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| 西安電子科技大學(xué)招生辦專業(yè)解析 | 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論與程序設(shè)計(jì) |
| http://qbhqg.cn 2024年4月22日 來(lái)源：西安電子科技大學(xué) |
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計(jì)算機(jī)導(dǎo)論與程序設(shè)計(jì)：經(jīng)典又“新潮”，純粹又“融合”
從圖靈“把人的思維用邏輯和數(shù)學(xué)過(guò)程描述出來(lái)”構(gòu)想的萌生，到實(shí)體圖靈機(jī)的出現(xiàn)，再到電子管計(jì)算機(jī)、晶體管計(jì)算機(jī)、集成電路計(jì)算機(jī)的誕生；從華羅庚歸國(guó)組建中國(guó)第一個(gè)電子計(jì)算機(jī)科研小組，到我國(guó)首臺(tái)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)“銀河一號(hào)”、采用全對(duì)稱共享存儲(chǔ)多處理結(jié)構(gòu)的超級(jí)計(jì)算機(jī)“曙光一號(hào)”、千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河一號(hào)”“神威·藍(lán)光”的橫空出世……一路走來(lái)，科學(xué)家們關(guān)于計(jì)算的思考不斷迸發(fā)、凝聚、演進(jìn)，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的“火種”照亮了科技領(lǐng)域無(wú)數(shù)未知之境，于荒蕪中探索，于逆境中前行，于驚濤駭浪中奮楫，于瞬息萬(wàn)變中發(fā)展，凡是過(guò)往，皆是序章，未來(lái)與科技一道在涌動(dòng)的字符中被不斷創(chuàng)造。
在西安電子科技大學(xué)，就有著這樣一門課，經(jīng)典而又“新潮”，純粹而又“融合”，承載著過(guò)往的輝煌，也閃耀著未來(lái)的曙光，它就是來(lái)自計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“計(jì)科院”）的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論與程序設(shè)計(jì)。
在我國(guó)計(jì)算機(jī)高等教育發(fā)展的歷史沿革中，西電是最早建立計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)校之一，計(jì)算機(jī)導(dǎo)論與程序設(shè)計(jì)作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程已經(jīng)開(kāi)設(shè)多年，從早期的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)兩門獨(dú)立課程到后來(lái)合并為一，再到大類招生后成立課程專門的校級(jí)公共課題組，依托計(jì)科院的組織和管理，形成一支由1位課程負(fù)責(zé)人、1位首席教授、9位核心建設(shè)團(tuán)隊(duì)老師為引領(lǐng)的覆蓋全校十二個(gè)學(xué)院近70余位教師的課程團(tuán)隊(duì)。課程因其基礎(chǔ)性、核心性，始終在學(xué)校教學(xué)體系中起著“壓艙石”般的重要作用。
作為一門重要基礎(chǔ)課程，“混合”一直是計(jì)算機(jī)導(dǎo)論與程序設(shè)計(jì)的核心特色之一。它不僅體現(xiàn)在課程的融合，團(tuán)隊(duì)的融合，更是在教育教學(xué)細(xì)節(jié)上下足了融合“真功夫”�！翱紤]到計(jì)科院在教學(xué)中兼顧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和圖靈機(jī)原理，而其他學(xué)院則會(huì)偏向計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)，于是我們?cè)O(shè)計(jì)了三個(gè)版本的教學(xué)大綱，分別是面向計(jì)算機(jī)大類的學(xué)生、非計(jì)算機(jī)大類的學(xué)生和試點(diǎn)班學(xué)生。同時(shí)，我們從激發(fā)自主學(xué)習(xí)能力出發(fā)，把原先的課程設(shè)置改成了課程學(xué)習(xí)32學(xué)時(shí)、線上線下上機(jī)練習(xí)20學(xué)時(shí)的混合課程模式，并引入技術(shù)調(diào)研報(bào)告和綜合實(shí)踐項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)查閱資料了解計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，并通過(guò)綜合性實(shí)踐項(xiàng)目融會(huì)貫通所學(xué)內(nèi)容。”身為課程負(fù)責(zé)人的計(jì)科院本科教學(xué)副院長(zhǎng)萬(wàn)波教授介紹道。
