给学生以兴趣和梦想

刘家瑛

刘家瑛,北京大学2018年教学卓越奖获得者,王选计算机研究所副教授。研究领域为智能影像计算与媒体智能。主讲“程序设计实习”(Coursera最受欢迎的十门中文课程之一、教育部国家级一流本科课程、教育部国家精品在线开放课程)、“程序设计实习(实验班)”“人工智能引论”,出版《算法基础与在线实践》教材。教育部高校计算机专业优秀教师奖励计划获得者,曾获北京大学优秀教学团队奖(课程带头人)、北京大学教学优秀奖、北京大学青年教师教学基本功比赛一等奖、北京大学王选青年学者奖。

不是杰出者善梦,而是善梦者杰出。

我觉得我们教育学生,

或是说希望能够通过课程来传播知识激励学生,

更多的也是带给学生以兴趣和梦想。

——刘家瑛

▎为学生,插上梦想之翼

自2010年留校任教以来,刘家瑛在讲台上已经度过十四年时光,教授“程序设计实习”课程也已逾十年。巧思、热情、专注……多少个日日夜夜,刘家瑛在这门课程中倾注了无数的心血。

在刘家瑛看来,“程序设计实习”课程极为重要。作为信息科学技术学院大一春季学期的主干课,它有着浓厚的“敲门砖”色彩。通过这门课程,授课老师要教会大一同学如何高效地编写复杂程序,以解决实际问题。看似简单的任务,做起来可一点也不轻松。刚一毕业就接手这门课的刘家瑛,自然压力不小,但更多的是挑战的乐趣。

刘家瑛认为:“好的课程在打动学生之前,首先应该打动教师自己。”虽然讲授同一门课已超过十年,刘家瑛每学期都会对课程内容做一些更新与修订。她认为,只有这样,老师才会感受到其中的乐趣。带着这样的愿景,刘家瑛所在的“程序设计实习”教学组在设计课程内容时,尤其注重激发学生的兴趣,将游戏与作业相结合,深入浅出、寓教于乐,帮助学生在兴趣的引导下掌握知识,“也为老师打开了认识学生和教学的新窗户”。例如,久为全校学生注意的、一度成为BBS热门讨论话题的“魔兽世界”大作业和Botzone游戏智能对抗算法作业,就是刘家瑛所在教学组多位老师多轮集体备课的心血结晶。一经推出,它们就广受选课同学的好评。刘家瑛希望通过这门课程,可以设计出一个贴近学生的游戏背景,分阶段地让他们体会面向对象的程序设计精髓。

课程难吗?刘家瑛觉得还是“蛮难的”。但是在学生心中,这些凝练了老师巧思和自身兴趣的作业,都是“又爱又恨”的存在——颇为棘手的同时,也强烈吸引着他们不断地深入到程序设计的学习中,为未来的专业研究纵深发展铺好了第一块基石。

在日常的课程讲授中,刘家瑛非常关注学生的体验感和获得感。她的课件内容基本上每年都会“更新”,根据学生的反馈不断地调整补充;她也常常在课堂上运用一些辅助教学方式,让学生以多种形式吸收知识,而不是单纯采用老师一人输出的课堂模式;周末的上机,刘家瑛也会和助教一起去跟踪每一位同学的学习进度,进一步了解他们对知识的掌握情况,指导他们在课后进行反复练习,尽力做到让每一位同学都不掉队。

刘家瑛在课堂上的幽默风趣、旁征博引让上过这门课的同学至今都印象深刻。2015级本科生汪文靖很喜欢刘家瑛的讲课风格:“刘老师不仅能把知识点讲清楚,教给大家上机技巧,还会寓教于乐,讲述科研经历,风趣幽默。”

刘家瑛在未名湖畔

课程氛围虽然愉悦,但在课程的日常考核上,刘家瑛却颇为严格。她不断压低同学们程序编写过程中的容错率,希望“通过这样的课让学生接触到实际程序开发的过程,并且这个过程是‘黑盒’的,也就是说,如果写错了程序,你就没有分数。平常在电脑上的程序是偶尔可以通过的,不过时不时会出问题,但(这样的情况)在这里肯定是不行的。我们这门课程就是希望通过严格务实的编程训练,能够让同学们真正脚踏实地地掌握知识”。

