百所高校物聯(lián)網(wǎng)工程及其相關(guān)專業(yè)選為教材或教學(xué)參考書，已經(jīng)進(jìn)行了4次印刷，受到使用院校歡迎和業(yè)內(nèi)專家的好評。適合創(chuàng)造性人才培養(yǎng)的教材應(yīng)根據(jù)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的最新成果不斷地充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容”。我?！笆晃濉薄笆濉笔着鷩壹壱?guī)劃教材《地質(zhì)學(xué)》(第四版)，作者精心編寫了地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識、礦床學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、礦產(chǎn)勘查學(xué)和礦山地質(zhì)學(xué)，對各學(xué)科相關(guān)的基本概念、基礎(chǔ)理論和研究方法等進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述;再版時(shí)(目前正編寫第五版)教材特別注重對近年來地質(zhì)學(xué)，特別是礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域的進(jìn)展進(jìn)行更新和補(bǔ)充。與此同步，編寫團(tuán)隊(duì)還制作了融合多年來從事科研工作的成果和經(jīng)驗(yàn)的內(nèi)容新穎、手段先進(jìn)的電子課件，包含了大量的野外露頭、手標(biāo)本、顯微鏡下圖片和地質(zhì)模型動(dòng)畫，在實(shí)際教學(xué)中已起到了很好的效果。教材不僅得到采礦工程、礦物資源工程等相關(guān)專業(yè)本科生的青睞，地質(zhì)、礦業(yè)類專業(yè)研究生也受益匪淺，更成為已經(jīng)畢業(yè)從事礦業(yè)工作的在職人員隨時(shí)指點(diǎn)迷津的“寶典”。一部好的教材，其中的內(nèi)容總能緊跟社會(huì)發(fā)展步伐，不斷給予讀者啟示，也許當(dāng)年閱讀這部教材的學(xué)生已經(jīng)成長為業(yè)界的精英，但其中的內(nèi)容依然可以幫助他站在時(shí)代前沿，這也是《地質(zhì)學(xué)》這部教材從第一版問世至今20多年依然帶給讀者巨大影響的關(guān)鍵。
四、結(jié)語
由于學(xué)校扎實(shí)推進(jìn)研究型教材建設(shè)，“十二五”期間，由我校教師主編的教材獲得“北京市精品教材”共21部，入選率較之同類高校高30多百分點(diǎn);2014年，在第二批“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材的評選中，我校入選率為80%，高出全國平均入選率(39%)40多百分點(diǎn);由于一大批教師參與研究型教學(xué)課程改革和研究型教材建設(shè)，給我校本科教學(xué)工作注入了生機(jī)和活力，教學(xué)效果明顯改善，學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力明顯提高，特別是在以下兩個(gè)方面:
(一)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題
的意識有所加強(qiáng)由于一批研究型教材植入了教師開展研究型教學(xué)的新設(shè)計(jì)思路，體現(xiàn)了有利于學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的新知識脈絡(luò)，營造了各種有利于激發(fā)學(xué)生渴望探求知識的環(huán)境，許多學(xué)生反映，他們結(jié)合對教材知識點(diǎn)的思考后在教師的啟發(fā)下提高了解決問題的能力。近三年，一些體現(xiàn)學(xué)生自己分析和解決問題的創(chuàng)新成果顯著增加，例如軟件設(shè)計(jì)、網(wǎng)站開發(fā)、專利設(shè)計(jì)、制作實(shí)物模型等許多項(xiàng)目獲獎(jiǎng)年增長率為20%左右。
(二)學(xué)生參與學(xué)科前沿的科研能力普遍提高