基于產(chǎn)學(xué)合作的智能軟件基礎(chǔ)課程探索與實踐

摘要：本文針對智能軟件課程存在課程內(nèi)容設(shè)置不夠合理，實驗環(huán)境和實驗內(nèi)容缺乏，師資隊伍和產(chǎn)業(yè)界存在脫節(jié)等問題，提出基于產(chǎn)學(xué)合作的課程改革模式，利用產(chǎn)業(yè)界在實踐環(huán)節(jié)、應(yīng)用經(jīng)驗等方面的特長，通過雙方協(xié)作優(yōu)化課程體系、建設(shè)實驗平臺、提升師資隊伍和深入課程思政等方面探索與實踐，推動課程教學(xué)質(zhì)量的提高。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)教合作；智能軟件；課程建設(shè)；實踐平臺

中圖分類號：G642

為服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟，培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型人才，浙大城市學(xué)院計算機與計算科學(xué)學(xué)院加強與頭部企業(yè)的合作，引進企業(yè)主流應(yīng)用技術(shù)，提升教學(xué)質(zhì)量，探索基于產(chǎn)學(xué)合作的教學(xué)模式。該學(xué)院軟件工程專業(yè)設(shè)立了“智能軟件與先進計算產(chǎn)業(yè)班”（簡稱“產(chǎn)業(yè)班”），其依托合作企業(yè)在人工智能、大數(shù)據(jù)等方面的應(yīng)用場景、數(shù)據(jù)資源和豐富的實踐經(jīng)驗等資源，推動符合產(chǎn)業(yè)需求的應(yīng)用型人才培養(yǎng)。

1課程教學(xué)現(xiàn)狀

產(chǎn)業(yè)班中“智能軟件基礎(chǔ)”課程是一門重要的基礎(chǔ)課程，主要目標(biāo)是通過介紹機器學(xué)習(xí)的概念、方法和技術(shù)等內(nèi)容，讓學(xué)生對人工智能有個基本概念，掌握基本原理，培養(yǎng)學(xué)生對機器學(xué)習(xí)的理解和初步的應(yīng)用能力。課程涉及的主要內(nèi)容包括機器學(xué)習(xí)的基本概念、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、貝葉斯分類器、集成學(xué)習(xí)、聚類、降維與度量學(xué)習(xí)、計算學(xué)習(xí)理論、半監(jiān)督學(xué)習(xí)、概率圖模型等內(nèi)容。課程要求學(xué)生能夠了解機器學(xué)習(xí)算法的正確運用，能夠在實際項目的研究中運用機器學(xué)習(xí)技術(shù)的能力。本課程還承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生具備精益求精的工匠精神，以及艱苦奮斗、產(chǎn)業(yè)報國的價值目標(biāo)。

原先的智能軟件基礎(chǔ)課程理論課內(nèi)容較多，強調(diào)算法分析，不能很好地反映技術(shù)發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容存在和業(yè)界技術(shù)脫節(jié)的現(xiàn)象，缺乏合適的實踐內(nèi)容，這些都影響了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性［1］。本課程對實驗環(huán)境要求較高，需要很多算力資源，實驗環(huán)境搭建比較復(fù)雜，缺乏一站式實驗實訓(xùn)平臺，影響了實踐教學(xué)的開展，學(xué)生缺乏實際訓(xùn)練的環(huán)境，實踐能力不能得到很好的鍛煉。師資隊伍和企業(yè)界存在一定的脫節(jié)現(xiàn)象，缺乏“雙師型”人才，存在對企業(yè)技術(shù)和應(yīng)用場景不夠深入的問題。學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)不是非常明確，缺乏對行業(yè)的理解，急需通過產(chǎn)學(xué)合作對課程質(zhì)量進行提升。

