摘 要：分析當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)實踐課程的教學(xué)情況，基于培養(yǎng)方式中的教學(xué)內(nèi)容體系性差，教學(xué)方式傳統(tǒng)單一等潛在問題，經(jīng)過高校的教學(xué)實踐，從應(yīng)用導(dǎo)向的教學(xué)模式、實踐導(dǎo)向的課程項目和校企項目驅(qū)動融為一體的培養(yǎng)方式等多方面探討課程教學(xué)改革的措施，提出機(jī)器學(xué)習(xí)實踐課程教學(xué)改革要領(lǐng)。使學(xué)生不僅熟練掌握了基本的機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論與方法，更要加強解決實際問題的能力。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)器學(xué)習(xí) 實踐課程 教學(xué)改革 項目驅(qū)動

　　1 背景

　　目前，信息時代在飛快發(fā)展，銀行業(yè)、零售業(yè)、新興電子互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)甚至傳統(tǒng)制造業(yè)隨之產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)。社會中各個行業(yè)都需要分析數(shù)據(jù)，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法是最有效的方法，從龐大的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，做出有效決策。因此這部分人才的需求持續(xù)增加，并且對實踐能力有更高的要求。機(jī)器學(xué)習(xí)的研究范疇為如何使用計算機(jī)來模擬人類的學(xué)習(xí)活動。它可以應(yīng)用于社會生活和工業(yè)的各個方面，也是各高校的關(guān)注的重點課程。各高校的基本職能就是培養(yǎng)人才，各高校也急需培養(yǎng)應(yīng)用人才，以期更好地適應(yīng)時代快速發(fā)展的工作內(nèi)容和尖端前沿鄰域，更好地適應(yīng)當(dāng)前的就業(yè)環(huán)境。

　　2 機(jī)器學(xué)習(xí)實踐課程教學(xué)存在的問題

　　機(jī)器學(xué)習(xí)的實踐課程適用于計算機(jī)及其他相關(guān)專業(yè)學(xué)生。大學(xué)生要掌握算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，精通Java或C ++等機(jī)器語言，具備高等數(shù)學(xué)，概率論和高等代數(shù)等基礎(chǔ)知識。但是，目前，各高校的機(jī)器學(xué)習(xí)基本為理論教學(xué)為主，只是注重算法本身，缺乏完善的實踐教學(xué)體系和教學(xué)資源。現(xiàn)在學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)面臨著許多問題，例如只學(xué)習(xí)專業(yè)理論，缺乏實際項目的操作過程以及單一的傳統(tǒng)教學(xué)方法。

　　2.1 實踐教學(xué)偏理論化，缺乏完善的實踐體系

　　機(jī)器學(xué)習(xí)涉獵到許多算法，精通這些算法要求高校生不僅要學(xué)習(xí)理論知識，還需要與社會實際項目相結(jié)合，理論聯(lián)系實際。這就需要在校學(xué)生多去了解現(xiàn)實中存在的問題，通過在校的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，將理論知識輸出應(yīng)用于實際。雖然現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上有很多優(yōu)秀的課程，但其大多集中在知識系統(tǒng)的教學(xué)上，側(cè)重于算法本身和機(jī)器學(xué)習(xí)中常用的理論的介紹，基本不會介紹實際應(yīng)用等相關(guān)問題。目前社會新技術(shù)的迅速更新和企業(yè)的快速發(fā)展，使得技術(shù)更新的頻率越來越快，但教材卻更新不同步。導(dǎo)致機(jī)器學(xué)習(xí)人才的培養(yǎng)與社會及企業(yè)的用工需求存在差異。這種差異是需要高校學(xué)生通過解決實際問題來不斷地探索和積累才能彌補的，僅僅依靠短期教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以，機(jī)器學(xué)習(xí)實踐課程需要與應(yīng)用實踐相結(jié)合，培養(yǎng)復(fù)合型人才。

