張 睿，郭東偉

（吉林大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130012）

1 系統(tǒng)能力培養(yǎng)模式問題分析

信息時(shí)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，對于計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)，特別是作為高等教育基礎(chǔ)的本科生培養(yǎng)，提出了更高的要求，從傳統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)“程序開發(fā)能力”拓展到要求學(xué)生具備“系統(tǒng)性設(shè)計(jì)能力”[1]。計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)注重系統(tǒng)能力的提升，對于貫通計(jì)算機(jī)軟硬件體系，完整構(gòu)建本科生知識(shí)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)從源代碼到芯片指令的全流程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)都提出了改革的需求[2]。

芯片級(jí)別的指令操作理論不僅要求高投入的硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境支撐，要求高素質(zhì)的教學(xué)管理團(tuán)隊(duì)作為核心原動(dòng)力，而且要求學(xué)生具有較強(qiáng)的接受能力和對于未成系統(tǒng)抽象知識(shí)的理解能力。對于一般本科院校的投入而言，更新一整套硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境就會(huì)占據(jù)教學(xué)改革經(jīng)費(fèi)的很大一部分。相較于可度量的硬件升級(jí)，可以通過加大投入迅速推進(jìn)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)和教學(xué)體系的演進(jìn)不可一蹴而就，且不可量化，更不會(huì)立竿見影，因而更加艱難。以建設(shè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)（ICS）[3]、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理[4]、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)[5]等為目標(biāo)的課程體系改革已經(jīng)初見成效，不僅打通了若干傳統(tǒng)課程的知識(shí)界限，明確了交疊知識(shí)點(diǎn)的分工，以及知識(shí)群之間的支撐與關(guān)聯(lián)，還提升了授課教師的自身綜合素質(zhì)，從而提高教學(xué)的質(zhì)量，增強(qiáng)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的效果。

如果說對于“教”的硬件環(huán)境和教學(xué)團(tuán)隊(duì)/資料的提升，已經(jīng)取得了階段性的進(jìn)展，那么對于“學(xué)”的過程中，如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，自覺培養(yǎng)自身的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力，目前仍然是面向系統(tǒng)能力培養(yǎng)教學(xué)中的難題。開設(shè)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程，幫助學(xué)生建立基本的計(jì)算機(jī)體系概念，效果并不盡如人意。期望通過“蜻蜓點(diǎn)水”式的導(dǎo)論，指導(dǎo)學(xué)生使用未接觸過或未成體系的底層知識(shí)結(jié)構(gòu)——CPU 指令層級(jí)的設(shè)計(jì)思維，以引導(dǎo)課程的學(xué)習(xí)，在教學(xué)實(shí)踐中效果不佳。雖然軟件理論專業(yè)本科課程的貫穿式改革如火如荼，但是學(xué)生“系統(tǒng)觀”的建立很難通過前序課程的講授建立起來。在系統(tǒng)能力培養(yǎng)模式的構(gòu)建過程中，普遍存在3 方面的問題。

（1）教師對必要性的認(rèn)識(shí)程度不足，對改革存在畏難情緒。部分教師的思想與先進(jìn)的教學(xué)和培養(yǎng)理念脫節(jié)，對于計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生系統(tǒng)能力培養(yǎng)的社會(huì)要求缺乏了解，沒有引起足夠的重視。部分教師安于現(xiàn)狀，對課程體系改革怕難、怕?lián)?zé)任、怕花費(fèi)精力、怕受埋怨；對于教指委提出的面向系統(tǒng)能力培養(yǎng)的教學(xué)改革，缺乏主觀能動(dòng)性。

（2）學(xué)生對教學(xué)模式改革成果不認(rèn)可。針對系統(tǒng)能力培養(yǎng)貫通組成原理等硬件相關(guān)課程的改革已經(jīng)在全國各層次高等學(xué)校展開試點(diǎn)，但初期的教學(xué)效果并不符合學(xué)生的預(yù)期。學(xué)生，特別是軟件工程等專業(yè)的本科生對于硬件實(shí)驗(yàn)的目的不夠明確，認(rèn)為底層指令體系相關(guān)理論和硬件實(shí)驗(yàn)對于軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)能力提升沒有明顯效果。這種反饋令部分老師對于改革的方向產(chǎn)生質(zhì)疑，缺乏動(dòng)力。