2產(chǎn)學(xué)合作課程建設(shè)的開展

人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛，對學(xué)生實踐能力的要求也越來越高，傳統(tǒng)的教學(xué)模式越來越不能適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展。為改變這一現(xiàn)狀，學(xué)校制定了相關(guān)的政策，支持專業(yè)開展產(chǎn)教融合改革實踐，軟件工程專業(yè)和合作企業(yè)共同建立了產(chǎn)業(yè)班。產(chǎn)業(yè)班以軟件工程專業(yè)為基礎(chǔ)，在大二下學(xué)期進行雙向選擇，組建專業(yè)特色班，著力打造信創(chuàng)人才的培養(yǎng)，對完成產(chǎn)業(yè)班全部課程的學(xué)生，可獲得學(xué)校產(chǎn)業(yè)班證書。

合作企業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)之一，公司在高性能技術(shù)、信息安全、數(shù)據(jù)中心等技術(shù)領(lǐng)域擁很多優(yōu)勢和較強的市場占有率，在云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等領(lǐng)域有較強的技術(shù)儲備。經(jīng)歷20余年發(fā)展，合作企業(yè)在高端計算、存儲、安全、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域擁有深厚的技術(shù)積淀和領(lǐng)先的市場份額，并充分發(fā)揮高端計算優(yōu)勢，布局智能計算、云計算、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)，打造計算產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為科研探索創(chuàng)新、行業(yè)信息化建設(shè)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提供了堅實可信的支撐。公司非常重視信創(chuàng)人才的培養(yǎng)，建立了相應(yīng)的部門來支持開展產(chǎn)教融合，專門開發(fā)了曙光大數(shù)據(jù)與人工智能實訓(xùn)平臺用于人才培養(yǎng)。公司利用在信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，通過公司產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和生態(tài)圈促進信創(chuàng)人才的培養(yǎng)。

2.1完善產(chǎn)教融合培養(yǎng)模式

為了更好地培養(yǎng)人才，學(xué)校和合作企業(yè)簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方專門建立產(chǎn)業(yè)班建設(shè)協(xié)調(diào)小組和實施小組，制訂了課程建設(shè)方案，從制度上保證產(chǎn)業(yè)班的順利開展。成立課程建設(shè)小組，成員包括企業(yè)具有高級職稱或者研究生學(xué)歷的技術(shù)專家、專業(yè)負責(zé)人、本課程教師等，定期開展教學(xué)研討。根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)方案和課程目標(biāo)，結(jié)合課程特點和技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，雙方共同制定詳細的教學(xué)大綱［2］。雙方就人才培養(yǎng)模式、課程目標(biāo)、實踐教學(xué)內(nèi)容、使用的人工智能平臺、課程教師的培養(yǎng)和配備、考核評價方式進行了深入的探討，并確立了相關(guān)的規(guī)則，編制了課程建設(shè)實施方案，從多方面合作來提升產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人的實效。方案中確定了雙方的權(quán)利和義務(wù)，企業(yè)導(dǎo)師的優(yōu)勢體現(xiàn)在實際應(yīng)用場景展示、現(xiàn)實案例分析和項目的實際操作，學(xué)校教師則在理論知識的體系化講解、課程教學(xué)規(guī)范和質(zhì)量進行把控。

2.2引入人工智能平臺

課程需要較為復(fù)雜的實驗環(huán)境和相應(yīng)的算力支持，由學(xué)生自己配置環(huán)境的過程比較復(fù)雜，每次實驗不同，配置的實驗環(huán)境也有很大的不同。在沒有和合作企業(yè)建立深層次合作時，學(xué)生在實驗環(huán)境搭建上花費很多時間，對實驗的核心內(nèi)容學(xué)習(xí)產(chǎn)生了不利的影響。曙光大數(shù)據(jù)與人工智能實訓(xùn)平臺（天璣平臺）是一套用于大數(shù)據(jù)與人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)的教學(xué)輔助系統(tǒng)，提供相應(yīng)的教學(xué)管理系統(tǒng)，能夠方便快捷地生成每個學(xué)生個人獨享的實驗環(huán)境，擁有不同類型的大數(shù)據(jù)和人工智能教程和實驗案例。該平臺是曙光大數(shù)據(jù)和人工智能多年技術(shù)積累和實踐經(jīng)驗的體現(xiàn)，還集成了科研需求，實現(xiàn)了算力和課程教學(xué)一體化集成。

