從“教育部－英特爾精品課程”評審看大學對多核技術的課程改革

一、精品課程設計背景

從1998年至2006年以來，中國的高等教育迅猛發展，基本滿足社會經濟發展對教育的需求，促進了高等教育自身的發展。高等教育面臨的基本矛盾，是人民群眾不斷增長的對高等教育的需求，與教育供給，特別是優質教育資源供給不足之間的矛盾。目前教育投入不足，教育基本設施和教師隊伍還遠遠不適應現代化教育的需要。因此，提高教育質量是關鍵，需要樹立科學的質量觀，形成評鑒教育質量的新思路、新途徑；構建提高教育質量的新機制；深化教學改革，以教育的信息化帶動教育的現代化。特別是把教育信息化作為提高教育質量的新手段，注重在教育規模不斷擴大的同時保障教育質量。

教育部推出了精品課程，以提高人才培養質量為核心，以科研與教學緊密結合為突破口，以信息化技術為手段，以加強思想文化素質為基礎，以提高學生的國際競爭能力為重點，整合教學改革成果和優質教學資源，促進學生自主學習，改革不合理的機制與制度，促進地方和高校對教學工作的投入。

精品課程的建設目標是五年建設1500門以基礎課和技術基礎課為主的國家精品課程，建立起各門類、專業的校、省、國家三級精品課程體系。目前已經批準國家精品課程1139門。其中，普通本科高校和高職高專院校1108門，按照分類體系，本科的13個一級學科類的課程分布情況為：哲學8門；經濟學37門；法學29門；教育學25門；文學73門；歷史學15門；理學172門；工學268門；農學52門；醫學95門；管理學62門；文化素質類課程14門；“兩課”類課程16門；高職課程242門。此外，還有軍隊院校國家精品課程31門，并由此累計帶動起省級精品課程超過5600門。據統計，2006年1至12月份，全國高等學校精品課程建設工作網頁的日均訪問量超過10.06萬人次。國家精品課程資源共享系統網站2006年全年（217門課程）日均點擊64.3萬次。

在教育部與英特爾中國大學合作部的協力推動下，2006年教育部與英特爾共同簽署未來五年合作備忘錄，根據安排2007年教育部與英特爾合作實施了“教育部-英特爾精品課程”建設項目。

教育部推出的精品課程在體系上已經非常完善，如何在現有的精品課程體系之外，進一步推動課程建設，是擺在我們面前的問題。

通過仔細研究，我們發現在精品課程設計中，學科分布不平衡，尤其是計算機學科，由于技術更新速度太快，開設課程滿五年的專業課程才能評精品課程，有可能導致課程的老化與過時。

另外，新興信息技術課程的建設經費還存在缺口，例如最新推出的多核計算機，如果高校去構建一個四核計算機的實驗室，需要的經費投入是相當客觀的。如何讓第一線的教授們能迅速掌握新技術（包括硬件與軟件），這是對計算機學科精品課程教學設置的一個挑戰。

二、2007年教育部-英特爾精品課程選題

針對IT領域知識更新快速的特點，“2007年教育部-英特爾精品課程”選擇了最新的多核技術為切入點。眾所周知，多核處理器技術是當前高性能微處理器系統發展的主流趨勢。以Intel為代表的國際主流微處理器廠商于2005年起，已成功推出了多款雙核和四核微處理器系統，應用領域也從高端服務器向桌面系統延伸。2007年2月展示了80核的計算機，按照英特爾的技術路線圖，三年后的主流計算機可能是128-144核，這對計算機系統技術產生巨大的沖擊。

在Intel等公司的大力推動下，多核技術的發展已經超出人們的預期想象，多核技術將帶來業內硬件和軟件設計理念和方法上一系列的更新和變革，多核時代的到來無疑揭開了計算機發展歷史的新篇章。如何充分發揮多核處理器的性能優勢，已經成對當前軟件產業的重要挑戰。

多核的出現就意味著以前單純比拼處理器主頻的時代已經過去，將更強調多個任務的并行處理能力，而不是以前所追求的單任務處理能力。充分利用多核技術顯得尤為重要，這其中有三個步驟：更新、提高效率以及優化軟件。首先是更新處理器，然后充分利用多核技術，來提高電腦平臺的效率。采用多處理器的服務器已推出多年，多數軟件可充分利用附加的處理器、多軟件線程以及多任務計算環境，多核技術為未來的發展進一步增加高性能和可擴充性。第三步是軟件優化。將多核技術作為一種無需增加功耗與熱量，就可獲得更高性能的有效方式。這些迫使在多核環境下的軟件研發向并行化方向進行。

