研究生機器學(xué)習(xí)課程雙語教學(xué)方法探索

1、研究生機器學(xué)習(xí)課程雙語教學(xué)方法探索 摘 要 研究生機器學(xué)習(xí)的授課是計算機科學(xué)領(lǐng)域研究型人才培養(yǎng)的一個重要內(nèi)容。提高研究生的國際學(xué)術(shù)交流能力，對該課程的雙語教學(xué)顯得尤為重要。本文介紹了對該課程雙語教學(xué)改革中教學(xué)方法和手段的探索，分析了研究生的受益情況，總結(jié)了教學(xué)效果，并對將來教學(xué)方法的改進思路進行了思考，為其他計算機類研究生課程的雙語教學(xué)提供了參考。 關(guān)鍵詞 機器學(xué)習(xí) 雙語教學(xué) 研究生教學(xué) 國際學(xué)術(shù)交流 中圖分類號：g643.0 文獻標(biāo)識碼：a doi：10.16400/ki.kjdks.2015.07.031 attempts on bilingual teaching of machine

2、learning for graduate students liu xuejun， chen songcan， tan xiaoyang， zhang daoqiang （college of computer science and technology， nan jing university of aeronautics and astronautics， nanjing， jiangsu 210016） abstract the teaching of machine learning for graduate students is one of major curriculum

3、for training research talents in the area of computer science. to improve the international academic communication ability for graduate students， it is vital to teach this course bilingually. this paper introduces the attempts on bilingual teaching of machine learning and summarizes the benefits of

4、students from the teaching. the concluded teaching effects and the possible future improvements are also presented. our work provides a reference to bilingual teaching for other courses in the area of computer science. key words machine learning; bilingual teaching; graduate teaching; international

5、academic communication 0 引言 機器學(xué)習(xí)是一個多領(lǐng)域交叉學(xué)科，涉及如概率論、統(tǒng)計學(xué)、逼近論、凸分析、算法復(fù)雜度理論等多門學(xué)科，研究怎樣通過模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，從經(jīng)驗數(shù)據(jù)中獲得新的知識，從而不斷提高自身解決問題的能力。它是人工智能的核心課程，是使計算機具有智能的根本途徑，其應(yīng)用遍及人工智能的各個領(lǐng)域。在研究生教育中，對該課程的授課是計算機科學(xué)領(lǐng)域的研究型人才培養(yǎng)的一個重要內(nèi)容，受到國內(nèi)外諸多大學(xué)的重視。 近年來我國機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的研究也獲得了長足進步，從中涌現(xiàn)出了一批具有國際研究水準的研究者和研究團隊，如南京大學(xué)、清華大學(xué)和浙江大學(xué)等，不僅引起了國際機器學(xué)術(shù)領(lǐng)域的關(guān)注

6、，同時也引發(fā)了頻繁的國際學(xué)術(shù)交流。例如，機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的國際頂級會議icml2014和人工智能國際頂級會議ijaci2013均選擇了在北京舉行，吸引了國內(nèi)外大量學(xué)者參與;另外，國內(nèi)各個研究團隊每年邀請數(shù)十位國內(nèi)外學(xué)術(shù)名師前來講座，進行學(xué)術(shù)交流。身處這樣的學(xué)術(shù)環(huán)境，我們的研究生雖然掌握了與領(lǐng)域密切相關(guān)的基礎(chǔ)和專門知識，但受制于較弱的英語和學(xué)術(shù)上的雙重交流能力，難以較好地融入國際學(xué)術(shù)交流的自然氛圍之中。 另一方面，信息產(chǎn)業(yè)所面臨的全球化競爭日益激烈，也迫切需要學(xué)生不僅掌握專業(yè)技術(shù)知識，還需要具備使用外語進行國際學(xué)術(shù)交流的能力。為了建設(shè)國際化教學(xué)語言環(huán)境，培養(yǎng)具有國際競爭力的高素質(zhì)人才，國內(nèi)各著名高校

7、都對研究生國際化教學(xué)改革加大投入。歷來國外著名大學(xué)對機器學(xué)習(xí)課程的教學(xué)較為重視，斯坦福、mit等著名高校均有專門從事相關(guān)研究的團隊進行該課程的建設(shè)，同時cmu還專門成立了機器學(xué)習(xí)系。隨著大數(shù)據(jù)時代以及信息全球化時代的到來，國際學(xué)術(shù)交流更趨頻繁，該課程的雙語教學(xué)顯得尤為重要。 為培養(yǎng)研究生采用英語開展國際學(xué)術(shù)交流的能力，本教學(xué)團隊根據(jù)多年的教學(xué)實踐經(jīng)驗，對研究生機器學(xué)習(xí)課程進行了雙語教學(xué)改革。在教學(xué)中采用英語為主要交流手段，介紹課程基礎(chǔ)理論以及前沿知識，通過創(chuàng)造真實的科學(xué)研究交流情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了學(xué)生采用英語自主學(xué)習(xí)以及學(xué)術(shù)交流的能力。 1 教學(xué)方法與手段 課程采取了漸進啟發(fā)式與研

