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教育部骨干教师培训课程设计-多核技术
浙江大学计算机学院,陈天洲 , 教育部高教司理工处,刘苏明
 
摘 要: 青年骨干教师是推进教师队伍建设,是推动大学教育发展的重要力量。教育部举办高校青年骨干教师高级研修班,以提高青年骨干教师的业务能力和学术水平。教育部认识到多核技术师资的匮乏以及多核技术推广的迫切性,批准了面向教学与面向产学研的多核技术高校青年骨干教师高级研修班,以期能够由此推广多核技术与多核教学经验,从而能够推动中国多核技术的发展。
关键词: 多核;骨干教师;培训
  1. 计算机课程体系与知识点更新快速
    计算机学科是目前大学课程体系中学科发展最快的方向。计算机知识日新月异,更新换代十分迅速,不但软件知识更新换代快,硬件方面更是迅速,尤其是近年来硬件的更新升级速度超越了软件。

    随着未来日益增长的计算需求,处理器的性能提升已不能寄希望于主频的提高,那将会使功耗、成本上升,但是性能提升幅度却较有限,因此处理器从提升主频改向到向着多内核发展,双核及多核成为当今计算技术的发展趋势。

    国内外很多研究和产品都已经逐渐转向了多核处理器。在研究方面,各大芯片厂商尤其是IBM早已就多核技术展开研究,提出了各自的多核处理器体系框架。IBM推出了CELL异构多核处理器体系框架,并且已经在PS 3中得到了应用,这是一种典型的异构多核系统,一个主核加上8个辅核,提供高速的运算能力。SUN公司推出了OpenSPARC T1开源的多核多线程平台,是一个8核,每核提供4线程的处理器。通用PC处理器方面,Intel率先推出了Pentium D同构双核处理器,AMD的双核处理器、Intel的酷睿2、Intel的四核都相继推出。以X86为基础的多核桌面处理器以多个完全一致的处理器核集成在CPU内,区别在于L2 Cache共享。

    由于多核已经推进到桌面与服务器,单核处理器即将退出历史舞台,基于多核处理器平台上的软件体系研究也正在进行。但是至今没有合适的多核程序设计语言与设计方法,主要是沿用了SMP上的软件设计方法进行程序设计,这也使得以往不为重视的并行程序设计与多线程程序设计成为重要的软件设计手段。

    多核技术的发展使得大学计算机的教育面临新的问题:在多核技术的影响下,计算机体系结构、操作系统、编译技术和应用软件的编程模型都发生了较大的变化,大学计算机的教学需要做出针对性的变化。国外的高校例如美国麻省理工学院、乔治亚理工学院等已经开始设置多核课程,新增课程或修改原有课程的教学内容,以适应多核计算技术带来的变化。

    为了适应多核计算技术的发展,开展多核教学需要在教材、教学内容、教学计划和教师培训等方面做出相应的变化。此前教育部联合英特尔公司推出了“教育部-英特尔精品课程”,支持了一系列与多核课程相关的精品课程建设项目,推动了我国高校对课程引入多核内容。另外,教育部开设了“高校青年骨干教师高级研修班”计划,能有效地对高校教师进行多核技术培训,从而促进国内多核教学的发展,推动国内多核技术的进步。


    1 收稿日期: 2007-09-3
    作者简介 : 陈天洲(1970-),男,浙江,博士,教授,主要研究方向:计算机系统结构、嵌入式系统。

  2. 计算机培训现状
    由于计算机科学属于更新快速的一门学科,仍然在不断的快速发展当中。对于计算机行业的从业者来说,就会面临涵盖了计算机发展日新月异,计算机技术的发展。计算机技术的发展日新月异,从而使得计算机专业的知识覆盖面广,更新速度快。计算机技术的培训应运而生,可解决大学的师资培训,以及企业员工再培训。

    目前,国内主要的计算机培训是面向认证考试、技能培训。认证与资格考试主要包括了由国家推广的认证考试与各大型的IT企业推广的认证考试。技能培训这是由培训机构主办的为了提高受训者计算机技能、增加就业能力的培训。目前主要的计算机培训有:

