新工科背景下的模式識(shí)別課程教學(xué)改革探索

陳磊 鄧杏葉 劉朝華 張紅強(qiáng)

[摘 要] 隨著人工智能和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)和新工科建設(shè)的推行與實(shí)施，社會(huì)對(duì)高校本科人才培養(yǎng)提出了新要求。模式識(shí)別課程作為自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的核心專(zhuān)業(yè)課程，對(duì)培養(yǎng)新工科背景下人工智能和大數(shù)據(jù)處理新型人才至關(guān)重要。目前高校的模式識(shí)別課程教學(xué)存在課程設(shè)置不科學(xué)、課堂內(nèi)容局限、教學(xué)方式單一、教學(xué)評(píng)價(jià)和學(xué)生考核機(jī)制不完善等問(wèn)題，無(wú)法適應(yīng)新工科背景下新型人才培養(yǎng)需求。為此，通過(guò)嘗試轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，將科研元素引入教學(xué)中，從課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)評(píng)價(jià)和學(xué)生考核機(jī)制四個(gè)方面進(jìn)行探索，提出了切實(shí)可行的模式識(shí)別課程改革方向與策略。

[關(guān)鍵詞] 新工科;模式識(shí)別;教學(xué)改革

[基金項(xiàng)目] 2018年湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目“新工科背景下地方高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)體系研究與實(shí)踐”（湘教通[2018]436號(hào)-362）;湖南科技大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革研究項(xiàng)目“基于‘互聯(lián)網(wǎng)+的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程新型教學(xué)模式探索研究”（G31908）

[作者簡(jiǎn)介] 陳 磊（1986—），男，四川眉山人，工學(xué)博士，湖南科技大學(xué)講師，主要從事模式識(shí)別研究;鄧杏葉（通信作者）（1986—），女（壯族），廣西南寧人，經(jīng)濟(jì)學(xué)碩士，湖南科技大學(xué)講師，主要從事課程探索等研究;劉朝華（1983—），男，湖南衡陽(yáng)人，工學(xué)博士，湖南科技大學(xué)副教授，主要從事新能源研究;張紅強(qiáng)（1979—），男，河南新鄉(xiāng)人，工學(xué)博士，湖南科技大學(xué)講師，主要從事人工智能研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）36-0177-02 ? ?[收稿日期] 2019-11-25

一、引言

大數(shù)據(jù)時(shí)代，人工智能、數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)理解等技術(shù)已成為推動(dòng)全球產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動(dòng)力，而模式識(shí)別課程對(duì)人工智能、數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)理解三個(gè)領(lǐng)域至關(guān)重要。目前，模式識(shí)別已成為自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等專(zhuān)業(yè)的核心課程，其目的是培養(yǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代人工智能新型人才，使其能夠利用人工智能技術(shù)對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和挖掘，從而分析和理解大數(shù)據(jù)中的特定知識(shí)。為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新興產(chǎn)業(yè)需求，新工科理念應(yīng)運(yùn)而生。新工科背景下，實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)已成為高校本科人才培養(yǎng)的新目標(biāo)[1]。

為了適應(yīng)新工科背景下人才培養(yǎng)新需求，扭轉(zhuǎn)當(dāng)前本科院校重科研輕教學(xué)的現(xiàn)狀，本文分析新工科背景下模式識(shí)別課程教學(xué)存在的問(wèn)題，圍繞實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的要求探索了模式識(shí)別課程的教學(xué)改革方向。

二、新工科背景下模式識(shí)別課程教學(xué)存在的問(wèn)題

1.課程設(shè)置不科學(xué)。目前，模式識(shí)別課程設(shè)置不科學(xué)，表現(xiàn)在課程安排、教材選擇、授課內(nèi)容、授課投入度等方面。模式識(shí)別課程有各種概念和公式，理論極強(qiáng)，內(nèi)容抽象，若授課教師對(duì)課程不熟練，將難以勝任教學(xué)。國(guó)內(nèi)雖有大量模式識(shí)別教材，但沒(méi)有結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況，導(dǎo)致學(xué)生難以跟上學(xué)習(xí)進(jìn)度。部分教材出版多年，相關(guān)知識(shí)缺乏前沿性，課程內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于學(xué)科發(fā)展。理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，跟不上新工科對(duì)人才能力的需要。

