《2023年并行计算系列课程教学团队建设_并行计算与大数据挖掘.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年并行计算系列课程教学团队建设_并行计算与大数据挖掘.docx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、2023年并行计算系列课程教学团队建设_并行计算与大数据挖掘 摘要：教学团队的建设是“质量工程”的主要内容之一，是精品课程的支撑者和执行者，是保证课程教学质量的关键因素。本文首先介绍中国科学技术高校并行计算课程教学团队的组成和结构，然后说明团队在并行计算系列教材建设、教学基地建设中的重要作用以及在全国范围内推广教学成果的状况，接着介绍了并行计算教学团队建设带动了并行计算的学科建设和人才培育。最终是几点体会和教学团队下一步建设的准备。 关键词：并行计算；系列课程：教学团队 近几年来，高性能并行计算机的发展取得了长足的进展，每秒数十万亿次乃至数百万亿次计算实力的高端并行机已相继研制胜利。同时，廉价
2、的PC机群、多CPU(多核)的桌面系统和个人高性能计算机的出现与发展，更是使得今日的并行计算机，已经“飞入寻常百姓家”了。价廉的桌面式并行系统中，有多个处理器可供运用，迫使人们必需学习并行计算，才能有效地利用手边的丰富资源。这就为并行计算的教学的发展和推广带来了新机遇，也对并行计算系列课程的建设与推广提出了新要求。在此条件下，为了适应高性能并行计算快速发展的须要，充分发挥计算学科在现代科学和技术发展中的作用，在高校中普遍开设高性能并行计算类的课程就显得尤为重要。与之相应的，协作该学科发展的课程建设也是刻不待时。 20多年来，中国科学技术高校在并行计算相关的教学和科研中积累了很多阅历，取得了一些
3、成果，渐渐形成了并行计算系列课程的教学团队。老师是教学过程中最为重要的因素，教学团队的建设确定了课程建设的效果。本文主要介绍我们在教学团队建设过程中的一些阅历和体会，希望可以有助于并行计算课程的推广，并为其他课程教学团队建设供应有益的思路。 一、教学团队的基本状况 1并行计算系统课程特色 并行计算系列课程包括并行计算、并行计算机体系结构、并行算法和并行程序设计等课程，力图适应培育面对21世纪的宽口径、通才、适应性强的高等人才的培育须要，定位于全国计算机专业的专业基础课，面对全国一般高校中计算机专业，兼顾全国高校中面对计算型的非计算机专业。系列课程将“并行计算机”、“并行算法”和“并行编程”融为
4、一体，将“课堂讲授”与“上机实践”融为一体，将“基础理论”与“学科前沿”融为一体，将“基础教学”与“培育学生创新实力”融为一体，努力沟通“计算机科学”、“计算科学”和“计算型应用科学”。 2团队的结构及特色 在并行计算系列课程长期建设过程中，逐步形成了相对稳定的老中青相结合的教学团队。教学团队的带头人为中国科学院院士、首届高等学校教学名师奖获得者陈国良教授。他长期致力于本团队课程建设，坚持在本校教学第一线为本科生和探讨生授课，指导和培育年轻老师的教学工作。教学团队成员中包括多名教授、副教授、讲师，年轻老师基本具有博士学位。 团队成员具有良好的学问结构，坚持教学科研相结合，专业蕴含了并行算法、并
5、行计算机体系结构和并行程序设计等领域。每门课程都配备至少两位老师，以便轮番执教。通过在职培育和短期出国进修，进一步拓宽团队成员的学问面，优化学问结构。 二、教学团队的作用 1教学团队带动了系列课程的教材建设 课程建设的核心是教材建设，中国科学技术高校历来就特别重视教材建设工作。20世纪90年头中期以来，教学团队酝酿和筹划并行计算课程的配套系列教材建设工作，依据并行计算的课程体系，规划了并行计算课程的系列教材并行计算系列从书： 并行计算结构算法编程教材，是以并行计算为主题，探讨了并行计算的硬件平台(并行计算机)、并行计算的理论基础(并行算法)和并行计算的软件支撑(并行程序设计)，强调了融并行计算
