婁鑫坡 何宗耀

（河南城建學(xué)院計算機與數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)院 河南平頂山 467036）

VIP是vertically-integrated project program的 英 文 縮寫，即為垂直整合項目，是一種項目課程模式。VIP項目借鑒了美國VIP項目[1-3]的核心理念，并結(jié)合我們國家高等教育發(fā)展的實際情況形成了具有本土化特色的VIP課程項目模式。著眼企業(yè)對于人才需求的實際情況，創(chuàng)造平臺并輔導(dǎo)和幫助學(xué)生盡可能在踏入人力資源市場前通過真實的項目經(jīng)驗提高自身的綜合素質(zhì)和競爭力。VIP課程項目模式旨在克服高等教育實施創(chuàng)新教育的三大障礙：學(xué)科碎片化、時間碎片化和任務(wù)碎片化。學(xué)科碎片化是由于高校院系嚴(yán)格按照學(xué)科劃分，不同專業(yè)的學(xué)生很少有機會進行有組織的學(xué)術(shù)上的互動，同時學(xué)院對于組織跨學(xué)科的學(xué)術(shù)合作沒有太多動力和興趣；時間碎片化是由于學(xué)校時間按照學(xué)期劃分，而每學(xué)期時間則被不同課程或?qū)嶒灧指?；任?wù)碎片化是指高校的各類學(xué)術(shù)教育活動缺乏整合，并且界限不清。

VIP課程項目模式是一個綜合平臺，該平臺集結(jié)了不同專業(yè)、不同年級的學(xué)生群體，這些學(xué)生的共同特點在于對學(xué)術(shù)研究充滿熱情并且具有巨大發(fā)展?jié)摿?，與此同時相應(yīng)的配套資源如師資、設(shè)備和場地等為學(xué)生和科研機構(gòu)配套整合創(chuàng)造了條件。

VIP課程項目模式的目的在于改革目前的高等教育模式，探索創(chuàng)新教育的有效路徑。為了實現(xiàn)這一目的，VIP項目的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)造力和企業(yè)家精神。VIP課程項目模式希望通過建設(shè)一個面向全體的、開放的綜合平臺讓每一個學(xué)生參與廣泛的、跨學(xué)科的創(chuàng)新。首先，該平臺系統(tǒng)整合了研究和教學(xué)任務(wù)，一方面提供學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握各類專業(yè)技能、為項目做出持續(xù)貢獻、擔(dān)任團隊不同角色，在跨專業(yè)的環(huán)境中高效工作的機會，另一方面研究機構(gòu)可以完成課題研究并產(chǎn)出成果，從而實現(xiàn)利益相關(guān)者的共贏；其次，VIP項目跨越學(xué)科限制，著眼大規(guī)模的跨學(xué)科項目；最后VIP項目通過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的課程保證項目的可持續(xù)性來克服時間碎片化的問題。

VIP項目借鑒了美國VIP項目的核心理念，并結(jié)合我們國家高等教育發(fā)展的實際情況做了創(chuàng)新探索，形成了具有本土化特色的VIP項目，著眼企業(yè)對于人才需求的實際情況，創(chuàng)造平臺并輔導(dǎo)和幫助學(xué)生盡可能在踏入人力資源市場前通過真實的項目經(jīng)驗提高自身的綜合素質(zhì)和競爭力。

一、數(shù)據(jù)挖掘課程特點

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)主要是培養(yǎng)具有大數(shù)據(jù)思維、運用大數(shù)據(jù)思維及分析應(yīng)用技術(shù)的高層次大數(shù)據(jù)人才。數(shù)據(jù)挖掘[4]作為計算機專業(yè)和數(shù)理統(tǒng)計專業(yè)的一門交叉課程，是計算機程序設(shè)計類課程以及統(tǒng)計學(xué)（主要強調(diào)學(xué)生的數(shù)據(jù)收集和分析的能力）相結(jié)合的一門課程。數(shù)據(jù)挖掘課程在本科高年級或者研究生階段開設(shè)，其先導(dǎo)課為程序設(shè)計與開發(fā)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、線性代數(shù)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計、最優(yōu)化理論等課程。主要授課內(nèi)容為數(shù)據(jù)的預(yù)處理、關(guān)聯(lián)分析、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)聚類和離群點檢測。要求學(xué)生掌握數(shù)據(jù)預(yù)處理、各種分類和聚類算法以及在實際場景中的應(yīng)用。

