華為智能基座融于深度學(xué)習(xí)課程教學(xué)的探索與實(shí)踐

摘要：人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與國內(nèi)相關(guān)教育領(lǐng)域的演進(jìn)已經(jīng)成為產(chǎn)教共同關(guān)注的問題。目前，深度學(xué)習(xí)專業(yè)課程的教學(xué)改革是研究熱點(diǎn)，但由于教學(xué)形式、教學(xué)資源等方面的局限性，其改革過程面臨著人才培養(yǎng)與學(xué)科發(fā)展不協(xié)調(diào)、理論知識到實(shí)踐應(yīng)用轉(zhuǎn)化困難等挑戰(zhàn)。本文探討了華為智能基座融于深度學(xué)習(xí)課程的教學(xué)改革策略，并結(jié)合科教融合和產(chǎn)教合作培養(yǎng)模式，給出了大學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的建議。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);華為智能基座;科教融合;產(chǎn)教合作

“人工智能+”等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，對新工科人才培養(yǎng)提出了全新要求。數(shù)字時(shí)代的人才培養(yǎng)，既需要基礎(chǔ)理論灌溉，又需要對接產(chǎn)業(yè)界科技發(fā)展趨勢與市場需求，多方協(xié)同、優(yōu)勢互補(bǔ)、從而構(gòu)建良性的人才生態(tài)與培養(yǎng)體系。深度學(xué)習(xí)是人工智能專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，其概念雖火熱、應(yīng)用雖廣，但在教育領(lǐng)域開展相關(guān)教育卻并非是一蹴而就的。雖然目前已有很多高校實(shí)施教學(xué)改革措施，但這些措施大多只關(guān)注于理論教學(xué)效果或難以應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中。因此，深度學(xué)習(xí)課程教學(xué)迫切需要能夠以產(chǎn)學(xué)協(xié)同合作為基礎(chǔ)的產(chǎn)教融合育人機(jī)制，進(jìn)而填補(bǔ)產(chǎn)業(yè)人才空缺。

一、深度學(xué)習(xí)課程的教學(xué)理念及教學(xué)過程中存在的問題

深度學(xué)習(xí)課程是一門以生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等為基礎(chǔ)的新興交叉學(xué)科，旨在通過學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用培養(yǎng)本科生對人工智能領(lǐng)域知識的興趣，掌握該學(xué)科的基礎(chǔ)理論、經(jīng)典算法、前沿技術(shù)，拓寬學(xué)生的知識面，對提高學(xué)生科學(xué)邏輯思維以及用數(shù)學(xué)建模思想解決實(shí)際問題的能力具有重要作用。然而，深度學(xué)習(xí)課程知識點(diǎn)多、內(nèi)容抽象，應(yīng)用性強(qiáng)，傳統(tǒng)的教學(xué)形式和過程很難滿足其教學(xué)理念及要求。根據(jù)近年來高等學(xué)校的教學(xué)情況反映，深度學(xué)習(xí)課程教學(xué)主要存在如下問題。

1.課程理論抽象，教學(xué)形式單一

深度學(xué)習(xí)課程的專業(yè)理論包括前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、生成對抗網(wǎng)絡(luò)及自編碼器等內(nèi)容，具有很強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和綜合性，涉及應(yīng)用數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和多種機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化訓(xùn)練策略。一方面，傳統(tǒng)的課程教學(xué)主要以理論為主，大量的數(shù)學(xué)符號、算法偽代碼及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖難以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使其容易忽略課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn);另一方面，目前眾多高校均使用Ian Goodfellow等人所編著的英文教材，其內(nèi)容深奧且信息量較大，因此，適用教材的稀缺加劇了深度學(xué)習(xí)課程學(xué)習(xí)的難度。

傳統(tǒng)的深度學(xué)習(xí)課程教學(xué)考查形式單一，學(xué)生僅僅通過有限的作業(yè)量和考試范圍，難以熟悉和掌握深度學(xué)習(xí)所涉及的問題、解決方案以及建模機(jī)理。教學(xué)內(nèi)容的千篇一律，且使用相同教材以及教學(xué)模式應(yīng)對不同的學(xué)生也降低了其吸納知識的效率。

2.理論知識到實(shí)踐應(yīng)用轉(zhuǎn)化困難，人才培養(yǎng)與學(xué)科發(fā)展不協(xié)調(diào)

深度學(xué)習(xí)現(xiàn)階段作為一門經(jīng)驗(yàn)科學(xué)，從課程設(shè)置的角度來看，面臨著一個尷尬的局面。目前高校教育投資基本上還是傾向于理論教學(xué)，實(shí)踐性教學(xué)得到的資金扶持明顯不足，加之高性能計(jì)算實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投資昂貴，人均使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備量嚴(yán)重不足，在深度學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)中，常常不得不采用演示實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)踐性教學(xué)經(jīng)費(fèi)緊張、實(shí)踐性教學(xué)時(shí)數(shù)減少等問題，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)不得不采取合并、裁減、模擬，甚至“以講代練”等方式。學(xué)生由于在教學(xué)中得不到足夠的實(shí)踐能力訓(xùn)練，使得實(shí)際操作技能和動手能力不能達(dá)到應(yīng)有的水平。

