摘要：本文強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)創(chuàng)新人才是高等學(xué)校教師責(zé)無(wú)旁貸的歷史責(zé)任，要求教師把創(chuàng)新教育融入到日常的教學(xué)工作中。指出自主創(chuàng)新包括三方面的含義：一是原始創(chuàng)新；二是集成創(chuàng)新；三是技術(shù)引進(jìn)、消化吸收基礎(chǔ)上的再創(chuàng)新。通過(guò)“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”課程的教學(xué)，使學(xué)生在掌握計(jì)算機(jī)的工作原理和提高編程水平的基礎(chǔ)上，透過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程中大量地創(chuàng)新事例，讓學(xué)生感受到創(chuàng)新在推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步中的巨大作用，從而培養(yǎng)起學(xué)生的創(chuàng)新興趣與創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生初步掌握創(chuàng)新的能力與方法。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成技術(shù)；自主創(chuàng)新；創(chuàng)新教育

中圖分類號(hào)：G 文獻(xiàn)表示碼：B

文章編號(hào)：1672-5913（2007）03-0038-03

1．引言

自主創(chuàng)新能力是國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的核心，而實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新，關(guān)鍵在人才。只有大力加強(qiáng)創(chuàng)新教育，源源不斷地培養(yǎng)造就大批高素質(zhì)的具有蓬勃?jiǎng)?chuàng)新精神的科技人才，才能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)把我國(guó)建設(shè)成為創(chuàng)新型國(guó)家這一宏偉目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

高等學(xué)校作為國(guó)家創(chuàng)新體系的重要組成部分，承擔(dān)著科教興國(guó)和人才強(qiáng)國(guó)的雙重使命，而其中人才強(qiáng)國(guó)的使命是其他行業(yè)或部門不可替代的。為此，周濟(jì)部長(zhǎng)在教育部直屬高校工作咨詢委員會(huì)第16次全體會(huì)議做了題為“創(chuàng)新是高水平大學(xué)建設(shè)的靈魂”的重要講話，在講話中明確指出“把創(chuàng)新作為高水平大學(xué)建設(shè)的靈魂，作為高水平大學(xué)一切工作的主線?！?/p>

作為高等學(xué)校的教師，我們必須把為國(guó)家培養(yǎng)創(chuàng)新人才當(dāng)作自己責(zé)無(wú)旁貸的歷史責(zé)任，自覺(jué)地把創(chuàng)新教育融入到日常的教學(xué)工作中，讓學(xué)生在每一門課程、每一次授課的學(xué)習(xí)過(guò)程中，都能夠欣賞到前人創(chuàng)新的經(jīng)歷與成果，培養(yǎng)起創(chuàng)新的興趣和勇氣，初步領(lǐng)略到創(chuàng)新的思路和方法，使我們的學(xué)生在畢業(yè)走出校門時(shí)，具備基本的創(chuàng)新素質(zhì)，成為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的棟梁之才。

2．自主創(chuàng)新的內(nèi)涵和創(chuàng)新素質(zhì)

自主創(chuàng)新從內(nèi)容上包括三方面的含義：一是原始創(chuàng)新，即通過(guò)科研和開發(fā)，努力獲得更多科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)發(fā)明；二是集成創(chuàng)新，即通過(guò)各種相關(guān)技術(shù)成果融合匯聚，形成具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)；三是技術(shù)引進(jìn)、消化吸收基礎(chǔ)上的再創(chuàng)新，即在積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備的基礎(chǔ)上，進(jìn)行充分地消化吸收，并結(jié)合實(shí)際的市場(chǎng)需求進(jìn)行技術(shù)和產(chǎn)品的再創(chuàng)新。

實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新，首先需要具有創(chuàng)新素質(zhì)的人才，總結(jié)哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院多年的人才培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為創(chuàng)新人才最重要的素質(zhì)就是要對(duì)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)中存在的問(wèn)題有鍥而不舍的求解追求和求解能力。國(guó)內(nèi)外的大科學(xué)家、大發(fā)明家，如愛(ài)因斯坦、陳景潤(rùn)、愛(ài)迪生等等，都是這方面突出的代表人物。

