面向本科生的機(jī)器學(xué)習(xí)課程教學(xué)改革探討

黃瑞章

(貴州大學(xué)，貴陽 550025)

1 機(jī)器學(xué)習(xí)課程

人工智能技術(shù)不僅是當(dāng)今社會(huì)的高精尖發(fā)展核心，同時(shí)也是國(guó)家在未來戰(zhàn)略發(fā)展中的重要方向?；谥悄芑瘯r(shí)代的深化發(fā)展，各大高校也將培養(yǎng)高尖端人工智能人才作為主要教學(xué)目標(biāo)，而機(jī)器學(xué)習(xí)則始終是人工智能領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。要通過計(jì)算機(jī)對(duì)人類的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行模擬，不斷完善其性能，而機(jī)器學(xué)習(xí)則是智能化計(jì)算機(jī)使用過程中的支撐環(huán)節(jié)。

對(duì)于人工智能方向的本科生而言，機(jī)器學(xué)習(xí)課程是其整個(gè)專業(yè)學(xué)習(xí)的核心基礎(chǔ)。機(jī)器學(xué)習(xí)在工業(yè)、生產(chǎn)、生活、服務(wù)等方面都具有了廣泛的應(yīng)用范圍，人工智能方向本科生的核心課程之一便包含了機(jī)器學(xué)習(xí)。機(jī)器學(xué)習(xí)課程中包含了微積分、統(tǒng)計(jì)學(xué)、代數(shù)、控制學(xué)、信息學(xué)、電子程序設(shè)計(jì)等多學(xué)科的領(lǐng)域知識(shí)，要求學(xué)生具有良好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)與計(jì)算機(jī)程序?qū)嵺`能力。

機(jī)器學(xué)習(xí)課程涉及的知識(shí)點(diǎn)分布廣泛，對(duì)理論基礎(chǔ)要求較高，在教學(xué)過程中也存在著諸多問題，會(huì)影響教學(xué)效果，對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)課程的教育模式進(jìn)行改革很有必要。

2 機(jī)器學(xué)習(xí)課程教學(xué)存在的問題

2.1 課程內(nèi)容定位不明確

面向本科生的機(jī)器學(xué)習(xí)課程涉及的學(xué)科知識(shí)較多，信息化、自動(dòng)化、應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等多個(gè)專業(yè)的學(xué)生也都匯集于此，為實(shí)際教學(xué)帶來了一定難度，一方面，機(jī)器學(xué)習(xí)課程的絕大多數(shù)內(nèi)容都需要學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)較好的學(xué)生則能夠更快適應(yīng)，但其他專業(yè)的學(xué)生就會(huì)覺得理論難度較大。計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生會(huì)更關(guān)注實(shí)用性的算法，若跳過算法背后的數(shù)學(xué)理論，就會(huì)影響課程深度；另一方面，機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能、識(shí)別模式、數(shù)據(jù)挖掘等課程具有一定的相互關(guān)聯(lián)性，在課程內(nèi)容上會(huì)存在不同難度的水平交叉，需通過科學(xué)合理的教學(xué)體系來進(jìn)行定位，以提升教學(xué)效果。

2.2 教學(xué)手段不豐富

教師仍以傳統(tǒng)的板書或多媒體為具體的教學(xué)載體，講授方式也是以講與聽為主，這樣的被動(dòng)式學(xué)習(xí)不利于學(xué)生發(fā)揮思考能力，時(shí)間一長(zhǎng)，學(xué)生便會(huì)失去學(xué)習(xí)興趣，無法集中注意力，會(huì)導(dǎo)致課堂氣氛過于單調(diào)、枯燥、沉悶。

2.3 理論與實(shí)踐相脫節(jié)

受傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式及教學(xué)模式的影響，教師將更多的教學(xué)精力都放在了理論、算法及公式推導(dǎo)上，在一定程度上忽視了學(xué)生的動(dòng)手能力，導(dǎo)致學(xué)生只是在理論層面上對(duì)具體知識(shí)點(diǎn)有所了解。缺乏相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在算法編程及應(yīng)用能力上無法達(dá)到預(yù)期效果。

3 面向本科生的機(jī)器學(xué)習(xí)課程教學(xué)改革方向

3.1 構(gòu)建科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容

在面向本科生的機(jī)器學(xué)習(xí)課程中，應(yīng)與智能信息處理課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行合理分配，在有限課時(shí)內(nèi)選擇更適合本專業(yè)或研究方向的教學(xué)內(nèi)容，避免知識(shí)點(diǎn)交叉重復(fù)。

要在典型的知識(shí)點(diǎn)上進(jìn)行算法與知識(shí)體系的代表性選擇，符合學(xué)生的自身特性及學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。應(yīng)通過最尖端、最前沿的專業(yè)知識(shí)點(diǎn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與求知欲，在難度適中的學(xué)習(xí)體系下促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，并選擇相應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)導(dǎo)向，讓學(xué)生能夠在自行研究的過程中對(duì)相關(guān)的重點(diǎn)章節(jié)原理進(jìn)行學(xué)習(xí)，使學(xué)生逐漸形成深層次課程認(rèn)知體系。

3.2 構(gòu)建豐富的教學(xué)手段

教學(xué)過程中，教師應(yīng)以多種手段來進(jìn)行教學(xué)。要將課前預(yù)習(xí)作為重點(diǎn)環(huán)節(jié)，并通過適當(dāng)?shù)氖谡n方式、授課節(jié)奏、授課時(shí)間來設(shè)置相應(yīng)的難點(diǎn)、重點(diǎn)知識(shí)互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的自我思考能力，活躍課堂氛圍。課后，教師可通過多種方式與學(xué)生進(jìn)行知識(shí)交流，了解學(xué)生對(duì)課程的想法及建議，然后對(duì)教學(xué)方式、教學(xué)手段進(jìn)行優(yōu)化，提高學(xué)生對(duì)教師的專業(yè)認(rèn)可性。教師要鼓勵(lì)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)資源自行查找相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的資料，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，積極吸取外部知識(shí)。

3.3 注重理論與實(shí)踐的結(jié)合

培養(yǎng)本科生的綜合實(shí)踐能力是進(jìn)行科研應(yīng)用的必要前提，教師應(yīng)在更多方面鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)算法理論進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，從實(shí)踐中找尋理論的可依據(jù)性。在將理論和實(shí)踐相結(jié)合的過程中，要考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、機(jī)器學(xué)習(xí)課程的教學(xué)屬性及專業(yè)教學(xué)目標(biāo)。

可通過更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)讓學(xué)生能夠在另一個(gè)角度上對(duì)自身的專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，找出自身存在的問題并解決。在此過程中，可將項(xiàng)目實(shí)踐作為實(shí)際案例來學(xué)習(xí)，并通過具有區(qū)別性和層次性的課程設(shè)計(jì)讓學(xué)生感受到機(jī)器學(xué)習(xí)課程的綜合性，以達(dá)到學(xué)以致用的效果。