與傳統(tǒng)計算機專業(yè)的課程不同，數(shù)據(jù)挖掘課程具有較強的學(xué)科交叉性，特別是對數(shù)理統(tǒng)計和矩陣論等數(shù)學(xué)學(xué)科要求較高。計算機專業(yè)學(xué)生的優(yōu)點是具有堅強的編程能力和算法的設(shè)計能力，但在數(shù)理統(tǒng)計和矩陣論等課程的掌握方面較弱，例如分類算法支持向量機（Support vector machine，SVM）[5]和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Neural network，NN）[6]中數(shù)學(xué)原理的推導(dǎo)需要用到較深的數(shù)學(xué)知識，往往這些也是容易使學(xué)生失去興趣。

目前的授課模式主要存在以下問題：1.教學(xué)方式的單一性：傳統(tǒng)的講課式教學(xué)模式是以教師課程PPT加板書式講解，學(xué)生被動式聽已經(jīng)不能滿足當(dāng)前學(xué)生的要求。傳統(tǒng)的授課模式過重強調(diào)老師教，而對學(xué)生如何學(xué)關(guān)心不足，因此容易扼殺學(xué)生的創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。2.編程課程的滯后性：當(dāng)前數(shù)據(jù)挖掘算法發(fā)展最快的一塊是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，主流的平臺例如谷歌的TensorFlow等開源深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架幾乎都是采用Python語言開發(fā)，而目前Python課程還沒有走進專業(yè)培養(yǎng)方案，因此在數(shù)據(jù)挖掘課程實踐環(huán)節(jié)安排算法的實現(xiàn)對編程的選擇較困難。3.傳統(tǒng)的計算機專業(yè)對數(shù)學(xué)課程的開設(shè)不足，僅僅開設(shè)工科基礎(chǔ)類數(shù)學(xué)課程，該課程遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足數(shù)據(jù)挖掘課程對數(shù)學(xué)的要求。

二、VIP課程項目模式改革思路

基于VIP模式的數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)模式改革，根據(jù)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，要充分利信息化技術(shù)手段，結(jié)合目前高校大學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、專業(yè)基礎(chǔ)以個性特點，進行項目導(dǎo)向式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)、DIKW大講堂、睿翼工坊等進行數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式的創(chuàng)新改革，具體如下：

（一）項目導(dǎo)向式教學(xué)

項目導(dǎo)向式教學(xué)是目前較先進的一種教學(xué)方式。數(shù)據(jù)挖掘課程交叉強，涉及多學(xué)科融合，且又緊跟前沿，目前有較多的應(yīng)用項目用到數(shù)據(jù)挖掘算法，因此非常適合項目導(dǎo)向式教學(xué)。具體方法如下：首先，通過算法的演示讓學(xué)生了解到算法的具體應(yīng)用場景，例如通過演示自動識別車牌系統(tǒng)，讓學(xué)生知道卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法具體的應(yīng)用。其次，教師利用逆向工程，從項目到算法然后再到代碼，一步一步地引導(dǎo)學(xué)生，并且創(chuàng)建學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)目標(biāo)，分組談?wù)?，進行頭腦風(fēng)暴的實現(xiàn)項目。最后，建立合理的考核評價模式，引進企業(yè)工程師對項目進行實際場景的建議，以激發(fā)學(xué)生解決實際問題的能力。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)

充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的優(yōu)勢，將學(xué)生從傳統(tǒng)課程的講授型方式中解放出來，在課前老師引入微課程、在線課程等機制，整合和優(yōu)化課堂的教學(xué)資源，讓學(xué)生可以利用手機、電腦等網(wǎng)絡(luò)終端隨時隨地進行教學(xué)課件和教學(xué)視頻的學(xué)習(xí)，并充分利用好課下時間，帶著學(xué)習(xí)的疑問，自主去查資料、讀論文、寫代碼、做實驗等，以自我探索尋求答案，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。而課堂上教師是作為課堂教學(xué)的組織者，更多地是引導(dǎo)學(xué)生去解決教學(xué)難點和分配任務(wù)，甚至可以讓學(xué)生走向講臺講解如何理解問題、如何查找資料、如何解決問題等，將“翻轉(zhuǎn)課堂”引入數(shù)據(jù)挖掘?qū)嵺`教學(xué)，以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供的功能，增強師生間的交流。另外，“翻轉(zhuǎn)課堂”也需要重視課后環(huán)節(jié)的“課堂評價”“知識復(fù)習(xí)與鞏固”“問題答疑與指導(dǎo)”等，構(gòu)建完整的課堂鏈條，形成系統(tǒng)長效的翻轉(zhuǎn)課堂育人機制。

