以競賽為載體的應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式改革與實踐
——以數據科學與大數據專業(yè)為例

王嶸冰，徐紅艷，馮 勇

(遼寧大學 信息學院，遼寧 沈陽 110036)

0 引言

隨著應用型人才需求的不斷增加，很多普通高等院校已經將學生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為人才培養(yǎng)的重要目標之一[1].隨著教育部、國家發(fā)改委等部門對高校工科專業(yè)應用型轉型的逐步推進，越來越多的學者和教師投入到應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式改革與實踐的探索中，并取得了很多有價值的研究成果.

我校數據科學與大數據專業(yè)是2018年4月獲批的新增本科專業(yè)，同時也是應用型轉型試點專業(yè)之一.應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)已經成為新工科專業(yè)體系建設的重要環(huán)節(jié)，理論課程體系、實踐環(huán)節(jié)設計等都將圍繞應用創(chuàng)新型人才能力的培養(yǎng)來展開.

隨著學科競賽的推廣與普及，很多學生有意愿通過學科競賽這個平臺來提升自身的能力.同時，學科競賽也被認為是實現(xiàn)應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效手段.本文將對目前大學生參與學科競賽存在的問題進行分析，并針對相關問題設計出完善的競賽指導體系及相關專業(yè)課程體系，讓學科競賽在本專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的作用得以充分發(fā)揮.

1 大學生參與學科競賽存在問題分析

數據科學與大數據專業(yè)，作為計算機大類的一個組成部分，可以參加的學科競賽有：全國大學生網絡商務創(chuàng)新應用大賽、全國大學生計算機設計競賽、ACM國際大學生程序設計競賽、全國大學生電子商務“創(chuàng)新、創(chuàng)意及創(chuàng)業(yè)”挑戰(zhàn)賽等十余項賽事，為學生參加學科競賽提供了多種選擇.同時，學校和學院也為學生參加各種競賽提供了經費及政策上的支持，因而學生具有極高的參與熱情，但目前面臨的主要問題如下[2]：

1)盲目性.由于學科競賽的種類比較多，學生在選擇自己要參加的學科競賽時，并不知道該項競賽的類型、特點及所需要的專業(yè)知識等相關信息，只是為了參加比賽而比賽.從而導致學生參加了多項競賽，但是對自身能力的培養(yǎng)卻沒有起到促進作用，甚至出現(xiàn)因參加各種名目繁多的比賽，而影響正常本科教學的情況.

2)比賽成績不夠理想.由于學生在選擇競賽項目時沒有專業(yè)老師的科學引導，學生不能結合自身的專業(yè)知識程度來選擇競賽；專業(yè)理論課及實踐課程的設計與學科競賽相脫節(jié)，導致學生不知如何將所學的專業(yè)知識與競賽的內容相結合.上述兩個原因均會導致學生在參加學科競賽時無法取得理想的比賽成績.

3)連續(xù)性不夠.取得滿意的競賽成績是學生堅持競賽最主要的動力.而很多同學在完某項賽事中成績不理想，由于學生缺乏專業(yè)團隊的指導，無法從失敗中汲取再次備戰(zhàn)的經驗.因此很多同學僅因為一次失敗就放棄該項賽事而轉投其他賽事，甚至失去了參與學科競賽的熱情.

4)團隊組建不合理.目前多數學科競賽都是以團隊的形式參賽，以培養(yǎng)學生的團隊合作能力.目前學生的組隊原則就是幾個關系要好的同學組織成一個團隊，而很少考慮組隊成員之間是否能勝任這項競賽，也甚少考慮成員之間的能力能否互補，從而實現(xiàn)有效的合作以取得滿意的比賽成績.