電子計(jì)算機(jī)是二十世紀(jì)人類最偉大的創(chuàng)新成果之一。在電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展和普及的過(guò)程，原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進(jìn)吸收再創(chuàng)新的事例比比皆是，無(wú)處不體現(xiàn)了前輩對(duì)求解科學(xué)問(wèn)題的不懈努力。正是前輩們努力求解帶來(lái)的創(chuàng)新成果，使得電子計(jì)算機(jī)在短短六十年的時(shí)間里得到了迅猛的發(fā)展，能夠在今天以極高的性能、極低的價(jià)格、極其簡(jiǎn)易的操作性，廣泛應(yīng)用于我們生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面，迅速地把人類從工業(yè)社會(huì)帶入到信息社會(huì)。這些創(chuàng)新的事例不正是我們大學(xué)課堂最生動(dòng)、最鮮活、學(xué)生最渴求的教學(xué)內(nèi)容嗎？

在當(dāng)今信息社會(huì)中，計(jì)算機(jī)就如同工業(yè)社會(huì)中的發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，成為社會(huì)生活中不可或缺的基本工具。為此許多高等學(xué)校都為非計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科學(xué)生開設(shè)了“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”課程。此課程對(duì)于工科學(xué)生，如同“機(jī)械原理”，是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。

“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”課程的內(nèi)容主要包括：計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用，計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理，計(jì)算機(jī)中信息的表示與運(yùn)算，存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)的輸入輸出技術(shù)與外部設(shè)備，匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等[1]。

通過(guò)“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”課程的教學(xué)，不僅可以使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的工作原理，提高編程水平，而且更重要的是通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程中創(chuàng)新事例的學(xué)習(xí)，感受到創(chuàng)新在推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步中的巨大作用，從而培養(yǎng)起學(xué)生的創(chuàng)新興趣與創(chuàng)新意識(shí)，初步掌握創(chuàng)新的能力與方法，為將來(lái)在建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的偉大事業(yè)中建功立業(yè)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

3．創(chuàng)新教育在“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”課程教學(xué)中的體現(xiàn)

（1）通過(guò)介紹計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

在國(guó)內(nèi)外任何一所大學(xué)“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”的教學(xué)內(nèi)容中，計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史總是放在一個(gè)最突出、最重要的位置。但是如果教師在教學(xué)過(guò)程中，只是簡(jiǎn)單地介紹計(jì)算機(jī)發(fā)展的編年史的活，學(xué)生受到的啟發(fā)和創(chuàng)新教育是極少的。而計(jì)算機(jī)的發(fā)明，恰恰是一個(gè)最生動(dòng)的原始創(chuàng)新的事例。所以，任課教師一定要抓住這個(gè)事例，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

計(jì)算機(jī)發(fā)明的內(nèi)涵，實(shí)質(zhì)上是人類渴望擴(kuò)大自己計(jì)算能力的表現(xiàn)。而用什么來(lái)擴(kuò)大人類的計(jì)算能力呢？答案只有一個(gè)，那就是機(jī)器。在人類的發(fā)展歷史上，蒸汽機(jī)曾經(jīng)擴(kuò)大過(guò)人類的牽引能力，飛機(jī)曾經(jīng)擴(kuò)大過(guò)人類的飛行能力?，F(xiàn)在要用機(jī)器來(lái)擴(kuò)大人類的計(jì)算能力，這就是一個(gè)偉大的創(chuàng)新意識(shí)[2]。類似地，我國(guó)著名科學(xué)家吳文俊院士試圖用機(jī)器來(lái)擴(kuò)大人類的數(shù)學(xué)推理能力，研究“幾何定理的機(jī)器證明”，這同樣是一個(gè)偉大的創(chuàng)新意識(shí)。吳院士在這一領(lǐng)域的原始創(chuàng)新得到了全世界的贊譽(yù)。

