2016年中心建设报告

浙江大学计算机技术与工程实验教学中心2016年度报告

 

一、人才培养工作和成效

（一）人才培养基本情况

       浙江大学计算机技术与工程实验教学中心成立于2002年，2007年被评为省级实验教学示范中心，2012年6月通过省级实验教学示范中心验收,2012年12月被评为十二五国家级实验教学示范中心。中心隶属浙江大学计算机学院，业务主管部门是学校本科生院。

      中心以课内外实践基地建设为基础、实践内容建设与教学方法改革为核心、运行与保障体系建设为支撑，建设面向系统能力培养、有效融合教学、科研、产业资源的计算机技术与工程实验教学示范中心。

       中心实验室分布在玉泉和紫金港二个校区，包括计算机基础实验分中心和计算机专业实验分中心。基础分中心有效支撑了量大面广的全校计算机类课程实验教学工作。计算机专业实验分中心，承担计算机专业、软件工程专业、数字媒体专业、工业设计专业、信息安全专业的课程实验。以计算机专业为核心，覆盖119个专业。2016年实验人数15194人 ,课程：438门(次)。其中专业实验1980人（次），全校基础教学实验13214人（次）。

       拥有实验用房使用面积共7685.88平方米设备1383台（套），设备总值1283万元。

 

（二）人才培养成效评价等。

2016年中心各项工作在“以人为本、整合培养、求是创新、追求卓越”的指导思想下有条不紊地开展。

 

1.以程序设计课程群的开放共享为突破点，构建在线实践平台，效果显著

       程序设计类课程不仅是计算机类专业的专业基础课程，也是信息类乃至理工科类专业的公共基础课程，是培养大学生计算思维能力的重要课程。这类课程强调培养学生的问题求解方法以及相应的实现能力，不仅要求教师讲得好，而且要求学生练得多。实验中心以“以主题化碎片式内容建设、标准化实践能力评测、协作式实践教学资源共建共享”的思路，针对程序设计、数据结构等程序设计类课程的实践性特征，围绕不同层次高校和学习者的多样化需求，重点从在线课程教学设计、实践教学平台支撑、实验资源共建共享等三方面展开。

       通过以实践能力培养为核心的知识模块梳理和教学资源整合，在大规模开放在线课程平台上开设了累计注册总量近80万人次的6门程序设计类在线课程；目前，6门在线课程已经在“中国大学MOOC”和“网易云课堂”平台上累计进行了15轮次开课实践，并结合有所院校广泛参与的PTA共享共建课程实践平台，形成了数十万人受益的成果辐射范围，在国内互联网教育界形成了“浙大计算机模式”，受到广泛的关注。

       中心以自动评测为手段，推出了程序自动评测、开放式的“程序设计类教学辅助教学平台”（简称PTA，网址：https://pta.patest.cn）。结合新兴的在线课程建设需求和不同层次学校在程序设计类课程方面的实践教学的需求，以及浙江大学近20年来在程序设计实践教学平台方面的经验和成果.可支持万人级的大规模在线评测，功能包括题库管理、组卷与发布、课程管理、在线评测及分析等，支持多种编程语言及多种题型。目前已有所高校使用，注册用户约14万人，各类习题6112余道，可支撑17门不同的课程使用，以此为基础，探索出了多校共同参与、共同建设、共同利用的新模式。所有题目，由这所高校教师共同编写，每一题都明示题目来源、撰写人。大大激发了参与高校教师的积极性。

       计算机程序设计能力考试（Programming Ability Test，简称PAT）旨在通过统一组织的在线考试及自动评测方法客观地评判考生的算法设计与程序设计实现能力，科学的评价计算机程序设计人才，为企业选拔人才提供参考标准。

       创办的程序设计能力评测（PAT）考试遵循统一考试大纲、统一考试命题、统一考试评分标准、统一颁发证书的原则，采用分级式在线考试及自动评测方法，客观地考核考生的算法设计与程序设计实现能力。为学生就业和企业选拔人才提供公平、有效的沟通平台。受到越来越多企业人力资源部门和IT技术部门的欢迎。目前联盟企业已经达到123家，包括国际著名500强企业Google中国、微软（中国）、甲骨文亚洲研发中心、摩根士丹利公司（上海）、道富科技（浙江）公司、华为公司（杭州研究院）、诺基亚西门子通信技术有限公司以及国内著名重点IT企业如百度、网易、雅虎、阿里巴巴-B2B技术部、淘宝（中国）软件有限公司、腾讯、eBay中国研发中心等。PAT目前有考点41处，分布在21省/直辖市的33座城市中，涉及合作院校40所。

