武凌 陳勁松 周健

摘要：文章以安徽財經(jīng)大學計算機大類專業(yè)參與安徽省高校大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用大賽為例，從賽前動員、專業(yè)知識培訓、團隊管理、競賽選手選拔等方面，闡述計算機專業(yè)師生參與大數(shù)據(jù)類學科競賽的實踐過程，分析以賽促教、以賽促學和以賽促改等創(chuàng)新性活動對提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的積極作用，并對未來如何更好地參加大數(shù)據(jù)類學科競賽和提高人才培養(yǎng)質(zhì)量進行了規(guī)劃和展望。

關(guān)鍵詞：計算機專業(yè);學科競賽;大數(shù)據(jù)技術(shù);人工智能技術(shù)

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）13-0172-03

1 引言

大學生學科競賽活動是提升學生專業(yè)技能，提高學生創(chuàng)新實踐能力和綜合素質(zhì)的重要載體，同時也是促進學科建設(shè)和課程改革的重要途徑[1]，很多高校的教育教學工作者也從多種角度探討了學科競賽對學科建設(shè)和人才培養(yǎng)的促進作用[2-5]，分析學科競賽中存在的一些問題和解決對策[6]。隨著大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的發(fā)展，越來越多的大數(shù)據(jù)類和人工智能類競賽開始出現(xiàn)，從2017年以來，安徽財經(jīng)大學管理科學與工程學院計算機類專業(yè)每年都積極組隊參加安徽省高校大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用大賽。實踐證明，大賽有力地推動了學生專業(yè)技能的提升、創(chuàng)新能力與團隊協(xié)作精神的培養(yǎng)。

由于安徽省高校大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用大賽的內(nèi)容貼近前沿的計算機技術(shù)，競賽形式公平，具有較高的實踐性與技術(shù)難度，在培養(yǎng)學生動手能力和綜合素質(zhì)方面發(fā)揮了積極的作用，因而越來越受到廣大任課教師的重視以及學生的普遍歡迎。結(jié)合管理科學與工程學院參加大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用大賽的實踐，對大學生專業(yè)競賽活動的相關(guān)內(nèi)容和問題進行研究和探索，旨在尋找合適的以選拔、訓練、參賽及競賽與教學良好結(jié)合等內(nèi)容為主的模式，最終提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

2安徽省高校大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用大賽簡介

安徽省高校大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用大賽是安徽省教育廳主辦、安徽省高等學校計算機教育研究會承辦的省級B類賽事，2017年10月份首次舉辦，2018年大賽名稱由“大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用大賽”更名為“大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用大賽”，前2次大賽以大數(shù)據(jù)技術(shù)為主，從2019年開始大賽的內(nèi)容逐漸向人工智能領(lǐng)域擴展，2021年的賽道擴充為大數(shù)據(jù)現(xiàn)場賽、人工智能現(xiàn)場賽、大數(shù)據(jù)和人工智能作品賽。

大數(shù)據(jù)現(xiàn)場賽賽道分為本科組和高職組，本科組競賽內(nèi)容分為大數(shù)據(jù)平臺部署、大數(shù)據(jù)平臺參數(shù)優(yōu)化、大數(shù)據(jù)預處理、大數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)可視化以及綜合應(yīng)用;高職組競賽內(nèi)容分為大數(shù)據(jù)平臺搭建、運維與優(yōu)化、語言代碼處理、大數(shù)據(jù)工具使用、大數(shù)據(jù)處理及分析、文檔編寫等。人工智能現(xiàn)場賽賽道也分為本科組和高職組，本科組競賽內(nèi)容分為人工智能基礎(chǔ)環(huán)境搭建部署、樣本數(shù)據(jù)預處理、傳統(tǒng)機器學習算法設(shè)計及應(yīng)用、深度學習算法設(shè)計及應(yīng)用、人工智能技術(shù)綜合應(yīng)用;高職組競賽內(nèi)容分為人工智能基礎(chǔ)環(huán)境搭建部署、數(shù)據(jù)集加載及預處理、模型構(gòu)建及訓練、模型加載及預測、綜合分析。大數(shù)據(jù)與人工智能作品賽需圍繞大數(shù)據(jù)與人工智能核心技術(shù)，探索有具體落地場景的技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)意方案，競賽采用開放命題，參賽者充分發(fā)揮創(chuàng)新能力，自由探索應(yīng)用場景并自行獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，最終提交具有原創(chuàng)性并能夠進行可視化應(yīng)用展示的參賽作品。