2.課堂內(nèi)容較局限。模式識(shí)別課程是一門(mén)理論性極強(qiáng)，同時(shí)又與工程實(shí)踐結(jié)合十分緊密的學(xué)科。然而，當(dāng)前模式識(shí)別教學(xué)中，教師授課局限于書(shū)本教案，忽視了人工智能、大數(shù)據(jù)處理等新興知識(shí)，與學(xué)科前沿發(fā)展相脫節(jié)，導(dǎo)致教學(xué)知識(shí)滯后，嚴(yán)重阻礙了新工科的建設(shè)。

3.教學(xué)方式單一。模式識(shí)別課程大多采用傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)模式，教學(xué)方式單一。教學(xué)過(guò)程中，教師一般圍繞課堂及教材展開(kāi)，機(jī)械講解知識(shí)，忽視案例/項(xiàng)目講授，導(dǎo)致學(xué)生難以理解。此外，教師只注重教學(xué)講解，缺乏教學(xué)互動(dòng)，導(dǎo)致課堂氛圍較差。新工科背景下，模式識(shí)別課程更應(yīng)注重考查學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，單純對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)灌溉，無(wú)法讓學(xué)生掌握課程精髓，也會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

4.教學(xué)評(píng)價(jià)和學(xué)生考核機(jī)制不完善。包含模式識(shí)別在內(nèi)的所有高校課程的教學(xué)評(píng)價(jià)和學(xué)生考核大多流于形式，無(wú)法適應(yīng)新工科和大數(shù)據(jù)時(shí)代的新要求。對(duì)教師教學(xué)評(píng)價(jià)當(dāng)前大都采用期末學(xué)生打分、督導(dǎo)聽(tīng)課等進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核缺乏標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)生考核機(jī)制，無(wú)法對(duì)學(xué)生是否學(xué)到位、是否學(xué)得深入、是否能夠有所創(chuàng)新進(jìn)行系統(tǒng)考核[2]。因此，當(dāng)前的教學(xué)評(píng)價(jià)和學(xué)生考核機(jī)制尚不完善，無(wú)法適應(yīng)新工科背景下大數(shù)據(jù)和人工智能新型人才的培養(yǎng)需求。

三、新工科背景下模式識(shí)別課程的教學(xué)改革方向

1.優(yōu)化課程體系，增強(qiáng)實(shí)用性。面向新工科背景下網(wǎng)絡(luò)化人才培養(yǎng)需求，模式識(shí)別課程體系需優(yōu)化，增強(qiáng)實(shí)用性。首先，要選對(duì)教材，安排專(zhuān)業(yè)授課教師。其次，不僅要講解教材的內(nèi)容體系，還應(yīng)對(duì)重點(diǎn)問(wèn)題和重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化教學(xué)，讓學(xué)生清晰易懂。再次，應(yīng)以社會(huì)實(shí)際需求為指引，圍繞工程應(yīng)用這個(gè)目標(biāo)，不斷更新實(shí)用性知識(shí)內(nèi)容和課程案例庫(kù)，優(yōu)化課程體系。

2.適當(dāng)融合科研和教學(xué)，深化教學(xué)內(nèi)容。模式識(shí)別課程教師大都以模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能為研究領(lǐng)域，并主持或參與過(guò)多個(gè)與模式識(shí)別領(lǐng)域前沿問(wèn)題相關(guān)的科研項(xiàng)目。因此，新工科背景下，可將科研與教學(xué)融合，在模式識(shí)別教學(xué)中適當(dāng)引入科研元素，將傳統(tǒng)的書(shū)本知識(shí)傳授模式轉(zhuǎn)為新型的教研融合模式，從而豐富教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)高素質(zhì)本科人才。

