袁春风教授长期从事计算机系统课程的教学改革与创新工作，在教材编写和实验设计方面成果突出，研发了多种教学资源并向全国开放，为提高计算机系统的教育水平作出了杰出贡献。

关键词：CCF杰出教育奖 计算机系统教育

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编者按：

编者按：在中国计算机学会（CCF）2021年度颁奖典礼上，CCF授予CCF女工委委员、南京大学计算机科学与技术系教授袁春风“CCF杰出教育奖”。袁春风教授长期从事计算机系统课程的教学改革与创新工作，在教材编写和实验设计方面成果突出，研发了多种教学资源并向全国开放，为提高计算机系统的教育水平作出了杰出贡献。

袁春风教授深耕教学科研第一线多年，在人才培养、国家精品课程建设、大数据计算与并行处理技术、Web信息检索与文本挖掘技术、多媒体文档处理等研究领域取得很多令人瞩目的成就。她先后主持国家级精品课程和国家级精品资源共享课“计算机组成原理”；她主持的慕课“计算机系统基础（一）”和“计算机系统基础（二）”分别被评为2017年和2018年国家精品在线开放课程（国家级一流线上课程），“计算机系统基础”获2021年南京大学首批江苏省一流本科课程；她主编的《计算机组成与系统结构》和《计算机组成与系统结构习题解答与教学指导》被遴选为普通高等教育“十二五”国家级规划成套教材；她主编的《计算机系统基础》和《计算机组成与设计》分别被遴选为2014年、2018年江苏省高等学校重点建设教材。她曾获得国家级教学成果二等奖1项，国家教委（教育部）教材二等奖1项，江苏省教学成果特等奖2项、二等奖1项，江苏省优秀多媒体课件特等奖1项，江苏省网络课件大赛一等奖1项，江苏省优秀课程群奖1项，江苏省科技进步二等奖2项，江苏省优秀软件一等奖1项，还编写了江苏省精品教材和江苏省培优教材各1部。

袁春风教授在工作之余还承担了很多社会服务工作，目前兼任中国开放指令生态（RISC-V）联盟人才发展组组长，CCF体系结构专委会委员，江苏省计算机学会体系结构专委会副主任委员，江苏省计算机学会大数据专委会委员，教育部计算机类专业教指委计算机系统专家委员会委员，计算机专业系统能力培养实施方案工作组成员，全国高等学校计算机教学与产业实践资源建设专家委员会委员。

作为中国计算机系统教育的“拓荒者”，她从二十年前就开始进行计算机系统教育的课程改革，指导学生掌握完善的计算机系统知识结构，让他们在未来的科研、职业发展道路上有了更多选择。

CCF女工委近期对袁春风教授进行了访谈，就国内高校计算机系统课程的教学改革、学生的计算机系统能力培养、计算机领域的女性力量等话题进行了探讨。

做中国计算机系统教育的“拓荒者”

在2003年拨号上网的时代，袁春风教授通过网络学习美国高校在计算机系统教学方面的经验。作为“拓荒者”，她在南京大学通过“开新课”与“改老课”的方式，尝试打破传统“把各个课程割裂开来进行教学”的思路，为中国计算机系统教学带来新的可能。

Q

与计算机其他方向相比，在大学进行计算机系统教育有什么难点？

袁春风：传统的计算机系统专业教学是按照计算机系统的抽象层次来划分课程的，一般从下往上有数字逻辑电路、计算机组成原理、汇编语言程序设计、操作系统、编译等。然而问题在于，没有一门课程能够把计算机系统每一层之间的关联说明白、讲透彻，也没有介绍计算机系统中最核心、最基础内容的课程。国内的绝大部分任课教师都是在这样一个传统的课程体系下培养起来的，可能也没有意识到计算机系统各个层次之间存在的内在关联。所以，我认为系统类课程教学最大的难点是如何打破传统的课程体系，继而打破传统“把各个课程割裂开来进行教学”的思路。

Q

在这样的难点之下，如何进行计算机系统教育改革？

袁春风：计算机系统教育改革有两种思路。一是“开新课”，即增加新的系统课程，把最核心的内容全部关联起来；另一种方式是“改老课”，即改变原来的课程教学思路。实际上不管是开新课还是改老课，做起来都非常难。因为计算机系统本身就很复杂，将其放在目前的教学考核指挥棒下面去做，确实很不容易。