實(shí)際上，團(tuán)隊(duì)對(duì)于這門課程的“混合式”改革最早可以追溯到2013年，在校級(jí)公共課題組成立后，計(jì)科院第一時(shí)間將成熟、領(lǐng)先的經(jīng)驗(yàn)做法推廣到全校，一改傳統(tǒng)的理論考試和手寫(xiě)程序，取而代之的是在自主研發(fā)的在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)上進(jìn)行機(jī)試，以期最大限度的反映出學(xué)生課程學(xué)習(xí)的真實(shí)成效。這套系統(tǒng)也是學(xué)校數(shù)字化智慧教育系統(tǒng)的早期雛形。
創(chuàng)新是一門課程生命力的源泉。除了擁有鮮明的“混合式”課程特色，計(jì)算機(jī)導(dǎo)論與程序設(shè)計(jì)還極具創(chuàng)意的將競(jìng)賽元素引入課程中來(lái)�！霸缙诘母�(jìng)賽元素引入是針對(duì)試點(diǎn)班，因?yàn)槲冶旧硪彩菍W(xué)校程序競(jìng)賽基地的負(fù)責(zé)人，我們讓學(xué)校競(jìng)賽基地里那些國(guó)賽獲獎(jiǎng)的學(xué)生給試點(diǎn)班學(xué)生進(jìn)行競(jìng)賽相關(guān)的基礎(chǔ)和算法方面的培訓(xùn)。到了2022年，這門課程變成了4.5個(gè)學(xué)分，正式增加了8個(gè)學(xué)時(shí)競(jìng)賽方面的培訓(xùn)。”對(duì)于課程的競(jìng)賽化改革，萬(wàn)波介紹道。
成功路上往往荊棘遍布，課程改革路上也有諸多不易。在課程的建設(shè)初期，萬(wàn)波帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)，后期實(shí)踐中，引入云計(jì)算技術(shù)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)集群，先后解決了系統(tǒng)兼容性和靈活性的問(wèn)題，開(kāi)始在全校投入使用。然而，相對(duì)于計(jì)算機(jī)中心每批次最多900人使用的資源現(xiàn)狀，每年5000人左右的課程考核又成了團(tuán)隊(duì)面臨的新難題。為此，團(tuán)隊(duì)每年都要出6套題，每套題又包含4-5個(gè)具體題目以適應(yīng)不同層次的考核需求。但是萬(wàn)波和課程團(tuán)隊(duì)對(duì)這樣的“辛勞付出”絲毫沒(méi)有抱怨，反而更多將關(guān)注點(diǎn)放在課程競(jìng)賽化改革的優(yōu)勢(shì)建立上，“很多后續(xù)的專業(yè)課都會(huì)跟今天的競(jìng)賽內(nèi)容有關(guān)，涉及到編程能力和算法，尤其是對(duì)于計(jì)算機(jī)大類后面要學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)等等，都需要用到比賽中鍛煉的編程能力和掌握的基本算法。如果后續(xù)參加國(guó)際競(jìng)賽，這些在競(jìng)賽實(shí)踐中的鍛煉和經(jīng)驗(yàn)會(huì)讓學(xué)生上手得更快。在保研的時(shí)候，參加過(guò)競(jìng)賽并獲獎(jiǎng)的同學(xué)會(huì)更容易被優(yōu)先考慮錄取。對(duì)于普通學(xué)生而言，在熟悉了這個(gè)模式之后，對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)也會(huì)有很大的幫助。”萬(wàn)波說(shuō)道。
課程的創(chuàng)新不只在競(jìng)賽化的考核方式上，也體現(xiàn)在其授課內(nèi)容本身，“正如課程名稱表述的那樣，‘導(dǎo)論與設(shè)計(jì)’，導(dǎo)論是理論基礎(chǔ)，先充分的了解圖靈機(jī)的原理、數(shù)字編碼的原理……然后通過(guò)設(shè)計(jì)作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)專用圖靈機(jī)并編寫(xiě)一個(gè)圖靈機(jī)模擬程序，類似的還有‘1個(gè)案件6位嫌疑人’的邏輯分析等，借助這些創(chuàng)新式的方法和案例就實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的前后貫通，把人的思維與計(jì)算思維融合，形成理論到實(shí)踐的閉環(huán)。”萬(wàn)波說(shuō)道。
此外，課程在與業(yè)界的融合實(shí)踐上也有獨(dú)特的思路，“我們這個(gè)課每年都有兩次企業(yè)講座，請(qǐng)到華為的工程師來(lái)給學(xué)生講授將來(lái)工作會(huì)碰到的一些編碼規(guī)范性問(wèn)題和代碼安全性問(wèn)題�！比f(wàn)波介紹道。同時(shí)，課程團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)新性地引入了華為鯤鵬通用計(jì)算平臺(tái)，既鍛煉了學(xué)生跨平臺(tái)的研發(fā)能力，也提升了學(xué)生解決問(wèn)題的能力，“我們希望學(xué)生提前去了解我們國(guó)家在這方面所做的努力，同時(shí)我們也有很多學(xué)生會(huì)去華為工作，如果能夠提前熟悉華為提供的這些平臺(tái)，工作的時(shí)候就可以更好地融入企業(yè)�！比f(wàn)波解釋道。
