实验中心2017年度报告发布
计算机技术与工程国家级实验示范中心（浙江大学）2017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。中心实验室以计算机专业为核心，覆盖126个专业。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。2017年实验人数16461人。其中全校基础教学实验13214人（次）。
拥有实验用房使用面积共7685.88平方米设备1518台（套），设备总值1381万元。
（二）人才培养成效评价等。
2017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。特别是在2016年获得2项浙江省教学成果一等奖基础上，围绕着这两项教学成果的深化和推广开展工作，重点是围绕程序设计能力培养和专业系统能力培养,开展在线实践平台建设、一体化实验平台建设以及推进高层次学生竞赛等方面的工作。
1.程序设计课程群在线实践平台功能进一步扩展，应用高校显著增加
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。
（1）开发的6门程序设计类在线课程已在“中国大学MOOC”和“网易云课堂”平台上累计进行了41轮次开课实践，累计选课人数总量超过210万人次；仅2017年累计选课人数60余万人。这6门在线课程是：《C语言程序设计》、《程序设计入门—C语言》、《C语言程序设计进阶》、《零基础学Java语言》、《面向对象程序设计—Java语言》、《数据结构》。其中，《程序设计入门—C语言》和《数据结构》入选教育部首批精品在线课程。
（2）中心教学团队推出的程序自动评测、开放式的“程序设计类教学辅助教学平台”（简称PTA或“拼题A”，网址：https://pintia.cn）。可支持万人级实时在线评测，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。
2017年，平台的用户数、题目数和考试/作业场数大幅度增长。截至2017年12月已有313所高校和企业的1200多位教师使用，注册用户约29万人，各类习题12000余道，支撑22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。所有题目由入驻平台的高校教师共同编写，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。
拼题A平台考试/作业场次、实验题目总数、学生数等主要统计结果（截至2017年12月19日）如下：
（3）计算机程序设计能力考试（Programming Ability Test，简称PAT，网址：https://www.patest.cn/）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。
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。截至2017年12月，联盟企业已经达到170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52处，分布在24省/直辖市的43座城市中，涉及合作院校51所。截至2017年底，先后共有来自国内外921所高校的11377人次考生参加评测。
PAT系统还开展对社会开放服务，实现了企业的招聘、内部测试，高校的考试和竞赛选拔等，累计58场，其中2016年-2017年11场。
- 软硬件贯通、分层递进的一体化实验平台取得新进展
中心梳理了原有的教学和实验体系，设计了软硬件贯通、分层递进的知识体系模型，建立了面向系统能力培养的实验平台；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。
中心在2015年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。2017年的主要工作进展有：
（1）实验平台功能进一步拓展
2017年中心升级原实验平台，推出新实验系统-SWORD-V4。主要结合FPGA加速和AI的发展，改进实验体系核心构架增加PCIe、提高加工工艺改善光口性能，并更新玉泉硬件实验室相关设备。
目前实验平台已支持课程：数字逻辑设计、计算机组成、计算机体系结构、操作系统(试点)、硬件系统综合(短学期)、系统综合(选修)等，就可进一步支持的课程：计算机接口技术、嵌入式系统、高级网络技术、图像处理、人工智能等。
2017年还增添实验平台功能，支持远程教学实验，目前在计算机体系结构课程中进行试验，达到预期效果。
（2）学生计算机系统设计兴趣小组，参与系统平台开发以及一系列实践案例的开发，促进了学生创新氛围和人才培养质量的提升。2017年兴趣小组参与的工作有：SWORD-V4实验系统测试、完成OS教学支持的“计算机硬件系统I”升级版、完成操作系统内核DEMO版本升级设计、承担暑期第三期系统能力研修班-操作系统内核设计与实现辅导、承担OS改革试点班助教。
（3）出版或者编写相关教材。2017年新出版教材3部：陈文智、施青松《操作系统设计与实现》，高等教育出版社，2017年2月；陈文智、王总辉《嵌入式系统原理与设计》，清华大学出版社，2017年3月；陈以农, 陈文智, 韩德强,《计算机科学与工程导论：基于IoT和机器人的可视化编程实践方法(第2版)》，机械工业出版社，2017年7月。预计2018年出版的教材有：数字逻辑设计与实践、计算机组成设计与实践、计算机系统综合设计与实践、计算机体系结构设计与实践。
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，并负责该大赛中的“团体程序设计天梯赛（GPLT）”和“移动应用创新赛”两大竞赛模块。
2017年，成功举办了第二届中国高校计算机大赛-团体程序设计天梯赛（GPLT），有来自全国28个省级行政区的206所高校组成的478支队伍计4757位学生参赛。
由浙江大学承办的2017年中国高校计算机大赛-移动应用创新赛，有来自200余所高校、5000余名学生、近500个作品参赛。赛事覆盖中国大陆地区、香港特别行政区、台湾地区以及新加坡等。其中，实验中心张克俊老师指导的移动应用《stepbeats》，获得中国高校计算机应用大赛移动应用创新赛一等奖，并被推荐直接参加教育部等部委主办的第三届中国大学生互联网+创新创业大赛获得金奖。
