淺談機器學習課程群建設作用

劉袁緣 方 芳 王 瑜 周順平

（中國地質大學（武漢）地理與信息工程學院，湖北 武漢 430000）

1 機器學習課程群建設的必要性

1.1 時代發展的需求

新時期的國家對計算機人才提出了新的需求，為了培養高素質復合型計算機人才，廣大高校都在積極探索相關課程群教學的新模式和新體系[1]。隨著人工智能技術在高等教育領域中的廣泛應用，機器學習技術迅速發展。國內許多研究者開始積極探討機器學習課程群及其資源的建設，聚焦于如何利用課程群建設，營造共享的理論和實踐教學環境，提升教學效果和人才培養。一方面，利用課程群關聯課程的硬件支持，構建相關課程群的綜合實驗室環境；另一方面，利用信息技術提供的軟件支撐，構建計算機大類課程群的教學支撐平臺，實現教學資源共享、交流和交互等[2]。

新工科背景下計算機大類專業機器學習類課程群建設研究，旨在創新緊密耦合的智能軟件開發課程群教學模式及教學體系，優化課程教學內容，可以進一步提升“人工智能+”人才培養質量，實現科技人才與科技企業的無縫鏈接，培養一批具有人工智能素養的優秀計算機人才，更好地滿足企業對人才的需求。

1.2 機器學習課程發展需求

機器學習作為智能科學和計算機相關專業中最具理論研究價值和應用前景的技術之一，在眾多領域中發揮著重要作用，是眾多高校的計算機大類專業的重點課程之一[3]。機器學習是概率論、統計學、逼近論、凸分析、算法復雜度理論等多個學科交叉的產物。又與“算法設計”“人工智能”“模式識別”“數據挖掘”等課程相輔相成，他們在課程內容上也會有不同程度的交叉。如何將相關的課程知識有效融合，建立一個科學合理的課程群教學內容體系，引導學生將所學知識進行融會貫通和合理應用，以達到企業對“人工智能+”人才的培養要求是急需解決的問題[4]。

因此，需要針對機器學習課程特點及現有相關課程建立課程群，探索課程群實施新方案，設計課程群的教學方式、教學內容以及考核模式，提高學生的學習興趣以及分析解決問題的能力。

2 機器學習課程群建設的基本原則

機器學習課程群建設，如圖1所示，是以機器學習課程為核心的課程群，為了打破課程內容的歸屬性，弱化課程的獨立性，增強課程之間的關聯性，突出其為共同技能服務的特點，我們應該在教學計劃中重新組織相關課程，形成一個完整的教學內容體系，構建一個內容密切相關、內在邏輯性強、與課程群屬于同一訓練技能范疇的課程群，使其在更高層次上具有連貫性，從何實現課程的有機集成。為了更好地建設機器學習課程群，需要滿足以下幾個原則。

圖1 以機器學習為核心的課程群建設

2.1 交互原則

高質量的交互是進行高質量教學的保證，是教學質量評價指標之一[5]。機器學習課程群的交互性為可以包括課堂上的交互和課堂外的交互。在課程群建設中，課程群的教學效果受制于課堂交互性設計的合理性。課堂外交互由于可以通過網絡平臺實現師生之間、生生交互，體現以學生為中心的教育思想。兩種交互以實現對課程群知識的構建和學習。因此，在教學過程中，加強課堂參與者的信息交流是提高機器學習課程群教學效果的重要途徑。

2.2 協同原則

課程群建設是集體智慧的結晶，是教學團隊合作的結果[6]。如圖1所示，課程群建設往往由團隊協作完成，每個隊員既分工明確又相互協作。由于教師的學科知識和教學經驗可能存在局限性，只有通過合作，取長補短，課程群的建設才能更加豐富和全面。為了實現共同的教學目標，教學團隊是以項目為導向的，課程群建設的參與者彼此相輔相成，只有充分發揮自身優勢，從整體上把握課程群建設的理念和質量，才能超越自我認知。

2.3 自主原則

立足于本專業實際情況，遵循自主性原則，是建設機器學習課程群之根本[7]，課程群建設既要體現專業特色又要體現各課程特征。以實踐為導向，各課程都要從自身的實際出發，運用科學的方法和手段創建自己的特色模塊，使之在滿足自身發展需要的同時，又能推動課程群的綜合發展，實現對專業人才的綜合素質培養。

3 機器學習課程群建設的意義

3.1 人才培養方面

機器學習課程群圍繞教學目標，有效整合多個相關課程，基于項目案例深入開發專業課程資源，更好地形成系統化、多樣化的課程體系。在建設過程中不斷拓寬學習資源，為學生提供更全面的理論和參考，拓寬學生視野，從而提高學生對系統知識的理解和應用能力。機器學習課程群建設以實踐案例項目為核心，整個教學過程圍繞具體實踐案例，將理論教學融入實踐體系，將工程思想滲透到專業課程教學中，逐步培養學生項目技能，全面提高新型計算機人才的實踐和創新能力，有助于進行提升課程與產學研實踐融合程度，更好地服務于新工科以及工程認證人才培養的目標。

3.2 專業建設方面

以機器學習為核心的課程群建設將課程體系中的各個構成要素排列組合，按照課程之間的銜接和工程開發的知識來組織教學內容，使所有課程在動態過程中統一指向要實現的目標——建設新工科背景下的“人工智能+計算機”交叉專業建設。為了建立結構優化、內容先進的課程體系，各課程的教學內容被不斷整合、更新和擴充。這突破了單門網絡課程界限分明、互不聯通的弊端，將不同課程的教學內容、教學方法橫向交叉滲透[8，9]，有助于計算機大類專業探索教學模式創新，提高專業和學科建設水平，與國際一流高校建設目標接軌。

4 結語

結合本校機器學習課程設置，通過建設具有院校特色的課程群，將相關課程進行統籌和優化，有利于雙一流學科建設，以及提升“人工智能+”計算機大類人才培養質量，實現科技人才與科技企業的無縫鏈接，培養一批具有人工智能素養的優秀計算機人才，更好地滿足企業對人才的需求。