馮愛(ài)民-合作開(kāi)展計(jì)算機(jī)人才系統(tǒng)能力培養(yǎng)教學(xué)實(shí)踐

1、1合作開(kāi)展計(jì)算機(jī)人才系統(tǒng)能力合作開(kāi)展計(jì)算機(jī)人才系統(tǒng)能力培養(yǎng)教學(xué)實(shí)踐培養(yǎng)教學(xué)實(shí)踐2013年12月 浙江 杭州2匯報(bào)提綱匯報(bào)提綱p系統(tǒng)能力培養(yǎng)的背景p合作開(kāi)展系統(tǒng)能力培養(yǎng)p體會(huì)&思考p后續(xù)相關(guān)工作3一、系統(tǒng)能力培養(yǎng)的背景一、系統(tǒng)能力培養(yǎng)的背景南航計(jì)算機(jī)學(xué)院概況：p兩個(gè)一級(jí)學(xué)科博士授予點(diǎn)&博士后流動(dòng)站n計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)n軟件工程p工信部?jī)苫诤现攸c(diǎn)學(xué)科n軟件工程4南航計(jì)算機(jī)學(xué)院概況南航計(jì)算機(jī)學(xué)院概況5特別重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)實(shí)施了實(shí)施了“創(chuàng)新導(dǎo)向，突出實(shí)戰(zhàn)創(chuàng)新導(dǎo)向，突出實(shí)戰(zhàn)”實(shí)踐教學(xué)實(shí)踐教學(xué)模式改革模式改革綜合運(yùn)用綜合運(yùn)用“案例牽引、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、以戰(zhàn)為案例牽引、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、以戰(zhàn)為訓(xùn)、以

2、賽帶練訓(xùn)、以賽帶練”等多種實(shí)踐教學(xué)形式，充分等多種實(shí)踐教學(xué)形式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，進(jìn)行創(chuàng)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，進(jìn)行創(chuàng)新能力培養(yǎng)。新能力培養(yǎng)。6特別重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)（1）以科創(chuàng)為載體，興趣驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主走上科技創(chuàng)新之路）以科創(chuàng)為載體，興趣驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主走上科技創(chuàng)新之路l以以“挑戰(zhàn)杯挑戰(zhàn)杯”、“中國(guó)軟件杯中國(guó)軟件杯”和和ACM等競(jìng)賽為龍頭等競(jìng)賽為龍頭l以國(guó)家、省、校、學(xué)院四級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目及教師科研項(xiàng)目為載體以國(guó)家、省、校、學(xué)院四級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目及教師科研項(xiàng)目為載體l積極開(kāi)展程序設(shè)計(jì)大賽、坦克大戰(zhàn)、海洋爭(zhēng)霸等各類豐富多彩的課外科積極開(kāi)展程序設(shè)計(jì)大賽

3、、坦克大戰(zhàn)、海洋爭(zhēng)霸等各類豐富多彩的課外科技創(chuàng)新活動(dòng)技創(chuàng)新活動(dòng)l多角度、多層面、大范圍資助學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐多角度、多層面、大范圍資助學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐2013年獲得國(guó)家科創(chuàng)年獲得國(guó)家科創(chuàng)資助項(xiàng)目資助項(xiàng)目12項(xiàng)，參與科項(xiàng)，參與科創(chuàng)的學(xué)生占全院學(xué)生總創(chuàng)的學(xué)生占全院學(xué)生總數(shù)的數(shù)的40%7特別重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)p百余人次獲各類省部級(jí)以上競(jìng)賽獎(jiǎng)p本科生ACM隊(duì)入圍國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽全球總決賽p本科生團(tuán)隊(duì)獲得全國(guó)挑戰(zhàn)杯一等獎(jiǎng)2項(xiàng)p中國(guó)軟件杯大賽一等獎(jiǎng)（2012）,特等獎(jiǎng)（2013）p本科生組成的團(tuán)隊(duì)獲得微軟Imagine cup軟件設(shè)計(jì)大賽（中國(guó)區(qū)）第五名，p歐洲開(kāi)源軟件競(jìng)賽銀獎(jiǎng)p8特別重視學(xué)生實(shí)踐能力的培

4、養(yǎng)p科創(chuàng)氛圍濃，影響大9特別重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)p揚(yáng)子晚報(bào)、中國(guó)江蘇網(wǎng)、龍虎網(wǎng)、光明網(wǎng)等多家媒體報(bào)道我院學(xué)子發(fā)明創(chuàng)意軟件“人體識(shí)別”掌控電腦10特別重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)（2）與企業(yè)互動(dòng)，開(kāi)拓學(xué)生視野，了解行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)、新技術(shù)和新動(dòng)態(tài)11特別重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)FLUKE公司工程師來(lái)我校授課公司工程師來(lái)我校授課微軟公司工程師來(lái)我校授課微軟公司工程師來(lái)我校授課WIN8應(yīng)用開(kāi)發(fā)應(yīng)用開(kāi)發(fā)學(xué)生開(kāi)發(fā)的學(xué)生開(kāi)發(fā)的WIN8應(yīng)用作品應(yīng)用作品與與IBM公司的課程合作公司的課程合作12但是p科創(chuàng)氣氛濃、作品涉獵廣、有一定創(chuàng)新p大多為基于計(jì)算機(jī)的各類應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)p但是n計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力的培養(yǎng)？系統(tǒng)觀？13二、

