他是“计算机系统能力”培养理念的早期倡导者、体系创建者，先后两次获得国家教学成果二等奖；他是北京市教学名师，国家一流本科课程“计算机组成”负责人，“十四五”国家级规划教材、教育部计算机“101计划”核心教材《计算机组成与实现》主编，把“计算机组成”课程打造成“金课”；他是全国大学生计算机系统能力大赛主要发起人，教育部系统能力课程群虚拟教研室负责人，信息技术新工科产学研联盟秘书长，推动构建我国计算机系统能力培养生态。他就是计算机学院教授高小鹏。

锐意改革，提出并构建计算机系统能力培养体系

关于“计算机系统能力”的故事，要从2006年说起。那一年，北航计算机专业进入全国工程教育专业认证首批试点。认证过程中，高小鹏发现一个普遍性问题：学生学完计算机组成、操作系统、编译技术三门核心课程，仍难以独立开发一个简单CPU、一个简单操作系统内核和一个简单编译器。高小鹏直言：“传统课程体系虽然完成了知识讲授，却没有真正把知识转化为学生驾驭计算机系统的能力。”

计算机系统能力是计算机专业的核心能力，具备计算机系统能力是高水平计算机人才的关键标志。2007年，计算机学院启动核心课程教学改革，确立“从知识传授转向能力培养”的指导思想，高小鹏被指派构思设计并起草教学改革方案。

课堂上的高小鹏

在时任院长、国家级教学名师马殿富的指导下，他在方案中第一次明确提出“计算机系统能力”培养理念，定下了颇具挑战性的改革目标：“本科生自主开发一个简单CPU、一个简单操作系统内核、一个简单编译器”，并设计了三门课程联动的课程群改革技术路线。这一设计把原本相对分散的核心课程，重构为面向系统构造能力培养的整体方案，让学生在“进阶式”的工程实践中理解计算机系统的结构、运行机制与构造方法，开创了北航计算机学科“实践育人”的新范式。

高小鹏指导学生开展 CPU 开发实践

历经5年研制与实践，该项改革思路和成果得到教育部计算机类专业教学指导委员会高度重视认可，并于2015年启动《高等学校计算机系统能力培养》研究项目，引导全国高校参与改革试点。到目前为止，累计171个专业参与系统能力改革试点。他最初参与提出和构造的改革方案，逐步发展为全国计算机专业核心能力培养的重要改革方向。因在计算机系统能力教学改革中的系统性工作与成果，高小鹏先后获得国家教学成果二等奖2项，北京市教学成果一等奖1项。

一线深耕，破解本科生开发CPU的挑战性教学难题

本科生开发CPU，是最能体现计算机系统能力培养价值的环节，也是计算机专业本科教学公认的挑战性教学难题，随着指令规模增大，大多数学生难以仅靠模仿传统教材的图解案例法来正确设计数十条指令规模的CPU。在计算机学院核心课程教学改革中，高小鹏主动承担了其中最基础、最具挑战性的CPU实验改革任务。

高小鹏在办公室备课

高小鹏创新提出了CPU形式建模综合方法，使设计从经验化、图解式过程转化为可分析、可综合、可验证的工程过程，极大降低本科生开发CPU的复杂度。他担任学院本科教学副院长后，进一步提出了“大课重课”的课程内容教学改革思路，将传统的数字逻辑、汇编语言、计算机组成3门课程重构为一门课程，构建由工具训练、数字电路、汇编程序、单周期 CPU、流水线CPU直至微系统组成的递进式实验体系。

高小鹏自豪地说：“国内外一流高校通常仅要求本科生开发约10条指令的流水线CPU，而北航计算机学院超过70%的学生能独立开发30条MIPS指令的流水线CPU，这让他们在激烈的人才竞争中更有底气！”

此外，高小鹏先后组织建设了覆盖专业全部课程的虚实融合的软硬件综合在线实验体系和计算机组成课程数智平台，实现了知识图谱、AI 学习助手、自动评测与自动查重等功能，课程资源被116所高校应用。相关成果建设获全国智慧课程创新大赛特等奖、教育部虚拟教研室典型教研方法、教育部“智慧教育示范区”优秀案例、中国高等教育学会智慧教育典型案例等。

