2021年度报告

一、人才培养工作和成效

(一)人才培养基本情况

计算机技术与工程国家级实验教学示范中心(浙江大学)成立于2002年,2007年被评为省级实验教学示范中心,2012年6月通过省级实验教学示范中心验收,2012年12月被评为十二五国家级实验教学示范中心。浙江大学成立了示范中心建设和运行管理委员会,校领导牵头,校内相关管理部门参加。示范中心实行校、院两级管理,以学院管理为主的管理体制。

中心以课内外实践基地建设为基础,实践内容建设与教学方法改革为核心,运行与保障体系建设为支撑,有效融合教学、科研、产业资源,服务于专业教学和计算机公共基础教学。

中心实验室分布在玉泉和紫金港二个校区,包括计算机基础实验分中心和计算机专业实验分中心。基础分中心有效支撑了量大面广的全校计算机类课程实验教学工作,基本覆盖全校所有专业。计算机专业实验分中心,承担计算机科学与技术专业、软件工程专业、数字媒体技术专业、工业设计专业、信息安全专业、人工智能专业的课程实验。2021 年实验人数15305人,开设课程 314 门 (次)。其中,专业实验 1784 人,全校基础教学实验 13521 人。

拥有实验用房使用面积共7685.88平方米设备2190台(套),设备总值2678.6万元。

(二)人才培养成效评价

2021年,中心在“德才兼备、全面发展、求实创新、追求卓越”的指导思想下有条不紊地开展各项工作,特别是在一流课程建设、在线实践平台建设以及推进学生竞赛等方面取得了突出的成效。

1.一流教材建设为引领,在线开放实践平台为支撑,形成理论与实践互融的课程建设新局面

(1)教材建设取得新突破

2021年中心主任何钦铭教授团队主编的《C语言程序设计》获得首届全国优秀教材(高等教育类)二等奖。何钦铭教授承担的教育部首批新工科研究与实践项目《面向新工科的大学计算机基础课程体系及课程建设》验收通过并评为优秀。

2021年,何钦铭主任的《围绕在线实践成效的教材建设与使用模式研究与实践》教材研究项目和吴飞教授的《“新一代人工智能系列教材”研究与建设》教材研究项目双双入选教育部新兴领域教材研究与实践项目。

何钦铭教授团队针对传统教材建设与使用在新兴领域课程教学中使用的分类指导性不够以及更新的内容精准性不够的现状与问题,以开放式程序设计实验平台PTA中的评测数据为基础,研究基于在线实践成效的教材建设和使用模式,以构建教材与实践平台互动、融合的模式。

吴飞教授团队以“教材、课程和实训平台”三位一体形式,提出面向新一代人工智能人才培养的核心知识体系和课程体系,研发贴近新一代人工智能教育教学需求的系列新形态教材和在线开放课程,营造人工智能教学生态系统,建设AI+X微专业和开展微认证,推动教材推广使用。

(2)开展AI+X微专业和微认证

2021年4月,浙江大学、上海交通大学、复旦大学、南京大学、中国科学技术大学和同济大学联合华为、百度和商汤公司开启了学科交叉一流人工智能人才培养“AI+X”项目,给来自六所学校非计算机专业的学生进行人工智能专业知识培养。

“AI+X”项目构建了跨学校、跨学科的人工智能科教创新社区,并通过课程共建共选、学分互认、证书共签和SPOC课程的形式组织学习,目前相关精品课程已达40余门。AI+X微专业正通过科教融合、产教融合以促进教育链、人才链、产业链和创新链的有效衔接。

2021年11月,实验中心何钦铭主任和吴飞教授与吴超研究员在《Communications of the ACM》发表题为《AI+X Micro-Program Fosters Interdisciplinary Skills in China》的文章,全面介绍“华五首倡、六校联合、企业参与”的AI+X微专业如何培养创新性一流交叉人才的实践。