    • 国家推广的认证考试
      • 全国计算机等级考试。考试教育部考试中心(原国家教委考试中心)于1994年推出了全国计算机等级考试,用来测试应试者计算机应用知识和能力。
      • 计算机专业技术资格(水平)考试。由人事部、信息产业部共同负责,实行全国统一大纲、统一试题、统一标准、统一证书的考试办法。
    • IT企业的认证考试
      • 微软认证专家考试。是微软公司推出的计算机高级技术人员认证考试,内容科目具有很强的针对性,都是针对微软各个不同阶段的不同产品。
      • IBM认证。IBM全球专业认证项目自1996年正式引入中国高校至今已有11年了。11年来,IBM已资助了86000多人次的学生参加了IBM全球专业认证,60000多人次的学生获得了IBM DB2, WebSphere, Lotus Domino, E-business及IBM eServer系列的全球专业认证证书。
      • 思科认证。由思科公司推出的网络相关的认证,主要针对的是思科公司生产的路由器等网络设备的认证。
      • Adobe认证。由Adobe公司授权,面向Adobe系列软件进行培训、考试和认证。
      • Intel培训认证。由Intel公司授权,主要是基于Intel处理器的软件等的培训认证。其中,Intel同时提供了相关培训的教师的培训的服务。
      • 其他的IT企业认证还包括了Autodesk,Oracle,中兴等公司的培训认证
    • 技能培训
      • 这一类的培训机构很多,主要面向两类人群。一是在岗人员的计算机应用培训;一是准备从事计算机行业人员的技能培训。

    从前述的各种培训可以看出,几乎所有的现有培训都是以技能培训、认证考试为中心,面向的是成熟的计算机技术。尽管这些培训为推动计算机技术的发展和应用起到了重要的作用,然而对于大学的计算机教学来说,作用却非常有限。

    大学计算机教育的特点是应用性与研究性的兼顾。对于本科教育,以应用为主兼顾计算机前沿技术的了解,而对于研究生教育来说,则是立足研究,有所创新。这就要求大学教师不但要具备一般的计算机技术,也能够了解与掌握计算机前沿技术,从而能够更好的进行大学计算机的教学与研究工作。因此,教育部推出了高等学校“高层次创造性人才计划”。

  3. 教育部高等学校“高层次创造性人才计划”
    大学教育的一个重要方面是教师的素质,大学教师的学术能力、教学能力是决定大学教育质量的重要因素之一。而这些能力的培养除了依靠大学与教师之外,有组织的全国范围的教师培训与研修能够起到重要作用。通过教师培训与研修,能够促进高校教师交流,推动新技术的发展。

    为了达到上述目标,教育部开展了高等学校“高层次创造性人才计划”,目的就是对大学教师继续培训。其培训形式有八种,如下所示:
    1. 高校青年骨干教师高级研修班
    2. 高等学校青年骨干教师国内访问学者项目
    3. 骨干教师进修班
    4. 国内访问学者
    5. 岗前培训
    6. 高级研讨班
    7. 短期研讨班、讲习班
    8. 单科(课程)进修

    这些培训进修其中分为三类,第一类是教师基础上岗培训,一般由学校组织进行;第二类是教学类培训,包括1、3、8,针对教师对教学方面进行培训;第三类是科研讨论,包括2、4、6、7主要是教师进修,面向科研进行讨论。

    在第二类中,“高校青年骨干教师高级研修班”是教学培训中面向骨干教师的培训,是教育部主办,能够充分调动全国范围内的优质教学资源,对高校教师组织起来进行培训。

    “高校青年骨干教师高级研修班”是唯一教学类颁发证书的培训进修。培训进修中,一共有两种类型的进修能发放证书,包括高校青年骨干教师高级研修班与高等学校青年骨干教师国内访问学者项目。为了推动大学教师参与“骨干”教师培训进修,该培训有资格发证书,且由教育部高教司与人事司颁发的证书,具有较高的公信力。

    作为“高校青年骨干教师高级研修班”,每次研修班要求至少100骨干教师学员,时间长度至少7天,能有很大的影响范围,能很深入介绍技术发展,使得教师们能够更加深入的进行交流和学习。为此,教育部设置了“高校青年骨干教师高级研修班”,一定程度上是国内高校在师资培训上的导向。