6、机结构、并行算法设计和并行编程为一体，涉及的内容比较广泛。该教材为“九五”国家规划教材(1996)、面对21世纪课程教材(1999)、高等教化出版社“高等教化百门精品课程教材建设安排”精品项目(2023)，2000年获中国高校科学技术一等奖，2023年入选“十一五”国家规划教材。 并行算法的设计与分析(修订版)教材，是以并行计算模型为主线，探讨了计算机科学中诸多常用的数值和非数值计算问题的并行算法设计及其分析方法，加强了学科发展趋势的论述，充分汲取了学术界的最新成果。该教材为“八五”国家规划教材(1991)，获得1995年国家优秀教材一等奖，1997年国家级教学成果二等奖，2023年入选“十一
7、五”国家规划教材。 并行计算机体系结构教材，是以当代可扩放并行计算机系统结构为主题，着重论述了对称多处理机、大规模并行处理机、机群系统和分布共享存储多处理机系统的组成原理、结构特性、设计方法、性能分析，增加了相应系统的实例，强调了软件与硬件的结合。 并行算法实践教材，是以并行算法编程实现为主题，具体介绍了并行程序设计的有关内容、典型的非数值并行算法和数值并行算法的MPI编程实现过程，突出了算法设计与实现的结合。 2教学团队推动了系列课程的教学建设和改革 团队推动了教学改革，形成了完整的教改思路。将并行机体系结构、并行算法设计、并行数值计算和并行程序设计有机结合在一起，在国内形成一门新型“并行计
8、算”课程。在保持本学科的经典完整内容的同时，力图反应本学科最新成果以及发展趋势。保持内容先进与新奇，广泛吸取国际多本同期同类教材中的优质内容。以计算机专业高年级本科生和探讨生为主，兼顾信息科学、计算科学等相关专业的探讨生，同时考虑国际沟通的须要。并行计算课程于2023年入选首批国家精品课程。 团队在教改思路的指导下，加强了试验教学部分。试验教学强化学生“结构一算法一编程”一体化学习方法的意识，让学生充分理解对于求解一个给定问题的任何并行算法，都必需采纳某种并行编程语言，最终运行在一台详细的并行计算机上。 团队在资源建设方面，针对不同的课程设置和专业要求，制作了中文和英文的两套电子讲稿， 并依据
9、科学的最新发展不断加以补充和修订。对于教学中存在的一些难点和重点，采纳了课件动画演示的方法来加强教学效果。此外，还针对部分内容进行了示范性教学录像，可在课堂教学中运用。 并行计算系列课程的推广须要加强网络教学。教学团队制作的网上教学环境是一个相对完整的自学环境，其中包括各章节的学问点、重点难点、例题讲解、习题实例和学习参考资料，并在网上供应探讨答疑。此外，为了更好地推广，在并行计算课程建设过程中，教学团队完成了示范教学录像(10学时)和全程教学录像(60学时上网。试验教学中的相关素材，如上机演示、示例程序等也都成为网上教学资源的一部分。 3教学团队创建了全国并行计算教化与培育基地 20世纪80
10、年头中期到90年头中期，教学团队成员在全国各重点高校讲授并行算法，在全国各地推广并行算法探讨。 20世纪90年头中期以来，随着国家高性能计算中心(合肥)的成立，教学团队渐渐成为了全国并行计算教化、培训I和人才培育基地。基地建设的成果先后获得2023年国家级教学成果二等奖，2023年安徽省教学成果一等奖。 教学团队在全国范围内开展课程推广和培训活动。2023年以来先后在贵州、成都、太原、大连、深圳等地实行课程讲习班，使得并行计算系列课程的教学成果逐步推广和辐射到全国各主要地区。 2023年中国科学技术高校与高等教化出版社联合成立了“高性能计算课程教学资源研发基地”。该基地以并行计算系列课程及其教