8、究式相結(jié)合的教學(xué)方法?？紤]到中國學(xué)生應(yīng)用英語進行交流的能力相對較為薄弱，課堂英語授課采取漸進式英語授課。在課程初期，英語為主中文為輔，當(dāng)學(xué)生熟悉了課程必要的英文專業(yè)術(shù)語和表達方式后再過渡到純英文教學(xué)。教學(xué)由傳統(tǒng)的灌輸式改為啟發(fā)式，增強課堂師生間的互動討論。課程同時向全校留學(xué)生開放，通過海外學(xué)生課堂踴躍發(fā)言的良好習(xí)慣帶動中國學(xué)生積極參與課堂討論。 在教學(xué)過程中，加強綜合性實驗項目的訓(xùn)練，通過完成大作業(yè)、撰寫英文課程報告并進行課堂匯報的形式，創(chuàng)建有意義的科學(xué)研究和科技交流情景，在情景中充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，全面鍛煉學(xué)生的應(yīng)用實踐能力、文檔組織能力和語言表達能力，最終達到了使學(xué)生創(chuàng)造

9、性掌握所學(xué)知識的目的。在課堂授課過程中應(yīng)要求每個學(xué)生獨立完成一個實驗項目，內(nèi)容為自己提出一個機器學(xué)習(xí)算法能解決的問題并嘗試解決，或者查閱資料了解一個機器學(xué)習(xí)算法在某領(lǐng)域應(yīng)用情況，撰寫報告并在課堂上用英語進行口頭匯報。 在教材選取方面，通過分析比較，選取一本國外著名高校頻繁使用經(jīng)典原版教材在課堂上使用，同時在教學(xué)過程中選取其他2-3本經(jīng)典原版教材以及大量經(jīng)典或最新的英文文獻作為輔助讀物，保證了專業(yè)知識的系統(tǒng)性，同時實現(xiàn)了對學(xué)科前沿內(nèi)容的把握和及時補充，向?qū)W生展示了真實的科學(xué)研究過程，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。 2 研究生受益情況分析 通過上述教學(xué)方法與手段的運用，學(xué)生

10、在以下方向得到受益： （1）提高了學(xué)生采用英語學(xué)習(xí)的能力。在漸進啟發(fā)式與研究式相結(jié)合的教學(xué)方法下，學(xué)生順利地度過了課程起初的不適期，快速地掌握了課程涉及的一些主要關(guān)鍵詞以及表述方式，使得課程的講授能夠較快進行到純英文授課。絕大部分學(xué)生在該課程的學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出了較大的積極性和主動性。啟發(fā)式教學(xué)促進了學(xué)生在課堂的思考以及互動參與，獲得了較好的課堂授課效果，增強了學(xué)生采用英語進行課程學(xué)習(xí)的能力。通過英語實驗項目的匯報，極大地提高了學(xué)生用英語進行文獻閱讀、口頭組織和表達的能力。 （2）提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。通過加強綜合性實驗項目的訓(xùn)練，引入研究型教學(xué)，采用經(jīng)典原版教材，引入前沿學(xué)科內(nèi)容，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)

11、問題、提出問題、分析問題和解決問題的科學(xué)能力，以及嚴謹求實、不怕失敗、百折不撓的科學(xué)精神，從而達到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。其中有多位同學(xué)完全自主提出機器學(xué)習(xí)問題，運用了課堂學(xué)習(xí)的算法進行了解決，并給出實驗結(jié)果，表現(xiàn)尤為出色。其中一位同學(xué)所完成的實驗項目“決策樹c4.5算法在成績分析中的應(yīng)用”被核心期刊河南工程學(xué)院學(xué)報錄用。學(xué)生一致認為實驗項目的完成加深了對機器學(xué)習(xí)算法的深入理解。實驗訓(xùn)練環(huán)節(jié)使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)之外需要投入較多時間和精力，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，利用了學(xué)生的課余時間，使學(xué)生得到的訓(xùn)練延伸到課堂之外，顯著提高了學(xué)習(xí)積極性。課程結(jié)束時學(xué)生在筆試考核中的成績比教學(xué)改革之前有了顯著提高。

12、在試卷難度變化不大的前提下，筆試成績90分以上的人數(shù)由往年的4245%左右提高到教學(xué)改革之后的69%。 （3）提高學(xué)生國際化水平。中國學(xué)生的特點是學(xué)習(xí)認真基礎(chǔ)較好，但是國際交流英語表達能力較低，留學(xué)生的特點是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相對較弱，但是國際交流能力較強。課程對全校留學(xué)生開放，中國學(xué)生和留學(xué)生一起上課，要求學(xué)生完成實驗項目并進行匯報討論。課堂優(yōu)先安排留學(xué)生進行實驗匯報，留學(xué)生較高的組織表達能力為中國學(xué)生起了較好的示范作用。通過留學(xué)生的積極影響，增強了中國學(xué)生的課堂表達意識和科研交流能力。這種教育方式為中國學(xué)生創(chuàng)造了一個良好的國際學(xué)術(shù)交流環(huán)境，有利于中國學(xué)生增加國際交流機會，提高國際交流能力。在留學(xué)生影

