摘 要：分析當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)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(wèn)題，經(jīng)過(guò)高校的教學(xué)實(shí)踐，從應(yīng)用導(dǎo)向的教學(xué)模式、實(shí)踐導(dǎo)向的課程項(xiàng)目和校企項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)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(shí)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(qiáng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)器學(xué)習(xí) 實(shí)踐課程 教學(xué)改革 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)

　　1 背景

　　目前，信息時(shí)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(huì)中各個(gè)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(duì)實(shí)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(jì)算機(jī)來(lái)模擬人類的學(xué)習(xí)活動(dòng)。它可以應(yīng)用于社會(huì)生活和工業(yè)的各個(gè)方面，也是各高校的關(guān)注的重點(diǎn)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(shí)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(shí)踐課程教學(xué)存在的問(wèn)題

　　機(jī)器學(xué)習(xí)的實(shí)踐課程適用于計(jì)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(yǔ)言，具備高等數(shù)學(xué)，概率論和高等代數(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)。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(shí)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(wèn)題，例如只學(xué)習(xí)專業(yè)理論，缺乏實(shí)際項(xiàng)目的操作過(guò)程以及單一的傳統(tǒng)教學(xué)方法。

　　2.1 實(shí)踐教學(xué)偏理論化，缺乏完善的實(shí)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(shí)，還需要與社會(huì)實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合，理論聯(lián)系實(shí)際。這就需要在校學(xué)生多去了解現(xiàn)實(shí)中存在的問(wèn)題，通過(guò)在校的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，將理論知識(shí)輸出應(yīng)用于實(shí)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(shí)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(huì)介紹實(shí)際應(yīng)用等相關(guān)問(wèn)題。目前社會(huì)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(lái)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(huì)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(guò)解決實(shí)際問(wèn)題來(lái)不斷地探索和積累才能彌補(bǔ)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(shí)踐課程需要與應(yīng)用實(shí)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(jì)學(xué)和控制論等多個(gè)科目，所以它理論性強(qiáng)，內(nèi)容繁多，學(xué)科分類體系繁雜?，F(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(qiáng)，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(shí)側(cè)重于相關(guān)主題描述;還有一本實(shí)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(duì)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(shí)際。因?yàn)楝F(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(shí)，而分析并解決實(shí)際問(wèn)題、進(jìn)而在實(shí)踐中創(chuàng)新的能力是與無(wú)法學(xué)到的，也沒(méi)有健全的教育體系來(lái)彌補(bǔ)目前教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)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(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)和作業(yè)為次要途徑。學(xué)生在這樣的情況下，只是被動(dòng)地積累知識(shí)，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(qiáng)，實(shí)際操作難度很大，理論與實(shí)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中，大學(xué)生也會(huì)因沒(méi)有精通相應(yīng)的理論知識(shí)，導(dǎo)致無(wú)法使用相關(guān)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言完成實(shí)驗(yàn)。從而導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)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(shí)互相抄襲的情況。

　　3 機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)踐課程教學(xué)改革探索

　　為了使學(xué)生具備相關(guān)的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，提高人才質(zhì)量，需要加強(qiáng)課程的實(shí)踐教學(xué)。針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)這類實(shí)踐性要求較高的課程，眾多高校提出了一攬子措施來(lái)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(duì)伍走進(jìn)企業(yè)并了解先進(jìn)技術(shù)，改善試驗(yàn)設(shè)備等。只有真正將理論融入實(shí)踐教學(xué)，才能更好地實(shí)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(shí)別、異常檢測(cè)、自然語(yǔ)言處理等范圍，各類范圍對(duì)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(shí)踐課程對(duì)應(yīng)的典型工作與職責(zé)，讓學(xué)生在課堂中了解和體驗(yàn)到所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景，使學(xué)生進(jìn)一步清晰專業(yè)意識(shí)。學(xué)生在項(xiàng)目中遇到問(wèn)題后，一起討論解決方案，從而拓寬思路。因?yàn)殪`活性是機(jī)器學(xué)習(xí)在實(shí)踐中的重要特征，因此很有必要對(duì)具體的實(shí)踐場(chǎng)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(shí)踐對(duì)算法本身提出了更高的要求，需要理論與實(shí)踐的相互結(jié)合，相輔相成，理論指引實(shí)踐，實(shí)踐中又不斷深入對(duì)理論知識(shí)的理解?；谀壳叭瞬判枨蟮呐囵B(yǎng)，初始開始機(jī)器學(xué)習(xí)教學(xué)時(shí)，傳統(tǒng)理論教育需要覆蓋其學(xué)習(xí)的每個(gè)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(gè)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(xiàng)目，主動(dòng)申請(qǐng)相關(guān)科研項(xiàng)目，了解真實(shí)存在的問(wèn)題場(chǎng)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(dú)立解決問(wèn)題。

