冯爱民-合作开展计算机人才系统能力培养教学实践

合作开展计算机人才系统能力培养教学实践冯爱民[e-mail]2013年12月浙江杭州汇报提纲系统能力培养的背景合作开展系统能力培养体会&思考后续相关工作一、系统能力培养的背景南航计算机学院概况：两个一级学科博士授予点&博士后流动站计算机科学与技术软件工程工信部两化融合重点学科软件工程南航计算机学院概况江苏省工信部教育部计算机科学与技术计算机省重点专业计算机省特色专业江苏省卓越工程师计划信息安全江苏省特色专业江苏省卓越工程师计划软件工程江苏省卓越工程师计划物联网工程江苏省卓越工程师计划工信部重点专业教育部卓越工程师计划实验室江苏省实验教学示范中心工信部实验教学示范中心国家级工程实践教育中心特别重视学生实践能力的培养实施了“创新导向，突出实战”实践教学模式改革综合运用“案例牵引、项目驱动、以战为训、以赛带练”等多种实践教学形式，充分调动学生的学习兴趣和学习主动性，进行创新能力培养。特别重视学生实践能力的培养（1）以科创为载体，兴趣驱动，引导学生自主走上科技创新之路以“挑战杯”、“中国软件杯”和ACM等竞赛为龙头以国家、省、校、学院四级大学生科技创新项目及教师科研项目为载体积极开展程序设计大赛、坦克大战、海洋争霸等各类丰富多彩的课外科技创新活动多角度、多层面、大范围资助学生创新实践2013年获得国家科创资助项目12项，参与科创的学生占全院学生总数的40%特别重视学生实践能力的培养百余人次获各类省部级以上竞赛奖本科生ACM队入围国际大学生程序设计竞赛全球总决赛本科生团队获得全国挑战杯一等奖2项中国软件杯大赛一等奖（2012）,特等奖（2013）本科生组成的团队获得微软Imaginecup软件设计大赛（中国区）第五名，欧洲开源软件竞赛银奖……特别重视学生实践能力的培养科创氛围浓，影响大特别重视学生实践能力的培养扬子晚报、中国江苏网、龙虎网、光明网等多家媒体报道我院学子发明创意软件“人体识别”掌控电脑特别重视学生实践能力的培养（2）与企业互动，开拓学生视野，了解行业发展的新趋势、新技术和新动态特别重视学生实践能力的培养FLUKE公司工程师来我校授课微软公司工程师来我校授课WIN8应用开发学生开发的WIN8应用作品与IBM公司的课程合作但是……科创气氛浓、作品涉猎广、有一定创新大多为基于计算机的各类应用系统开发但是计算机系统能力的培养？系统观？二、合作开展系统能力培养会议交流开始合作科创项目暑期课程2009年11月南大袁春风老师组织了教学会议第一次参加教学会议，接触到同行的教学改革南大、东大的教改印象深刻初步尝试会议交流会议交流2012年10月20日苏州“第五届全国高等学校计算机实践教学论坛”会议高小鹏老师的报告“数字逻辑与计算机组成综合实验的新思考”三“工”特色：工业标准、工程规模(50+)、工程方法2012年11月初北航“第一届高校计算机类专业人才培养高峰论坛”会议组建了科创队伍将北航模式本地化到南航与高小鹏老师建立了联系开始合作：科创先行2012年12月8日高老师第一次与科创队伍见面讲述内容：FPGA，MIPS系统结构，开发工具链等规划了阶段性目标——单周期CPU开发二下南航2013年1月18日检验前期工作讲解多周期CPU中的有限状态机设计讲解中断处理布置寒假任务——完成多周期开发及中断处理资源共享：MIPS指令集资源共享：邮件FAQ资源共享：相关部件实验硬件环境XilinxNexys3FPGA开发板工具链modelsimSynplifyXilinxISE资源共享：编译器及使用科创项目时间一览表4月巧用工具板级调试波形捕获1~2月绘通路图功能仿真熟悉手册6~7月添加外设连上位机整理文档12月语言学习软件配置手写汇编2~3月添加中断综合优化布局布线5月嵌套中断板级验证了解外设8~9月交叉编译综合验证撰写文档11月组建团队规划研究申请项目最终成果在Nexys3开发板上稳定运行的多周期CPU支持50+条MIPS指令,多级嵌套中断,多种异常连接上位机和外设,利用UART等完成信息交互支持GCC交叉编译C程序生成的机器代码课题研究报告和其他文档开发文档：数据通路来源：邓明丽来源：陈明朗来源：吕文玲来源：曾宇祥文档目录获院级，校级，国家级科创项目多项资助，优秀结题！合作之二：暑期课程2013年5月底参加北京市属高校专家会议初步达成在南航开设暑期课程共识听课学生结构：培优or兴趣暑期预科班：2013年6月10日-7月6日(4次计16个小时）Verilog开发工具链MIPS体系结构MIPS汇编南航暑期短训班时间2013年7月7日-10日内容指令系统回顾单周期数据通路、控制器多周期数据通路、控制器MIPS的存储层次、I/O、中断/异常、与OS的对接等形式全程录像参加人员14名南航学生4位助教南航诸位老师南理工、首都师范大学，北京工业大学的六位老师开发一个具有56条指令的单周期MIPS处理器只在Modelsim中仿真基本要求（指令集1～46内）运算类指令（乘法、除法除外）分支类指令LW、SW高级要求全部指令支持中断/异常短训班的目标进度安排实验内容7晚8下8晚9下9晚10下10晚11上11下11晚12下Logicsim：MIPS-Lite单周期MIPS-Lite单周期部件(含规范编写、设计、仿真)MIPS-Lite单周期数据通路MIPS-Lite单周期控制器MIPS单周期数据通路(含部件规范编写、设计、仿真)MIPS单周期控制器测试MIPS-Lite：Logicsim、Verilog部件设计/数据通路/控制器MIPS：Verilog部件设计/数据通路/控制器课程效果7月14日验收学生收获对数电，组原课程的深入理解颠覆了对组原的认识部分学生到了欲罢不能的地步…暑期课程照片体会与思考学生他们的潜能超过你想象科创学生：TA模式？暑期班学生能力得到快速提升阅读大量书籍，资料问题求解，任务驱动大量时间投入如醉如痴欲罢不能体会与思考老师要open充分利用各种资源校内：学生、学院、校方的力量校外：兄弟院校，芯片板供应商等亲力亲为借助于MOOCFAQ的形式学院要特别重视，人财物支持2014年春，将在2012级同学中开设计算机组成与设计实践课程（大二下）32学时20个名额助研辅助新一轮科创组队参加OpenHW比赛后续相关工作计算机系统能力的培养是可行的！