(3)开放式实践平台建设取得新进展

程序设计类课程不仅是计算机类专业的专业基础课程,也是信息类乃至理工科类专业的公共基础课程,是培养计算机类专业学生编程能力和大学生计算思维能力的重要课程。PTA(https://pintia.cn)作为实验中心教师开发的计算机程序设计类课程开放在线实践教学平台,支持更丰富的题目类型,其编程类题目具有与PAT(https://www.patest.cn/)相同的判题环境,题目库由全国高校程序设计与算法类课程的教师们共同建设。至2021年底,至今已有815所高校(单位)的6675位教师使用,注册用户近270万人,各类习题近16万道,影响力日益扩大.。

为了加强人工智能算法学习的实训,浙江大学发布了“智海-新一代人工智能科教创新平台”(其中实训平台为智海-Mo,https://momodel.cn/)。类似于MINIX操作系统,“智海”不仅仅是一个教学工具。智海将成为链接研究和教育的有机组合——一个可以教育学生(未来的创新者)将尖端人工智能技术应用于众多行业的平台。即“智海-新一代人工智能科教创新平台”将创新技术需求和教学实践场景紧密结合,在Mindspore、ModelArts和飞桨等人工智能编程框架的支持下,鼓励学生研发基于国产人工智能软硬件体系的人工智能算子库和应用场景模型,开源开放案例、算法、模型、数据和应用场景等,创新产教融合、科研育人的人才培养模式。

 

2、面向新工科建设,推动物联网在线实验平台的共享共建

随着信息技术的快速发展,物联网技术已经成为了一个热门的领域,也是新工科建设的关键技术。实验中心瞄准国家重大战略需求和学科前沿发展方向, 2021年开发了Link Lab物联网在线实验平台。在物联网实验平台中,学生可以通过模拟真实的物联网环境,进行各种实验,例如传感器数据采集、数据传输和处理、智能控制等。这些实验可以让学生深入了解物联网的各个方面,从而更好地掌握相关知识和技能。LinkLab是实验中心推出的物联网远程实验平台。LinkLab提供远程开发、在线判题、场景仿真等功能,可以应用在物联网实验教学、科学研究、应用测试等多个场景。

实验中心教师高艺申报的教材《从创意到原型:物联网应用快速开发》(第二版)获工信部“十四五”规划教材立项。

本书第一版由科学出版社于2019年6月正式出版,并获浙江省普通高校“十三五”新形态教材。本书配套Linklab物联网在线教学平台获第六届全国高校教师自制实验教学仪器设备创新大赛二等奖、2020年浙江省计算机学会优秀成果奖。

自LinkLab V1.0上线以来,平台已经开设66门课程,设置170余个实验,与12所高校合作,累计为1800余人提供服务。推动了物联网在线教育生态共享共建。

 

3.竞赛组织和学生竞赛结新硕果

作为中国高校计算机大赛的主要发起单位,参与策划了中国高校计算机大赛。该大赛是由全国高等学校计算机教育研究会主办,面向全国高校各专业在校学生的科技类竞赛活动。目前该大赛共有6个竞赛模块,我实验中心教师负责了其中“团体程序设计天梯赛(GPLT)”、“移动应用创新赛”和“人工智能创意赛”三大竞赛模块的组织工作。

2021年“团体程序设计天梯赛(GPLT)”和“移动应用创新赛”双双入选中国高等教育学会大学生竞赛排行榜指标项目。

2021年,成功举办了第六届“中国高校计算机大赛-团体程序设计天梯赛(GPLT)”,有来自全国30个省市347所高校的1100支队伍16167位学生参赛。实验中心王灿老师指导的3支参赛团队获全国高校特等奖。

2021年,第六届“中国高校计算机大赛-移动应用创新赛”吸引了4011多名学生,1478支团队注册参与,59个作品入围决赛,实验中心张克俊老师指导的《谓尔》应用获得最具创新奖和一等奖,《ARCT——创造城市新视界》获得了今年新增设的AR赛道一等奖,《落音》获得了主赛道二等奖。