3競賽指導工作的組織與實施

3.1賽前動員

由于大賽涉及的知識模塊較多，為了能讓學生有更充足的時間進行準備，管理科學與工程學院采用的做法是在大賽前一年的上半年就開始啟動競賽的宣傳工作。例如為了參加2020年10月份的大賽，在2019年上半年就啟動競賽的宣傳工作。利用學院網(wǎng)站、微信群、QQ群、輔導員例會，采用線上線下的方式，多角度對比賽進行宣傳，給學生營造一種參與競爭、自主學習的濃厚參賽氛圍。為了方便宣傳，我們以圖片的格式制作了宣傳冊，在宣傳冊中給出了競賽培訓課程的時間安排與內(nèi)容、參加培訓前應(yīng)做的準備和應(yīng)該具備的基礎(chǔ)知識，留下了競賽群號及老師的聯(lián)系方式，并且寫上了一些鼓勵的話語，做到一目了然，方便在師生中進行轉(zhuǎn)發(fā)。

3.2競賽技能培訓

由于大數(shù)據(jù)技術(shù)入門門檻較高，我們采用了申報開放性實驗課方式進行入門培訓，開放性實驗課是安徽財經(jīng)大學實施的一種以培養(yǎng)實踐能力為主的選修課模式，納入教務(wù)系統(tǒng)正常的教學管理中，這種方式較好地解決了指導教師的工作量問題?，F(xiàn)階段一共申報了2門課程，《初級大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用競賽培訓》（36課時，1學分）和《高級大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用競賽培訓》（36課時，1學分），考慮到競賽的舉辦的時間是在10月份，因此下半年開設(shè)初級課程，上半年開設(shè)高級課程。參加學科競賽培訓既能學習技術(shù)還能獲得學分，這對大部分同學來說還是很有吸引力的，所以每次開課的時都會成為選修課中的熱門課程，選課人數(shù)大大超出了課容量人數(shù)。

培訓課程定位的目標主要為大二學生，大二上學期修初級課，大二下學期修高級課，經(jīng)過暑假的強化后，在大三上學期參加比賽。按照競賽的內(nèi)容體系指導教師團隊編寫了詳細的教學大綱和實驗指導書，內(nèi)容包括Hadoop平臺和人工智能平臺TensorFlow的搭建、HDFS操作、HDFS API和MapReduce編程、Hive、Spark、Python數(shù)據(jù)分析與可視化、TensorFlow初步開發(fā)，經(jīng)過為期一年多大致80節(jié)課的學習，學生就可以從零基礎(chǔ)到較全面地掌握競賽涉及的知識點，初步具備了深入學習大數(shù)據(jù)技術(shù)的能力。競賽培訓課程在授課方式上與傳統(tǒng)的正常教學有兩點較大的差別：①考慮到大數(shù)據(jù)技術(shù)入門時各種操作的復雜性，為了學生方便課后自主學習，我們沒有再使用計算機實驗室的電腦，而是采用由教師指導學生在自己的筆記本電腦上搭建環(huán)境后直接進行案例的開發(fā)。當學生看到在自己的筆記本電腦上安裝的WMware Workstation虛擬機軟件中竟然運行了3臺Linux操作系統(tǒng)，自己用命令能操作一個集群的時候，興奮之情溢于言表;②課程完全以實戰(zhàn)方式為主，內(nèi)容有一定的超前性，重點在于引導學生入門，相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識留在課后由學生自學。這種邊學邊做邊練的方式讓動手能力較強的學生有機會快速地進入大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，較好地調(diào)動了學生學習的積極性。