利用合作企業(yè)在人工智能容器部署方面的豐富經(jīng)驗和公司強大的算力支持，有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)和校驗算法效率。利用公司提供的容器化部署，實驗環(huán)境的可靠性、靈活性和高效性等方面都得到了很大的提高。實驗時把學(xué)習(xí)重點放在專業(yè)知識實踐上，系統(tǒng)實現(xiàn)實驗所需資源動態(tài)分配，有效地提高了資源的利用效率。實訓(xùn)平臺功能較為完整，從教師這個視角看，包括了教師工作臺（教師首頁、課程表、消息提醒、我的實驗課時進度、我的實驗環(huán)境、我的實驗課時統(tǒng)計）、我的課程（課程管理、課程模版管理）、資料庫（在線預(yù)覽、資源下載、資源編輯、資源共享、Markdown資源）等內(nèi)容。系統(tǒng)還包括實驗室模塊，該模塊具有申請大數(shù)據(jù)實驗環(huán)境、人工智能實驗環(huán)境、智能分析引擎實驗環(huán)境、安裝配置OpenVPN、Jupyter訪問、預(yù)置安裝包、GPU任務(wù)執(zhí)行、容器管理等功能，方便教師開展大數(shù)據(jù)和人工智能方面的課程，實現(xiàn)了一站式實驗平臺的功能，有力地促進了實驗課效果的提升。

2.3共同打造案例和實訓(xùn)基地

為設(shè)計更加符合課程需要的案例，雙方利用各自的優(yōu)勢，設(shè)計項目案例，部分案例以學(xué)校背景為主，部分則來源于公司的應(yīng)用場景。如學(xué)校共享雨傘設(shè)計案例，本案例主要通過教學(xué)樓、學(xué)生宿舍、食堂、圖書館、體育館的布局，以及最近一學(xué)年學(xué)生課表，通過這些數(shù)據(jù)來確定人流量來繪制出各個節(jié)點的交通網(wǎng)絡(luò)，再進行建模得到學(xué)校需要配置多少把雨傘，每個存放點如何布局。根據(jù)預(yù)測模型來調(diào)整參數(shù)，最終完成可視化展示。企業(yè)也提供多個基于現(xiàn)實需求的案例，如電路板缺陷檢測，利用電腦主板照片來判斷是否存在的焊接、螺絲等缺陷等類似的案例。對改造完成的項目案例，項目需要內(nèi)容集成到教學(xué)平臺，并把原始數(shù)據(jù)上傳到實驗平臺作為以后的課程教學(xué)內(nèi)容，這樣既豐富了課程實驗內(nèi)容，也使得學(xué)生更加了解企業(yè)當(dāng)前關(guān)注的現(xiàn)實需求。同學(xué)們可以在現(xiàn)有案例基礎(chǔ)上，發(fā)揮才能，擴展功能，持續(xù)改進和充實實驗項目案例。

本課程是一門實踐性很強的課程，需要有合適的實驗訓(xùn)練內(nèi)容和課程匹配，校企雙方建立了教學(xué)實踐基地。通過實踐教學(xué)基地的建立，企業(yè)能夠提前發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)適合自己的人才，學(xué)校可以更好地培養(yǎng)符合現(xiàn)代企業(yè)要求的應(yīng)用型復(fù)合型人才，學(xué)生通過去企業(yè)實踐，了解到企業(yè)對人才的真實需求和現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展情況，為下一步的學(xué)習(xí)和工作做好技術(shù)儲備［3］。