首先，設(shè)置科研專(zhuān)題討論課。從如何發(fā)現(xiàn)模式問(wèn)題、如何查閱文獻(xiàn)、如何尋找解決方案、如何制作PPT提交報(bào)告等方面開(kāi)展教學(xué);其次，分享科研項(xiàng)目，將部分科研成果和體會(huì)穿插進(jìn)課堂教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生探究知識(shí)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力;最后，鼓勵(lì)學(xué)生參與科研課題，將科研課題進(jìn)行分解，例如分解成大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、競(jìng)賽項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)等，鼓勵(lì)學(xué)生共同參與教師的科研課題。

3.改進(jìn)教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。傳統(tǒng)灌輸式的教學(xué)方法，無(wú)法激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索的熱情。針對(duì)新工科建設(shè)的實(shí)際需要，教師需借助各種信息化手段創(chuàng)新教學(xué)方式，避免枯燥的教學(xué)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

首先，增強(qiáng)學(xué)生課堂參與度。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)引入一些新穎的教學(xué)方式，如翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC等，或借助新型的信息化教學(xué)手段，如雨課堂、超星學(xué)習(xí)通等，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景教學(xué)，使學(xué)生真正融入課堂，提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)而激發(fā)其主動(dòng)性。其次，加強(qiáng)課后指導(dǎo)。鼓勵(lì)教師通過(guò)微信、QQ等溝通方式，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的課后指導(dǎo)，提高學(xué)生的自主研究性。最后，強(qiáng)化項(xiàng)目實(shí)踐操作。為學(xué)生設(shè)置多個(gè)工程項(xiàng)目，通過(guò)分組研究，培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)協(xié)作和自主創(chuàng)新能力，提升學(xué)生在實(shí)踐項(xiàng)目中的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

4.建立教學(xué)評(píng)價(jià)和學(xué)生考核機(jī)制，提升教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)是兩個(gè)緊密關(guān)聯(lián)的部分。新工科背景下模式識(shí)別課程應(yīng)堅(jiān)持“以評(píng)促改，以考保學(xué)”的原則，建立合理、有效、靈活的教學(xué)評(píng)價(jià)和學(xué)生考核機(jī)制，通過(guò)二者相互監(jiān)督與激勵(lì)提升教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。

首先，建立綜合教學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。學(xué)生通過(guò)定性/定量方式從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、教學(xué)能力、教學(xué)態(tài)度等方面對(duì)教師進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，實(shí)行定期評(píng)價(jià)，利用學(xué)生來(lái)督促和激勵(lì)老師。同時(shí)，規(guī)范落實(shí)督導(dǎo)聽(tīng)課制度。通過(guò)督導(dǎo)的針對(duì)性聽(tīng)課，及時(shí)向授課老師提出改進(jìn)意見(jiàn)和建議，提高課程教學(xué)質(zhì)量。其次，建立學(xué)生考核機(jī)制，既注重理論考核也注重實(shí)踐考核。教師每講完一個(gè)專(zhuān)題，及時(shí)進(jìn)行單元測(cè)試。整個(gè)課程結(jié)束，再進(jìn)行綜合性的知識(shí)點(diǎn)測(cè)試。同時(shí)，教師為學(xué)生設(shè)置多個(gè)工程項(xiàng)目，通過(guò)分組研究，考查其團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、自主創(chuàng)新能力和實(shí)際解決問(wèn)題能力。

四、結(jié)論

大數(shù)據(jù)和人工智能時(shí)代下，模式識(shí)別課程教學(xué)迫切需要改革以適應(yīng)新工科建設(shè)。圍繞新工科對(duì)人才培養(yǎng)的新需求，本文以模式識(shí)別課程為對(duì)象，剖析了新工科背景下模式識(shí)別課程教學(xué)存在的諸多問(wèn)題，從更新課程體系、深化教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)方法、建立教師教學(xué)評(píng)價(jià)和學(xué)生考核機(jī)制四個(gè)方面對(duì)模式識(shí)別教學(xué)進(jìn)行改革探索。

參考文獻(xiàn)

[1]秦華鋒，王興瓊.高校模式識(shí)別課程改革與探討[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019（15）：160-162+165.

[2]馬家君，張利，謝泉.基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的模式識(shí)別課程教學(xué)改革[J].教育文化論壇，2019（4）：137-140.