3.3團隊管理

大數(shù)據(jù)技術(shù)的學習會讓一些初學者產(chǎn)生畏難心理，為了盡量避免單人學習產(chǎn)生的挫折感，在競賽的培訓過程中采用了團隊互助學習的方式。在啟動培訓課程后第一次大作業(yè)之前完成組隊工作，參加培訓的同學可以自由組隊，每2～3位同學為一組，給隊伍起個名字并選出一名責任心強的隊長。每次作業(yè)由團隊協(xié)同完成，作業(yè)中除了要完成的題目以外，增加了作業(yè)記錄表和作業(yè)感受，作業(yè)記錄表主要記錄學生完成這次作業(yè)共進行了幾次隊員之間的交流、每次在一起完成作業(yè)的地點和持續(xù)時間;在作業(yè)感受中寫出每位隊員完成作業(yè)中遇到的困難和解決過程。通過作業(yè)感受指導教師可以及時獲取學生的學習動態(tài)和心理狀態(tài)，對學生的薄弱環(huán)節(jié)有針對性地指導。老師可以在QQ群中對作業(yè)進行點評，對一些出現(xiàn)的共性問題進行解答，加深了師生之間的交流和默契程度。平時還要求隊長能及時反饋隊員的學習狀態(tài)，對那些遇到困難想退縮的同學及時進行鼓勵。

大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)日新月異，大賽涉及的技術(shù)面也比較廣，既考驗了學生的學習毅力，也對指導教師的實力提出了較高的要求。觀察這幾年的競賽培訓情況，我們發(fā)現(xiàn)，在剛起步階段，如果學生的問題不能得到及時解答，有的同學會很快地失去學習的熱情。例如學習大數(shù)據(jù)的第一關(guān)就是搭建Hadoop平臺，這個過程對初學者而言是一個比較艱巨的任務(wù)，搭建平臺的過程中有很多的技術(shù)細節(jié)，一旦某個小問題沒有解決會影響后面整個平臺的運行與開發(fā)，一些學生在折騰了一段時間后，由于問題得不到及時解決，在剛?cè)腴T的路上就放棄了，顯得很可惜。這些問題一方面是由于學生本身學習動力不足，另一方面也是指導教師水平還是有所欠缺，因此要求指導教師團隊在競賽的各個方面必須要比較熟悉和精通，才可以更好地履行指導的任務(wù)。

3.4競賽選手選拔

大賽的每支參賽隊伍可以由1～2 名指導老師和2～3 名學生組成。對于指導教師的確定，我院實行教師申請的辦法，申請指導競賽的老師必須愛崗敬業(yè)，對大賽有充分了解和正確認識，對新技術(shù)的學習充滿熱情，老師可根據(jù)自身專業(yè)特長自由組合。

對于參賽學生的選拔，整個過程分為院內(nèi)選拔和網(wǎng)絡(luò)賽選拔兩部分。院內(nèi)選拔在每年暑假開始時進行，由參加過培訓的學生自由組隊，在規(guī)定的時間內(nèi)完成相關(guān)的試題，主要考核程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識和大數(shù)據(jù)的基本技能，包括大數(shù)據(jù)Hadoop平臺搭建、Java程序設(shè)計基礎(chǔ)、Python程序設(shè)計和SQL語言。老師根據(jù)報名學生在平時培訓中的表現(xiàn)（即學習能力、動手能力、團隊合作精神、專業(yè)知識儲備等方面）綜合考慮，初步篩選出參加網(wǎng)絡(luò)選拔賽的學生。網(wǎng)絡(luò)選拔賽在每年的8月底舉行，由通過院內(nèi)選拔的同學組隊參賽，網(wǎng)絡(luò)選拔賽的風格與大賽現(xiàn)場賽的風格十分接近，競賽時間為4個小時，經(jīng)過這一輪的選拔后具有實戰(zhàn)能力的較優(yōu)秀的同學就可以被選拔出來參加現(xiàn)場賽。

4對實踐教學改革和課程建設(shè)的促進作用

經(jīng)過連續(xù)多年參加安徽省高校大數(shù)據(jù)與人工智能大賽，大賽對目前進行的實踐教學和課程建設(shè)的促進作用也日漸顯著，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

4.1以競賽調(diào)動學生學習積極性

管理科學與工程學院的計算機類專業(yè)學生已經(jīng)連續(xù)4 年參加大賽，每年都取得了較好的成績，每年都拿到了全省一等獎，在2019年的競賽中團隊總分位于全省第一，為此學生學習積極性大大提高，也促進了本院的學風建設(shè)。近幾年的授課發(fā)現(xiàn)，學生學習《Java程序設(shè)計》《Python程序設(shè)計》和《機器學習》等課程的主動性和積極性大大提高，有的同學根據(jù)競賽的內(nèi)容自學了爬蟲、數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)，有的同學在作業(yè)感受中顯得很活潑幽默，表達了在學習過程中不斷進步的充實感、撰寫代碼完成任務(wù)帶來的成就感，對深入學習大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)也充滿了熱情和期待。每次競賽后都會有一些參加培訓但最后沒有獲獎的同學，跟老師進行了交流，表達了自己的心情，雖然沒有獲獎，但是學習到了很多的專業(yè)技能，開闊了眼界、拓寬了知識面。