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

　　目前，各個(gè)學(xué)校的機(jī)器學(xué)習(xí)課程一般都會(huì)設(shè)置實(shí)驗(yàn)，但主要實(shí)踐的是如何實(shí)現(xiàn)教材中的算法。大學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)會(huì)眾多的經(jīng)典算法，實(shí)踐能力大幅提高。通過(guò)實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證兩個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性的解決問(wèn)題，適應(yīng)社會(huì)的就業(yè)需要。高?？梢云刚?qǐng)社會(huì)或者企業(yè)中的專業(yè)人士來(lái)學(xué)校講解前沿實(shí)踐領(lǐng)域的項(xiàng)目，剖析解決問(wèn)題的想法和過(guò)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(shí)踐的相結(jié)合。同時(shí)使得大學(xué)老師更快地了解企業(yè)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)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(shí)的企業(yè)項(xiàng)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(yàn)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合，創(chuàng)造由企業(yè)項(xiàng)目推動(dòng)教學(xué)發(fā)展的新思路。同時(shí)，教師可以利用高校優(yōu)越的多媒體實(shí)驗(yàn)環(huán)境，邀請(qǐng)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(shí)點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)進(jìn)度提出實(shí)踐導(dǎo)向的課程問(wèn)題，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)類似的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這就是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的原型，學(xué)生可以訪問(wèn)和分析其功能、代碼并測(cè)試其效果。然后，在延伸實(shí)踐的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以模仿教師提供的案例，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和實(shí)施一個(gè)相對(duì)完整的項(xiàng)目，鞏固自己的知識(shí)，鍛煉統(tǒng)籌兼顧的能力，提高靈活應(yīng)用知識(shí)和創(chuàng)新的能力。

　　3.3 推動(dòng)校企合作完成企業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目，堅(jiān)持教學(xué)用于實(shí)踐。

　　應(yīng)用型人才不僅要有完善的理論知識(shí)、掌握科學(xué)的方法及具備寬闊的眼界和迅速解決問(wèn)題的能力，還需要實(shí)踐技能。因此學(xué)?？梢院蜕鐣?huì)企業(yè)建立校企合作項(xiàng)目和科研團(tuán)隊(duì)，在深入了解企業(yè)需求的基礎(chǔ)上，在高校中實(shí)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(shí)際問(wèn)題的能力，為學(xué)生日后的實(shí)踐過(guò)程培養(yǎng)并形成解決問(wèn)題的思路。

　　在數(shù)據(jù)采集方面，通過(guò)校企關(guān)系，在課程中增加企業(yè)實(shí)踐學(xué)時(shí)。教師依據(jù)班級(jí)人數(shù)將學(xué)生分成幾個(gè)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(shí)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(yàn)，存在大量的噪聲等諸多問(wèn)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(wèn)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(shí)驗(yàn)層面的技能;并且，企業(yè)實(shí)際的項(xiàng)目具備真實(shí)、靈活的特點(diǎn)，而且與當(dāng)前熱點(diǎn)息息相關(guān)。在討論解決方法時(shí)，學(xué)生會(huì)碰到眾多的難點(diǎn)，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(shí)體系，不斷優(yōu)化現(xiàn)有思路，總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，盡可能地攻破現(xiàn)有的算法缺陷，由實(shí)踐轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚撝R(shí)。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(huì)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(shí)踐項(xiàng)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(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)。高?？梢院推髽I(yè)探索合作，建立實(shí)訓(xùn)基地或者實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)開展項(xiàng)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(shí)施，贊助課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，建立課外活動(dòng)的對(duì)接。企業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目既可以激發(fā)學(xué)生的研究興趣，又可以加深學(xué)生對(duì)原有知識(shí)理論的理解。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　機(jī)器學(xué)習(xí)的高校實(shí)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(lái)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)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(guò)高校的教學(xué)實(shí)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(shí)際問(wèn)題的能力，受到了學(xué)生的認(rèn)可和喜愛。

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