所以在介紹計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史時(shí)，教師一定要深刻挖掘計(jì)算機(jī)發(fā)明的內(nèi)涵，并鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的原始創(chuàng)新設(shè)想，從而使學(xué)生感受到“原始創(chuàng)新，我也行！”例如，在筆者的課堂中就有學(xué)生設(shè)想用機(jī)器來(lái)擴(kuò)大人類的藝術(shù)創(chuàng)作能力，讓計(jì)算機(jī)來(lái)編寫小說(shuō)，創(chuàng)作音樂(lè)。

（2）通過(guò)講授計(jì)算機(jī)運(yùn)算方法的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)創(chuàng)新執(zhí)著的追求

眾所周知，計(jì)算機(jī)最核心的功能就是計(jì)算，所以介紹計(jì)算機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)計(jì)算，這是“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”最核心的教學(xué)內(nèi)容之一。

雖然加減乘除對(duì)人而言是簡(jiǎn)單的，可是要靠機(jī)器來(lái)完成，卻要涉及從算法設(shè)計(jì)到物理實(shí)現(xiàn)，從加快速度到降低成本等一系列問(wèn)題，早期的計(jì)算機(jī)工作者為此付出了巨大的努力。

從數(shù)據(jù)的原碼表示到補(bǔ)碼表示，從單符號(hào)位判斷溢出到雙符號(hào)位判斷溢出，從原碼一位乘到兩位乘，從原碼除法到補(bǔ)碼除法，等。算法由繁到簡(jiǎn)、由慢到快，電路由復(fù)雜到規(guī)整。這每一點(diǎn)改進(jìn)都是計(jì)算機(jī)工作者的不懈追求問(wèn)題求解的結(jié)果[3]。正是這些創(chuàng)新成果，才使計(jì)算機(jī)能以今天極高的性能和極低的價(jià)格進(jìn)入社會(huì)生活的每一個(gè)角落，改變著我們的生活。

通過(guò)“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生們不難發(fā)現(xiàn)：創(chuàng)新源于對(duì)問(wèn)題求解不懈的追求。

（3）在計(jì)算機(jī)輸入輸出設(shè)備的教學(xué)中，啟發(fā)學(xué)生集成創(chuàng)新的意識(shí)

集成創(chuàng)新是自主創(chuàng)新的又一重要體現(xiàn)，它同樣對(duì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展起到極其重要的作用。教師同樣可以在“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”的教學(xué)內(nèi)容中培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行集成創(chuàng)新的意識(shí)與能力。

例如，目前人們使用計(jì)算機(jī)最常用的輸入設(shè)備就是鼠標(biāo)。鼠標(biāo)作為繼鍵盤后，新的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，為人類使用計(jì)算機(jī)提供了極大的便利，讓不懂事的孩子、沒(méi)學(xué)過(guò)計(jì)算機(jī)的老人都可以輕松地使用計(jì)算機(jī)，享受到信息社會(huì)給他們帶來(lái)的快樂(lè)。因此，鼠標(biāo)的發(fā)明被國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)評(píng)為計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)最重大的事件之一。

鼠標(biāo)的發(fā)明并沒(méi)有開辟一個(gè)新的學(xué)科，也沒(méi)有提出一個(gè)新的理論，但是它卻將機(jī)械、光電、計(jì)算機(jī)等許多學(xué)科的知識(shí)集成在一起。鼠標(biāo)發(fā)明人道格拉斯·恩格爾巴特以其集成創(chuàng)新的成果于1998年獲得國(guó)際計(jì)算機(jī)界的最高獎(jiǎng)“圖靈獎(jiǎng)”。

早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果都是通過(guò)穿孔紙帶或打印紙輸出，人們?yōu)g覽起來(lái)很不方面。在物理學(xué)科的“陰極射線能使熒光粉發(fā)光”知識(shí)的基礎(chǔ)上，人們集成了電子學(xué)科、計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了“陰極射線管（CRT）顯示器”來(lái)作為計(jì)算機(jī)的主要輸出設(shè)備，使得計(jì)算結(jié)果可以及時(shí)、直觀地展現(xiàn)在人們的眼前。

進(jìn)一步結(jié)合材料學(xué)科的知識(shí)，人們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了液晶顯示器，從而導(dǎo)致了筆記本電腦的問(wèn)世。