　　2.2 教學(xué)內(nèi)容體系繁雜，教學(xué)方式傳統(tǒng)單一

　　由于機(jī)器學(xué)習(xí)涉及人工智能、認(rèn)知科學(xué)、信息論、統(tǒng)計學(xué)和控制論等多個科目，所以它理論性強，內(nèi)容繁多，學(xué)科分類體系繁雜。現(xiàn)有的機(jī)器學(xué)習(xí)書籍和教科書大致如下：一是機(jī)器學(xué)習(xí)理論的講解，專業(yè)性強，晦澀難懂;二是機(jī)器學(xué)習(xí)與某種應(yīng)用相結(jié)合，知識側(cè)重于相關(guān)主題描述;還有一本實用的機(jī)器學(xué)習(xí)教材，只是側(cè)重于程序?qū)崿F(xiàn)，卻很少對算法原理進(jìn)行推導(dǎo)演算和講解。這些書籍和教科書很難適應(yīng)機(jī)器學(xué)習(xí)的實際。因為現(xiàn)有學(xué)習(xí)理念、教學(xué)條件和教師能力等的種種限制，目前高校的課程僅僅是讓大學(xué)生學(xué)習(xí)到知識，而分析并解決實際問題、進(jìn)而在實踐中創(chuàng)新的能力是與無法學(xué)到的，也沒有健全的教育體系來彌補目前教學(xué)過程中存在的問題。現(xiàn)在，各高校機(jī)器學(xué)習(xí)課程的學(xué)習(xí)還是以任課老師授課為主要途徑，計算機(jī)實驗和作業(yè)為次要途徑。學(xué)生在這樣的情況下，只是被動地積累知識，不能激發(fā)出探究該課程和領(lǐng)域的興趣。本學(xué)科理論專業(yè)性很強，實際操作難度很大，理論與實踐相互脫離，另外很多大學(xué)生課后基本不復(fù)習(xí)，即使在實驗過程中，大學(xué)生也會因沒有精通相應(yīng)的理論知識，導(dǎo)致無法使用相關(guān)計算機(jī)語言完成實驗。從而導(dǎo)致學(xué)生對實踐應(yīng)用的恐懼心理和逃避課程，甚至出現(xiàn)課后完成作業(yè)時互相抄襲的情況。

　　3 機(jī)器學(xué)習(xí)實踐課程教學(xué)改革探索

　　為了使學(xué)生具備相關(guān)的實踐和創(chuàng)新能力，提高人才質(zhì)量，需要加強課程的實踐教學(xué)。針對機(jī)器學(xué)習(xí)這類實踐性要求較高的課程，眾多高校提出了一攬子措施來達(dá)到專業(yè)目標(biāo)和培養(yǎng)模式的優(yōu)化，例如教學(xué)內(nèi)容多樣化，師資隊伍走進(jìn)企業(yè)并了解先進(jìn)技術(shù)，改善試驗設(shè)備等。只有真正將理論融入實踐教學(xué)，才能更好地實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

　　3.1 采取應(yīng)用導(dǎo)向的教學(xué)模式，完善人才培養(yǎng)體制

　　機(jī)器學(xué)習(xí)可以用于輿情分析、人臉識別、異常檢測、自然語言處理等范圍，各類范圍對應(yīng)的機(jī)器學(xué)習(xí)工程師的崗位技能不一。教師需要介紹該機(jī)器學(xué)習(xí)實踐課程對應(yīng)的典型工作與職責(zé)，讓學(xué)生在課堂中了解和體驗到所學(xué)知識的應(yīng)用場景，使學(xué)生進(jìn)一步清晰專業(yè)意識。學(xué)生在項目中遇到問題后，一起討論解決方案，從而拓寬思路。因為靈活性是機(jī)器學(xué)習(xí)在實踐中的重要特征，因此很有必要對具體的實踐場景中所需要的算法進(jìn)行優(yōu)化，選擇最優(yōu)的經(jīng)典算法。所以，實踐對算法本身提出了更高的要求，需要理論與實踐的相互結(jié)合，相輔相成，理論指引實踐，實踐中又不斷深入對理論知識的理解。基于目前人才需求的培養(yǎng)，初始開始機(jī)器學(xué)習(xí)教學(xué)時，傳統(tǒng)理論教育需要覆蓋其學(xué)習(xí)的每個階段，使大學(xué)生熟練地掌握數(shù)據(jù)獲取、預(yù)處理、選擇模型和優(yōu)化結(jié)果分析的每個階段，建立完善的體系。這其中最直接的途徑是大學(xué)老師作為學(xué)生的榜樣，教師積極探索校企合作項目，主動申請相關(guān)科研項目，了解真實存在的問題場景，然后擴(kuò)展到學(xué)生層面，布置合適的作業(yè)，推薦學(xué)生選擇適當(dāng)?shù)拈_源工具處理數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生能夠以較快的速度獨立解決問題。

　　3.2 設(shè)置實踐導(dǎo)向的課程項目，豐富教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式