2021年“中国高校计算机大赛-人工智能创意赛”有近441所高校的2665支队伍,6003名学生参赛,相比去年增加了400多支队伍, 100%覆盖双一流高校,报名人数创历史新高,其中,首次出现全部由国外留学生开发者组成的参赛队伍。

由实验中心教师指导的学生竞赛团队在许多重要赛事中频频获奖,主要有:

  • 2021年,学生团队在顶级创新创业大赛上表现亮眼,第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛,共取得2个金奖、2个银奖。
  • 2021年8月6日,Defcon CTF 2021年全球黑客大会,实验中心老师白洪欢指导的参赛团队获全球总冠军。
  • 2021年9月27日,0CTF/TCTF国际赛新星赛中,实验中心白洪欢老师指导的AAA战队获国际新星赛冠军。
  • 2021年12月27日,第六届“中国高校计算机大赛-移动应用创新赛”中,实验中心张克俊老师指导的参赛团队获得最具创新奖&一等奖。
  • 2021年5月6日,第六届“中国高校计算机大赛-团体程序设计天梯赛(GPLT)”中,实验中心王灿老师指导的3支参赛团队获全国高校特等奖。
  • 2021年5月8日,第五届“强网杯”全国网络安全挑战赛中,实验中心常瑞老师指导的参赛AAA战队获线下赛特等奖,常瑞老师获优秀指导老师的称号。
  • 2021年7月23日,“建行杯”第七届浙江省国际“互联网+”大学生创新创业大赛中,实验中心陈建海老师指导的团队项目“阿蚂神护:为您提供全套数字版权保护及交易方案”获主赛道本科生创意组金奖。
  • 2021年8月18日,第五届全国大学生计算机系统能力培养大赛,实验中心常瑞、申文博和吴磊老师带领的队伍获一等奖1项和三等奖2项。该赛事为国内计算机体系结构和操作系统领域最硬核、参赛人数最多、业界与学界最认可的比赛。
  • 2021年10月10日,第三届“第五空间”网络安全大赛CTF大赛,实验中心老师白洪欢指导的参赛团会获全国二等奖。

二、人才队伍建设

(一)队伍建设基本情况

经过多年的发展,中心已拥有一批综合素质好、学术水平高、实践经验丰富、具有开拓创新精神的实验队伍。由专职实验人员与各课程组兼职教师组成。专职实验人员主要负责实验室运行和实验指导;课程组教师主要负责实验内容设计、实验指导、实验教材编写、各类教学文件编审、实验项目编制等。专兼职实验教学队伍的人员情况如下:

正高级 副高级 中级 其它 博士 硕士 学士 其它 总人数
28 19 6 1 46 3 5 0 54

 

(二)队伍建设的举措与取得的成绩等

2021年实验中心在人才队伍建设有进展,新引进了2位博士,队伍的年轻化和专业化迈出了更大的步伐。

2021年邓水光教授获国家杰出青年基金资助。

2021年孙凌云教授入选教育部长江学者青年学者。

罗仕鉴教授荣获2021年度“十佳设计推动人物”,这是继2019年荣获“十佳教育工作者”之后的又一项殊荣。2021年1月14日,国际计算机学会(Association for Computing ,Machinery, ACM)公布了2020年新选会士名单(ACM Fellow),实验中心任奎教授入选。

实验中心罗仕鉴教授荣获2021年度“十佳设计推动人物”,这是继2019年荣获”十佳教育工作者”之后的又一项殊荣。

三、教学改革与科学研究

(一)教学改革立项、进展、完成等情况

1.教学成果等获奖7项:

(1)《以创新能力为导向的科技设计人才培养模式与生态建设》项目,孙凌云等,获2021年浙江省教学成果奖一等奖

(2)《基于产教融合新模式的引领式软件工程技术人才培养体系构建》,蔡亮等,2021年浙江省教学成果奖一等奖

(3)《支持跨域全过程超大规模线上线下实质等效的教学创新体系构建》,陈文智等,2021年浙江省教学成果奖一等奖

(4)《质量导向、评价驱动、多方联动的本科高校竞赛治理优化及其成效》,何钦铭(排名第三),2021年浙江省教学成果特等奖

(5) 《C语言程序设计》,何钦铭,获首届全国优秀教材建设奖二等奖,2021

(6) 《设计思维与创新设计》,张克俊,全国首届高校教师教学创新大赛三等奖,2021

(7) 《信息可视化》,陈为,省级“课程思政”示范课程,2021

 