11、材为建设目标，致力于在高性能计算的课程建设、教学内容、教学资源等方面进行合作开发。 4教学团队在全国推广并行计算课程 并行计算系列课程的形成，经过了长期的积累与建设，它的建设对我国该课程的教学起到示范与推动作用。为了将此成果尽早、尽快地推广并辐射到全国各地，我们采纳了边建设、边推广的方法，在推广中不断地完善课程自身的建设。 我们特别重视与全国有关高校同行沟通，虚心征求兄弟院校的看法和建议，取长补短以达到不断完善课程建设的目的。为此，我们曾分别在国内众多高校进行了有关并行算法方面的学术报告和并行计算方面的专题讲演，达到既传播教学成果又广泛吸纳各方看法的目的。 并行计算课程的建设，自始至终得到教化
12、部高等学校计算机教学指导委员会和高等教化出版社的大力支持。近5年来，我们依据教化部统一支配，分别在全国各大地区实行过为期10天至1个月的“全国并行算法或并行计算”暑假老师(也包括探讨生)课程讲习班，主动向全国推广并辐射并行计算教学成果。通过近几年的不断努力，并行计算系列课程的教学成果逐步推广和辐射到我国各主要地区。 5教学团队促进了学科建设和相关学科发展 多年来，我校并行计算的探讨渐渐形成了并行算法“理论一设计一实现一应用”一套完整的学科体系，提出了并行计算“结构一算法一编程”一体化的探讨方法。由于我们在并行计算方面有一支训练有素的探讨队伍以及具有较扎实的理论基础与探讨阅历，所以能够连绵不断地
13、申请到国家自然科学基金(重点)，“863安排”(重点)和“973安排”以及“教化部博士点基金”等项目。并行计算的科研成果很好地促进了并行计算的教学建设。 同时，团队促进了并行计算学科和交叉学科的发展。通过教指委认证后各个高等学校都可开设该课程，完成了课程从少数探讨型高校到多数一般院校的普及，为并行计算学科在国内的发展作出了贡献。并行计算的受益者除了计算机专业和计算数学专业的学生外，广阔的计算应用型专业，如计算物理、计算化学等专业方向的学生，也从该系列课程中受益，促进了相关交叉学科的发展。 三、教学团队的进一步建设安排 教学团队的建设和发展是一个不断更新完善的过程，并行计算系列课程教学团队已经取
14、得了一些成果，但在现有基础上还须要进一步加强相关建设，使得团队可以不断得到发展和提高。 1进一步加强基地建设 2023年中国科学技术高校与高等教化出版社联合成立了“高性能计算课程教学资源研发基地”我们将结合该基地的建设开发相关教学课件，提高教学质量，帮助学生更好地学习并行计算课程。 2适时修订并行计算系列教材 并行计算系列丛书中的并行计算(第3版)和并行算法的设计与分析(第3版)作为“十一五”国家规划入选教材，将在将来的三年内完成。目前课程教材的整体内容尚有些偏深，一般高校的一般计算机专业起先运用时，尚有肯定的困难。针对目前习题数量偏少，习题质量有待提高的状况，在修订教材的同时将特殊加强应用型
15、例题和习题。在条件成熟的状况下，考虑编写并行计算系列教材的例题和习题选解。同时，增加更多的大型应用综合作业，以便于学生从“应用问题一设计算法一编程实现一机器调试运行”中了解实际应用问题求解的全过程。 3主动引进人才，进一步提高团队素养 在努力培育和建设已有教学团队的基础上，结合科大计算机系人才引进和教化部“111引智安排”的实施，聘请海外人员，定期和不定期实行并行计算的前沿与进展专题讲座。利用科大“全院办学，所系结合”的方针，邀请中科院计算所、软件所等我校兼职教授以短期、集中的方式讲授深层次的、带有科研背景的并行计算有关内容。同时，通过加强国际沟通，提高团队在国际上的影响。 4进一步加强并行计算试验教学环节 并行计算系列课程是一门实践性很强的课程，除了系统的课堂理论学习外，还须要配有足够数量的实践内容，以巩固和加深学生对并行算法理论、设计技术、分析方法和详细实现等各个环节的整体理解。实践证明，这些实践环节是特别必要和重要的，它可以激发学生学习并行计算的主动性，缩小理论教学和实际应用实力之间的差距，引导学生进入一个思索和探究的世界，在这个世界里，他们是学习的主动参加者，而不再是被动的接受者。目前并行计算的试验部分的平台和试验内容还存在肯定的局限，团队将在将来的建设中进一步完善。 责任编辑余大品