并行计算课程设计

并行计算课程设计一、课程目标

知识目标：

1.让学生理解并行计算的基本概念，掌握并行计算的发展历程及分类；

2.培养学生掌握并行编程的基本方法，了解并行算法的设计原则；

3.使学生了解并行计算在现实生活中的应用，并能结合实际问题进行分析。

技能目标：

1.培养学生运用并行计算技术解决实际问题的能力，提高计算思维；

2.培养学生掌握并行编程工具和软件的使用，能进行简单的并行程序设计；

3.培养学生通过团队合作，进行问题分析、方案设计和程序实现的能力。

情感态度价值观目标：

1.培养学生对并行计算的兴趣，激发其探索未知领域的热情；

2.培养学生具备良好的团队合作精神，学会尊重他人、沟通协作；

3.培养学生认识到科技发展对社会进步的重要性，树立正确的科技观。

课程性质：本课程为选修课，旨在拓展学生的计算思维和编程技能，提高解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备一定的计算机基础，对编程有一定了解，对并行计算感兴趣，但可能对并行编程方法和技巧掌握不足。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，培养其创新能力和实践能力。通过本课程的学习，使学生能够将并行计算技术应用于实际问题，达到学以致用的目的。在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容

1.并行计算基本概念：包括并行计算的定义、发展历程、分类及特点。

教材章节：第一章并行计算概述

2.并行编程模型：介绍Flynn分类法，讲解共享内存和分布式内存编程模型。

教材章节：第二章并行编程模型

3.并行编程语言与工具：学习MPI、OpenMP、CUDA等并行编程语言和工具。

教材章节：第三章并行编程语言与工具

4.并行算法设计：讲解并行算法设计原则，分析常见并行算法。

教材章节：第四章并行算法设计

5.并行计算应用：介绍并行计算在科学计算、大数据处理等领域的应用。

教材章节：第五章并行计算应用

6.实践环节：安排学生进行并行程序设计和实现，针对实际问题进行团队协作。

教材章节：第六章实践环节

教学内容安排与进度：

第一周：并行计算概述

第二周：并行编程模型

第三周：并行编程语言与工具

第四周：并行算法设计

第五周：并行计算应用

第六周：实践环节（上）

第七周：实践环节（下）

第八周：课程总结与展示

三、教学方法

本课程采用以下多样化的教学方法，旨在激发学生的学习兴趣，提高学生的主动性和实践能力。

1.讲授法：教师通过生动的语言、形象的表达，系统讲解并行计算的基本概念、发展历程、编程模型等理论知识，为学生奠定扎实的理论基础。

2.讨论法：针对课程中的重点和难点问题，组织学生进行课堂讨论，引导学生主动思考，培养其分析和解决问题的能力。

3.案例分析法：通过剖析典型的并行计算应用案例，使学生了解并行计算在实际问题中的应用，提高学生的实践操作能力。

4.实验法：结合课程内容，安排相应的实验课，让学生动手实践并行编程，掌握并行计算工具和软件的使用，培养学生的实际操作能力。

5.任务驱动法：在教学过程中，布置具有挑战性的任务，引导学生以团队合作的形式，共同分析问题、设计方案、编写程序，提高学生的团队协作能力和创新精神。

6.作品展示法：鼓励学生在课程结束后，展示自己的实践成果，通过互相评价和交流，促进学生间的相互学习，提高学生的沟通表达能力。

具体教学方法安排如下：

1.讲授法：在课程初期，主要用于讲解基本概念和理论，为学生奠定基础。

2.讨论法：在教学过程中，针对关键知识点，组织学生进行讨论，促进学生主动思考。

3.案例分析法：在讲解并行计算应用时，引入实际案例，引导学生分析讨论。

4.实验法：与实践环节相结合，让学生动手操作，巩固所学知识。

5.任务驱动法：在实践环节中，设置具有挑战性的任务，激发学生的创新潜能。

6.作品展示法：在课程末期，组织学生展示作品，进行交流和评价。

四、教学评估

为确保教学质量和全面反映学生的学习成果，本课程采用以下评估方式，旨在客观、公正地评价学生的表现。

1.平时表现（占总评30%）：

-课堂参与度：鼓励学生积极参与课堂讨论，提问和回答问题，充分展示自己的思考过程；

-课堂纪律：考察学生的出勤、迟到、早退等情况，以及课堂行为规范。

2.作业（占总评30%）：

-个人作业：布置与课程内容相关的个人作业，评估学生对知识点的掌握程度；

-团队作业：安排团队合作的作业，考察学生的团队协作能力、沟通技巧和解决问题的能力。

3.实验报告（占总评20%）：

-实验过程：评估学生在实验过程中的操作技能、观察分析能力和解决问题的能力；

-实验报告：考察学生的实验结果整理、分析和总结能力。

4.考试（占总评20%）：

-期中考试：对课程前半部分的知识点进行闭卷考试，评估学生对基础知识的掌握；

-期末考试：对整个课程的知识点进行闭卷考试，全面考察学生的理论水平和实践能力。

5.加分项（额外加分）：

-作品展示：鼓励学生在课程结束前进行作品展示，表现优异者给予额外加分；

-竞赛获奖：参加与课程相关的竞赛并获奖的学生，可获得额外加分。

教学评估具体安排如下：

1.平时表现：持续关注学生在课堂上的表现，及时给予反馈；

2.作业：定期布置作业，及时批改和反馈，指导学生改进；

3.实验报告：每个实验结束后，收取实验报告，给予评价和建议；

4.考试：分别在课程中期和末期组织期中、期末考试；

5.加分项：在课程末期对作品展示和竞赛获奖进行评估和加分。

五、教学安排

为确保课程教学的顺利进行，本课程的教学安排如下：

1.教学进度：

-课程共分为8周，每周安排一次理论课和一次实验课；

-理论课按照教学内容安排逐步推进，确保学生掌握各知识点；

-实验课与理论课相结合，让学生在实践中巩固理论知识。

2.教学时间：

-理论课：每周一上午9:00-11:30，共8周；

-实验课：每周三下午2:00-4:30，共8周；

-考试时间：期中考试安排在第4周周一上午，期末考试安排在第8周周一上午。

3.教学地点：

-理论课：教学楼A101教室；

-实验课：计算机实验室B201。

4.教学安排考虑因素：

-学生的作息时间：课程时间安排避开学生午休时间，确保学生精力充沛地参与教学活动；