2 競賽指導體系改革與實踐

2.1 組建經驗豐富的教師指導團隊

作為學科競賽指導的主體，教師的指導對學生參加競賽的成績有著決定性的作用.為了加強學科競賽對本專業(yè)應用型人才培養(yǎng)的促進作用，由本專業(yè)有指導比賽經驗的教師和企業(yè)中有實踐經驗的工程技術人員共同組成學科競賽指導團隊.指導團隊的指導流程如圖1所示：

* 該團隊的教師對名目繁多的學科競賽進行比較、分析，從中選擇與本專業(yè)密切相關的學科競賽供學生參考，并詳細指出每個競賽的難易程度、所需要具備的專業(yè)知識以及參賽者需要達到的能力水平，從而為學生在選擇參賽項目時給出積極的引導作用.

* 當學生報名參加學科競賽并組建團隊時，指導教師會對該團隊的每一位成員進行能力評估，根據評估結果給出一個較為合理的團隊組合建議，避免特長相似的學生出現(xiàn)在同一個團隊中.這樣充分發(fā)揮每一位參賽選手的特長、取長補短，形成一個最優(yōu)團隊組合.

* 學生準備競賽過程中，對競賽的選題、在競賽中可能遇到的問題進行分析和指導，并幫助學生選取歷年競賽中的典型題目進行模擬實戰(zhàn)，以培養(yǎng)學生隨機應變的能力，通過日常的強化訓練來培養(yǎng)學生解決問題的能力.同時，有實踐經驗的工程技術人員也會把自己在實際工作的問題作為競賽題目，指導學生去分析和解決，這樣可以拓寬學生處理問題的視野，真正將比賽與工程實踐相結合.

* 比賽結束后，帶領學生對本次競賽的成功與失敗之處進行總結，針對遇到的問題找出相應的解決方案，為下一次比賽積累寶貴的經驗.

教師通過指導學科競賽，就會認真思考在授課過程中如何調整教學內容、如何設計實踐環(huán)節(jié)、如何將課堂抽象的理論知識和具體的實踐環(huán)節(jié)及競賽進行有機結合.通過理論教學和學科競賽相互促進，為應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)打下堅實的基礎.

2.2 形成“以老帶新”的不間斷培養(yǎng)機制

在學科競賽中，專業(yè)教師的指導固然重要，但是比賽經驗的傳授對參加學科競賽的選手來說也很寶貴.因此，為了讓參賽學生少走彎路，我們建立了“以老帶新”的不斷線培養(yǎng)機制.因學校執(zhí)行計算機大類招生，在大二下學期開始實行專業(yè)分流，因此本專業(yè)學生競賽的不斷線培養(yǎng)機制將從大二下學期開始實施[3].具體不斷線培養(yǎng)機制如圖2所示：

2.3 競賽選手能力評價機制

為了對每位競賽隊員的能力進行評估，進而組成一個優(yōu)勢互補的參賽團隊，本文將構建一個學生能力的評價體系.該評價體系由：專業(yè)教師評價(TA)、項目組內評價(PA)、不同項目組間評價(DA)及學生自評(SA)四部分構成[4].每個競賽選手的評價指標體系如表1所示，每項評價指標的分值為百分制.

表1 參賽選手評價指標

將所有評價人分成四組，專業(yè)教師組(TA)為參賽選手i第j項指標給出評分，求出TA組為參賽選手i第j項指標評分的平均值，表示為TAi,j；同理PA組的平均值為PAi,j，DA組的平均值為DAi,j，SA組的平均值為SAi,j.計算參賽選手i第j項指標的最終評分Scoi,j，如公式(1)所示：

Scoi,j=αTAi,j+βPAi,j+γDAi,j+ρSAi,j

(1)

其中，權重因子α+β+γ+ρ=1.在實際中考慮TA、PA的評價成績能更加直觀反應參賽選手的能力，因此將權重因子設置為α=β=0.35,γ=ρ=0.15.最后根據每位參評人的Scoi,j值進行單項能力及綜合能力的評判.

