大數(shù)據(jù)類課程中引入企業(yè)真實(shí)任務(wù)的探索與實(shí)踐

徐 華 余文夢 吳至婧

（清華大學(xué)計算機(jī)系 北京 100084）

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，市場上對高等教育畢業(yè)生的要求逐漸多樣化，傳統(tǒng)的封閉式教學(xué)模式的弊端日漸凸顯，因而推行更為靈活的教學(xué)模式的呼聲越來越高。[1]教育部相繼發(fā)布了《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才質(zhì)量的意見（教高[2019]6 號）》，《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見（教高[2019]8 號）》等指導(dǎo)性文件。意見中指出高等教育要創(chuàng)新教學(xué)方法，強(qiáng)化實(shí)踐育人，深化產(chǎn)教融合和校企合作機(jī)制。[2]其中，校企合作是一種由學(xué)校和企業(yè)雙方共同推進(jìn)的教學(xué)合作模式。這種模式充分結(jié)合學(xué)校和企業(yè)的資源優(yōu)勢，為學(xué)生提供質(zhì)量高、實(shí)踐性強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容。尤其在大數(shù)據(jù)等偏應(yīng)用類的課程中，教材內(nèi)容無法涵蓋復(fù)雜多變的實(shí)際應(yīng)用場景，并且授課教師也缺乏相應(yīng)的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)歷，而企業(yè)在這方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，與高校形成良好的互補(bǔ)關(guān)系。本文以清華大學(xué)的大數(shù)據(jù)類課程為例，對校企合作的實(shí)踐類教學(xué)模式進(jìn)行深入探討并結(jié)合具體案例進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 當(dāng)前大數(shù)據(jù)類課程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前國內(nèi)外知名大學(xué)在大數(shù)據(jù)類的課程教學(xué)中，為了提升選課學(xué)生解決專業(yè)問題的能力，都會引入相應(yīng)內(nèi)容作為課程實(shí)踐項(xiàng)目，包括學(xué)生自主設(shè)計的實(shí)踐項(xiàng)目、工業(yè)界或者學(xué)術(shù)界的挑戰(zhàn)賽等。這種模式在一定程度上可以將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，加強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。然而，當(dāng)前的實(shí)踐教學(xué)模式存在兩方面的局限性。一方面，教師和同學(xué)自主設(shè)定的立項(xiàng)任務(wù)、公開挑戰(zhàn)賽等任務(wù)的假設(shè)條件往往過于理想化，與真實(shí)應(yīng)用場景契合度低，無法鍛煉學(xué)生應(yīng)對產(chǎn)業(yè)界真實(shí)復(fù)雜問題的求解能力；另一方面，在課程實(shí)踐過程中缺乏企業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)，沒有真正地將企業(yè)資源融入課程教學(xué)過程中。[3]而與之對應(yīng)的是，企業(yè)實(shí)習(xí)和社會實(shí)踐等項(xiàng)目鼓勵學(xué)生全身心地參與到企業(yè)工作中，借此更加全面地鍛煉學(xué)生的綜合能力。但是，這種實(shí)踐形式缺乏針對性、任務(wù)內(nèi)容參差不齊，且耗時周期長，并不適合作為特定專業(yè)課程的實(shí)踐任務(wù)。針對當(dāng)前課程實(shí)踐中面臨的上述問題，本文介紹清華大學(xué)大數(shù)據(jù)類課程中引入企業(yè)任務(wù)實(shí)踐的探索經(jīng)驗(yàn)，探討將課程教學(xué)和企業(yè)挑戰(zhàn)任務(wù)相融合的新型課程教學(xué)模式，以更好地培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識解決真實(shí)應(yīng)用問題的實(shí)踐能力。

2 校企合作的實(shí)踐教學(xué)模式

本文所提出的實(shí)踐類教學(xué)模式將理論知識教學(xué)與企業(yè)挑戰(zhàn)任務(wù)相結(jié)合。在課堂內(nèi)，授課老師以傳統(tǒng)教學(xué)模式講解大數(shù)據(jù)方法與理論知識，提升學(xué)生的知識儲備；在課堂外，引入企業(yè)真實(shí)挑戰(zhàn)任務(wù)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，以“企業(yè)導(dǎo)師為主，校內(nèi)導(dǎo)師為輔”的雙導(dǎo)師形式開展實(shí)踐類教學(xué)，提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。這種教學(xué)模式的具體流程如圖1所示，圖1 詳細(xì)介紹各個步驟的操作細(xì)節(jié)。

圖1 實(shí)踐類教學(xué)模式流程圖

2.1 企業(yè)交流和討論

在開課前，與目標(biāo)企業(yè)進(jìn)行深入的交流和討論。此階段目的有三個：其一，對企業(yè)導(dǎo)師進(jìn)行必要的教學(xué)管理的培訓(xùn)，解釋企業(yè)任務(wù)的開設(shè)目標(biāo)和任務(wù)要求；其二，與企業(yè)導(dǎo)師共同確定挑戰(zhàn)任務(wù)的主要內(nèi)容，即從眾多企業(yè)任務(wù)中挑選出若干個合適的任務(wù)，并去除難度過大或者與課程內(nèi)容無關(guān)的部分；其三，明確挑戰(zhàn)任務(wù)的時間規(guī)劃，包括項(xiàng)目啟動時間、期中和期末考核的具體時間等。