5、合作開(kāi)展系統(tǒng)能力培養(yǎng)二、合作開(kāi)展系統(tǒng)能力培養(yǎng)p會(huì)議交流p開(kāi)始合作p科創(chuàng)項(xiàng)目p暑期課程14p2009年11月南大袁春風(fēng)老師組織了教學(xué)會(huì)議p第一次參加教學(xué)會(huì)議，接觸到同行的教學(xué)改革p南大、東大的教改印象深刻p初步嘗試會(huì)議交流15會(huì)議交流p2012年10月20日蘇州“第五屆全國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)論壇”會(huì)議n高小鵬老師的報(bào)告“數(shù)字邏輯與計(jì)算機(jī)組成綜合實(shí)驗(yàn)的新思考”n三“工”特色：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、工程規(guī)模(50+)、工程方法p2012年11月初北航“第一屆高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)高峰論壇”會(huì)議n組建了科創(chuàng)隊(duì)伍n將北航模式本地化到南航n與高小鵬老師建立了聯(lián)系16開(kāi)始合作：科創(chuàng)先行p2012年12月8日n高老

6、師第一次與科創(chuàng)隊(duì)伍見(jiàn)面n講述內(nèi)容：FPGA，MIPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)工具鏈等n規(guī)劃了階段性目標(biāo)單周期CPU開(kāi)發(fā)17二下南航p2013年1月18日n檢驗(yàn)前期工作n講解多周期CPU中的有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)n講解中斷處理n布置寒假任務(wù)完成多周期開(kāi)發(fā)及中斷處理18資源共享：MIPS指令集19資源共享：郵件FAQ20資源共享：相關(guān)部件實(shí)驗(yàn)21硬件環(huán)境XilinxNexys 3 FPGA開(kāi)發(fā)板22工具鏈modelsimSynplifyXilinxISE23資源共享： 編譯器及使用24科創(chuàng)項(xiàng)目時(shí)間一覽表25最終成果u 在Nexys3開(kāi)發(fā)板上穩(wěn)定運(yùn)行的多周期CPUu 支持50+條MIPS指令, 多級(jí)嵌套中斷, 多種異

7、常u 連接上位機(jī)和外設(shè), 利用UART等完成信息交互u 支持GCC交叉編譯C程序生成的機(jī)器代碼u 課題研究報(bào)告和其他文檔26開(kāi)發(fā)文檔：數(shù)據(jù)通路來(lái)源：鄧明麗來(lái)源：陳明朗來(lái)源：呂文玲來(lái)源：曾宇祥27文檔目錄獲院級(jí)，校級(jí)，國(guó)家級(jí)科創(chuàng)獲院級(jí)，校級(jí)，國(guó)家級(jí)科創(chuàng)項(xiàng)目多項(xiàng)資助，優(yōu)秀結(jié)題！項(xiàng)目多項(xiàng)資助，優(yōu)秀結(jié)題！28合作之二：暑期課程p2013年5月底參加北京市屬高校專家會(huì)議p初步達(dá)成在南航開(kāi)設(shè)暑期課程共識(shí)p聽(tīng)課學(xué)生結(jié)構(gòu)：培優(yōu)or興趣p暑期預(yù)科班：2013年6月10日-7月6日(4次計(jì)16個(gè)小時(shí)）nVerilogn開(kāi)發(fā)工具鏈nMIPS體系結(jié)構(gòu)nMIPS匯編29南航暑期短訓(xùn)班p時(shí)間 2013年7月7日-10日p

8、內(nèi)容n指令系統(tǒng)回顧n單周期數(shù)據(jù)通路、控制器n多周期數(shù)據(jù)通路、控制器nMIPS的存儲(chǔ)層次、I/O、中斷/異常、與OS的對(duì)接等p形式 全程錄像p參加人員n14名南航學(xué)生n4位助教n南航諸位老師n南理工、首都師范大學(xué)，北京工業(yè)大學(xué)的六位老師30p開(kāi)發(fā)一個(gè)具有56條指令的單周期MIPS處理器n只在Modelsim中仿真p基本要求（指令集146內(nèi)）n運(yùn)算類指令（乘法、除法除外）n分支類指令nLW、SWp高級(jí)要求n全部指令n支持中斷/異常短訓(xùn)班的目標(biāo)31進(jìn)度安排 MIPS-Lite：Logicsim、Verilog部件設(shè)計(jì)/數(shù)據(jù)通路/控制器 MIPS：Verilog部件設(shè)計(jì)/數(shù)據(jù)通路/控制器32課程效果p7月14日驗(yàn)收p學(xué)生收獲n對(duì)數(shù)電，組原課程的深入理解n顛覆了對(duì)組原的認(rèn)識(shí)n部分學(xué)生到了欲罷不能的地步n33暑期課程照片34體會(huì)與思考p學(xué)生n他們的潛能超過(guò)你想象p科創(chuàng)學(xué)生：TA模式？p暑期班學(xué)生n能力得到快速提升p閱讀大量書(shū)籍，資料p問(wèn)題求解，任務(wù)驅(qū)動(dòng)n大量時(shí)間投入p如醉如癡p欲罷不能35體會(huì)與思考p老師n要openn充分利用各種資源p校內(nèi)：學(xué)生、學(xué)院、校方的力量p校外：兄弟院校，芯片板供應(yīng)商等n親力親為p借助于M