據(jù)《科學(xué)》雜志報(bào)道，科學(xué)家們正在研究可以卷曲的柔性顯示器。將來(lái)人們就可以在衣服口袋里隨身攜帶一個(gè)很大的電腦顯示屏幕。

由此可見，要想獲得發(fā)明的成功，必須是多學(xué)科知識(shí)的交叉。而“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”課程的授課對(duì)象恰恰都是非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)本科生。所以教好“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”這門課，對(duì)于奠定非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生多學(xué)科的知識(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)他們發(fā)散型的思維習(xí)慣和從自己熟悉的專業(yè)轉(zhuǎn)移到其他專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行集成創(chuàng)新的勇氣，具有極其重要的意義。

（4）通過(guò)介紹微處理器，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行再創(chuàng)新

技術(shù)引進(jìn)消化吸收基礎(chǔ)上的再創(chuàng)新是最常見的創(chuàng)新活動(dòng)。我們的大多數(shù)學(xué)生將來(lái)都是通過(guò)從事引進(jìn)消化吸收的再創(chuàng)新來(lái)獲得他們事業(yè)的成功。

在二十世紀(jì)七十年代，當(dāng)IBM、DEC等著名計(jì)算機(jī)公司已開發(fā)出高性能的32位處理器的時(shí)候，原先生產(chǎn)存儲(chǔ)器的Intel公司加入到了生產(chǎn)處理器的競(jìng)爭(zhēng)行列。但I(xiàn)ntel公司在引進(jìn)處理器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)時(shí)，并不是跟隨潮流去開發(fā)高端產(chǎn)品，而是結(jié)合市場(chǎng)的需求，反其道而行之，開發(fā)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能不高但價(jià)格極低的4位處理器——Intel 4004。正因?yàn)槠浜?jiǎn)陋，故稱之為微處理器。

但是正是這個(gè)Intel 4004，開創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)這一新領(lǐng)域，從此Intel公司不斷地獲得越來(lái)越大的市場(chǎng)份額，終于躋身世界500強(qiáng)。這就是創(chuàng)新！這就是技術(shù)引進(jìn)消化吸收基礎(chǔ)上的再創(chuàng)新推動(dòng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的最好的例子。

通過(guò)上述內(nèi)容的教學(xué)，可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到技術(shù)引進(jìn)消化吸收基礎(chǔ)上的再創(chuàng)新并不是高不可攀的。

4．結(jié)束語(yǔ)

創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。中華民族正站在一個(gè)新的歷史起點(diǎn)上，已經(jīng)到了必須更多地依靠增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力和提高勞動(dòng)者素質(zhì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新階段。自主創(chuàng)新已成為時(shí)代的主旋律，崇尚創(chuàng)新、追求創(chuàng)新，也應(yīng)該成為全民族的價(jià)值取向。作為“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”課程的任課教師，我們深深體會(huì)到教好這門課程的重要意義，有信心、有激情和我們的學(xué)生們一起深入分析、積極思考、教學(xué)相長(zhǎng)。在大學(xué)本科教育的教與學(xué)中不斷提高自己的創(chuàng)新素質(zhì)。以只爭(zhēng)朝夕的精神為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家而努力奮斗。這樣才能無(wú)愧于祖國(guó)，無(wú)愧于時(shí)代。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李東，蔣宗禮，蘇曉紅.“計(jì)算機(jī)組成技術(shù)”教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 科教論壇，2000，(4): 9-12.

[2] 季振洲，李東，姚鴻勛. 計(jì)算機(jī)組成技術(shù)（第二版）[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[3] 唐朔飛. 計(jì)算機(jī)組成原理[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[4] 虞有澄. 我看Intel[M]. 北京：生活范潦櫸新知三聯(lián)書店，1995.

投稿日期：2006-07-28

作者簡(jiǎn)介：李東（1967年6月），男，博士，廣西，教授，研究方向：計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)，并行計(jì)算。

蘇小紅（1966年10月），女，博士，遼寧，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：圖像處理，信息融合。