大數據類課程中引入企業真實任務的探索與實踐

徐 華 余文夢 吳至婧

（清華大學計算機系 北京 100084）

隨著我國社會經濟的不斷發展，市場上對高等教育畢業生的要求逐漸多樣化，傳統的封閉式教學模式的弊端日漸凸顯，因而推行更為靈活的教學模式的呼聲越來越高。[1]教育部相繼發布了《關于深化本科教育教學改革全面提高人才質量的意見（教高[2019]6 號）》，《關于一流本科課程建設的實施意見（教高[2019]8 號）》等指導性文件。意見中指出高等教育要創新教學方法，強化實踐育人，深化產教融合和校企合作機制。[2]其中，校企合作是一種由學校和企業雙方共同推進的教學合作模式。這種模式充分結合學校和企業的資源優勢，為學生提供質量高、實踐性強的教學內容。尤其在大數據等偏應用類的課程中，教材內容無法涵蓋復雜多變的實際應用場景，并且授課教師也缺乏相應的生產實踐經歷，而企業在這方面具有很強的優勢，與高校形成良好的互補關系。本文以清華大學的大數據類課程為例，對校企合作的實踐類教學模式進行深入探討并結合具體案例進行詳細分析。

1 當前大數據類課程實踐教學現狀

當前國內外知名大學在大數據類的課程教學中，為了提升選課學生解決專業問題的能力，都會引入相應內容作為課程實踐項目，包括學生自主設計的實踐項目、工業界或者學術界的挑戰賽等。這種模式在一定程度上可以將理論教學和實踐教學相結合，加強了學生解決實際問題的能力。然而，當前的實踐教學模式存在兩方面的局限性。一方面，教師和同學自主設定的立項任務、公開挑戰賽等任務的假設條件往往過于理想化，與真實應用場景契合度低，無法鍛煉學生應對產業界真實復雜問題的求解能力；另一方面，在課程實踐過程中缺乏企業導師的指導，沒有真正地將企業資源融入課程教學過程中。[3]而與之對應的是，企業實習和社會實踐等項目鼓勵學生全身心地參與到企業工作中，借此更加全面地鍛煉學生的綜合能力。但是，這種實踐形式缺乏針對性、任務內容參差不齊，且耗時周期長，并不適合作為特定專業課程的實踐任務。針對當前課程實踐中面臨的上述問題，本文介紹清華大學大數據類課程中引入企業任務實踐的探索經驗，探討將課程教學和企業挑戰任務相融合的新型課程教學模式，以更好地培養學生利用理論知識解決真實應用問題的實踐能力。

2 校企合作的實踐教學模式

本文所提出的實踐類教學模式將理論知識教學與企業挑戰任務相結合。在課堂內，授課老師以傳統教學模式講解大數據方法與理論知識，提升學生的知識儲備；在課堂外，引入企業真實挑戰任務的實踐環節，以“企業導師為主，校內導師為輔”的雙導師形式開展實踐類教學，提升學生解決實際問題的能力。這種教學模式的具體流程如圖1所示，圖1 詳細介紹各個步驟的操作細節。

圖1 實踐類教學模式流程圖

2.1 企業交流和討論

在開課前，與目標企業進行深入的交流和討論。此階段目的有三個：其一，對企業導師進行必要的教學管理的培訓，解釋企業任務的開設目標和任務要求；其二，與企業導師共同確定挑戰任務的主要內容，即從眾多企業任務中挑選出若干個合適的任務，并去除難度過大或者與課程內容無關的部分；其三，明確挑戰任務的時間規劃，包括項目啟動時間、期中和期末考核的具體時間等。

2.2 發布任務

在第一次課堂上向所有學生發布挑戰任務內容，并明確這些任務僅面向學有余力的同學，未參與此任務的同學仍然按照普通教學模式開展教學計劃。為了減輕學生的課程負擔，可以免去參與挑戰任務學生的平時作業要求，但期末考試等理論知識考核環節不宜免除。

2.3 報名&選拔階段

課程中鼓勵不同背景的同學自主組隊報名，結合任務難度限定每組的人數上限。一般情況下，每組兩人為宜。同時，挑戰任務中可以引入競賽機制，即每項任務同時由多組同學并行完成，組間互相競爭。在實踐過程中，這種機制可以極大地提高學生的主觀能動性。在此環節，由課程教學團隊組織企業導師與報名學生進行面對面交流（特殊情況下，也可采用線上交流），并遵照上述準則確定最終入選的團隊名單。

2.4 實施階段

在此階段，采取“企業導師為主，校內導師為輔”的雙導師制對參與挑戰任務的學生進行同步輔導。企業導師每周應與對應學生至少進行一次有效溝通，其目的在于：（1）回顧過去一周的進展情況，并靈活調整計劃內容，明確下一周的任務要求；（2）輔助同學們解決實現上所碰到的問題，推動任務不斷朝前進行。在溝通之后，建議課程學生形成紀要文檔，并發送給企業導師進行確認，避免出現信息交流不統一的問題。整個過程中，校內教學團隊提供必要的計算平臺資源和方法理論答疑的支持。