为了让学生更好地掌握编程技能,这门课采用了“一题制胜制”的评分原则。刘家瑛认真地解释道:“例如,期末考试一共十道题,如果一道都没过就是零分。过一个题我们就认为你至少会写代码,就能及格,后面再做分数递增。”

正是因为对基础知识与技能的严格要求,干货满满的“程序设计实习”课程让同学们的信息科学技术梦想有了更为坚实的飞翔之翼。

▎良师也益友:学生们眼中的“孩子王”

“年轻”,是刘家瑛教学履历中颇为引人注目的一个标签。作为首届教学卓越奖最年轻的获奖者,她的“年轻”并非仅仅指涉岁月之轻,更在于她身上那份蓬勃的、与学生们紧密相连、与新时代热切相通的朝气。

学生们亲切地称呼她为“孩子王”。在学生心目中,刘家瑛更像是好朋友、大姐姐。说起和刘家瑛的交流,她的学生们语气十分轻快:“我们会在郁闷的时候一起喝杯抹茶星冰乐,一起吐吐槽,分享心事”,“温暖可爱”“对待我们非常用心”的评价也屡屡蹦出。

性格开朗的刘家瑛经常组织画画、做蛋糕、密室逃脱、徒步等活动,和同学们玩在一起。刘家瑛说:“我自己在学习和成长过程中,得到过很多师长的帮助和提携。所以,在和学生相处时,不管是自己组的学生还是课内的学生,我都希望可以和他们坦诚相待做朋友。而且我自己比较喜欢玩,跟学生也可以通过这样的活动拉近距离。”

刘家瑛(右一)和课题组的同学们

刘家瑛很希望她的学生有勇气来问她一些“傻问题”,并在想要寻求帮助时能够想到她,让她成为帮助他们的那个人。如果发现同学们没有及时寻求帮助,刘家瑛也会主动走向学生,为他们答疑解惑,分享自己成长中的经验与教训,让大家少走弯路。

元培学院数据科学方向2015级本科生汪文靖非常感谢刘家瑛的帮助。“在刘老师组里很锻炼综合能力,我记得刚进组的时候,来到实验室就默默坐在实习生工位上,和高年级的师兄师姐们也没有讲过几句话,实验室有一起去食堂吃饭的习惯,我一般也不参加。当时觉得只需要把安排的任务干好了就行。后来刘老师找我面谈,除了讲我在科研工作上要怎么改进以外,还要求我每周多和大家一起吃饭。这之后我渐渐和组里的其他人熟了起来,也慢慢了解到,原来因为平时和大家交流少,有很多基本的信息我都不了解。平时刘老师看到我们的问题,都会及时帮我们指出来。在组里一年多的时间,刘老师帮我改正了很多我在人际交往、事务处理上的问题。”

刘家瑛指导的许多本科毕业设计、本科生科研项目、学术论文等都取得了优秀的成绩,门下可谓是人才济济。刘家瑛把这些归功于他们研究小组完整而规范的培养体系和活跃融洽的科研氛围。

在刘家瑛的课题组,初进组的低年级同学会由高年级同学带领着,系统地接受相关研究辅导。进到各小组后,会有指定的“辅导员”一对一合作,组里也会提供配套的学习资料。每周的组会,同学们一起研究文献,每个人提交的周报刘家瑛也尽力做到一一回复。刘家瑛还不时开展一对一的小会,与学生进行更深入的交流。与此同时,刘家瑛对学生发起的讨论也基本能做到“有求必应”。她鼓励学生们要有自己的想法,在讨论中,她往往想做那个说得少听得多的人,只在关键的点上帮助学生梳理思路、把握方向,其他的都放手让学生“自力更生”。但一旦涉及基本的学术素养问题时,刘家瑛便不再“沉默”,要求非常严格。

刘家瑛的研究小组气氛很好,组里学生主体是低年级本科生,想法天马行空、富有创造性。在这种活跃的学术思想交流中,学生们受益良多,“在学术上做完全的分享”,形成了很好的互帮互助风气。每一个作品都是全组同学共同努力的成果,或是参加讨论,或是帮助修改论文,每个人都把团队的事情当作自己的分内之事,有很高的参与感。

