让计算思维扎根于中学“英才”

宋玉

强基固本,增强理论知识学习

宋玉教授是郑州大学中学生“英才计划”计算机学科负责人。他自2016 年开始参与“英才”培育工作后,始终将学科基础——计算思维的培养为重要导向,始终重视学生理论和实践相结合能力的提升,始终将扩展学生的学术视野作为重要目标,始终重视家国情怀在人才培养过程中的有效引导。

▲ 学生在夏令营期间的分组才艺展示

宋玉教授带领由若干教授、年轻博士组成的人才培养团队积极引导学生在培养周期开展理论学习工作。从《社交网络》《AI》《模仿游戏》等系列影视作品的观看到《数据之美》《浪潮之巅》《世界是数字的》等科普读物的阅读,“英才”学子对于计算机学科的内涵、范畴有了更深刻的理解和认识,为后续的实践活动打下坚实的基础。同时,读后感的撰写提升了学生的写作、归纳能力。此外,培养团队特别重视计算思维的基础性引导,在培养过程中,为学生引入程序设计基础相关的课程,使得学生能够在编程实践中,进一步深刻理解计算思维对于当前社会发展的重要性。宋玉教授还积极组织高校的专家为学生作不同研究方向、领域的专题报告,使学生深刻体会到信息前沿技术在各个领域发挥的重要作用。从浩瀚宇宙的天文大数据到显微镜下的微生物群行为分析,报告涵盖了人工智能、大数据分析、智能推荐系统、计算机视觉、科学计算、生物信息等多个前沿领域的内容,使学生们拓宽了学术视野。

▲ “英才计划”培养初期的计划

 

理论结合实践,实践出真知

每年度“英才计划”培养的一大特色是郑州大学计算机学科 “英才计划”夏令营活动。在活动中,团队设立了计算机工坊环节,让学生在智能循迹小车、视频数据分析等领域开展相关的学科实践活动。学生通过制作智能循迹小车,了解了电机的运动方式、各类传感器的使用方法以及单片机的基本开发技术,激发自身的学科兴趣并培养了动手能力和分析问题、解决问题的能力。“英才计划”学生在机器人实验室成员的指导下,了解单片机的基本工作原理,了解 PWM 控制电机的过程,正确地使用红外传感器、光电开关和微动开关等。在基本工作完成后,学生经过合理的分析确定小车结构并进行组装,实验室成员编写代码并下载程序控制小车的运动,学生通过观察小车的运行轨迹分析问题并反复修正以达到最终竞技性评比的要求。计算机工坊“智慧交通视角下的智慧城市管理”专题则是关注基于视频监控场景的交通流检测、预测,对于缓解城市交通拥堵、提升出行效率、方便群众出行具有重要意义,是从现代化城市智能管理的民生工程出发,引导学生开展相关实践工作。团队带领学生认识到,城市面临的重大自然灾害使得突发紧急事件下的城市管理响应面临严峻的考验,基于大数据分析的预警技术将是城市应急管理的重要支撑之一。

▲ 学生制作的智能循迹小车验收现场

▲ 学生展示关于车辆识别跟踪的实践过程

在“英才计划”的培养过程中,宋玉教授带领团队积极地与本地的科研平台、科研院所、知名企业等联系,通过一系列科学平台、科技展厅的参观,使学生多感官地体验当前计算机前沿的发展以及在社会发展实践中的应用。

▲  学生参观河南“5G+AI”智慧馆

▲ 学生听取河南省大数据研究院专家报告

导师团队积极发挥学科优势,利用在线专业讲座、在线实践平台、在线创新活动、线下夏令营等多种渠道,为“英才计划”的顺利进行积极地贡献力量。为了保障学生都能够有效地参与培养计划,计算机学科导师团队利用周末晚上开展了一系列线上活动。通过在线会议,导师团队执行人宋玉教授为每名学生详细地介绍了“英才计划”的培养目标、培养计划、导师团队等,展示了近年来计算机学科的经典培养案例和成果,进一步激发同学们参与“英才计划”的兴趣和热情。宋玉教授鼓励学生们以积极的心态面对困难,让这段难忘的经历成为成长之路上的宝贵财富。团队其他老师也为大家带来了关于人工智能的讲座。除了对人工智能的发展历程、应用场景等传统内容的讲解外,团队还展示了我国计算机科研人员运用人工智能、大数据在医学诊断等工作方面取得的进展。最后,老师们给听课学生送上了寄语,鼓励他们作为拔尖人才要以强化学科基础为己任,进一步推动我国在自然科学等核心战略方面的进步。

▲ 郑州大学副校长张倩红教授为学生作主题报告

 

家国情怀,在“英才”心中埋下那颗种子

在每年度的“英才计划”培养环节,郑州大学招生办公室、宋玉教授团队都会邀请郑州大学的张倩红副校长出席并为师生们带来题为《人格修养与家国情怀》的爱国主义专题讲座。张校长从人格修养、家国情怀、国际化视野等多个维度深入浅出地阐述了新时代国家栋梁之材应具备的除了专业技能外的优良品格、家国情怀。这给现场在座的师生带来了巨大的震撼,在这些“英才”心中埋下了家国情怀的种子。

▲ 学生与导师团队、大学生志愿者合影

“英才计划”的培养周期虽然短暂,但宋玉教授和他的团队相信这一系列活动会在学生心中埋下一颗种子。这颗种子是家国情怀,树立他们为国报效的雄心壮志;这颗种子是学术源泉,带领他们走进美轮美奂的科学世界;这颗种子是创新动力,迸发出他们对于信息前沿的热切向往。从前沿的学术报告、开放的科研课题,到炫酷的技术展示、丰富的科技体验,一系列精心准备的活动,相信能够令他们树立远大的志向、开阔科学的视野、增进彼此的友谊,成为祖国未来英才应有的模样。