2.教育部新兴领域教材研究与实践项目2项:

(1)《围绕在线实践成效的教材建设与使用模式研究与实践》,何钦铭,2021

(2)《“新一代人工智能系列教材”研究与建设》,吴飞,2021

 

3.教育部产学合作协同育人项目3项:

(1)《基于硬件服务器的鲲鹏操作系统实验课程建设》,张泉方,2021

(2)《基于HLS的FPGA入门编程系统》,翁恺,2019-2021

(3)《基于PTA平台的操作系统教学资源共享课程建设》,

李善平、季江民,2019-2021

 

  1. 全国高校自制实验教学仪器设备创新大赛获奖1项:

(1)Linklab物联网在线教学平台获第六届全国高校教师自制实验教学仪器设备创新大赛二等奖。平台可提供远程开发、在线判题、场景仿真等功能,可以应用在物联网实验教学、科学研究、应用测试等多个场景。平台已开发66门课程,设置170余个实验,与12所高校合作,累计为1800余人服务。

  1. 出版教材6本:

(1)《从创意到原型:物联网应用快速开发(第2版)》高艺,董玮,科学出版社,工信部“十四五”规划教材,2021

(2)《操作系统复习指导与真题解析》,季江民,清华大学出版社,2021

(3)《设计思维与创业实践》,张克俊,浙江大学出版社,2021

(4)《智能音乐与创新设计》,张克俊,浙江大学出版社,2021

  • 《产品仿生设计》,罗仕鉴,中国建筑工业出版社,2021

(6)《知识图谱导论》,陈华钧,电子工业出版社,2021

 

(二)科学研究等情况

实验中心人员在完成本职工作的同时,积极参加科学研究工作,获得浙江省自然科学奖一等奖2项,科学技术进步奖一等奖和二等奖各1项;共发表高水平论167篇;2021新增加省级以上项目28余项,专利29项。

四、信息化建设、开放运行和示范辐射

(一)信息化资源、平台建设,人员信息化能力提升等情况

1.实验支撑环境建设

计算机科学与技术学院是学校最早接入万兆网络和互联网的单位,行政网络、教学实验室和科研实验室网络物理独立,各自都有独立的安全控制设备,出口策略、信息审计和访问控制权限完全不同。2021年学校再投入574.6万元,改造实验室。

中心统筹规划信息安全实验室的建设,在现有网络实验室基础上强化信息安全。针对各种可能发生的信息安全事件,制定了相应的处理方案。从物理层、传输层、系统层等多方面进行了一系列的更新、改造工作,防止信息安全实验室成为信息安全事故的发源地,提升现有实验室网络至10万兆,光纤到实验桌面。

2.开放平台建设

开发设计的“程序设计类实验辅助教学平台”(拼题A),提供16万多道不同难度、不同类型的题目,加强学习过程化考核,满足不同层次的程序设计能力培养需求,815个高校的270万学生受惠。

实验中心吴飞教授配合国家精品在线开放课程项目《人工智能:模型与算法》开发了智海Mo新一代人工智能平台。2021年,智海Mo平台累计上线73个实验,支持超过14000名师生在平台上学习。平台提供了“一键式打开”的开发环境,师生可以免去环境配置烦恼,在平台上直接进行模型开发,累计实验任务超过18万次。

本科生实验教学上进一步运用“智海:新一代人工智能科教平台”,377名本院学生以及914名其他专业学生通过平台的初期系统“Mo”平台完成了《人工智能》课程的学习。2021年9月份,在校内实现了各专业千名学生同时学习人工智能课程的新探索,以“线上线下、直播录播、实训平台”持续创新推动课程深层次改革。