　　目前，各個學(xué)校的機(jī)器學(xué)習(xí)課程一般都會設(shè)置實驗，但主要實踐的是如何實現(xiàn)教材中的算法。大學(xué)生能夠通過實驗課程，學(xué)會眾多的經(jīng)典算法，實踐能力大幅提高。通過實踐項目的設(shè)計和驗證兩個環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性的解決問題，適應(yīng)社會的就業(yè)需要。高校可以聘請社會或者企業(yè)中的專業(yè)人士來學(xué)校講解前沿實踐領(lǐng)域的項目，剖析解決問題的想法和過程，與高校老師及學(xué)生一起研究企業(yè)數(shù)據(jù)處理中的各類算法，從而達(dá)到理論與實踐的相結(jié)合。同時使得大學(xué)老師更快地了解企業(yè)現(xiàn)實場景，了解現(xiàn)階段的解決方案，從而更好的完善教學(xué)內(nèi)容和形式，貼近真實的企業(yè)項目開發(fā)。也可以在教授理論基礎(chǔ)的前提下，改變傳統(tǒng)單一的教學(xué)方法，讓學(xué)生進(jìn)一步體驗現(xiàn)實場景，實現(xiàn)理論與實踐的結(jié)合，創(chuàng)造由企業(yè)項目推動教學(xué)發(fā)展的新思路。同時，教師可以利用高校優(yōu)越的多媒體實驗環(huán)境，邀請相關(guān)企業(yè)人士分析相關(guān)案例，講解企業(yè)需要的知識點，結(jié)合教學(xué)進(jìn)度提出實踐導(dǎo)向的課程問題，讓學(xué)生實現(xiàn)類似的驗證性實驗項目，這就是設(shè)計性實驗項目的原型，學(xué)生可以訪問和分析其功能、代碼并測試其效果。然后，在延伸實踐的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以模仿教師提供的案例，通過創(chuàng)新設(shè)計和實施一個相對完整的項目，鞏固自己的知識，鍛煉統(tǒng)籌兼顧的能力，提高靈活應(yīng)用知識和創(chuàng)新的能力。

　　3.3 推動校企合作完成企業(yè)實踐項目，堅持教學(xué)用于實踐。

　　應(yīng)用型人才不僅要有完善的理論知識、掌握科學(xué)的方法及具備寬闊的眼界和迅速解決問題的能力，還需要實踐技能。因此學(xué)校可以和社會企業(yè)建立校企合作項目和科研團(tuán)隊，在深入了解企業(yè)需求的基礎(chǔ)上，在高校中實施培訓(xùn)和教學(xué)，豐富教學(xué)內(nèi)容，完善教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，為學(xué)生日后的實踐過程培養(yǎng)并形成解決問題的思路。

　　在數(shù)據(jù)采集方面，通過校企關(guān)系，在課程中增加企業(yè)實踐學(xué)時。教師依據(jù)班級人數(shù)將學(xué)生分成幾個研究小組，讓研究小組的同學(xué)們直接與企業(yè)交流，拿到企業(yè)真實數(shù)據(jù)。鑒于企業(yè)數(shù)據(jù)量巨大，而且數(shù)據(jù)穩(wěn)定性待檢驗，存在大量的噪聲等諸多問題，學(xué)生需要從中提取有效數(shù)據(jù)，消除噪聲，將其轉(zhuǎn)化為可用數(shù)據(jù)。由于企業(yè)的眾多問題不是機(jī)器能夠直接處理的，數(shù)據(jù)篩選、特征提取、算法集成和選擇可能需要實驗層面的技能;并且，企業(yè)實際的項目具備真實、靈活的特點，而且與當(dāng)前熱點息息相關(guān)。在討論解決方法時，學(xué)生會碰到眾多的難點，如數(shù)據(jù)的不均衡、算法缺陷等。這些困難不可能直接從課堂得到有效的解決發(fā)放，學(xué)生需要不斷梳理現(xiàn)有的知識體系，不斷優(yōu)化現(xiàn)有思路，總結(jié)前人的經(jīng)驗教訓(xùn)，盡可能地攻破現(xiàn)有的算法缺陷，由實踐轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚撝R。企業(yè)面臨著要求非常嚴(yán)格的客戶，機(jī)器學(xué)習(xí)工程師要學(xué)會溝通客戶的技巧，并且熟悉業(yè)務(wù)。校企合作下的企業(yè)實踐項目能夠使學(xué)生更容易理解數(shù)據(jù)分析算法，更好地解決問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新意識。高校可以和企業(yè)探索合作，建立實訓(xùn)基地或者實驗室，實現(xiàn)開展項目合作以及聯(lián)合研發(fā)，企業(yè)也可以參加課程的規(guī)劃、開發(fā)、實施，贊助課外科技創(chuàng)新活動，建立課外活動的對接。企業(yè)實踐項目既可以激發(fā)學(xué)生的研究興趣，又可以加深學(xué)生對原有知識理論的理解。

　　4 結(jié)語

　　機(jī)器學(xué)習(xí)的高校實踐教育，要讓學(xué)生可以根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)器學(xué)習(xí)原理和手段來解決現(xiàn)實問題，養(yǎng)成大學(xué)生自主探索、學(xué)習(xí)新技術(shù)的能力。經(jīng)過高校的教學(xué)實踐，采取了一系列課程教學(xué)改革的措施，這些具體的改革措施不僅使得在校大學(xué)生掌握了基本的機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論與方法，還塑造了學(xué)生解決實際問題的能力，受到了學(xué)生的認(rèn)可和喜愛。

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