面对同学们的夸赞与感谢,刘家瑛始终保持谦逊,将这份荣誉归功于团队中的每一位成员。“他们是在不断的试错过程中摸索,我的任务就是帮助大家梳理,把很多问题切分成具体子问题。因为我自己当年读书时导师也并没有特别限制我什么,所以我现在也不会特别限制他们,只是比较愿意鼓励大家多读多讲。”

▎在北大,面向世界

对于自己为何走上教师之路,她认为是受到了导师们的影响。“一位是博士导师郭宗明研究员,给予我许多无私的帮助,很多事情又放手支持我们学生去做;另一位是在美国交换时候的合作导师C.-C.Jay Kuo教授,他对研究非常执着,教育学生也非常有思考和方法。”

刘家瑛说:“在美国交换的时候,导师手下有20多个博士,他会了解我们每个人的工作进展,读周报并且给我们反馈,会让我们觉得他和我们在一起工作。”在每周组会之前,导师大概会讲半个小时在研究中经历的事情,“会收获很多经验,老师希望通过分享让学生不要重蹈他之前的一些问题”。在这样不断与导师交流的过程中,刘家瑛受到了极大的启发,也感受到了为人师表的责任和意义。“后来自己再去看美国导师当年为我应聘北大写的推荐信,觉得老师其实真蛮了解我的,他觉得我的个性很适合站在学校讲台上,容易得到学生的喜欢和认可。”

除了每年给北大学生开设课程之外,刘家瑛还与同事信息科学技术学院的郭炜老师面向全球开设了MOOC课程——“程序设计实习”。

在刘家瑛看来,慕课与实体课存在着明显差异。基于不同的教学形式和目标,两位老师将课内讲义全部修改更新,形成了专门面向慕课的讲义。刘家瑛说:“课内讲义其实是比较烦琐的,因为我们希望学生在复习的时候拿到讲义如看到书一样。但是讲慕课就不一样,学生与在线视频老师有互动,如果满屏都是字,那学生就没有必要看视频了,看PDF讲义就好了。另一点在于,课程资源以前没有太优化,课内会把一些知识点翻来覆去说,但是慕课比较精简,只需将每个知识点录成一些短视频,然后做一些相关交流即可。”

刘家瑛2016年在中国国际远程与继续教育大会上分享自己的MOOC实践心得

通过慕课平台,刘家瑛也收集了更多学生用户行为数据,并将形成的经验反哺校内的课程设计。“例如,八道作业题,我会看到,这八道题如果大家第一次做就达到80%以上的准确率,那说明题目难度没有梯度;而如果一个题目三个选项选错了两次,就说明这个题目太难了,或者这个知识点学生其实没有掌握。在慕课上其实是有很多这样的资源,这是在校内教学根本不可能得到的,并且这些经验对教学也有帮助。另外就是因为有在线评测平台,无论慕课还是校内授课,大家都可以利用这个平台做作业,不会额外加重阅卷的负担,这也很符合慕课的理念。”

对于开慕课的初心,她一直没有忘记——“开设慕课的主要价值是回报社会”。功不唐捐,慕课课程“程序设计实习”在全球获得了巨大成功。开设短短一个学期,在海外Coursera平台就已经有了1.7万注册学员。几年累计下来,共有来自各国的近五万名学员通过网络进行学习。其中,既有想要查漏补缺的资深程序员,也有想了解北大原汁原味课程的外校学生。刘家瑛在北大,面向世界“教学”,与来自全球的学生亲切交流。

站在北大的讲台上,刘家瑛一直不断探索、尝试着更多元的教学方法,给学生以兴趣和梦想,送他们在专业研究的道路上一步一步前行。身处时代变革之中,刘家瑛也借力新的科学技术,将讲台向社会延伸,将兴趣和梦想的火花向世界铺展。

学生评价

·内容充实,讲课生动有趣!

·授课速度适中,乐于与学生交流,对聆听和接纳学生意见采取开放态度。

·风趣幽默,平易近人,关爱学生。

(马骁、陈雨坪)