探索“101计划”计算机领域教培模式——日本东京大学的启示

作为教育部着力推进的高等教育创新人才培养战略,“101计划”旨在通过深化本科教学改革,针对如计算机科学与技术等关键领域,培养具有创新精神、实践能力和国际视野的拔尖人才。东京大学作为世界顶尖的研究型学府,在创新实践教育方面拥有丰富的经验。本文通过分析东京大学本科计算机相关专业的教育模式,以期对高校“101计划”建设实施提供更多思路。

大学计算机基础课程中的思政教育

以大学计算机基础课程为例,探讨在工科类课程中加强思政教育的方式方法,并结合具体的案例说明实施过程。

面向特定专业开展计算机课程教学的针对性探索

针对课程改革的需要,以机械设计及其自动化专业的计算机组成原理课程教学为例,提出讲解通用计算机组成原理的同一性主线与讲解现实计算机构造的差异性主线相结合的教学理念,给出整体教学思路规划,并通过多个教学案例系统阐述面向特定专业开展计算机教学的针对性探索成果,希冀能够为更多非计算机类专业的计算机类课程教学提供参考借鉴,最后给出教学方法层面的适应性配合。

相似度检测技术在计算机实验教学中的应用研究

计算机实验教学平台是现代实验教学改革的一个重要内容。然而,在以往的实验教学模式中,仅凭教师检查很难发现学生作业是否抄袭。为了解决此问题,本文将基于数字指纹的代码相似度检测算法应用到程序设计实验教学平台中。实践表明,学生之间的抄袭现象得到控制,教师的评判工作量也大大降低。

物联网全栈人才——一种计算机类专业系统能力培养目标

分析物联网三级层次结构,以技术、功能和数据流向为核心视角阐明物联网的技术脉络;介绍物联网全栈人才的概念,说明物联网技术学习路线,将底层的嵌入式系统开发、网络开发、移动端应用程序开发和Web开发技术进行全流程构建;结合计算机专业课程设置情况,进一步阐明这种人才培养理念的时代性、必要性和可行性;通过真实的教学案例分析,给出一种典型的物联网全栈人才培养示例。

应用牵引与目标驱动式计算机组成原理课程设计刍议

计算机组成原理课程设计是提升计算机设计与实现能力的重要途径。针对以往先要求设计MIPS指令集,后进行编制汇编语言程序验证的问题,提出了以解决上层应用问题牵引下层计算机设计的课程改革,注重目标驱动,采用项目管理的方式建立保障机制。经过多个学期的实践表明,项目完成率得到显著提高,学生CPU设计与实现以及软硬件协调开发能力得到明显提高,扭转了学生畏惧计算机硬件系统设计与开发的心理,为更多硬件类课程设计与实践改革提供借鉴。

以学生为中心的计算机组成原理课程教学改革探索

计算机组成原理课程教学存在原理性内容抽象晦涩、知识内容更新进度缓慢、教学难度大等制约学习效果的问题,该课程是培养设计与实现完整计算机系统综合性能力的基础性核心课程,需不断面向时代发展改革课程教学。提出以学生为中心的教学综合改革方案。在教师教学“过三关”的基础上,即基本功夫关、教学改革关与信息化教学关,从3个层面实施改革方案。从理论知识到物理实现层面,注重开展将理论内容转换为物理实现的教学,做到理论联系实际;从经典模型到现实构造层面,注重开展将经典冯·诺依曼计算机模型转换为现实计算机构造的教学;从线下教学到混合式教学层面,注重开展基于MOOC的混合式教学。

面向系统能力培养的计算机组成原理课程教学内容改革

为了提升学生对计算机组成结构、运行机理和发展动态的认知,提出4个方面的教学内容改革,重点对计算机结构的非封闭性、计算机组成的与时俱进性、原理对现实的关照性和计算机组成与运行的系统性进行阐释,并给出了必要的案例分析。同时,提出要创新教学方法,注重运用案例式教学和翻转课堂教学方法提升教学效果。经过5年多的改革实践,教学改革取得了积极成效,学生的学习成绩、实践能力得到明显提升。