為了鞏固教學(xué)成果，雙方共同研發(fā)教材。把教學(xué)案例和實踐內(nèi)容以教材的形式進行提煉，充分吸收企業(yè)導(dǎo)師意見和建議，使得教材更加符合企業(yè)對人才的要求。雙方共同編寫教材還能較好地做到理論知識和實踐的更好融合，學(xué)校教師在理論方面的知識更強，而企業(yè)導(dǎo)師在實際應(yīng)用方面更加有優(yōu)勢，雙方合作編寫的教材，能更好地達成這方面的平衡。理論部分主要由高校教師執(zhí)筆，而案例和實踐部分則主要由企業(yè)導(dǎo)師牽頭完成，這樣的教材能較好地取長補短，體現(xiàn)教材的理論性、實踐性和系統(tǒng)性等優(yōu)點。教程的編寫還采用邊上課邊編寫，邊作為實踐講義邊完善的方式，通過課堂上的反饋及時完善教材內(nèi)容，使得教材的實用性更強。

2.4加強師資隊伍建設(shè)

教師在教學(xué)工作中具有非常重要的地位，地方應(yīng)用型高校的專業(yè)教師需要及時掌握企業(yè)應(yīng)用技術(shù)的“雙師型”教師。師資隊伍中部分教師和企業(yè)的技術(shù)存在一定程度的脫節(jié)，一定程度上存在年長的教師知識結(jié)構(gòu)陳舊，沒有及時更新，不能很好地匹配企業(yè)日新月異的新技術(shù)。部分剛?cè)胄５哪贻p教師一直在學(xué)校學(xué)習(xí)和工作，博士期間大多從事理論研究，缺乏對企業(yè)現(xiàn)實需求的理解［4］。通過產(chǎn)學(xué)合作，開展教師培訓(xùn)計劃，讓部分教師在和企業(yè)的交流中得到歷練，提高教師的實際項目研發(fā)能力，加深對企業(yè)業(yè)務(wù)和技術(shù)的理解，從而提高專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量。在校企合作中，采用多種方式來加強師資隊伍建設(shè)，通過教師到企業(yè)掛職、暑期短學(xué)期交流、項目合作等多種形式，加強和企業(yè)之間的聯(lián)系，提高教師業(yè)務(wù)水平。多位教師通過交流學(xué)習(xí)和參加企業(yè)組織的認證考試，獲得了相應(yīng)的資格證書。

除了提高專職教師的專業(yè)水平外，還采用了引進來的方式，邀請企業(yè)導(dǎo)師到學(xué)校共同授課，參與指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計，把企業(yè)案例引入課程當(dāng)中，豐富教學(xué)案例。企業(yè)導(dǎo)師也能把企業(yè)的現(xiàn)實需求經(jīng)過裁剪作為期末項目實踐的內(nèi)容讓學(xué)生完成，實現(xiàn)項目內(nèi)容和現(xiàn)實需求接軌，提高學(xué)生的實踐能力。

2.5深度融合課程思政

課程思政是一個非常重要的教學(xué)內(nèi)容，如何將思政內(nèi)容潤物細無聲地融入課程當(dāng)中，提高課程思政的實效，達到提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)這一目標(biāo)，需要校企雙方深入研討的問題［5］。合作企業(yè)在創(chuàng)辦過程中，有很多艱苦創(chuàng)業(yè)和產(chǎn)業(yè)報國方面的案例，這些案例能很好地激發(fā)學(xué)生們的上進心，讓學(xué)生能體會到提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)的不易。在講到公司研發(fā)芯片過程中碰到很多困難，通過不斷的失敗再失敗，最終獲得了成功，體現(xiàn)了公司努力拼搏、艱苦創(chuàng)業(yè)的精神。在講解實驗平臺的時候，引入如何通過快速迭代來完善系統(tǒng)，通過對功能細節(jié)的講解，來展現(xiàn)作為一名軟件工程師在軟件開發(fā)過程中需要具備的精益求精的工匠精神。通過引入企業(yè)的這些現(xiàn)實案例，學(xué)生在學(xué)習(xí)知識和培養(yǎng)能力的基礎(chǔ)上，提高了自身的思政素養(yǎng)。