（3）自底向上的知識(shí)體系構(gòu)建方法不完備。計(jì)算機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)和CPU 指令體系是系統(tǒng)能力的底層，是系統(tǒng)能力培養(yǎng)模式中，學(xué)生需要構(gòu)建的系統(tǒng)觀的重要組成部分。但是由于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的飛速演進(jìn)，學(xué)生無法直觀看到高度集成的計(jì)算機(jī)硬件體系，難以快速地建立這一層次的知識(shí)體系，從底層向高層的體系構(gòu)建方向困難重重。

針對以上問題，采取一種自頂向下的系統(tǒng)能力培養(yǎng)模式，主要包括以下3 方面。

（1）對標(biāo)工程教育認(rèn)證各項(xiàng)指標(biāo)點(diǎn)，細(xì)化系統(tǒng)能力培養(yǎng)的評價(jià)體系。通過深度調(diào)研，獲取企業(yè)、教師、學(xué)生等各個(gè)角色對于系統(tǒng)能力培養(yǎng)的細(xì)節(jié)要求。

（2）以常見軟件現(xiàn)象為出發(fā)點(diǎn)的漸進(jìn)式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)體系構(gòu)建方法。以軟件為核心，帶動(dòng)實(shí)際系統(tǒng)能力應(yīng)用需求，發(fā)掘“掩藏”在硬件中的內(nèi)存管理模式、并發(fā)機(jī)制、安全機(jī)制等頂層需求映射，梳理從實(shí)際軟件問題出發(fā)的、逐層向下的縱向知識(shí)脈絡(luò)。

（3）通過系列講座、課程貫通、綜合實(shí)驗(yàn)3個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式的軟件系統(tǒng)能力培養(yǎng)。

2 系統(tǒng)能力培養(yǎng)國內(nèi)外現(xiàn)狀

ACM/IEEE 在2013 年公布了計(jì)算機(jī)教育教學(xué)方案[6]，對于18 個(gè)知識(shí)域進(jìn)行了梳理，相較前版方案，更加強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)知識(shí)和系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。教育部計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)組織了《高等學(xué)校系統(tǒng)能力培養(yǎng)研究》項(xiàng)目，對于本科生能力培養(yǎng)和實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行了研究，全國共有4 批次102 所高校成為試點(diǎn)高校參與。同時(shí)，由教指委主辦的“全國大學(xué)生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)大賽”已經(jīng)成功舉辦兩屆，為全國各層次高校系統(tǒng)能力培養(yǎng)提供了展示的舞臺(tái)。國內(nèi)多所知名高校如國防科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中國科技大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等，已經(jīng)在面向系統(tǒng)能力培養(yǎng)的課程體系建設(shè)、教材與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料編撰、支撐工具研發(fā)與應(yīng)用等方面取得了豐碩的成果。2019 年，教指委又成功立項(xiàng)“智能時(shí)代計(jì)算機(jī)專業(yè)教育研究”專項(xiàng)，研究“移、物、云、大、智”時(shí)代多學(xué)科交叉融合趨勢下計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的新問題。

對于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)專業(yè)教育課程體系存在的常見問題，很多學(xué)者有切中要害的分析，如缺乏貫穿整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)課程，忽視課程之間的銜接和關(guān)聯(lián)，固守“經(jīng)典”知識(shí)而忽視并行、分布式等計(jì)算架構(gòu)和CPU、FPGA 等新體系對傳統(tǒng)知識(shí)體系的影響。

3 自頂向下的培養(yǎng)方法

從就業(yè)需求入手，針對我國高校本科教學(xué)規(guī)模龐大的現(xiàn)實(shí)狀況，以應(yīng)用軟件層面的實(shí)際工程問題為出發(fā)點(diǎn)，可采用自頂向下，逐步深入CPU指令層實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)能力培養(yǎng)思路；同時(shí)，從目標(biāo)、措施和步驟層面，建立一套可行的培養(yǎng)方法。