4.2以競賽促進實踐教學改革

大賽每年的題目涵蓋了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)可視化，牽涉的技術(shù)面比較廣，提倡使用新技術(shù)、新方法，競賽涉及的知識模塊也在與時俱進，而且這些知識模塊都是計算機行業(yè)發(fā)展的前沿技術(shù)，是行業(yè)最大的需求點。目前我院的計算機專業(yè)還是沿襲了比較傳統(tǒng)的計算機學科體系，這些新技術(shù)在專業(yè)的培養(yǎng)方案中涉及不多，在大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)方面的課程較少，只有一些選修課，不能滿足學生學習新技術(shù)的需求，通過競賽我們已經(jīng)深深地意識到了這一點。學科競賽還給專業(yè)教師提供了走出去的機會，促進了與其他高校的交流和對熱門技術(shù)的了解和學習。

近幾年，安徽財經(jīng)大學實行了學科競賽替代畢業(yè)設(shè)計的政策，獲得省級競賽二等獎以上的獎項就可以替代畢業(yè)論文，這也在一定程度上提升了學生學習新技術(shù)的動力。每年大賽后指導教師團隊認真研究競賽中的知識點，將競賽作品返回課堂，讓實踐促進理論教學，將競賽中的題目進行擴充和完善，將競賽項目與課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計結(jié)合起來[7]，讓一些感興趣的學生在實踐環(huán)節(jié)中進一步得到了鍛煉，提升了專業(yè)技能。有的競賽獲獎的學生在就業(yè)求職中，順利通過了大數(shù)據(jù)崗位的面試，找到了自己心儀的實習和就業(yè)崗位。

5對大數(shù)據(jù)與人工智能學科競賽的展望

目前大數(shù)據(jù)與人工智能方面的大賽也是越來越豐富，全國性的及各個省的相關(guān)的賽事也在逐步增加，以安徽省為例，在省內(nèi)高校之間競技的大數(shù)據(jù)賽事除了“安徽省高校大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用大賽”之外，還有省電子學會和計算機學會承辦的“安徽省大學生網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計大賽大數(shù)據(jù)應(yīng)用技能賽”（2019年開始舉辦）、中國大學生計算機設(shè)計大賽安徽省組委會承辦的“中國大學生計算機設(shè)計大賽安徽省級賽大數(shù)據(jù)模塊與人工智能模塊”（2019年開始舉辦），這些競賽的舉辦為展示學生們的大數(shù)據(jù)處理能力提供了高層次的舞臺。為了提升學生學習大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的興趣，更好地選拔競賽選手，我們也在積極籌辦校內(nèi)的大數(shù)據(jù)與人工智能學科競賽，競賽的重點會根據(jù)省賽的內(nèi)容進行調(diào)整，在全院范圍內(nèi)營造學習大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的氛圍，校級競賽的內(nèi)容和組織形式也是我們以后競賽建設(shè)的重要目標。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，安徽省高校大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用大賽對2021年的賽事單獨劃分出人工智能現(xiàn)場賽，為此指導教師團隊也開始開設(shè)人工智能開放性實驗課和選修課，引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖像識別、文本挖掘等最新的深度學習技術(shù)進入教學體系中，為未來參與人工智能類學科競賽進行知識儲備。

6結(jié)論

大學生學科競賽是提高學生創(chuàng)新、實踐能力和綜合素質(zhì)的重要載體，學科競賽對于本科同學來說是難得的學習機會，通過學科競賽，學生能更好地將已經(jīng)學習的理論知識轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用，進一步明確學習目標，這對于工科專業(yè)本科生尤其重要。本文對本院計算機類專業(yè)在參與大數(shù)據(jù)競賽過程中，從競賽培訓、競賽選手選拔、團隊管理等方面的實踐過程進行了分析和總結(jié)，并對未來的競賽工作進行了規(guī)劃和展望。在以后的工作中會進一步深入探索和實踐基于競賽促進教學、提高實踐教學質(zhì)量等與人才培養(yǎng)密切相關(guān)的活動，以期提高競賽成績、提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

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