  4. 设置骨干教师高级研修班推动计算机教学跟上多核脚步
    浙江大学是国内最早开展多核教学的高校之一,从2006年开始,浙江大学根据多核技术发展的特点,结合学校计算机教学的实际情况,开设了本科与研究生的多核课程,获得了2007年教育部英特尔精品课程支持。同时组织了多次多核师资相关培训,积累了丰富的经验。

    浙江大学组织编写了国内中文多核教材《多核程序设计》,此书结合了国内五所高校在多核技术与多核教学方面的经验,反映了目前多核程序设计方面的发展状况。全书配备完整的教案、实验代码与实验环境,能够为参与此次研究班的教师提供丰富的教学素材。

    多核计算是一门动手能力和理论要求都很强的课程,需要在课程建设中理论和实践相结合。浙江大学计算机学院对原有的一些相关实验室进行了整合,专门成立了多核实验室。并且通过英特尔捐赠和自己购买,建立了两个多核机房,分别有80台与50台多核计算机及相关软件的实验平台,为培训开展提供了良好的硬件平台。

    多核计算课程教学离不开一批经验丰富的教师。课程小组的任课教师都在多核计算科研第一线从事科研活动,掌握多核计算领域的最新技术和研究前沿。同时,浙江大学多核课程教学组还注重同业界同行的交流,通过与国外高校相关课程教师的研讨和与英特尔资深技术人员的深入交流,使得浙江大学能够为此次培训提供高素质的多核培训讲师。

    与此同时,浙江大学还注重网站建设,开办multicore.zju.edu.cn与multicore.net.cn网站,利用课程小组所依靠的强大教学与科研力量,不断地补充与更新,内容丰富,涵盖面广,专业性强。网站也正在专门为课程开发在线考试系统和题库,可以通过网站的在线考试系统,实时检验自己的学习情况。这将为此次培训提供良好的网络技术支持,同时也将便于在培训结束后各高校教师的交流与合作,有利于此后多核课程教学活动的开展。

    浙江大学于2007年提交了“高校青年骨干教师高级研修班”申请书,认识到目前在理工类课程中开设多核课程的紧迫性。不仅仅需要在计算机、软件以及其他与高性能计算有关的专业开设多核课程,还需要面对所有使用计算机的专业,需要培训各个专业的计算机教师,能使用多核计算机,并充分发挥多核计算机的能力。因此,多核技术的骨干教师培训还分为两个层次,一个是以教学为主的骨干教师培训,一个是以产学研结合的骨干教师培训。以上两个项目均通过了教育部专家的评审,编号为2007-25与2007-65。

    多核技术骨干教师高级研修班由教育部主办,浙江大学承办,目标在于推动国内多核技术教育的发展,传布多核知识,第一次高校青年骨干教师高级研修班多核技术将于2007年11月19日到26日开设,产学研高校青年骨干教师高级研修班多核技术,将于2008年初举办。

    从教育部理工处支持的项目看,支持了两个创新性实验、一个工程教育专业认证考试、一个精品课程建设中教育技术应用、一个信息安全、一个SAP供应链、一个自然地理学野外实习、一个网络测试技术、一个高分子化学、一个普适计算理论、一个多相流参数测量新方法,以及浙江大学的两个多核技术,无不是目前理工方向的热点领域。教育部理工处通过设置高校青年骨干教师高级研修班,一定能带动这些技术领域的师资培训。

    浙江大学举办多核研修班,将与英特尔公司合作,为大学与企业合作牵线搭桥,英特尔公司将在建设联合实验室与大学合作,并会在多核硬件、多核编程软件、调优软件、教材资料等方面与大学开展课程合作。

  5. 总结与展望
    本文分析了目前国内计算机培训方面的特点并指出对于大学教师的培训也应该作为计算机培训的一个重要方面。教育部“高层次创造性人才计划”为高校教师培训提供了一个良好的平台。依托这一平台,浙江大学结合自身在多核教学上的优势,举办多核技术骨干教师高级研修班,希望为计算机教学课程体系在多核技术上的变化提供经验。多核计算技术方兴未艾,大学计算机课程教学需要适应多核计算机的发展与变化,高校教师在多核技术方面需要不断的加强交流,才能使未来的多核课程设计不断的推陈出新。

    参考文献

    1. 中国高等学校教师网, http://www.ccf.edu.cn
    2. 高等学校精品课程建设工作, http://www.jpkcnet.com/