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■本报记者 韩扬眉
“当前，我们在计算机教育领域有两个痛点。一是中小学信息化课程基本成为‘微软培训班’；二是我国2000多所高校都有计算机专业，但大多是教学生怎么用计算机，而非教怎么造计算机。我们需要改变。”近日，在2022年信息技术自主创新高峰论坛上，龙芯中科技术股份有限公司（以下简称龙芯中科）董事长、中科院计算技术研究所研究员胡伟武直言。
高端芯片、操作系统、人工智能关键算法、传感器……信息技术应用创新产业（以下简称信创产业）亟待实现自主可控，这也是打破信息技术领域被掣肘的关键。“从教育做起，培养系统能力专业人才”，是此次论坛上不少专家学者和企业界人士的共同心声。
自主可控需要建设安全生态
计算机教育革新，需先从当前信创产业新形势谈起。
如果把电脑上的Windows系统或OS系统换成国产系统，你愿意吗？事实上，用户是否愿意，不仅是系统本身能否运行的问题，更涉及其是否有完善的软件生态的问题。
“发展自主可控技术，保障信息技术产业底座安全，不仅是发展问题，更是生存问题。”中国工程院院士郑纬民指出，要组建创新生态联合体，以自主芯片为核心底座，以硬件设备、软件系统为中流砥柱，充分发挥企业的整体效能，共同打造我国自主可控的安全生态产业链。
我国信创产业与过去相比发生了巨大变化，也面临着诸多新难题。胡伟武提到，当前，性能、供应链和软件生态是信创产业的三大难题。
“CPU和操作系统已经实现自主化，但还有比两者更底层的关键核心技术容易被‘卡脖子’，即软件生态。”先进性、自主性和兼容性，则是国产操作系统软件生态需要突破的难关。“我们要把自主研发的优势转化为性价比和软件生态的优势。”胡伟武说。
具备解决复杂问题的系统能力
南京航空航天大学计算机科学与技术学院院长陈兵提到了一个现象：企业招员工、高校招研究生，面试官或老师们总会有一种“模糊”的感觉，这名学生不太合适，但这种不合适常常难以表述。“从表面上看，就是学生难以解决复杂的工程问题。”
在陈兵看来，现代计算机工程的发展趋势是综合化、智能化、软件定义化和网络化，使得系统软件整体规模急剧增加，从原来相对封闭孤立走向开放，从而对人才提出了挑战。“这些挑战需要学生具备系统能力。”
究竟何为系统能力？陈兵给出了答案，即学生理解计算机系统的整体性、关联性、层次性、动态性和开放性，掌握计算机软硬件协同贯通工作及相互作用的机制，综合运用多种知识与技术完成全系统开发的能力。
“计算机系统能力培养成为国内计算机专业最具影响力的教育教学改革热点问题之一。”清华大学计算机科学与技术系副主任武永卫指出。
武永卫表示，培养系统能力应该从自主技术与实验教学两方面进行拓展和深化。首先，应该更重视技术体系的全面性，且有必要与国产自主技术紧密结合。其次，必须以实验教学为主要突破方向，如果没有合理有效的实验实训能力培养，就无法落地。
中科院计算技术研究所研究员、中国科学院大学博士生导师张福新对此有深刻体会。他建议，教学内容上引入自主生态、产业前沿和工程实践思维，实践上对接相关实验平台，以及实际解决方案场景，让学生得到面向整个产业生态体系的完整培养。
陈兵指出，信创产业新形势要求全产业国产替代，突破软件核心“卡脖子”问题，学生培养的思路也随之有了新变化，特别强调要和政府、企业、科研院所深入沟通、协同育人。
“协同育人模式除了合作模式的变化外，主要是将人才培养方案融入进去，在培养目标、毕业要求、课程体系、师资队伍等方面进行校企深度融合。培养方案根据行业发展需求、技术演化趋势，最终实现信息产业驱动的人才培养。”陈兵说。
由浅入深的教学模式
今年11月，教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会规划教材正式启动，旨在深化产教融合，促进信息产业人才培养和产业需求衔接，建设国产自主核心技术生态。
武永卫介绍，系列教材基于国产自主指令系统，总共有7门计算机专业核心课程，预计在2023年陆续完成全系列教材出版。该系列教材均为不同高校与龙芯中科合作编写，覆盖了汇编语言、计算机组成与操作系统、编译原理等计算机专业核心课程教材，内容侧重于教学实操。
西北工业大学计算机学院智能计算系统系主任张羽负责编写操作系统内核部分。他指出，操作系统发展存在周期律，每20年左右出现一次跨越式的发展机遇。当前我们正进入人机物三元融合时代，需要新的操作系统。“面向绝大多数零基础学生，使他们不再畏惧操作系统内核构建。”
这是一个由浅入深、层层递进的教学模式。首先鼓励学生构造一个小型操作系统内核，让学生尽快直观感受到内核运行，在操作中有成就感。此外，帮助学生建立操作系统内核框架思想和内核工程化思想，由简单到复杂，逐步分阶段、分层次去优化。
南开大学计算机学院教授宫晓利介绍，我们试图从应用程序开发人员的视角，来理解操作系统的角色和作用。具体来说，从一个简单的应用程序开发任务开始，通过不断迭代丰富其功能，最终完成一个完整项目。而在迭代更新的过程中，循序渐进培养学生的系统工程能力。
从兴趣到理论认知、实验操作，最终到系统能力形成，专家们期待培养出一批具备自主创新能力、掌握关键核心技术的人才，他们不仅会用计算机，更能造计算机。