2.6聯(lián)合開展課程考核

合理的考核在教學(xué)質(zhì)量評價和促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)等方面發(fā)揮著積極作用。企業(yè)在評價方面更加注重產(chǎn)出導(dǎo)向，這也是專業(yè)認證非常強調(diào)的，在本課程的考核過程中非常強調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出，實驗和大作業(yè)的完成度都是關(guān)注的重點［6］。學(xué)習(xí)過程性評價數(shù)據(jù)的獲取在日常教學(xué)過程中比較難獲取，利用天璣實驗環(huán)境記錄了學(xué)生詳細學(xué)習(xí)過程和實驗成果。通過這種方式積累了大量的數(shù)據(jù)，方便了過程性數(shù)據(jù)采集，這也為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自驅(qū)力提供了良好的支撐環(huán)境。課程期末成績評定按照平時實驗50%+期末大作業(yè)50%的比例計算，實驗以每次課程實驗為準(zhǔn)，據(jù)實記載每次成績。期末大作業(yè)以團隊的形式完成公司實際項目中進行裁剪后的項目，以提高項目的實效。

大作業(yè)答辯由公司和學(xué)校教師組成項目評審小組，項目組推薦組長進行總體匯報，展示功能，說明項目成員的分工情況，提交相關(guān)文檔，再由每位項目成員展現(xiàn)各自的工作內(nèi)容。企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)校教師分別就項目內(nèi)容對項目組成員進行詢問，根據(jù)每一位學(xué)生的完成情況和完成的質(zhì)量給出相應(yīng)的成績，大作業(yè)的最終成績根據(jù)企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)校教師給分綜合確定。

3課程實踐效果評價

學(xué)校和行業(yè)著名企業(yè)進行產(chǎn)學(xué)合作，利用雙方在課程建設(shè)方面的優(yōu)勢，通過深入的課程研討，使課程內(nèi)容更加符合現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展；學(xué)生對智能軟件技術(shù)的應(yīng)用情況更加清晰，學(xué)習(xí)目的更加明確，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下了扎實的基礎(chǔ)，有利于學(xué)生進行更加長遠的規(guī)劃；教師通過和公司的深度合作，提高了自身的業(yè)務(wù)水平，促進了教學(xué)水平的提升，為后續(xù)課程質(zhì)量的提高打下了扎實的基礎(chǔ)，也為教師服務(wù)企業(yè)提供了良好的途徑；公司通過產(chǎn)學(xué)合作，增加了對學(xué)生的了解，為企業(yè)的人才儲備提供了一條不錯的渠道。

結(jié)語

通過產(chǎn)學(xué)合作這一培養(yǎng)模式，課程內(nèi)容得到了更新，更加符合技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，課程質(zhì)量得到了較大的提高，學(xué)生對智能軟件的應(yīng)用場景更加清晰，學(xué)習(xí)目標(biāo)變得更加明確，取得了較好的效果。教師通過共同授課，加深了對業(yè)界的理解，提升了教學(xué)科研水平，為后續(xù)的課程教學(xué)和社會服務(wù)打下了扎實基礎(chǔ)。企業(yè)通過和學(xué)校的合作，提升了理論知識水平，促進企業(yè)研發(fā)水平的提升，也為公司人力資源提供了很好的人才儲備，達到了多方共贏的目標(biāo)。

參考文獻：

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［6］趙偉，衛(wèi)琳.以產(chǎn)教融合為導(dǎo)向的軟件工程課實踐教學(xué)改革［J］.計算機教育，2023（04）：177180.

項目來源：浙大城市學(xué)院第一期人才培養(yǎng)創(chuàng)新班（產(chǎn)業(yè)班、特色班）專項；浙江省級一流本科專業(yè)（軟件工程）建設(shè)專項

作者簡介：金蒼宏（1982—），男，漢族，浙江紹興人，博士，副教授，研究方向：大數(shù)據(jù)、人工智能；羅榮良（1974—），男，漢族，浙江紹興人，碩士，副教授，研究方向：移動互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)信息化。