       现有的PAT以及PTA系统对社会开放服务（https://www.patest.cn/），实现了企业的招聘、内部测试，高校的考试和竞赛选拔等。

 

2.以软硬件贯通统一视图，建立层次化、循序递进、开放式课程体系和一体化实验平台，效果显著

 

       计算思维是计算机系统解题的基本指导思想，系统能力是计算思维的基础核心能力，学生需要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工作及相互作用机制，并综合运用多种知识与技术完成全系统开发的能力。中心梳理了原有的教学和实验体系，面向系统能力培养，设计了软硬件贯通、分层递进的知识体系模型，建立可实施的实验平台。让学生递进式设计实现简易但完整的计算机系统，完成“设计一台自己的功能计算机、实现一个操作系统、跑一段应用程序”的目标。把计算机硬件系列和软件系列两类课程从理论和实验两条线上全部打通，形成前后依赖、输入输出关联、循序渐进的学习过程，让学生深入学习系统知识，提高系统分析和设计能力。课程实验内容之间关系更加紧密，实验结果最大程度共享。前导课的实验成果输出，即为后续课程的实验输入。各门课程实验成果汇集成库，便于课程之间调用、集成、整合，形成系列化。适合各类不同的高校，可根据教学对象取舍，动态可扩展实验体系，可操作性强，形成了系统能力培养从课程到实践的一体化支撑。2016年5月被教指委指定为“计算机类专业系统能力培养示范高校”，向几十所试点学校做示范推广。

       中心自主设计了国内首套针对系统能力建设的教学实验平台。该平台是一个真实可执行的计算机系统，包含50多条RISC指令的CPU、简易汇编器、简易编译器、、多款小应用程序。学生可以在这个平台上DIY他们自己的计算机系统，激发主动学习、研究和创造的兴趣。。该平台2016年4月获得国家级实验示范中心十年优秀教学成果展示一等奖。2016年10月获第四届全国高等学校自制实验教学仪器设备二等奖。实验平台已批量生产，除本校外已经在武汉大学、武汉理工大学、大连大学和西安邮电学院等国内兄弟高校使用，使用量超过200套，并在快速增长。

 

3.组织全国性大赛，学生竞赛成绩丰硕

       作为中国高校计算机大赛的主要发起单位，参与策划了中国高校计算机大赛，并负责体程序设计天梯赛（GPLT）竞赛模块。成功举办了2016年组织了首届中国高校计算机大赛-团体程序设计天梯赛（GPLT）。来自180所高校444支参赛队的4294位同学参赛。官网实况转播厅当天浏览量达到22000人。

       2016年10月，在中国高校计算机大赛-移动应用创新赛Tipix 项目获得特等奖并获冠军。2016年10月12日，苹果公司CEO蒂姆.库克专门发布一条微博，恭喜浙江大学团队获得冠军，表示印象深刻。

       2016年世界顶级黑客大赛在日本东京举办，我院刘耕铭同学获得冠军。ACM团队在2016年国际大学生程序设计竞赛中获得亚洲赛区金牌4项、银牌3项，在2016年中国大学生程序设计竞赛中金牌2项、银牌1项、铜牌1项。在2016 ASC世界大学生超级计算机竞赛（ASC16）比赛中，浙江大学代表队创下3000W功耗约束下每秒12.03万亿次浮点运算性能的惊人佳绩，成功打破超算大赛HPL计算性能世界纪录。

SRTP立项73项，浙江省大学生创新项目2项，国家大学生创新性实验计划8项。

 

二、教学改革与科学研究

（一）教学成果获奖情况

1.《程序设计类在线课程建设及实践教学资源共建共享模式探索》项目获得2016年浙江省教学成果一等奖。

本成果以“程序设计类实验辅助教学平台”为基础，探索了一种联合国内高校共建、共享实践教学资源的模式，实现不同层次优秀实践教学资源的集成和创新应用。以程序设计自动评测为基础，贯通课程教学-实践教学-能力评测，实现高校学生能力培养与企业用人选拔的集成。以在线课程为平台，尝试创新型教学设计，以实际操作代替理论教条，将讨论和实践穿插于教学过程中，高密度地提供形成性评价。