1）明確目標(biāo)——入手點(diǎn)。

經(jīng)過梳理近年來的畢業(yè)生就業(yè)去向與用人單位需求發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)用人單位很難對于畢業(yè)生的系統(tǒng)能力層次進(jìn)行明確要求，招聘條件往往是以工程實(shí)踐為導(dǎo)向的，因此以面向就業(yè)目標(biāo)的系統(tǒng)能力培養(yǎng)為入手點(diǎn)，形成“程序?qū)崿F(xiàn)”“程序安全機(jī)制”“程序測試方法”等面向軟件實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的入手點(diǎn)，從軟件的角度，牽引系統(tǒng)能力培養(yǎng)的實(shí)施。

2）融會(huì)貫通——措施。

構(gòu)建以系列學(xué)術(shù)講座、系統(tǒng)化課程建設(shè)以及綜合實(shí)驗(yàn)為主要措施的培養(yǎng)措施，其中，系列學(xué)術(shù)講座作為符合我院實(shí)際情況的措施，進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)劃。

首先，根據(jù)入手點(diǎn)確認(rèn)講座主題。以軟件問題為主線設(shè)置題目，有利于擴(kuò)大講座的受眾，避免學(xué)生和教師產(chǎn)生畏難情緒。

其次，以自頂向下的方式組織講座的內(nèi)容。邀請資深教師，以軟件問題為牽引，自頂向下地將應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件及硬件層知識(shí)進(jìn)行貫穿，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)性分析解決軟件問題的能力。

第三，以講座形式不限年級(jí)地多次參與。講座形式靈活，可以作為課程的預(yù)熱、補(bǔ)充和延伸。相較本科一年級(jí)的導(dǎo)論課，講座時(shí)間短、針對性強(qiáng)、目標(biāo)明確；相較本科四年級(jí)的就業(yè)指導(dǎo)課，講座有內(nèi)容、有方法，融會(huì)貫通。講座不限制學(xué)生的年級(jí)，都可以參與，效果明顯。

最后，兼顧重要課程的知識(shí)體系，在集體備課、貫通課程的同時(shí)，將講座和課程關(guān)聯(lián)，為學(xué)生進(jìn)一步探索感興趣的知識(shí)和內(nèi)容起到引導(dǎo)作用。

3）漸進(jìn)發(fā)展——步驟。

以“尖子班”學(xué)生為試點(diǎn)，要求必須參加系列講座，并且通過調(diào)查問卷等獲取反饋，提升講座的質(zhì)量；逐步拓展到普通班學(xué)生，要求一年級(jí)必聽，其他年級(jí)選聽；同時(shí)，根據(jù)課程貫通的實(shí)際推進(jìn)步驟，對于講座內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)整體的架構(gòu)。

4 培養(yǎng)模式實(shí)踐探索

自頂向下的軟件系統(tǒng)能力培養(yǎng)模式的核心思想在于軟件層面的問題驅(qū)動(dòng)，即從實(shí)際軟件工程問題出發(fā)，通過分析“常見”的應(yīng)用層軟件問題，逐步深入，自頂向下，滲透到操作系統(tǒng)層，再到指令系統(tǒng)層的結(jié)構(gòu)，從而完成從軟件功能到指令層的映射，由淺入深地構(gòu)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)體系。

一個(gè)應(yīng)用層面的實(shí)際問題——C 語言程序運(yùn)行的知識(shí)脈絡(luò)，從內(nèi)存布局，到函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)訪問、緩沖區(qū)溢出（管理）、垃圾回收（機(jī)制）自頂向下地引導(dǎo)知識(shí)體系的構(gòu)建。以一年級(jí)本科學(xué)生對于C 程序設(shè)計(jì)課程的掌握情況，可以初步理解程序運(yùn)行的概念。通過已理解概念向縱深層次的延伸，緊扣“程序執(zhí)行”的主題思想，將內(nèi)存布局、數(shù)據(jù)訪問、函數(shù)調(diào)用、緩沖區(qū)管理、內(nèi)存垃圾回收等概念貫穿到硬件指令集和存儲(chǔ)空間層面，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，克服學(xué)生畏難情緒，采用先突破一點(diǎn)，再帶動(dòng)一面的策略，實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系的逐步構(gòu)建。