（三）DIKW大講堂

為了順應(yīng)時代需求，讓同學(xué)們更加了解和掌握數(shù)據(jù)挖掘的相關(guān)知識，也為了增強同學(xué)們對計算機方面的熱愛程度，學(xué)校可以邀請經(jīng)驗豐富的行業(yè)專家為同學(xué)們授業(yè)解惑，不僅使同學(xué)們初步了解了DIKW體系，讓同學(xué)們深刻感受到在互聯(lián)網(wǎng)時代掌握大量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的同時，如何更好地進行深入挖掘，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值？如何有效地將企業(yè)中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識，幫助企業(yè)做出明智的業(yè)務(wù)經(jīng)營決策，需要利用數(shù)據(jù)倉庫、聯(lián)機分析處理工具和數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，進而讓學(xué)生感受到技術(shù)的重要性，同時也為同學(xué)們以后的學(xué)習(xí)提供了很大幫助，為學(xué)生專業(yè)能力的全面發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

在數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)學(xué)科中，最基本的模型是DIKW（data，information，knowledge，wisdom）層次模型。在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)科學(xué)的從業(yè)者更應(yīng)該從DIKW模型中建立計算思維和數(shù)據(jù)密集型思維。為此我們建立了常態(tài)化、專業(yè)性、學(xué)術(shù)性的DIKW大講堂。定期邀請行業(yè)技術(shù)人員、校內(nèi)領(lǐng)域?qū)＜?、IT管理人員等為學(xué)生開展大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、VR/AR以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)放方面的報告。

（四）瑞翼工坊

瑞翼工坊是在河南城建學(xué)院與中科曙光教育合作中心指導(dǎo)之下，整合學(xué)校和中科曙光的設(shè)備、師資、技術(shù)、平臺等資源，以學(xué)生為中心、由學(xué)生全面負(fù)責(zé)工坊運營管理，學(xué)校老師、企業(yè)工程師與行業(yè)專家負(fù)責(zé)工坊運營管理顧問的成長孵化載體，通過實行企業(yè)角色制、團隊分層管理制、知識共享制等途徑，營造一個具備項目孵化功能的真實的企業(yè)生態(tài)環(huán)境，激發(fā)優(yōu)秀人才成長。共有近100名學(xué)生參與，主要方向包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)可視化等，通過討論、競賽、協(xié)同創(chuàng)新等形式，極大地促進學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。借助“瑞翼工坊”校企合作平臺，可以有效加強“產(chǎn)教融合”，激發(fā)學(xué)生興趣的同時，還可以有效提升學(xué)生的專業(yè)實踐能力，比如河南城建學(xué)院通過“瑞翼工坊”對校園進行嚴(yán)格的網(wǎng)格化管理，同時為了實現(xiàn)防疫有序、軌跡可溯、實時數(shù)據(jù)分析監(jiān)測等，“瑞翼工坊”的指導(dǎo)老師們帶著大數(shù)據(jù)專業(yè)的學(xué)生運用大數(shù)據(jù)技術(shù)，校企通力合作通過“管理+信息化”的手段，開發(fā)出“智慧尋跡系統(tǒng)”，實現(xiàn)對校園出入及校內(nèi)聚集場所的疫情防控，讓學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時，也能夠很好地承擔(dān)社會責(zé)任。

三、結(jié)論

通過項目導(dǎo)向式的教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決具體問題的能力，翻轉(zhuǎn)課堂模式使得學(xué)生有更多的機會自主學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠參與到教學(xué)的過程當(dāng)中去，通過多元化的課堂形式，增強學(xué)生的眼界，讓學(xué)生了解到當(dāng)前學(xué)科的發(fā)展方向，增強學(xué)生的職業(yè)興趣?；赩IP課程項目模式有利于提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，能夠加強大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才的培養(yǎng)。