Q

您在开新课、改老课这两种课程改革方式上进行了哪些尝试？

袁春风：十几年以来，我一直在做这方面的改革，但也是沿着一个个台阶艰难地往前走。先是改老课，在此过程中我遇到了瓶颈，然后又尝试开新课。这件事最早可以追溯到2003年。2003年之前，我已经在南京大学（下称“南大”）计算机系教了15年的计算机组成原理课程。当时，在国内它被看作一门偏硬件类的课程。每学期都会有学生问：“老师，我学了这门课有什么用？跟我以后做程序员有任何关系吗？”我被问得哑口无言。我当时已经把国内能找到的所有教材都看了一遍，但也没有找到答案。2003年，我去英国留学，就想看看国外是怎么上这门课的，却发现他们的课程内容与思路与我们没有任何差别。

我又到网上去找美国大学的相关课程，发现美国的大学正好开启了一个叫Web Cast的新教学模式。我找到了加州大学伯克利分校(UC Berkeley)编号为CS61C的课程，课程名称为Machine Structure（相当于国内计算机组成原理课程），它将计算机系统的核心知识全部关联起来。这门课程让我耳目一新，受到很大触动。当时还是拨号上网，网速很慢，看完一堂课经常要花几个小时，但是我收获很大。

2004年回国后，我就开始进行教学改革，从计算机组成原理课程改起，把硬件、软件关联起来去讲。同时，在课程教学中引入CPU设计实验，用硬件描述语言和现场可编程门阵列（FPGA）来做CPU设计，将验证性实验改为设计性实验。在该课程中成功引入基于FPGA的实验后，我于2009年开始带动偏硬件类课程群进行整体改革。2013年，在原来偏硬件类课程群教学改革的基础上，我们又增加了一门“计算机系统基础”课程，把C语言程序、指令系统、编译器、链接器、操作系统等全部贯穿起来。最近两年，我们又把数字逻辑和计算机组成原理进行整合改革。在南大进行的整个改革过程，兼具“开新课”和“改老课”两种途径，不断地优化、推进、完善，最终形成了一套完整的三阶段螺旋式上升的计算机系统能力培养体系。

Q

本科阶段和研究生阶段的系统教学有什么不同的要点吗？

袁春风：过去十几年，我的主要精力放在本科生的系统能力培养方面，研究生的系统类课程参与不是很多。本科生低年级的系统类课程教学着重于单处理器计算机系统的基本工作原理，还未涉及大数据、高性能并行计算等内容。这要求本科生把建立在单处理器基础上的计算机系统基本原理搞清楚，然后进行编程实践和系统实现。以此为基础，让学生在大三大四时去做一些比如大数据并行处理系统方面的综合应用。南大就是这样做的。本科阶段，我们构建了“三纵四横”螺旋式上升的系统类课程培养模式：从一、二年级进行x86或RISC-V指令系统模拟器设计并构建完整的系统实验，到二、三年级进行真实的CPU设计和操作系统设计等系统性实验，再到三、四年级基于现有的比如大数据并行系统提供的架构做应用开发。

对于研究生阶段的系统类课程，我觉得应该注重对高性能并行计算、大数据处理系统等架构的理解。其实并行架构和单处理器计算机系统一样，也是从最基本的硬件计算架构以及存储架构，到并行计算模型，然后到算法层，再到应用层。它也存在系统之间关联的问题。研究生阶段需要进行研究和开发的系统性培养，而且要结合学生自身的科研进行。很多课题组，比如大数据开发，需要把研究课题和教学结合起来做。

袁春风在2021CCF颁奖典礼上领奖（左起：CCF奖励委员会主席钱德沛、袁春风、CCF理事长梅宏）

授人以鱼不如授人以渔

培养学生的计算机系统能力，是袁春风教授一直努力的重要方向。这如同授学生以渔——当学生有了系统思维后，就能自主地将所有课程知识贯通起来，形成全面而整体的认识；不管学生将来去做系统哪个层次的工作，都能底气十足，因为整个系统他都明白。袁春风教授也通过开设线上课程普惠更多层次的学习者。

Q

您是否会有意识地鼓励更多学生选择计算机系统作为研究方向？

袁春风：是的，我国在计算机系统这一方向确实需要加强。我真心希望很多学生将来继续深造时，或者是进入工业界以后，能够从事这方面的研究或开发工作。所以，在教学过程以及平时与学生的交流当中，我都会有意识地给学生讲一些案例，告诉他们这个方向前途无量，而且是国家需要的。在这个过程当中，除了鼓励一批学生留在南大进行系统方向的研究以外，我也推荐了很多学生到中科院计算所、北大、清华、上海交大等科研院所和学校进行系统方向的研究。现在已经有一批学生做得非常好了。