該培養(yǎng)模式包括兩個(gè)維度的研究內(nèi)容。

1）軟件系統(tǒng)能力指標(biāo)體系研究。

針對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力的概念，即在掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各軟件/硬件部分的關(guān)聯(lián)關(guān)系與邏輯層次的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的應(yīng)用系統(tǒng)的能力。通過調(diào)研多個(gè)層面的相關(guān)人群對于系統(tǒng)能力的實(shí)際需求：畢業(yè)生用人單位、授課教師以及課程改革試點(diǎn)收益班級(jí)學(xué)生，對于推進(jìn)系統(tǒng)能力培養(yǎng)改革具有重要意義。

首先，對計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的概念達(dá)成共識(shí)，即不僅僅局限于大型系統(tǒng)軟件，如計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，還包括領(lǐng)域應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)制圖軟件、地理信息系統(tǒng)等；“一般”應(yīng)用系統(tǒng)，如簡單的管理信息系統(tǒng)、移動(dòng)應(yīng)用等。學(xué)生具備了開發(fā)操作系統(tǒng)級(jí)大型應(yīng)用的能力和開發(fā)簡單的管理信息系統(tǒng)的能力，但從開發(fā)這3 類應(yīng)用系統(tǒng)的市場需求量分析，開發(fā)“一般”應(yīng)用系統(tǒng)的人才需求占絕大多數(shù)。

其次，分析本科畢業(yè)生就業(yè)情況。絕大部分計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)本科培養(yǎng)的人才輸送到了各行各業(yè)的信息化、智能化建設(shè)崗位。用人單位的實(shí)際需求可以分成計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、應(yīng)用領(lǐng)域知識(shí)、實(shí)際工程問題解決能力等方面的要求。我院畢業(yè)生在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)備方面能夠基本滿足用人單位的需求，但在領(lǐng)域知識(shí)的運(yùn)用及實(shí)際工程問題解決方面，還存在一定差距。這衍生出一種非計(jì)算機(jī)專業(yè)特性的能力需求：學(xué)習(xí)能力需求。在信息科學(xué)領(lǐng)域技術(shù)、理論飛速發(fā)展的時(shí)代大趨勢下，在終身學(xué)習(xí)的歷史大潮中，學(xué)習(xí)能力和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣是畢業(yè)生質(zhì)量的重要指標(biāo)參數(shù)，但目前還沒有有效的度量標(biāo)準(zhǔn)。

第三，通過校企聯(lián)合、產(chǎn)學(xué)研合作等途徑，豐富學(xué)生行業(yè)領(lǐng)域知識(shí)；通過學(xué)科競賽（ACM、系統(tǒng)能力培養(yǎng)大賽等），拓展學(xué)生的系統(tǒng)思維模式、錘煉實(shí)際工程問題解決能力的措施得到教師和學(xué)生普遍認(rèn)可。

第四，把握10 余年來教育部專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，分析以O(shè)BE 理念為指導(dǎo)的教學(xué)效果評價(jià)體系在畢業(yè)生質(zhì)量衡量過程中起到的重要作用。對于系統(tǒng)能力培養(yǎng)教學(xué)效果的評估而言，工程教育認(rèn)證分解指標(biāo)點(diǎn)評價(jià)體系側(cè)重點(diǎn)更加廣泛，但不夠精準(zhǔn)。在認(rèn)證過程中，將畢業(yè)要求分解成12 個(gè)指標(biāo)點(diǎn)，其中第3 點(diǎn)中的“掌握計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成、開發(fā)及工程應(yīng)用的基本方法，能夠綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)解決復(fù)雜工程問題的方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)，能夠?qū)?chuàng)新意識(shí)體現(xiàn)到設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中”對于系統(tǒng)能力給出了有針對性的要求，但缺乏對于畢業(yè)生系統(tǒng)能力的細(xì)節(jié)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和手段。