“1.01的365次方是多少？”“0.99的365次方又是多少？”
一年有365天，每天多做一點(diǎn)就是1.01，看起來(lái)只比1多一點(diǎn)，但如果求它的365次方，結(jié)果將會(huì)是一個(gè)很大的量級(jí)變化。如果每天都比別人多做一點(diǎn)，量變引起質(zhì)變，個(gè)人能力最終會(huì)有一個(gè)明顯的提升。
“我們?cè)谥v循環(huán)的時(shí)候，會(huì)引導(dǎo)學(xué)生感悟重復(fù)的去做一件事情，并且每次多做一點(diǎn)的積累與收獲�！痹谡劦礁鶕�(jù)C語(yǔ)言知識(shí)點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生體悟人生哲理時(shí)，萬(wàn)波介紹道。
同時(shí)，課程團(tuán)隊(duì)也非常重視對(duì)學(xué)生家國(guó)情懷的培養(yǎng)，“中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)設(shè)立了一個(gè)CCF歷史記憶認(rèn)定委員會(huì)，我們也在這個(gè)組織里，它就會(huì)挖掘整個(gè)中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展的歷史，我國(guó)是從上世紀(jì)50年代開(kāi)始發(fā)展計(jì)算機(jī)，老一輩科學(xué)家們做了很多工作，有一些標(biāo)志性的事件和重大成果，這些對(duì)于學(xué)生去了解中國(guó)的計(jì)算機(jī)的發(fā)展是非常有利的，我們也考慮把這些資源引入到導(dǎo)論課里去，讓學(xué)生們明白，課堂上不光是要關(guān)注老師在講授什么知識(shí)，更多的是思考自己將來(lái)要成為一個(gè)什么樣的人，這個(gè)很重要”，萬(wàn)波說(shuō)道。
憑借優(yōu)質(zhì)的內(nèi)容、創(chuàng)新的模式，西電計(jì)算機(jī)導(dǎo)論與程序設(shè)計(jì)先后獲評(píng)2021年陜西省線上線下混合式一流本科生課程，團(tuán)隊(duì)4位老師獲本科優(yōu)質(zhì)教學(xué)獎(jiǎng)，并獲批西電-華為“智能基座”產(chǎn)教融合協(xié)同育人基地金課，自編教材獲計(jì)算機(jī)教育學(xué)會(huì)優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)。同時(shí)，課程也成為教育部的優(yōu)質(zhì)示范觀摩課，吸引來(lái)自39所大學(xué)的95人聽(tīng)課，推動(dòng)了編程能力培養(yǎng)新模式在全國(guó)范圍內(nèi)的應(yīng)用。萬(wàn)波作為課程負(fù)責(zé)人還在陜西省計(jì)算機(jī)教育學(xué)會(huì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式學(xué)術(shù)研討會(huì)暨2021年CCF未來(lái)教育峰會(huì)上做了題為“AI賦能+競(jìng)賽引領(lǐng)的編程能力培養(yǎng)”的報(bào)告。
談到課程的未來(lái)，萬(wàn)波表示，“我們課程教材方面會(huì)參考教育部‘101計(jì)劃’新形態(tài)教材的模式，匯聚課程團(tuán)隊(duì)多位老師的力量，讓各板塊內(nèi)容上最優(yōu)秀的老師寫(xiě)自己最擅長(zhǎng)的章節(jié)，努力把最好的東西去呈現(xiàn)給學(xué)生。同時(shí)，隨著生成式人工智能技術(shù)的不斷成熟，課程組在人工智能賦能教學(xué)方面開(kāi)展了探索，目前已經(jīng)形成了兩項(xiàng)輔助工具。基于知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)資源檢索能夠根據(jù)知識(shí)點(diǎn)，檢索到講解該知識(shí)點(diǎn)的視頻片段，有效輔助教師利用往年錄播課程建課，提高學(xué)生課后學(xué)習(xí)效率。個(gè)性化編程輔導(dǎo)系統(tǒng)基于大語(yǔ)言模型開(kāi)發(fā)，采用開(kāi)放式問(wèn)答模式自動(dòng)標(biāo)記程序問(wèn)題，給學(xué)生提供全天候在線編程輔導(dǎo)。課程本身在不斷發(fā)展，經(jīng)過(guò)一兩年可能有更多變化，希望這門公共課能夠給覆蓋到的全校90%的學(xué)生開(kāi)一個(gè)好頭，打好基礎(chǔ)，按照學(xué)�！⒄Z(yǔ)不斷線，編程能力不斷線’的要求，讓學(xué)生們?cè)诖髮W(xué)四年乃至更遠(yuǎn)的將來(lái)都能具備一個(gè)穩(wěn)固、扎實(shí)的編程動(dòng)手能力�！�
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