以学生为中心的计算机类专业核心课程的课程思政改革

在介绍“计算机组成原理”课程内容与课程专业教学目标和课程德育教学目标基础上,提出课程思政融入式改革总体设计,对课程改革指导思想和课程改革总体思路进行分析,重点阐释以学生为中心的课程思政贯通式改革基本框架;基于具体教学内容与思政的融合案例,剖析思政融入式教学内容及体系;最后对教学方法与教学形式的适配性改革进行介绍。

计算机体系结构类课程的线上参与式研讨型教学

针对疫情期间开展网络教学的迫切需要,结合计算机体系结构类课程晦涩难懂不易学的特点,提出一种问题导向的以参与式研讨型互动在线课堂教学为核心的特殊类型混合式教学模式,探讨疫情期间按照教学日历如期开课如何开展计算机体系结构类课程教学、如何创新性开展线上线下混合式教学等问题。

具有敏捷教学特点的计算机体系结构类课程教学改革探索

针对新时代对高校教育教学手段的应变要求,提出敏捷教学的改革做法,以计算机组成原理课程在教学模式、教学方法、课程思政、内容更新上的快速迭代为例,阐述具有敏捷教学特色的课程教学改革过程;以嵌入式系统原理课程在疫情期间快速变革教学模式为例,进一步剖析线上教学快速形成网络课堂的改革创新,最后指出敏捷教学对课程质量的提升作用。

面向产业发展和科技进步的计算机组成原理课堂教学改革适应性探索

针对课程建设滞后于产业与科技进步,课堂教学无法适应改革要求的问题,提出面向产业和科技进步的课程建设基本规划,强调要进行必要的课程教学设计,着重进行内容重构和教学方法层面的改革,并以计算机组成原理课程与华为鲲鹏处理器等进行融合式建设为例,阐述课程建设与教学改革的初步探索。

高校计算机专业嵌入式系统课程设计内容规划

针对高校计算机专业实践课程嵌入式系统设计教学内容,从嵌入式应用系统角度出发,分析了嵌入式系统软件工程师构建嵌入式应用系统的主要工作,给出相关嵌入式系统实践教学内容规划。规划依托应用系统整体性,涵盖嵌入式应用系统常用的软硬件设计技术,与嵌入式系统应用模式相匹配,符合嵌入式软件工程师人才培养需要。

工业控制系统安全仿真关键技术研究综述

应对日益严峻的工业互联网安全问题,仿真技术成为网络攻防演练、安全事件追溯分析以及预研技术验证的重要支撑技术。在归纳三类典型的工业控制系统安全仿真平台研究的基础上,着重介绍工控靶场和工控蜜网的关键技术。综述了工控网络和工控组件虚拟化技术,以流量模拟和行为模拟主导的工控靶场构建技术,多个蜜罐互联下的工控蜜网的诱捕技术,以及数据采集和评估技术。最后,阐述工业控制系统安全仿真领域面临的挑战及未来发展趋势。

以物联网为牵引的复杂计算系统设计与开发能力培养

信息技术的快速发展催生了一种复杂计算系统——物联网,其是跨学科专业理论知识与技术应用的综合。具备设计与开发物联网式复杂计算系统能力是计算机类专业研究生的重要培养目标。为此,提出研究生物联网课程教学改革基本规划,从典型复杂计算系统的角度阐述物联网深层次认知、剖析物联网系统开发基本素养、凝练物联网架构;基于物联网典型应用场景,从技术路线的角度提出研究生物联网复杂计算系统设计与开发能力培养技术架构。实施改革后,研究生的综合平均成绩、基础性与综合性实验完成率,以及综合理解能力、设计与开发能力均得到提升。今后将继续加强教学改革力度,培养综合能力强的物联网人才。

