原型机＋“口袋猫”！湖大这个团队，获国家级奖项，教育部“认可”

摘要：在数字化浪潮席卷全球的今天，如何培养既懂理论又能实战、既会编码又通系统的复合型计算机人才？在湖南大学信息科学与工程学院，一支由赵欢教授领衔的核心课程群教学团队用十年探索交出了一份亮眼答卷。

在数字化浪潮席卷全球的今天，如何培养既懂理论又能实战、既会编码又通系统的复合型计算机人才？在湖南大学信息科学与工程学院，一支由赵欢教授领衔的核心课程群教学团队用十年探索交出了一份亮眼答卷。

团队以“双重环链”课程体系为核心，自主研发虚拟原型机与“口袋猫”硬件平台，打造出一条“虚实结合、由浅入深，产教融合、全栈贯通”的计算机系统能力培养路径。这一创新实践不仅斩获国家级教学成果奖，更入选教育部首批虚拟教研室建设试点项目，助力学生从“代码编写者”蜕变为“系统架构师”。

赵欢教授组织教学研讨会

赵欢，湖南大学教授、博士生导师，岳麓学者领军岗，湖南省芙蓉教学名师，宝钢优秀教师特等奖、霍英东教育基金会首届教育教学奖、高校计算机专业优秀教师奖励计划、教育部—华为“智能基座”优秀教师获得者，2022年国家级教学成果二等奖牵头人，国家级一流本科专业、国家级一流本科课程、国家精品课程和国家级精品资源共享课负责人，湖南省课程思政示范课、教学名师及团队负责人，湖南省大学计算机教学指导委员会副主任委员。

2015年，赵欢、杨科华、刘彦、黄丽达四位教师以卡耐基·梅隆大学教材为蓝本，承担了湖南大学计算机系统课程的教学改革任务。初期尝试中，学生反馈“指令执行与控制信号难以理解”，暴露出知识碎片化问题。团队果断转向顶层重构，以期打破课程壁垒——将数字电路、计算机系统、操作系统、编译原理等核心课程串联，以自主研发的‌VSPM（12条指令）‌和‌RSPM（40条指令）‌两台原型机贯穿教学主线；同时，通过物理的计算机“口袋猫”让学生亲自动手实践，将理论知识转化为实际应用，用“一虚一实”“一软一硬”架起知识桥梁。

课程群师资亦形成闭环：刘彦老师同步参与数字电路教学，动态优化内容；杨科华老师对接高阶课程需求，反向夯实基础。每月一次的集体备课雷打不动，教师们围绕案例设计、知识点衔接展开头脑风暴，确保教学链条无缝对接。

助教培训

“我们不是培养只会写代码的程序员，而要培养更多架构师和具备全栈开发能力的工程师；不能满足于培养技术跟跑者，要培养世界的领跑者。”赵欢教授强调。

通过将学生4年的课程学习进行体系划分，‌团队提出“横向能力链+纵向课程链”：横向覆盖“程序设计→系统设计→系统工程→职业素养”四大能力，纵向以“基础课程→高阶课程→集中实践→成果评测”支撑能力进阶。这一体系的核心，是团队自主研发的原型机和“口袋猫”：

‌大一‌：学生亲手构建“口袋猫”，学院统一购买裸板和电阻、电容等零部件，由学生在大一暑期完成基础板焊接；‌大二‌：基于数字电路和计算机系统课程所学，学生自行实现原型机的代码，并下载到基础板上运行，方便进行后续扩展；‌大三‌：学生结合各自专业方向，在基础板上扩充接口和外部设备，进行物联网等应用开发；‌大四‌：继续基于此平台进行深入研究和开发。

“当自己设计的CPU在‘口袋猫’运行起来，软硬件协同的理念瞬间贯通！”物联网工程2201班的同学王蔚回忆道。这种“双螺旋迭代”的实践模式，让他在全国物联网大赛中率队斩获一等奖，项目更获省级创投基金支持并成功孵化企业。

基于“原型机+口袋猫”的“课程融通+实践贯通”双螺旋迭代

团队的教学成果获得《中国教育报》的关注，刊发于2025年3月5日06版“高教周刊|探索”

目前，课程体系的影响力早已突破校园，惠及全国。团队开发的课程登陆“头歌”实践平台，两个月内吸引超万名学生、7万余次在线实验，被50余所高校选用。2023年，华为主动携手湖大，联合香橙派共同研发了面向高校计算机系统教学和原生开发的鲲鹏Pro开发板，并开展基于鲲鹏生态的计算机系统能力课程群建设。第一期合作成果登上华为鲲鹏社区首页，成为校企协同育人的标杆。

各类荣誉接踵而至：国家级教学成果奖二等奖、教育部首批虚拟教研室建设试点、国家级一流本科课程、“101计划”实践平台……2025年初，赵欢教授和杨科华副教授开启的一场直播吸引了上万观众；团队赴华为的多场线下培训，更将“湖大经验”推向产业一线。