2.2 發(fā)布任務(wù)

在第一次課堂上向所有學(xué)生發(fā)布挑戰(zhàn)任務(wù)內(nèi)容，并明確這些任務(wù)僅面向?qū)W有余力的同學(xué)，未參與此任務(wù)的同學(xué)仍然按照普通教學(xué)模式開展教學(xué)計劃。為了減輕學(xué)生的課程負(fù)擔(dān)，可以免去參與挑戰(zhàn)任務(wù)學(xué)生的平時作業(yè)要求，但期末考試等理論知識考核環(huán)節(jié)不宜免除。

2.3 報名&選拔階段

課程中鼓勵不同背景的同學(xué)自主組隊(duì)報名，結(jié)合任務(wù)難度限定每組的人數(shù)上限。一般情況下，每組兩人為宜。同時，挑戰(zhàn)任務(wù)中可以引入競賽機(jī)制，即每項(xiàng)任務(wù)同時由多組同學(xué)并行完成，組間互相競爭。在實(shí)踐過程中，這種機(jī)制可以極大地提高學(xué)生的主觀能動性。在此環(huán)節(jié)，由課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)組織企業(yè)導(dǎo)師與報名學(xué)生進(jìn)行面對面交流（特殊情況下，也可采用線上交流），并遵照上述準(zhǔn)則確定最終入選的團(tuán)隊(duì)名單。

2.4 實(shí)施階段

在此階段，采取“企業(yè)導(dǎo)師為主，校內(nèi)導(dǎo)師為輔”的雙導(dǎo)師制對參與挑戰(zhàn)任務(wù)的學(xué)生進(jìn)行同步輔導(dǎo)。企業(yè)導(dǎo)師每周應(yīng)與對應(yīng)學(xué)生至少進(jìn)行一次有效溝通，其目的在于：（1）回顧過去一周的進(jìn)展情況，并靈活調(diào)整計劃內(nèi)容，明確下一周的任務(wù)要求；（2）輔助同學(xué)們解決實(shí)現(xiàn)上所碰到的問題，推動任務(wù)不斷朝前進(jìn)行。在溝通之后，建議課程學(xué)生形成紀(jì)要文檔，并發(fā)送給企業(yè)導(dǎo)師進(jìn)行確認(rèn)，避免出現(xiàn)信息交流不統(tǒng)一的問題。整個過程中，校內(nèi)教學(xué)團(tuán)隊(duì)提供必要的計算平臺資源和方法理論答疑的支持。

2.5 兩階段考核機(jī)制

在課程中期和末期，組織所有參與挑戰(zhàn)任務(wù)的同學(xué)前往企業(yè)進(jìn)行線下的考核和交流。在考核過程中，每組同學(xué)需要將現(xiàn)階段的成果做一個完整呈現(xiàn)。中期考核后，教學(xué)團(tuán)隊(duì)和企業(yè)導(dǎo)師可結(jié)合學(xué)生的完成情況確定是否淘汰部分團(tuán)隊(duì)，以此提高學(xué)生的參與性和積極性。此外，也可邀請企業(yè)人員與同學(xué)進(jìn)行深入的交流和討論，幫助同學(xué)們進(jìn)一步深刻完成任務(wù)，獲得進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)的機(jī)會。

2.6 總結(jié)&頒發(fā)證書

在期末考核之后，應(yīng)對整個教學(xué)實(shí)踐過程進(jìn)行總結(jié)和分析，并對所有順利完成企業(yè)挑戰(zhàn)任務(wù)的同學(xué)頒發(fā)課程榮譽(yù)證書。

在上述校企合作的實(shí)踐教學(xué)模式中，一方面，學(xué)生能夠接觸到真實(shí)的企業(yè)任務(wù)，以及得到企業(yè)導(dǎo)師的經(jīng)驗(yàn)性指導(dǎo)，并且可以更加自由地安排任務(wù)實(shí)踐時間，不會受到任何企業(yè)規(guī)則限制，從而收獲寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；另一方面，企業(yè)能夠深度參與指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐過程，以較低的成本解決諸多實(shí)際問題，同時可以借此機(jī)會宣傳企業(yè)文化，在人才市場上增強(qiáng)企業(yè)競爭力。