最后，在學(xué)生評價(jià)系統(tǒng)能力改革相關(guān)課程的學(xué)習(xí)效果調(diào)查中，普遍反映面向CPU 指令系統(tǒng)的MIPS 處理器實(shí)驗(yàn)課程與前序課程的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，不容易把握該課程中實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)與其他主干課程的內(nèi)在聯(lián)系。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析等傳統(tǒng)軟件理論與技術(shù)相關(guān)課程中，該課程對新方法、新工具、新思維的要求較高，與傳統(tǒng)課程在內(nèi)容和教學(xué)形式等方面有較大差別，對學(xué)生個(gè)人能力要求較高。一方面我們可喜地看到課程改革嘗試得到了認(rèn)可，另一方面對于整個(gè)課程體系改革的廣度和深度也提出了更高的要求。

綜合各種調(diào)研的結(jié)果，確認(rèn)以軟件帶硬件的課程改革方向，采用自頂向下的軟件系統(tǒng)能力培養(yǎng)模式。

2）軟件問題導(dǎo)向的貫穿式知識(shí)體系建設(shè)。

以北京航空航天大學(xué)等多所國內(nèi)知名高校引領(lǐng)的貫通式課程體系改革已經(jīng)初見成效。課程的貫通式改革，核心目標(biāo)是明確知識(shí)的關(guān)聯(lián)。在構(gòu)建關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)性知識(shí)體系角度，我們做出了3 方面的嘗試。

首先，對于學(xué)院計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中現(xiàn)有課程的課程教學(xué)大綱進(jìn)行語義匹配，得到章節(jié)、知識(shí)群、知識(shí)點(diǎn)等條目的語義匹配結(jié)果，挖掘現(xiàn)有課程體系中課程之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。從得到的結(jié)果看，多門課程存在知識(shí)點(diǎn)交疊的狀況。針對交疊狀況，組織相關(guān)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行跨課程研討，以明確知識(shí)點(diǎn)/群的歸屬，實(shí)現(xiàn)課程之間的清晰分工，但此項(xiàng)工作的成果還達(dá)不到貫通式的課程改革標(biāo)準(zhǔn)。

其次，針對不同年級(jí)的學(xué)生，特別是一年級(jí)剛?cè)雽W(xué)的新生和三年級(jí)下學(xué)期末即將完成大多數(shù)專業(yè)課的準(zhǔn)畢業(yè)生，進(jìn)行問卷調(diào)查，分析學(xué)生對于軟件問題的貫通式解決方案的認(rèn)識(shí)。2016 級(jí)軟件工程專業(yè)卓越工程師班和計(jì)算機(jī)專業(yè)唐敖慶班（教育部“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)術(shù)培養(yǎng)基地”吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實(shí)施的拔尖班級(jí)）學(xué)生中，有28 人參加了調(diào)查，占總?cè)藬?shù)的50%。對于C語言程序的軟件執(zhí)行問題，我們設(shè)計(jì)如圖1 所示的問卷題目。每個(gè)題目涉及一個(gè)軟件問題，包括“程序運(yùn)行模式”“輸入輸出與系統(tǒng)調(diào)用”“并發(fā)”“B/S 架構(gòu)應(yīng)用程序的指令層實(shí)現(xiàn)”以及“應(yīng)用系統(tǒng)安全”5 個(gè)主題。通過選項(xiàng)調(diào)查學(xué)生對該主題相關(guān)知識(shí)的了解程度。

圖1 調(diào)查問卷題目樣例

在所有收回的有效問卷中，學(xué)生的反饋如圖2 中的柱狀圖所示。圖中的橫軸代表問卷的題目代碼，其中第2 題如圖1 所示，縱軸代表的是學(xué)生評估的分?jǐn)?shù)總和。其中，“了解”計(jì)1 分，“一般了解/不清晰/不太了解”計(jì)0.5 分，“不了解”計(jì)0 分。針對不同的題目，問卷設(shè)計(jì)了4～6 個(gè)選項(xiàng)，圖2 顯示了學(xué)生對每個(gè)主題的各相關(guān)知識(shí)點(diǎn)/群的了解狀況。