(二)开放运行、安全运行等情况

实验室安全建设是一个体系建设,我们坚持从源头抓起,预防为主,从组织领导、制度建设、教育培训、检察力度、管理、预案演练六个方面全过程跟踪。根据“谁使用、谁管理、谁负责”的原则,实验中心进一步建立和完善实验室安全责任体系,明确分管负责人、实验室专职秘书、管理人,层层落实安全工作责任制,顺利保障整个实验中心安全运行,全年无任何安全事故的发生。

(三)对外交流合作、发挥示范引领等情况

1.作中心教学团队推出的开放式“程序设计类实验教学辅助教学平台”(PTA平台),可支持万人级实时在线评测,以及跨校共建共享新模式。目前已有千所高校的万名教师参与建设,服务了全国高校的近380万学生。该团队还推出了程序设计能力评测标准PAT,为超过220家国内外企业选拔人才提供参考标准,评测了约3万名考生。

中心教师配合国家一流线上课程《人工智能:模型与算法》,开发了智海Mo新一代人工智能平台,提供了“一键式打开”的开发环境直接进行模型开发,平台支持离线 GPU 训练任务,为师生提供了丰富便捷的计算资源。上线73项人工智能实验课程,支持了全国14000多名师生的18万次实验。

目前这两个平台也通过三个国家级虚拟教研室向全国高校辐射。。

五、示范中心大事记

汇聚全球顶尖人才。聘请了图灵奖获得者、密码学领域国际权威专家Silvio Micali为浙江大学名誉教授。

中心高水平研究取得重要进展。陈为教授可视化团队共计发表IEEE VIS(CCF A类会议)论文9篇(全球114篇),论文数量全球第一,其中两篇论文获得最佳论文提名奖;任奎教授网络安全团队论文V-SHUTTLE: Scalable and Semantics-Aware Hypervisor Virtual DeviceFuzzing荣获ACM CCS2021最佳论文奖,这是中国研究团队第2次以第一作者身份获得该项荣誉;李善平教授软件工程团队共有11篇论文以浙江大学为第一单位在软件工程顶级国际学术会议ICSE 2021上进行宣讲,这是该团队取得的又一次重大进展。

信息安全专业、工业设计专业成功入选国家一流专业建设序列;何钦铭教授主编的《C语言程序设计》获首届国家优秀教材(高等教育类)二等奖 ;“‘新一代人工智能系列教材’研究与建设”与“围绕在线实践成效的教材建设与使用模式研究与实践”两个项目入选教育部“新兴领域教材研究与实践项目”。

张克俊教授获浙江省首届高校教学创新大赛特等奖和全国三等奖。孙凌云教授牵头的《以创新能力为导向的科技设计人才培养模式与生态建设》项目获2021年浙江省教学成果一等奖。

浙江大学Azure Assassin Alliance (AAA)战队加入的Katzebin联合战队成功卫冕,连续两届蝉联全球顶级安全竞赛DEFCON CTF总决赛的冠军。

2021年11月,浙江大学计算机学院吴飞教授、何钦铭教授与吴超研究员在《Communications of the ACM》发表题为《AI+X Micro-Program Fosters Interdisciplinary Skills in China》的文章,全面介绍“华五首倡、六校联合、企业参与”的AI+X微专业如何培养创新性一流交叉人才的实践。

六、示范中心存在的主要问题

实验中心目前分散在二个校区,特别是一些仪器设备,需要二个校区都要添置,不利于设备的共享充分利用,今后将结合课程计划的调整,优化实验设备的利用率。

实验资源的建设,虽然取得了丰硕成果,后续的发展需要更多的投入,目前依靠的是网易等社会资源,能否长期利用,还有很多不确定的因素,希望上级部门在资源建设方面有更大力度的支持。

七、所在学校与学校上级主管部门的支持

浙江大学积极支持实验中心的建设,从政策、制度和投入等方面积极推动实验队伍建设、实验课程改革、实验平台建设,使实验教学成为提升本科教学质量的重要平台和手段。