在傳統的軟件設計方法教學中，還沒有課程能充分指導學生掌握多核處理器軟件設計的方法，這直接制約了多核處理器應用的普及和深入。因此，將多核技術納入課程體系具有相當的重要性和緊迫性。由于學生就業有“滯后性”的特點，而教學設計必須具有“前瞻性”，所有多核相關課程的開展也是現實的必然。

由于多核引入課程體系有兩種方式，一種為單獨開設課程，一種為改造現有課程體系，因此在設計本精品課程，將申報范圍分為兩類：

●計算機基礎類

●應用實踐類課程

計算機基礎類為改造原有計算機課程體系中的內容，引入最新的多核技術。考慮到目前以下課程與多核最為緊密，因此選擇這些課程計算機基礎類重點支持的課程，其課程為：微處理器系統、計算機體系結構、計算機組成、微機原理、操作系統、編譯技術。

計算機基礎類課程往往有很長時間的教學歷程，因此要求這些課程在高校已經開設三年以上。

應用實踐類課程是指新開設或者擬開設的多核課程，因此對該類課程開設的時間歷程未做限制，鼓勵各高校積極應對新技術的發展，迅速引入多核技術。這一類課程重點支持多核應用系統開發實踐、多核程序設計、并行計算原理與實踐等內容的課程。

三、精品課程評審設計

精品課程評審的主要目的是支持高等學校信息技術課程建設，促進信息產業先進的技術和理念與高校相應課程建設緊密結合，提升我國信息技術人才的市場競爭力。

本次“教育部-英特爾精品課程”鼓勵各課程在建設精品課程，提高教學質量的同時，引入先進的技術。評審指標主要由兩部分組成，一部分考核的是課程本身是否符合精品課程的要求，從教學的環節對課程進行評分，另一部分是從課程是否已經與將會引入了先進的技術內容來評判。

對于做IT的教師而言，2005年推出的多核已經不是新鮮事了，若是不能將自己的新知教會學生，只教育學生若干年前的計算機系統，顯然對不起高校的社會責任。我們需要為社會輸送更多的復合型與計算機專業技術人才。

評分總體指標包括了教學隊伍、教學內容、教學方法與手段、網絡資源、課程推廣情況、課程特色等，并進一步細化獲得了完善的評分標準。

在教學內容、教學安排上突出了是否及時把學科最新發展成果和教改教研成果引入教學，課程內容是否既包含經典基礎理論又及時反映最新的發展與應用。在教學實踐上突出了是否重視動手實驗，能否發揮主流硬件的能力。

四、大學對多核課程的響應情況

大約40門課程申報本次精品課程，其中75%為計算機基礎類課程。

引入多核技術的課程以計算機組成與體系結構方向為最佳，能介紹計算機硬件基礎的過程中，深入淺出地介紹雙核硬件與相關的技術。微機原理與嵌入式課程也是眾多高校的關注點，原來的教學大綱大部分是面向奔騰三或奔騰四，較為容易的轉到雙核Core 2平臺上。操作系統也是一門較容易集成多核內容的課程，尤其是多核處理器調度、多線程等技術，都緊密結合了現有硬件平臺。

實踐類課程大多都是單獨開設的多核課程、并行計算課程，基本上能夠單獨開設這些課程的高校，對多核技術的把握都能恰到好處，設計的教學大綱、教學計劃都能非常貼切地介紹現階段應用多核進行程序設計的方法，能有效地訓練學生的動手能力。目前開設實踐類課程的專業，還局限在計算機與軟件專業，還沒有普及到自動化、電子工程等其他專業。

很多高校在實驗室建設方面高瞻遠矚，早在2006年就認識到多核將會是主流，去年就建設了多核的實驗室，大部分的規模是100臺雙核計算機，為課程的開展創造了實驗環境。

高校除了在硬件上投入以外，還積極在師資培養上進行投入，大部分高校都派出老師參加多核方面的師資培訓，有力地保障了課程開設的人員與梯隊。

多所高校針對多核編寫相關的教材，顯示出大學教授們的前瞻性很強。由浙江大學等五所高校合作編寫的《多核程序設計》教材，將于今年7月由清華大學出版社出版，也將會補充目前教材方面的不足。

五、總結

通過精品課程的評審，有效地推動了我國計算機專業課程的現代化，更加貼近最新的技術領域。

多核課程的開設，國外與我國都是同一起跑線，基本上是2006年開始進行多核專業課程的教學，其教學計劃、大綱都有待商榷。國內較多高校對開設多核課程內容進行了深入的剖析，將來一定能在國際計算機教育領域貢獻力量。