Q

您之前作过的许多报告都谈到，对于计算机专业的学生，计算机系统能力的培养非常重要。您能否介绍一下这种重要性体现在哪里？目前国内外高校在系统能力培养方面存在哪些不足？

袁春风：为了推动国内高校对计算机系统课程的教学改革，在过去十多年间，我作了近百场相关报告，包括全国性教改、教学研讨会，还受邀到其他高校作报告，我每次都会谈到系统能力培养。最初几年作报告时，我讲的是为什么要进行系统能力培养，介绍我们从PC时代来到了后PC时代，万物互联、并行计算、大数据的应用需求要求学生具有系统思维，也要求学生在理解分析的基础上，能够设计系统并更好地应用系统。后来发现，这个内容对大家的触动不是很大。之后，我在报告中就引用一些简单的程序的例子，比如一个简单的关系表达式、赋值语句加printf语句、循环语句、递归调用等，其背后则是高级语言源程序、编译器、链接器、操作系统、指令系统、微架构等系统各层的关联。每次我把这个简单的程序放出来的时候，听众就会想：这个程序运行出来的结果是什么？很多时候程序运行出来的实际结果和大家的预想是不一样的。这反映了程序执行的结果不仅依赖于高级语言的语法和语义，还与操作系统、编译器、链接器、指令系统等息息相关。

另外，我还在报告中加入了一些实际的系统研究项目案例。这些案例也体现了，如果要进行一个系统的项目开发，必须要进行系统全栈的调试和分析。也就是说，无论是学生，还是研究者或开发者，都必须把整个系统串起来去解决一个问题。很多老师听完以后发现改革原来的教学方式确实势在必行，当学生有了系统思维以后，他就能把后续所有课程相关的知识点串联起来，像滚雪球一样，不断形成新的认识，然后越来越全面。不管我们的学生将来去做系统哪个层次的工作，他都能底气十足，因为整个系统他都明白了。

Q

在疫情的大背景下，线上教学的重要性越加凸显。您觉得线上与线下教学有哪些异同？在线上线下联动教学方面，您是否进行了新的尝试和努力？

袁春风：我做线上教学有十多年了，从计算机组成原理课程的超星大视频，到国家级的精品资源共享课，包括我们在2009年开发的“计算机组成与系统结构”网络课程，以及最近几年的“计算机系统基础”系列慕课。我认为线上与线下教学最本质的区别是教学对象不同。线上教学的对象类型非常广泛，有在校的、在职的、本专业的、外专业的，学生基础差异也比较大。因此，我们在做线上课程时，一般会将课程内容安排得更细一些，希望能够覆蓋各种类型的学习对象的需求。有些学生基础比较好，可以将某些内容跳过；如果基础不是很好，可以循序渐进地把所有问题逐个搞清楚。同时，在线的练习题库也非常丰富，学生可以看完视频再去做作业。当然，还有讨论区。很多社会学习者通过慕课也能基本掌握课程知识。

线下课程是面对面的，与学生交流的机会比较多。学生除了参与课堂学习，也可以自主学习线上课程。因此，我们加入了两种新元素。一是翻转课堂，即让学生去讲。在“计算机系统基础”课程教学中，我在上课之前会在网上找一些程序案例，请学生上台说明这些程序的执行结果是什么，为什么是这样的结果。这就需要学生抽丝剥茧，把里面涉及到的操作系统、编译器、指令集体系架构等问题搞清楚，在自己的机器上反复调试验证，最后做成PPT到讲台上来讲，并进行讨论。这让学生收获很大，也有利于他们养成自主查资料、自行分析验证等学习习惯。另外，我们还利用中国大学慕课平台，在下课前的五到十分钟让学生做若干题目并给出自动评分。如此一来，我也可以了解学生学习课程后的收获以及他们存在的问题。因此，线上线下结合肯定比单纯线下的教学效果好得多。

计算机领域的中国女性力量自信昂扬

Q

您如何看待计算机教学、科研以及教育领域中的中国女性力量？

袁春风：我觉得中国女性在计算机教育、科研、教学方面做出了很大的成绩，不管是在线下课程的讲台，还是线上课程的视频，以及科研项目的答辩会、教学研讨的报告会当中，都有中国计算机界女性自信昂扬的身影。比如张铭老师、耿国华老师，她们真的做得很好，还有很多在科研领域中做得相当出色的一些女性教师。