2《基于软硬件课程贯通和分级分层次的系统能力培养创新体系构建》项目获得2016年浙江省教学成果一等奖。

       本成果基于“以《计算机导论－基于机器人的实践》为兴趣入门、以计算机硬软件课程贯通为深入提高、以《嵌入式系统》为综合运用、以课内外实践训练为创新展现”的培养途径，探索实践了以“一套理论设计、二类课程贯通、三大体系支撑、四种能力训练、分层多级示范”为特征的系统能力培养方法。建设成果突出，示范作用广泛，得到计算机教指委和国家实验教学示范中心联席会高度认可。

 

（二）科学研究等情况。

       实验中心人员在完成本职工作的同时，积极参加科学研究工作，共发表论文51篇，在研项目35项，申请专利3项。

 

三、人才队伍建设

（一）队伍建设基本情况。

       经过多年的发展，中心已拥有一批综合素质好、学术水平高、实践经验丰富、具有开拓创新精神的实验队伍。由专职实验人员与各课程组兼职教师组成；专职实验人员主要负责实验室运行和实验指导，课程组教师主要负责实验内容设计、实验指导、实验教材编写、各类教学文件编审、实验项目编制等。专兼职实验教学队伍的人员情况如下：

正高级	副高级	中级	其它	博士	硕士	学士	其它	总人数
15	16	10	0	33	2	4	2	41

 

（二）队伍建设的举措与取得的成绩等。

       面对“信息安全”专业建设和移动技术、人工智能、大数据等新技术的迅速发展。实验中心2016年在高层次人才引入方面取得积极进展。2016年中心引进了一批信息安全领域的中青年学术带头人和学术骨干。他们与中心原有的信息安全团队紧密合作，形成了综合实力强的师资团队。例如，陈焰教授2016年获IEEE Follow。2012年加盟浙大任特聘教授。从2016年起，每年来实验中心九个月，主导实验中心信息安全专业实验的设计和指导。2016年全职引进纪守领博士，他曾获中国国家优秀自费留学生奖（中国政府颁发的中国留学生最高奖）、两项最佳论文奖、GSU杰出研究奖、中国国家奖学金、IEEE INFOCOM Best-in-Session Presentation Award等。目前负责在大数据安全与隐私、大数据环境下网络空间安全、密码安全、及无线网络实验的设计和指导。

 

四、信息化建设、开放运行和示范辐射

（一）信息化资源、平台建设，人员信息化能力提升等情况。

1.实验支撑环境建设

       计算机科学与技术学院是学校最早接入万兆网络和互联网的单位，行政网络、教学实验室和科研实验室网络物理独立，各自都有独立的安全控制设备。出口策略、信息审计和访问控制权限完全不同。

       中心统筹规划信息安全实验室的建设，在现有网络实验室基础上强化信息安全。针对各种可能发生的信息安全事件，制定了相应的处理方案。从物理层、传输层、系统层等多方面进行了一系列的更新、改造工作。防止信息安全实验室成为信息安全事故的发源地。

 

2.开放平台建设

       开发设计“程序设计类实验辅助教学平台”（PTA），直接支持在线课程及传统课程的各类题型在线测试，提供6000余道不同难度、不同类型的题目，加强学习过程化考核，满足不同层次的程序设计能力培养需求。将“必做”和“选做”相结合的在线程序设计能力评测作为衡量课程各知识模块掌握情况的环节，贯穿于在线课程学习全过程，满足了不同层次学生的实践要求。

 

3. 所高校协同资源建设

        PTA平台题库内容按课程教学主题组织，题库资源面向参与高校开放。各高校可利用现有题库组织适合自身课程特点的课程实践、练习和考试，支持万人级的大规模在线评测。各高校教师均可参与题库建设，统一审核，系统记录各题目提供者的信息，保护其知识产权。在平台中可看到各题目的原始提供高校和提供者信息，极大激发了优秀教师提供优质实验教学资源的积极性。

       结合在线课程建设成果和数字化教材发展趋势，改编和提升原有教材，对读者在学习中常常感到困惑的难点，通过二维码形式引用相关微视频，将传统教材内容与在线课程建设资源实现了很好的融合；借助PTA辅助实验平台将教材实验内容全部转换为在线实验项目，使传统教材成为线上线下融合的重要媒介。