在2017年国际大学生程序设计竞赛亚洲赛区比赛中，实验中心王灿老师指导的浙江大学Legilimens队获得冠军，并获得金牌5块、银牌和铜牌各5块。
实验中心白红欢老师带队的浙江大学信息安全 AAA战队，在全球著名的SECCON 2017大赛中，获得全球第二名。还在全国高校网络信息安全管理运维挑战赛中，取得冠军。在信息安全DEF CON 25 CTF大赛中，获得全球第三名。
另外，还获得IF2017设计奖和三项红点奖。SRTP立项80项，浙江省大学生创新项目10，国家大学生创新性实验计划6项。
二、教学改革与科学研究
（一）教学改革立项、进展、完成等情况。
1.两门课程被评为首期国家精品在线开放课程：
（1）程序设计入门——C语言，翁恺，中国大学MOOC平台
（2）数据结构，陈越、何钦铭，中国大学MOOC平台
2.获得教育部产学研项目4项：
（1）“Swift Playgrounnds在中小学教学中的应用”的教师培训课程设计，翁恺，苹果公司
（2）“iOS开发探险者”——设计思维驱动的iOS开发，张克俊，苹果公司
（3）“面向集成能力的嵌入式系统教学改革”，陈文智，TI公司
（4）“面向大学生网络素养提升的计算机科学基础课程改革”，许端清，思科公司
3.程序设计基础在线开放课程群建设取得新进展
“程序设计基础在线开放课程群建设的创新与实践”项目为中国高等教育学会“十三五”高等教育科学研究重大攻关课题““互联网+”课程——在线开放课程群建设的创新与实践”子课题（负责人何钦铭），2016年10月-2018年10月。
该项目汇聚浙江大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学、同济大学等在程序设计类MOOC/SPOC课程建设方面的力量，重点解决（1）系统化的程序设计类课程群建设；（2）MOOC/SPOC背景下的实践能力培养；（3）基于MOOC教学资源的混合式教学模式探索等问题，并形成了比较好的体系。
目前，课题组已（1）开设满足不同类型、层次学校及不同专业方向学时要求特色的程序设计类MOOC课程16门，涉及C/JAVA/Python/VB等语言，选课学生人数累计超过200万；（2）针对MOOC课程实践教学比较难开展的问题，建设一批程序设计基础课程的在线评测系统、实践工具和共建共享试题库。
（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59篇（其中高水平国际会议论文9篇），在研项目27，获得发明专利21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 |
| 16 | 16 | 9 | 32 | 1 | 6 | 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2017年在高层次人才引入方面取得积极进展。信息安全专业负责人纪守领老师目前负责大数据安全与隐私、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
开发设计的“程序设计类实验辅助教学平台”（拼题A），已直接支持22门在线课程及传统课程的各类题型在线测试，提供12000多道不同难度、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
拼题A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，目前已有313所高校使用。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，支持万人级实时在线评测，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。
参与协作高校统计结果如下：
（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、实验室专职秘书、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，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41门次，累计选课学生人数超过210万，成为国内高校开设计算机MOOC课程的佼佼者。
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60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2017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60余场。报告内容主要涉及互联网+时代的大学计算机基础教学课程体系及课程建设、多校联合的计算机在线课程群共建共享探索、程序设计的MOOC实践、程序设计能力培养和体系建设、程序设计课程标准化评测、计算机系统能力培养、面向未来的计算机专业核心课等方面。
4.2017年7月组织了第三届PAT联盟高校研讨会、“中国高校计算机大赛—团体程序设计天梯赛”教练研讨会暨程序设计能力培养教学研讨会，共有60多所高校的近百名教师参加研讨。
五、示范中心大事记
由苹果公司赞助、中心承办的中国大学计算机大赛移动应用创新赛（2017年度）取得了圆满成功，受到许多媒体的广泛关注。
1.浙江新闻报道：
2.凤凰网科技报道
3.搜狐科技
4.亚太日报
5.钱江晚报
6.求是新闻
7.苹果副总裁、新任大中国区董事总经理葛越女士微博点赞：
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。
2017年学校投入实验教学日常消耗费：52.2万元。探究性实验经费：16万。设备费：28万。维修费：0.4万元。合计：96.6万元。
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，1982年就创建了人工智能研究室，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实验内容和条件的建设。2018年将购买GPU卡和专用服务器，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。