13、響下，中國學(xué)生全部完成了該實驗任務(wù)，并取得了較好的效果。大部分同學(xué)表達較為流利，能夠清楚地對自己的實驗項目進行表述。同時，中國學(xué)生良好的學(xué)習(xí)氛圍也對留學(xué)生形成一種正向影響，有助于留學(xué)生提高自己的學(xué)習(xí)能力和水平。 4 取得的效果和思考 通過對研究生機器學(xué)習(xí)課程的上述教學(xué)方法和手段的嘗試，取得了以下一些效果： （1）采用多本經(jīng)典原版教材進行漸進式和啟發(fā)式相結(jié)合的純英文授課，綜合各教材優(yōu)勢，增加了學(xué)生閱讀量，擴大了學(xué)生的視野。學(xué)生在參考不同教材的同時，可以對同一算法從多個不同角度理解，有助于學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容融會貫通，也提高了學(xué)生閱讀英文文獻的能力，從而有助于學(xué)生提高對所在領(lǐng)域采用英語進行科學(xué)研究的能力

14、。 （2）課程通過學(xué)生完成自選實驗項目并采用英語進行匯報討論，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題以及展示工作的能力，發(fā)展了學(xué)生的研究思維。同時通過英文匯報實驗結(jié)果，回答同學(xué)和老師的提問，發(fā)展了學(xué)生采用英語進行學(xué)術(shù)交流討論的能力。 （3）課程開放全校留學(xué)生選課，并安排中國學(xué)生和留學(xué)生混合上課，在授課過程中注意引導(dǎo)留學(xué)生進行學(xué)術(shù)討論、實驗項目匯報的示范，帶動中國學(xué)生進行英語交流和展示，發(fā)展了中國學(xué)生的英語交流能力，以及國際化水平。同時中國學(xué)生刻苦勤奮的學(xué)習(xí)氛圍，也給留學(xué)生提高學(xué)習(xí)水平樹立了榜樣。 盡管通過采取新的教學(xué)方法和手段獲得了一定的效果，但是課程未來的教學(xué)工作仍然存在有待改進的地方。具體改進思路如

15、下： （1）首先，機器學(xué)習(xí)這個研究領(lǐng)域在當(dāng)今全球信息化快速發(fā)展的過程中研究進展迅速，新的算法思路和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)映霾桓F，要求課堂教學(xué)要緊跟時代步伐，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，用最新最貼近生活的實例來吸引學(xué)生。所以，在未來的教學(xué)中，教學(xué)素材要不斷充實和更新。 （2）目前課程實驗項目為單人獨立完成，學(xué)生之間互動效果有限。未來的教學(xué)中考慮增加團隊實驗項目，充分發(fā)揮日益龐大的留學(xué)生群體的作用，將中國學(xué)生和留學(xué)生混合組隊，在學(xué)生的合作中進一步提高學(xué)生的團隊合作能力和國際交流能力。 （3）為了提高學(xué)生完成實驗項目的質(zhì)量，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，將來的教學(xué)活動中考慮引入博士生助教，對學(xué)生的日常學(xué)習(xí)和實驗項目給予有針對性的

16、指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生在課后投入更多的精力，進一步提高運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。 5 結(jié)束語 為提高研究生進行國際學(xué)術(shù)交流的能力，本文介紹了在研究生機器學(xué)習(xí)課程雙語教學(xué)改革中進行的一些教學(xué)方法和手段的探索，分析了教學(xué)改革中學(xué)生的受益情況，并對教學(xué)效果和改進措施進行了思考。通過采取漸進式啟發(fā)和研究式相結(jié)合的教學(xué)方法，學(xué)生能迅速適應(yīng)純英（下轉(zhuǎn)第89頁）（上接第65頁）語授課方式;通過采用實驗項目進行訓(xùn)練的方式，學(xué)生獨立進行實驗的設(shè)計研究以及英語匯報，提高學(xué)生英語研究和交流的能力;通過中國學(xué)生和留學(xué)生混合上課，為學(xué)生創(chuàng)造了國際化科學(xué)研究環(huán)境，提高學(xué)生的國際交流能力。在未來的教學(xué)中，考慮到機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域發(fā)展迅速的特點，應(yīng)及時更新補充教學(xué)素材、設(shè)計團隊實驗項目、配備博士生助教等，以期進一步提高本課程雙語教學(xué)效果。 本文受“南京航空航天大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究”項目資助，項目編號2013yjxgg23 注釋 mitchell，tm. machine learning， mcgraw-hill，1997. hastie，t.，tibshirani， r.， fridman， j.， the elements of statistical learning， springer， 2nd edition，2009. murphy kp. machine learning： a probabili