2.5 兩階段考核機制

在課程中期和末期，組織所有參與挑戰任務的同學前往企業進行線下的考核和交流。在考核過程中，每組同學需要將現階段的成果做一個完整呈現。中期考核后，教學團隊和企業導師可結合學生的完成情況確定是否淘汰部分團隊，以此提高學生的參與性和積極性。此外，也可邀請企業人員與同學進行深入的交流和討論，幫助同學們進一步深刻完成任務，獲得進入企業實習的機會。

2.6 總結&頒發證書

在期末考核之后，應對整個教學實踐過程進行總結和分析，并對所有順利完成企業挑戰任務的同學頒發課程榮譽證書。

在上述校企合作的實踐教學模式中，一方面，學生能夠接觸到真實的企業任務，以及得到企業導師的經驗性指導，并且可以更加自由地安排任務實踐時間，不會受到任何企業規則限制，從而收獲寶貴的實踐經驗；另一方面，企業能夠深度參與指導學生的實踐過程，以較低的成本解決諸多實際問題，同時可以借此機會宣傳企業文化，在人才市場上增強企業競爭力。

3 實踐案例分析

此小節以2020 年清華大學的“數據挖掘：方法與應用”和“互聯網產品設計”兩門課程為依托，進行實踐案例介紹。在這兩門課程中，均與國際500 強企業開展合作，引入了多項企業挑戰任務。在報名結束時，兩門課程中的報名學生數量分別占課程學生總數的1/3 和3/4 左右，可見這種實踐模式對學生具有較強的吸引力。而在選拔階段后，最終確定的學生數量分別為11 和14，約占課程學生總數的1/6 和1/2 左右，所有學生都以較高質量完成了企業挑戰任務。圖2 展示了參與人員的專業分布情況，從圖中可以看出兩門課程同學的專業分布范圍較廣，包括工科、理科、文科等。而在組隊模式上也存在較多跨專業的情況，這種形式下可以充分吸納不同專業的知識特點，從更多角度提高任務的完成質量。由于“數據挖掘：方法與應用”課程面向對象是非信息類專業學生，所以此課程中并沒有信息類專業學生參與。下面，從兩門課程中分別選擇一項具體的企業挑戰任務進行簡要的案例介紹和分析。

圖2 課程挑戰任務人員構成圖

3.1 衣物標簽護理圖標讀取

此項任務要求學生設計一套數據分析算法，能夠實現衣物上洗護圖標的自動定位和分類功能。此任務可以幫助用戶更好地了解不同衣物的洗護要求，應用前景廣泛。由于面對的是現實生活場景，所以需要同時考慮各種復雜的數據情況，包括圖標角度不一、圖像拍攝不全、背景顏色不一等，這些情況在傳統的教學項目中往往是不需要考慮的。最終，共有3 組同學參與并完成了此項任務。在企業導師和教學團隊的共同指導下，每組同學均采用了不同的技術路線進行實現，且取得了較為理想的實驗效果。如圖3 所示，所設計的算法使用深度學習和圖像處理等方法首先對衣物上的洗護標簽進行定位，再以標準洗護衣標為參照，依次對各洗護衣標進行分類。所設計的算法也在企業中也得到了較好的應用，產生了一定的實用價值。

圖3 衣物洗護圖標的定位和分類圖

3.2 衣著類互聯網產品互動原型設計與實現

此項任務要求學生設計一種衣護類互聯網產品互動原型，為消費者提供衣服洗護方面的建議指導，并且能夠與消費者進行實時互動，實現消費者測試功能。此任務要求基于企業現有的消費者研究工作，將企業初步產品框架轉化為產品原型交互界面。與普通產品設計任務不同的是，普通任務僅要求設計簡潔實用有趣的產品界面，而該任務要求設計可互動的產品原型，記錄互動的方式和結果，為企業后續產品設計提供思路與支持。最終，共有2 組同學參與并完成了此項任務，完成了從產品需求分析、功能設計、UI 設計、微信小程序實現全步驟。兩組同學設計的不同風格的衣護洗護產品原型，均在消費者測試階段獲得了良好的反饋。值得一提的是，在課程結束后，部分同學繼續留在企業進行暑期實習，幫助企業繼續完善產品的原型設計，實現了學生、學校與企業的多方面共贏。

4 總結

綜上所述，在大數據等應用類課程中，可以引入適當的企業挑戰項目，以校企合作的教學模式培養學生的實踐創新能力。這種模式既可以提升學生解決實際問題的應用能力，又可以為企業帶來更多的解決方案，是一種雙贏的實踐類教學模式。