3 實(shí)踐案例分析

此小節(jié)以2020 年清華大學(xué)的“數(shù)據(jù)挖掘：方法與應(yīng)用”和“互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計”兩門課程為依托，進(jìn)行實(shí)踐案例介紹。在這兩門課程中，均與國際500 強(qiáng)企業(yè)開展合作，引入了多項(xiàng)企業(yè)挑戰(zhàn)任務(wù)。在報名結(jié)束時，兩門課程中的報名學(xué)生數(shù)量分別占課程學(xué)生總數(shù)的1/3 和3/4 左右，可見這種實(shí)踐模式對學(xué)生具有較強(qiáng)的吸引力。而在選拔階段后，最終確定的學(xué)生數(shù)量分別為11 和14，約占課程學(xué)生總數(shù)的1/6 和1/2 左右，所有學(xué)生都以較高質(zhì)量完成了企業(yè)挑戰(zhàn)任務(wù)。圖2 展示了參與人員的專業(yè)分布情況，從圖中可以看出兩門課程同學(xué)的專業(yè)分布范圍較廣，包括工科、理科、文科等。而在組隊(duì)模式上也存在較多跨專業(yè)的情況，這種形式下可以充分吸納不同專業(yè)的知識特點(diǎn)，從更多角度提高任務(wù)的完成質(zhì)量。由于“數(shù)據(jù)挖掘：方法與應(yīng)用”課程面向?qū)ο笫欠切畔㈩悓I(yè)學(xué)生，所以此課程中并沒有信息類專業(yè)學(xué)生參與。下面，從兩門課程中分別選擇一項(xiàng)具體的企業(yè)挑戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行簡要的案例介紹和分析。

圖2 課程挑戰(zhàn)任務(wù)人員構(gòu)成圖

3.1 衣物標(biāo)簽護(hù)理圖標(biāo)讀取

此項(xiàng)任務(wù)要求學(xué)生設(shè)計一套數(shù)據(jù)分析算法，能夠?qū)崿F(xiàn)衣物上洗護(hù)圖標(biāo)的自動定位和分類功能。此任務(wù)可以幫助用戶更好地了解不同衣物的洗護(hù)要求，應(yīng)用前景廣泛。由于面對的是現(xiàn)實(shí)生活場景，所以需要同時考慮各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)情況，包括圖標(biāo)角度不一、圖像拍攝不全、背景顏色不一等，這些情況在傳統(tǒng)的教學(xué)項(xiàng)目中往往是不需要考慮的。最終，共有3 組同學(xué)參與并完成了此項(xiàng)任務(wù)。在企業(yè)導(dǎo)師和教學(xué)團(tuán)隊(duì)的共同指導(dǎo)下，每組同學(xué)均采用了不同的技術(shù)路線進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，且取得了較為理想的實(shí)驗(yàn)效果。如圖3 所示，所設(shè)計的算法使用深度學(xué)習(xí)和圖像處理等方法首先對衣物上的洗護(hù)標(biāo)簽進(jìn)行定位，再以標(biāo)準(zhǔn)洗護(hù)衣標(biāo)為參照，依次對各洗護(hù)衣標(biāo)進(jìn)行分類。所設(shè)計的算法也在企業(yè)中也得到了較好的應(yīng)用，產(chǎn)生了一定的實(shí)用價值。

圖3 衣物洗護(hù)圖標(biāo)的定位和分類圖

3.2 衣著類互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品互動原型設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

此項(xiàng)任務(wù)要求學(xué)生設(shè)計一種衣護(hù)類互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品互動原型，為消費(fèi)者提供衣服洗護(hù)方面的建議指導(dǎo)，并且能夠與消費(fèi)者進(jìn)行實(shí)時互動，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者測試功能。此任務(wù)要求基于企業(yè)現(xiàn)有的消費(fèi)者研究工作，將企業(yè)初步產(chǎn)品框架轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品原型交互界面。與普通產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)不同的是，普通任務(wù)僅要求設(shè)計簡潔實(shí)用有趣的產(chǎn)品界面，而該任務(wù)要求設(shè)計可互動的產(chǎn)品原型，記錄互動的方式和結(jié)果，為企業(yè)后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計提供思路與支持。最終，共有2 組同學(xué)參與并完成了此項(xiàng)任務(wù)，完成了從產(chǎn)品需求分析、功能設(shè)計、UI 設(shè)計、微信小程序?qū)崿F(xiàn)全步驟。兩組同學(xué)設(shè)計的不同風(fēng)格的衣護(hù)洗護(hù)產(chǎn)品原型，均在消費(fèi)者測試階段獲得了良好的反饋。值得一提的是，在課程結(jié)束后，部分同學(xué)繼續(xù)留在企業(yè)進(jìn)行暑期實(shí)習(xí)，幫助企業(yè)繼續(xù)完善產(chǎn)品的原型設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生、學(xué)校與企業(yè)的多方面共贏。

4 總結(jié)

綜上所述，在大數(shù)據(jù)等應(yīng)用類課程中，可以引入適當(dāng)?shù)钠髽I(yè)挑戰(zhàn)項(xiàng)目，以校企合作的教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。這種模式既可以提升學(xué)生解決實(shí)際問題的應(yīng)用能力，又可以為企業(yè)帶來更多的解決方案，是一種雙贏的實(shí)踐類教學(xué)模式。