Q

近年来南京大学的计算机及相关专业当中，女生的比例如何？她们进入工业界或学术界后发展如何？学校或者学院有没有一些特别的举措鼓励更多女学生坚持留在计算机领域？

袁春风：南大计算机专业的女生比例，我没有具体调查过。据我观察，每年学生的男女比例变化不是很大，女生占比15%~20%。在长期的教学和人才培养过程中，我发现女生很少有因成绩不达标而重修课程的情况。但是，翻转课堂上主动要求上台报告的女生很少。每年听研究生的答辩报告时，我都发现女生在答辩材料的组织、逻辑思维、口头表达能力方面普遍比男生强。所以我觉得，女生做事认真细致、能够静下心来的特点相对明显。

南大计算机专业的女生进入社会以后，从事的领域可能比男生要广一点。绝大部分男生毕业后都做与计算机相关的研发工作，但是女生除了继续做研发工作之外，也有许多从事计算机领域的管理、人事等岗位。经过计算思维和系统思维的训练，计算机专业能力的培养以及问题求解能力的锻炼，计算机专业女生的职业生涯发展潜力会很大。

Q

您觉得当下我们需要鼓励更多的女生学习计算机专业吗？

袁春风：我觉得需要。女学生也是非常适合学习计算机专业的，计算机专业学生的思维方式、做事风格都很有条理，会将算法思想运用到生活当中。

Q

CCF女工委如何在培养下一代计算机人才中发挥更大的作用？

袁春风：CCF女工委中聚集了很多来自大学、科研院所、企事业单位的优秀女委员。我认为女工委的重要作用之一，是在培养人才的大学和聘用人才的企业之间建立一座沟通的桥梁。走进企业以后，我们会更加了解企业希望招聘什么样的毕业生，女性计算机从业者应具备什么样的特质和专业基础，根据这些需求，大学可以更有针对性地进行人才培养。另外，我们可以寻找一些优秀女性计算机人才作为典型案例，将她们的成长经历以及接受培养和教育的过程、经验等通过各种渠道向在校女生宣传。这种方式可以让在校女生感受到榜样的力量，找到正确的学习路径和适合自己的发展道路。同时，我们还可以定期召开全国范围的女性计算机工作者大会，设立专题讨论会，甚至设置一些相关的荣誉奖励，鼓励大学、科研院所以及企事业单位中的女性计算机工作者做出更多成绩、贡献更多的力量。

采访后记

袁春风：2021年对我来说是个丰收年，我获得了CCF杰出教育奖、宝钢优秀教师奖、CRVA科教实践奖、省教学成果特等奖和省一流课程等荣誉。我爸妈在手机上看了2021 CCF颁奖典礼的直播，听我在现场讲话，想必他们的心里是无比骄傲的！我在横店参加完CCF颁奖典礼就直接去看二老了，想当年小学时学习的最初动力就是要为爸妈争光，每天埋头给羊割草时脑子里想的都是将来长大了能够荣归故里，让爸妈开怀大笑。虽然自己在农村上的小学和中学，但我遇到的所有老师都是我心目中最好的老师，他们给了我自信和力量，教会我如何做人、如何学习、如何树立远大理想，告诫我将来要报效祖国。是他们的关怀、支持和鼓励，一路把我送到了南京大学。

在新建的南大120周年校庆校友群里看到很多老校友都在回忆当年在南大的美好时光，谈到我们当年拿的中、高档助学金有多少，食堂最好吃的菜是什么，纷纷晒出1分钱的菜票、吃饭用的搪瓷盆、汉口路馄饨店、校门口的合影照……回想在南大这40多年的学习、成长和工作经历，真是感慨万千！感谢南大的师长、领导、同事和学生们，你们给了我尽心竭力进行教学改革的方向、环境、资源和动力；在过去十几年的教改工作中，我又何其幸运，遇到了一批在计算机专业教育方面的资深专家、出版界及企业界的同仁们，正是他们的支持、帮助和鼓励，我才能和同事们及学生余子濠、国防科大的陈薇等老师共同完成基于MIPS、IA-32/x64、RISC-V、ARM等架构的关于数字电路、计算机组成原理、系统结构和计算机系统基础等方面的十多本主/辅教材和PPT讲义的编写以及相应课程实验设计等工作。非常感谢一直以来给予我支持、帮助和鼓励的所有老师、学生、好友和家人！

王婧雯

CCF专业会员，CCF女工委委员。微软亚洲研究院学术合作经理。主要负责微软Ada Workshop、微软亚洲研究院院友会项目，及微软亚洲研究院学术合作项目的宣传推广策略制定与内容创作。

jingww@microsoft.com

张嘉慧

中国人民大学文学院硕士研究生

陈泽华

CCF杰出会员，CCF女工委执行委员。太原理工大学大数据学院教授。主要研究方向为数据挖掘与知识发现、粗糙集与粒计算、区块链等。

chenzehua@tyut.edu.cn

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