 

（二）开放运行、安全运行等情况。

       实验室安全建设是一个体系建设，我们坚持从源头抓起，预防为主，从组织领导、制度建设、教育培训、检察力度、管理、预案演练六个方面全过程跟踪。根据“谁使用、谁管理、谁负责”的原则，实验中心进一步建立和完善实验室安全责任体系，明确分管负责人、实验室工作专职秘书和责任人、管理人，层层落实安全工作责任制，顺利保障整个实验中心安全运行和G20峰会的信息安全保障任务。全年无任何安全事故的发生。

 

（三）对外交流合作、发挥示范引领、支持中西部高校实验教学改革等情况。

1．在教育部爱课程网（中国大学MOOC）和网易云课堂等平台上，面向社会推出了程序设计、数据结构等6门在线课程，共开设15门次，累计注册学生人数近80万，成为国内高校开设计算机MOOC课程的佼佼者。其中翁恺开设的“C语言程序设计”课程创造了单次开课选课学生的最高记录。

2.应用在线开放课程实施“翻转课堂”教学模式改革，加强研究性学习能力和问题求解能力培养。翁恺在国内较早（2014年9月）开始采用SPOC的方式来辅助传统课程教学；先后有浙大、浙大城市学院、重庆科技大学、青岛大学、哈尔滨师范大学、四川师范大学等高校使用他的在线课程共开展了10余次SPOC课程教学实践；浙大城市学院还探索了“全翻转”、“半翻转”与传统方式的课程教学实践对比探索，发现学生的学习热情和自主学习等能力明显提高 。

3.中心人员2016年出席教育部、教指委、示范中心各种教研会议，在全国各个高校做报告约48场。

 

五、示范中心大事记

《苹果CEO蒂姆·库克昨天发博 恭喜浙大学生团队夺冠》，2016,10,13，杭州网

       “昨天中午，苹果公司CEO蒂姆·库克发布了一条微博——“恭喜浙江大学团队开发的Tipix App，荣获本届‘移动应用创新赛’的冠军，众多参赛作品充满创意，令人印象深刻，感谢同学们的积极参与。”

昨天晚上，浙大官微也发布了消息——“苹果CEO库克点赞浙江大学学生团队”，还用当下最流行的网络用语称赞“厉害了我的哥！”浙大计算机学院五位学生开发了一款手机应用软件“Tipix”，在深圳参加了“中国高校计算机大赛移动应用创新赛”，获得了大赛的特等奖。

中国高校计算机大赛，简称C4，是面向全国高校各专业在校学生的科技类竞赛活动，由教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会等部门联合主办，规格较高。”

 

 

 

六、示范中心存在的主要问题

       实验中心目前分散在二个校区，特别是一些仪器设备，需要二个校区都要添置，不利于设备的共享充分利用，今后将结合课程计划的调整，优化实验设备的利用率。

       实验资源的建设，虽然取得了丰硕成果，后续的发展需要更多的投入。目前依靠的是网易等社会资源，能否长期利用，还有很多不确定的因素。希望上级部门在资源建设方面有更大力度的支持。

 

七、所在学校与学校上级主管部门的支持

        浙江大学积极支持实验中心的建设，从政策、制度和投入等方面积极推动实验队伍建设、实验课程改革、实验平台建设，使实验教学成为提升本科教学质量的重要平台和手段。

       2016学校在本实验中心中的经费投入主要有：（1）实验教学日常消耗费54.6万元，探究性实验经费4.32万元，合计58.92万元（2）设备费及实验室建设费30万；（3）仪器设备维修经费8000元。

 

八、下一年发展思路

       大数据、人工智能是近几年信息技术的新发展。浙江大学一直以来高度重视人工智能的研究，1981年就创建了人工智能研究所，设立最早的人工智能研究机构之一。经过三十余年的探索与实践，浙大在人工智能领域取得了诸多科研成果，有着深厚的技术储备和人才积累。实验中心将利用学院在人工智能方面人才和技术优势，积极推进AI实验室的建设。2017年将购买GPU，改造现有实验室电脑，利用浙江省智能大数据实验室的服务器平台，设计人工智能课程的实验，本学期已经开始实验。