2.4 “以賽代練”的強化訓練機制

由于競賽過程中會有很多意外情況發(fā)生，因此對參賽選手的隨機應變能力要求比較高，而這種能力的培養(yǎng)僅僅從日常的實踐課程或日常訓練中是無法獲得的.因此，為了提高學生應對競賽過程中多種變化的能力，在比賽之前會設計相應的院內、甚至校內的模擬比賽，使用競賽時的評審規(guī)則進行評判，甚至評委老師可以在比賽過程中適當增加比賽的難度以培養(yǎng)學生沉著應對的能力.模擬比賽過后，由參賽成員、指導教師及同項目組的高年級同學組成討論組，對模擬比賽中出現(xiàn)的問題進行分析、研究，找出相應的解決方案.通過這種多次的強化訓練機制，使參賽學生能夠逐步適應比賽的緊張氣氛，增加臨場解決問題的能力，為比賽取得滿意成績帶來有力的保障.

3 競賽課程體系改革

學科競賽通常與專業(yè)的核心課程內容密切相關，應將學科競賽的知識點進行分解，并據此整合和優(yōu)化實踐課程內容，建立分層次、模塊化、相互銜接的實踐教學內容體系，使學生在掌握基本技能的基礎上，通過提升平臺的訓練，逐步具備較高的應用創(chuàng)新能力和學科競賽能力[5].模塊化核心課程體系如圖3所示.

3.1 理論課程體系改革

1)基礎知識儲備階段：該階段的學生按照計算機大類的教學計劃將完成《高級語言程序設計》、《計算機導論》《數據結構》《創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模塊》等基礎學科的學習.通過該階段的學習，學生已經掌握基本的計算機軟、硬件理論知識，并具備一定的算法設計能力.

2)學科競賽初級培訓階段：該階段的學生已經完成專業(yè)分流.按照數據科學與大數據專業(yè)的教學計劃將完成《算法分析與設計》《R語言》《Python語言》等與競賽相關課程的學習.在教學過程中：任課教師通過競賽成果展示來激發(fā)學生參與競賽的興趣；在講授時結合競賽的經典案例進行分析，使學生增強對所學理論知識的理解與運用；通過對往屆競賽題目的分解，從中選擇出可操作的子題目以作業(yè)的形式布置下去，培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力.

3)學科競賽強化提升階段：大部分學生已經經過比賽的鍛煉積累了相關經驗.因此將對該階段學生進行相應的能力提升培訓，提升平臺的課程有《機器學習》《最優(yōu)化理論》《Hadoop架構設計》等[6].在教學的各個環(huán)節(jié)中依舊貫穿著與本門課程相關的競賽題目、真實問題等案例的分析與講解.通過這些課程的學習，學生的應用創(chuàng)新能力將有大幅度的提升.

3.2 實踐課程體系改革

在專業(yè)實踐環(huán)節(jié)設計時，充分考慮學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng).在基礎知識儲備階段，通過專業(yè)課課內實驗及單獨設課實驗《認知實驗》的培養(yǎng)，學生已經具備一定的編程基礎；在學科競賽初級培訓階段，在課內實驗環(huán)節(jié)以及實訓課《計算機程序設計高級實驗》中，同樣以競賽的題目或來自社會的真實問題設計實驗內容，從而真正實現(xiàn)學以致用，培養(yǎng)學生的應用創(chuàng)新能力；在學科競賽強化提升階段，通過《網絡輿情大數據分析實驗》《電子商務大數據分析實驗》等實訓課程對學生進行強化訓練，提升學生解決實際問題的能力.

為了促進學生參與競賽的積極性，在數據科學與大數據專業(yè)課程體系設計時，在大二的夏季學期和大三的夏季學期分別開設了學時均為30學時的實踐教學課程：程序設計I和程序設計II.這兩門課程將以往屆競賽題目、教師科研項目、企業(yè)實際項目為主要教學內容，側重于學生競賽能力提升的培訓.這兩門課程的成績將以學生參加各類競賽的成績作為最終考核成績.在教學過程中將根據學生參加競賽的等級、取得的成績等制定較為詳細的評分指標體系，以完善應用創(chuàng)新型人才評價體系的建設.

4 結論

通過學科競賽的鍛煉，學生不僅得到多角度、多層次的實踐鍛煉，而且也得到多維度、多方面的能力提升.因而圍繞學科競賽開展研究、設計培養(yǎng)模式，是實現(xiàn)數據科學與大數據專業(yè)應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標的有效舉措.