面向流程工业系统的关键攻击步骤识别

流程工业系统面临愈来愈多的威胁,基于攻击图的关键攻击步骤识别方法能够主动识别系统威胁,提高系统安全性。然而现有方法未考虑流程工业系统层次结构、工艺执行、事故危害等特征,无法全面准确衡量系统安全情况。为此,提出一种基于混合攻击图的关键攻击步骤识别方法,通过对攻击步骤重要性程度进行排序,实现面向流程工业系统的关键攻击步骤识别。首先,构建混合攻击图识别攻击者可能采取的攻击步骤,克服传统攻击图构建方法对网络可达性的依赖。其次,综合流程工业系统特征量化攻击期望,改进接近和介数中心性指标,以捕捉混合攻击图中的攻击路径信息,同时提出边期望中心性实现节点连接边的重要性度量。最后,改进多属性决策方法实现关键攻击步骤识别。实验分析表明,所提方法能够较全面地识别系统潜在威胁,合理衡量攻击步骤节点及连接边的重要性,有效识别流程工业系统场景中的关键攻击步骤。

构件软件可靠性过程技术

针对构件软件可靠性研究现状以及如何提高其可靠性过程,对其可靠性过程的相关研究进行综述.构件软件可靠性过程的关键问题是在整个生命周期内,以可靠性为核心,不断提高可靠性增长过程,实现可靠性预期要求.文中介绍了构件软件可靠性过程的主要研究问题,对以可靠性过程为核心的基本内容体系结构与技术分类框架进行了描述,并对基本研究支撑元素进行了概括与分析.重点介绍了依据可靠性过程研究内容与技术分类下从可靠性建模、可靠性增长模型、评估、测试资源分配与最优发布、可靠性过程仿真、基于PCM(Palladio Component Model)的可靠性技术等六个方面进行了技术分类评述,在分类评述中,对技术成果进行了深入讨论并选取典型模型进行剖析和归一化分类.最后还指出,未来还需要在复杂不完美环境下结合非参量求解方法、容错体系结构与硬件系统构件化研究、集成化的可靠性建模表示与分析等方面,深入开展一些研究工作.

智能化医养融合服务平台关键技术及应用研究

近年来,我国医疗健康和养老服务行业存在资源结构不平衡、医养服务智能化水平低、跨域协同难等问题;同时,缺乏应对重大疫情与突发公共卫生事件的信息化体系与机制。针对上述问题,本文基于大数据、人工智能、物联网、服务计算等新一代信息技术,通过服务模式、服务匹配、医养大数据治理、智能化诊疗服务与智能化辅助诊断机器人等关键技术创新以及智能化医养融合服务平台的研发,通过“互联网+医疗健康”和“互联网+养老”服务体系的深度智能化协同,实现了医疗健康与养老服务的深度融合,解决了医养服务资源整合难、多源多模态数据与异构系统治理难、全流程全周期智能辅助诊疗以及医养融合服务供给难等挑战性问题。

基于HL7的电子病历关键信息抽取技术研究

结合HL7(Health Level Seven)标准的数据存储特点对目前电子病历的内容和结构进行了深入分析,提出了医疗信息五元组模式,以及更为细化的二元组和语义类描述,并在此基础上提出了模式泛化、模式获取、医疗信息自动抽取等一系列算法.通过实际312份住院病历数据下的实验表明,系统在查准率与查全率方面,获得了较好的结果,而且由于有自动学习的特性,随着训练语料的增加,系统的整体性能表现将更加优异.

ARP欺骗攻击的检测及防御技术研究

局域网中攻击者利用ARP欺骗对网段内主机进行攻击,严重威胁着局域网的安全。本文通过对攻击者常使用的监听、截获和恶意攻击等ARP欺骗方法的分析,对基于ARP欺骗原理的匹配IP法、数据帧检测法、Echo时间法、ARP应答分析法和工具软件检测法等检测方法进行总结,提出制定ARP缓存更新策略、利用交换设备进行控制等多种防范ARP欺骗的策略,并提出了一种新的防范ARP欺骗算法,从而达到拒绝ARP欺骗、保护网络安全目的。