刘家瑛 :和学生在一起

    期次:第1495期    作者:■ 校报记者 张守玉

刘家瑛 刘家瑛

刘家瑛 刘家瑛 ( (右一 右一) ) 和课题组的学生们 和课题组的学生们


  今年教师节到来之际,北京大学首届教学成就奖、教学卓越奖和优秀教学团队获奖名单揭晓,计算机科学技术研究所刘家瑛成为教学卓越奖得主之一。作为一名青年教师,刘家瑛连续六年主讲“程序设计实习”课程,并开设北京大学第二批全球慕课(MOOC)课程。她的教学设计注重学科特点,力求知识理论学习与工程实践能力和算法设计能力并重,以多元化教学模式展开课程。她的课程获得2014年北京大学最受欢迎的十门MOOC课程、2015年Coursera最受欢迎的十门中文课程、2017年“中国高校计算机教育MOOC联盟优秀课程”和教育部首批“国家精品在线开放课程”。本期校报,就让我们走近刘家瑛,走近这位深受学生喜爱的好老师。
  从学生到老师“我是个铁杆美剧和电影迷。”说起为什么选择图像视频处理与理解这个专业时,刘家瑛脱口而出就是这句话。多年影视作品的浸染使得她对图像有着较高的敏感,富于形象思维的她也一直在自己喜欢的方向上从事着研究。
  说起自己专业的具体研究内容时,刘家瑛向记者做了通俗的解释:“比方说,如果图片拍摄的质量不够好,我们可以通过技术处理让图片变得更好看;雨天雾天造成图像模糊的时候,我们也可以对监控视频进行处理使其更加清晰。”
  目前,伴随着 AI 技术的发展,刘家瑛的研究在医疗等领域有着广阔的应用前景。譬如积水潭医院每天会接待来自全国各地的骨科患者,由于医疗资源有限,如果能够在病人候诊期间就利用计算机视觉技术进行预诊,就可以通过分析与预测病人的行为,辅助医生诊疗;甚至在病人恢复的关键期,也可以通过预测其行为来帮助更好地恢复。“比如病人拿起小马扎,就可以预测出他下一个动作可能是要蹲下,如果这一行为不利于其恢复的话,就可以采取一些预警措施提醒病人。”刘家瑛介绍说。此外,刘家瑛的团队还跟微软、腾讯、快手等公司进行了合作,将图像视频增强技术用于视频处理。
  尽管家里三代都是老师,但刘家瑛最初走上老师这条路却是因为受到她的导师们的影响:“一位是北大的导师郭宗明研究员,他对我帮扶很多,很多事情也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郭教授,他对研究非常执着。”
  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,“你会收获很多经验,他也希望你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。“后来我自己去看美国导师当年为我应聘北大写的推荐信,我觉得他其实还蛮了解我的,他觉得我的个性很适合站在学校讲台上,很容易受到学生喜欢。”刘家瑛笑着说其实自己当时对此并没有特别的感觉,以为这只是一句客套话,几年之后回过头看,才感受到其中深意。
立足兴趣,鼓励创造当年在美国导师指导自己的方法现在也被刘家瑛用于指导自己的学生。“我们组学生周报的模板就是当年我在美国写过的,当然也加入了一些我们这边的特点。”刘家瑛说。而且她的研究团队中也形成了良好的人际关系:“新来的本科生刚进组很多情况都不熟悉,会有高年级的同学来介绍一些相关技术点,形成学习小组。我们组每周有固定的周报,大家也会开组会,有时候像今年暑假很多学生出去海外实习,我们就会有一些线上会议。这样的方式还蛮好的,学生做的是他们感兴趣的事,他们自己也愿意通过交流合作来推动。”
  刘家瑛的团队中,学生们有自己的研究方向,她也并没有“一言堂”,而是更多地鼓励学生天马行空,低年级的本科生主要是跟着组里研究的主流方向做,高年级学生则在研究框架下探索感兴趣的问题。“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。”刘家瑛说。
  科研之外,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。“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。”刘家瑛说。元培学院数据科学方向 2015 级本科生汪文靖告诉记者:“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,刘老师帮我指正了很多我在人际交往、事务处理上的问题。”
  为人师表,专注教学刘家瑛讲授的课程“程序设计实习”是信息科学技术学院大一春季学期的主干课,有完备的教学组。起初,刘家瑛是以助讲的身份开始接触这门课程的,当时她正好赶上教学组对教学大纲进行调整,她和年长的老师们一起备课,从中学习了很多经验。“我自己感觉这个过程还是挺好的,讲义是怎么样去设计的,大家是怎么去处理的,弄明白这些对年轻老师的成长非常重要。”刘家瑛说。
  从第一年的助讲,到后来的独立授课,在这六年的时间里,随着在高中就接触过信息竞赛的学
生越来越多,刘家瑛的课件也不断翻新。2015级本科生汪文靖说自己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,还会讲科研小故事,风趣幽默。”
  “程序设计实习”这门课在刘家瑛看来非常重要:“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。因为平常在电脑上的程序偶尔可以通过,但时不时就会出问题,但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“一题致胜制”的评分原则。“比如期末考试一共十道题,如果一道都没过就是零分。你过一个题我们认为你就会写代码,就能及格,后面再做分数递增。”刘家瑛解释道。
  除了每年给信科学生开设这门课之外,刘家瑛还与信科的同事郭炜一起开设了同名慕课。“开设慕课的主要价值是回报社会。我自己本身也修过一些慕课,觉得很好,所以后来北大搞慕课的时候,我也积极投身其中。”刘家瑛告诉记者。
  在刘家瑛看来,慕课与实体课存在着明显差异。由于课内讲义的目标和慕课不同,慕课讲义必须重新更新一遍。“课内讲义其实是比较繁琐的,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,只需就每个知识点录成一些短视频,然后做一些相关交流即可。”刘家瑛介绍说。
  通过慕课这个平台,刘家瑛也掌握了很多用户行为:“比如
说,我出八道题作为作业,在网上我会看到,这八个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。在慕课上其实你是有很多这样的资源的,这是你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。另外就是因为有个在线评测平台,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。”
  除了“程序设计实习”,今年,刘家瑛还开始在信科上起了算法小班课,带领学生围绕大班讲的内容做一些展开;她也在参与筹划在信科新开设一门人工智能基础课。“我觉得自己对教学很有热情,虽然说精力有限,但肯定会持续且保质保量。”对于新的课程,刘家瑛充满了信心。