高小鹏讲授专业课

经过多年建设，“计算机组成”获评国家级一流本科课程，其主编的《计算机组成与实现》获批“十四五”国家级规划教材、教育部计算机“101计划”核心教材、全国高校计算机教育研究会优秀教材一等奖等。课程团队万寒2024年入选“高校计算机专业优秀教师奖励计划”，杨建磊编写的教材《智能计算体系结构设计实践》入选国家新闻出版署“十四五”国家重点出版物并获得资助。

高小鹏主编的《计算机组成与实现》

二十年如一日的课程改革创新，也结出了极为丰硕的人才培养果实。计算机学院学生连续8届在全国大学生计算机系统能力大赛获奖，包揽三大主要赛道最高奖项。高小鹏参与指导的本科生毕设团队基于课程中开发的流水线CPU架构设计了面向龙芯自主指令系统LoongArch的SoC芯片并流片成功，获评北京市优秀本科毕业设计（论文），龙芯中科公司首席架构师汪文祥博士表示：“这充分证明了北航的教学实践体系对于计算机系统能力培养所发挥的重大推动作用”。

多措并举，推动全国计算机系统能力培养生态建设

“计算机系统能力”培养在北航实践成功后，高小鹏一直在思考，如何能让这一培养理念更有力地支撑全国计算机拔尖创新人才培养？他的答案是构建顶层布局、师资支撑、竞赛牵引、产教融通相互联动的生态。

高小鹏先后作为核心成员参与和组织教育部计算机类专业教学指导委员会《基于系统能力培养的计算机专业课程建设报告》编制和《高等学校计算机类专业系统能力培养课程实施方案》编写工作，这些方案将课程群目标、实验体系和实施路径凝练为可迁移、可落地的改革框架，成为171个计算机系统能力试点专业建设的重要参考。

推进系统能力培养的关键在于教师对课程理解、工程实践能力和实验组织能力的整体性提升。作为教育部系统能力课程群虚拟教研室负责人，高小鹏推动了龙芯中科出资120万元成立教材出版基金，牵头组织6所双一流高校7位作者编写我国首批基于自主指令系统的系统能力系列教材。组织9所头部高校10余名教师，开展14次师资培训，线上线下参训教师达6000余人次。

高小鹏在第六届中国计算机教育大会上讲话

他依托虚拟教研室推动实施中西部计算机系统能力教学支持计划，选派了西北工业大学王党辉教授赴宜宾学院线下讲授计算机组成课程，宜宾学院学生普遍能够自主开发单周期CPU，实现该专业的历史性突破。该计划现已招募北大、南大、北航、西工大、南开、南航6校9名教授，可面向全国讲授8门专业核心课。

他还参与策划并全面主导全国高校计算机系统能力培养高峰论坛建设，十届论坛累计吸引高校教师超过3000人次，论坛已经成为计算机专业系统能力培养的教学交流主阵地。

为打造全国性计算机系统能力实践平台，高小鹏2017年创办了首届全国大学生计算机系统能力大赛，担任组委会负责人兼CPU赛道负责人。大赛于2023年入选《全国普通高校大学生竞赛分析报告》竞赛目录，已完赛9届累计覆盖743所国内高校，累计参赛学生23000余人次，通过这一赛事平台，学生系统创新实践能力不断提升，计算机系统能力培养质量充分彰显。

作为信息技术新工科产学研联盟秘书长，高小鹏不断强化产教合作，与华为、小米、阿里、腾讯、蚂蚁、曙光、麒麟、龙芯等14家企业建立紧密合作关系，不仅将我国自主计算技术引入高校，更为教学改革等方面提供了资金和技术上的支持，累计出版教材20余种。

锐意改革二十载，系统能力育英才。从系统能力改革的早期探索者，到系统能力课程群和在线实验体系的方法建立者与组织实施者，再到全国系统能力生态建设的主要推动者。贯穿高小鹏生涯的主线，始终是围绕计算机系统能力持续开展教学方法、课程建设、教材建设、学科竞赛、产教合作与全国推广。

高小鹏在信息技术新工科产学研联盟年会上讲话

“我希望每一位计算机专业的学生，都能拥有驾驭计算机系统的能力。”高小鹏说，“这条路还很长，我会继续走下去。”

（素材来源：计算机学院 采写：付强）

（审核：刘祥龙）

编辑：贾爱平