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計算所與國科大喜獲SIGCSE會議論文錄用,科教融合再添碩果
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  日前,中科院計算所計算機體系結構國家重點實驗室及中國科學院大學計算機與控制學院喜獲第50屆ACM計算機科學教育大會(ACM Technical Symposium on Computer Science Education,SIGCSE)長文錄用通知。文章題目為“Computer Organization and Design Course with FPGA Cloud(使用FPGA云平臺開展計算機組成原理課程教學活動)”。作者包括張科、常軼松、陳明宇、包云崗及徐志偉五位老師。會議將于2019年2月27日至3月2日在美國明尼蘇達州明尼阿波里斯市召開。

  作為國際上歷史悠久的計算機科學教育領域旗艦會議,ACM SIGCSE自1970年第一屆召開就始終處于計算機科學教育與教學方法研究的國際前沿水平。此次論文錄用是中科院歷史上首篇ACM SIGCSE長文,并且五位作者均同時擔任計算所科研與國科大本科一線教學工作,這體現了中科院持續推進獨具特色的科教融合辦學體制和培養模式、深耕本科教學、實現高等教育內涵式發展的最新成果。

  本次錄用的論文介紹了教學團隊在國科大本科生《計算機組成原理》理論和實驗課程中的教學思路和教學方法,并圍繞計算所自研FPGA云平臺在相關教學活動中起到的獨特作用和教學效果展開詳細論述。作為一種硬件現場可編程門陣列芯片,FPGA可以用于硬件邏輯模塊(如組成原理實驗課中的單周期處理器)開發與調試。有條件的國內外高校課程已開始使用此類硬件板卡進行計算機系統方向的實驗課程項目。為進一步提升實驗項目開發的敏捷性、降低學生在硬件環境搭建和調試的復雜度,國科大教學與科研團隊結合學術及工業界主流技術發展趨勢,從2013年開始進行FPGA及云計算平臺技術積累,歷時五年成功研制了一套面向計算機系統能力培養需求定制的FPGA云平臺。相比傳統組成原理實驗課程中使用軟件仿真或本地FPGA板卡開展課程實驗的教學模式,FPGA云平臺可以更好的達到預期教學活動目標,不僅方便學生隨時隨地開展實驗項目,教師亦可對學生代碼進行快速審閱和線上輔導。經過授課教師與同學們在云平臺使用過程中的閉環反饋與調試優化,基于FPGA云平臺的敏捷開發流程得到了同學們的廣泛認可,不僅提升了同學們的計算機系統能力和軟硬件編程能力,還極大增加了同學們對于計算機系統知識及相關科研方向的濃厚興趣。以2018年春季學期92位同學的匿名調查結果為例,除45.7%的同學始終對計算機系統方向感興趣之外,34.8%的同學開始喜歡上了計算機系統類別的課程。尤其值得注意的是,通過組成原理課程學習與實踐的個別優秀本科生已初步具備參與計算機系統相關科研項目的能力,這也體現了新的教學方法對于培養低年級本科生科學研究素養的潛在作用。

  作為計算機教育領域規模最大的國際學術會議,ACM SIGCSE近年來的參會人數規模均超千人,2018年達到了創紀錄的1661人。會議涵蓋從K-12、本科到研究生等多方面的計算機科學教育研究工作學術報告和教育教學產品展覽。據悉,SIGCSE會議歷史上僅有三篇來自中國大陸第一作者的長文(Full Paper)。希望通過本次論文發表,進一步促進國科大和國內外兄弟院校的教學研究與合作交流,形成具有科教融合鮮明特色的計算機系統類教學理念和教育體系。


圖1. 一臺面向計算機組成原理課程教學與實驗的FPGA云平臺服務器
(服務器上蓋打開狀態,內含32塊FPGA硬件板卡)


圖2. 授課教師遠程登錄FPGA云平臺開展教學活動


圖3. 同學們遠程登錄FPGA云平臺開展課程實驗項目

 
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