課程教學(xué)應(yīng)緊跟領(lǐng)域變化而做出相應(yīng)調(diào)整。深度學(xué)習(xí)技術(shù)更新?lián)Q代的速度快，這對深度學(xué)習(xí)課程的設(shè)置及人才的培養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)。由于受硬件的限制，一些高校在課程開設(shè)上還以理論為主，實(shí)踐性活動嚴(yán)重不足。同時(shí)一些實(shí)踐教材內(nèi)容滯后現(xiàn)象嚴(yán)重，案例代碼注釋較少，使得教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)重落后于整個行業(yè)的實(shí)際需要，導(dǎo)致培養(yǎng)出來的人工智能專業(yè)學(xué)生普遍存在動手能力、實(shí)踐能力差，不能適應(yīng)企業(yè)的需要。

二、華為智能基座融于深度學(xué)習(xí)課程教學(xué)改革內(nèi)容

1.改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，體現(xiàn)學(xué)生的主動性

首先，將枯燥抽象的知識點(diǎn)轉(zhuǎn)化為趣味性強(qiáng)的案例，有利于集中學(xué)生注意力，提高學(xué)習(xí)效率。通過與華為昇騰生態(tài)項(xiàng)目開展合作，教師能夠積累并從中獲取大量案例，突出深度學(xué)習(xí)專業(yè)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，進(jìn)而將理論知識得到全面的應(yīng)用。教師通過選擇“案例–理論”和“理論–案例”的方式將深度學(xué)習(xí)抽象理論講授給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與案例相關(guān)內(nèi)容，給出解決方案，并進(jìn)行評價(jià)，例如在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分引入“AlphaGo下圍棋”案例，在生成對抗網(wǎng)絡(luò)部分引入“捕食者與獵物博弈”案例。其次，全面推進(jìn)與華為合作共建以昇騰及華為云項(xiàng)目為鏈的課程體系建設(shè)。通過持續(xù)課程內(nèi)容改革，開展靈活多樣的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，鼓勵開展以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式，激勵學(xué)生嘗試體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、自主式項(xiàng)目實(shí)踐學(xué)習(xí)和浸潤式學(xué)習(xí)等方式。第三，進(jìn)一步深化智能基座項(xiàng)目，將產(chǎn)業(yè)根技術(shù)和高校課程融合，從教材教輔方面進(jìn)行更深的優(yōu)化。通過融匯當(dāng)前主流軟硬件體系，幫助學(xué)生培養(yǎng)系統(tǒng)思維，使其能夠結(jié)合案例快速解決行業(yè)問題。通過配套代碼注釋，幫助學(xué)生將教材教輔上的知識內(nèi)化為自己的能力，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，通過實(shí)踐練習(xí)和企業(yè)項(xiàng)目來推進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。

2.優(yōu)化教學(xué)實(shí)踐，推動科教融合和產(chǎn)教合作

首先，在高校建設(shè)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)踐教學(xué)資源等，組織學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、大賽、技術(shù)沙龍、學(xué)生開發(fā)者訓(xùn)練等相關(guān)活動，以產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展的最新需求推動高校人才培養(yǎng)改革、教學(xué)資源建設(shè)、師資培訓(xùn)，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和實(shí)踐能力培養(yǎng)。其次，建立合理科學(xué)的評價(jià)機(jī)制，確保實(shí)踐性教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提高。改變以考試分?jǐn)?shù)作為衡量教學(xué)成果的唯一評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的做法，建立多重標(biāo)準(zhǔn)的評價(jià)體系，注重學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力、解決問題的能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力的評價(jià)。對學(xué)生成績評定辦法上應(yīng)根據(jù)深度學(xué)習(xí)課程的特點(diǎn)將終結(jié)性評價(jià)改為過程評價(jià)，可以把過程考核、階段考核、技能考核和期中、期末考核結(jié)合起來，按照一定的比例加以評定，以進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生加強(qiáng)平時(shí)的技能訓(xùn)練和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累。在考核辦法上，對實(shí)踐性較強(qiáng)的深度學(xué)習(xí)專業(yè)課程，可到專業(yè)實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際操作考試，變“筆試”為實(shí)際操作。將課程考核與行業(yè)認(rèn)證等相結(jié)合，這樣既可以測試學(xué)生的實(shí)際技能水平，又可以讓學(xué)生獲得專業(yè)技能認(rèn)證，為學(xué)生順利就業(yè)提供幫助。最終推動深度學(xué)習(xí)課程的科教融合和產(chǎn)教合作，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

三、結(jié)語

深度學(xué)習(xí)專業(yè)課程的教學(xué)改革過程面臨著人才培養(yǎng)與學(xué)科發(fā)展不協(xié)調(diào)、理論知識到實(shí)踐應(yīng)用轉(zhuǎn)化困難等挑戰(zhàn)。本文針對如何開展華為智能基座融于深度學(xué)習(xí)課程教學(xué)展開了討論，對存在的一些問題，進(jìn)行了分析。通過改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)實(shí)踐，推動科教融合和產(chǎn)教合作，使學(xué)生在教學(xué)過程中掌握課程要點(diǎn)，提高實(shí)踐能力，做到對接產(chǎn)業(yè)界科技發(fā)展趨勢和滿足市場需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]王穎.探討交叉學(xué)科背景下人工智能課程教學(xué)與實(shí)踐[J].新教育，2021（18）：9.

[2]張瑾，顧軍.“計(jì)算思維與人工智能基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革研究[J].科教文匯.2021（08）：91-93.

[3]陳川，陳柘，丁雙惠.深度學(xué)習(xí)發(fā)展形勢下計(jì)算機(jī)視覺教學(xué)內(nèi)容革新[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2020（06）：107-113.

作者簡介：宋杰，1986.8，男，漢族，江蘇連云港人，南京郵電大學(xué)，工學(xué)博士，講師，從事深度學(xué)習(xí)、模式識別與機(jī)器學(xué)習(xí)研究。