圖2 軟件問題相關(guān)系統(tǒng)知識(shí)了解情況調(diào)查結(jié)果

從圖2 中我們可以看到，在所有主題中學(xué)生對于知識(shí)點(diǎn)的了解程度。針對“程序運(yùn)行模式”這一編譯原理課程單科幾乎涵蓋所有知識(shí)點(diǎn)的主題，學(xué)生的了解程度基本上達(dá)到了半數(shù)（14/28）以上，而對于諸如系統(tǒng)調(diào)用（第3 題）、并發(fā)（第4 題）等，幾乎沒有超過半數(shù)的學(xué)生了解。第4題第一選項(xiàng)調(diào)查的內(nèi)容“單線程和多線程的區(qū)別和實(shí)現(xiàn)機(jī)制”是操作系統(tǒng)課程單科涵蓋的知識(shí)群，所以學(xué)生的了解率達(dá)到了預(yù)期。對于B/S 架構(gòu)應(yīng)用（第4 題）和安全（第5 題）這兩個(gè)需要綜合考量且在單科教學(xué)中未涉及的主題，學(xué)生的了解率大幅度下降，谷值達(dá)到了2.5。

調(diào)查結(jié)果表明，雖然學(xué)生已經(jīng)基本完成了相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，但是對于常見軟件問題在指令系統(tǒng)層面的相應(yīng)知識(shí)了解和掌握程度低于預(yù)期。

在調(diào)查問卷的結(jié)果分析中，我們也發(fā)現(xiàn)可喜的一面。多數(shù)參加調(diào)查的學(xué)生都對這些主題很感興趣，并且針對諸如“分布式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)”“GPU并行編譯”“網(wǎng)絡(luò)”“系統(tǒng)管理”“Python 的機(jī)器層實(shí)現(xiàn)”“大數(shù)據(jù)下的隱私保護(hù)問題”“系統(tǒng)權(quán)限獲取與驗(yàn)證”“復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)建”等問題，具有濃厚的興趣。通過軟件問題作為興趣驅(qū)動(dòng)，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，驗(yàn)證了軟件牽引的貫穿式知識(shí)體系建設(shè)的可行性。

5 結(jié)語

作為重點(diǎn)本科高校，吉林大學(xué)的計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)對于學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)模式現(xiàn)狀進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，在借鑒國內(nèi)外知名高校先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，立足于本校在計(jì)算機(jī)軟件與理論研究方面的雄厚基礎(chǔ)，抓住人工智能研究大趨勢，探索了一條以常見軟件問題為核心、軟件帶動(dòng)硬件理論、自頂向下的系統(tǒng)能力培養(yǎng)模式。

模式探索初期，利用調(diào)查的方法對于系統(tǒng)能力培養(yǎng)與畢業(yè)要求能力指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)方式，形成了細(xì)化的系統(tǒng)能力培養(yǎng)目標(biāo)，確立了以軟件問題為導(dǎo)向的系統(tǒng)能力培養(yǎng)思路。在模式探索的中期，嘗試對計(jì)算機(jī)專業(yè)現(xiàn)有課程體系知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的挖掘與關(guān)聯(lián)，并動(dòng)員和推進(jìn)跨課程團(tuán)隊(duì)的交流研討，明確知識(shí)點(diǎn)/群的依賴和界限，為模式探索奠定基礎(chǔ)。

對于常見軟件問題進(jìn)行梳理，在廣泛選題、重點(diǎn)選拔的思路下，確立一系列的主題，形成以這些主題為核心的講座模式，打破學(xué)生年級(jí)界限，幫助不同年級(jí)的學(xué)生逐步建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)體系。

迄今為止，該系列講座已經(jīng)進(jìn)行了2 次，參與的學(xué)生人數(shù)明顯增長。講座之后的非官方調(diào)查顯示，學(xué)生對于貼近已有知識(shí)體系的主題有親切感，容易找到切入點(diǎn)和興趣點(diǎn)，對于構(gòu)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)體系有實(shí)質(zhì)性的幫助。

吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)正在探索一條有學(xué)校特色的、行之有效的軟件系統(tǒng)能力培養(yǎng)路徑。通過大量的調(diào)研和匿名問卷，摸索到了計(jì)算機(jī)軟件常見問題對于構(gòu)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)體系的重要牽引作用，通過系列講座這種打破年級(jí)的交流方式，幫助學(xué)生逐漸建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)體系，取得了一定的效果。