《自然語言處理》教學(xué)大綱

《自然語言處理》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：22150091課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論24學(xué)時，上機(jī)8學(xué)時）先修課程：人工智能導(dǎo)論、程序設(shè)計基礎(chǔ)、人工智能程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析等后續(xù)課程：人工智能拓展創(chuàng)新、人工智能綜合創(chuàng)新、畢業(yè)設(shè)計適用專業(yè)：人工智能專業(yè)開課單位：智能工程學(xué)院一、課程說明《自然語言處理》是人工智能專業(yè)的一門專業(yè)選修課。自然語言處理是用計算機(jī)通過可計算的方法對自然語言的各級語言單位進(jìn)行轉(zhuǎn)換、傳輸、存貯、分析等加工處理的科學(xué)，是一門計算機(jī)科學(xué)、人工智能以及語言學(xué)相聯(lián)系的交叉性學(xué)科。本課程介紹了自然語言處理技術(shù)的基本原理、實用方法和主要應(yīng)用，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握自然語言（特別是中文語言）處理技術(shù)（特別是基于統(tǒng)計的語言處理技術(shù)）的基本概念、基本原理和主要方法，了解當(dāng)前國際國內(nèi)語言處理技術(shù)的發(fā)展概貌，接觸語言處理技術(shù)的前沿課題，具備運(yùn)用基本原理和主要方法解決科研工作中出現(xiàn)的實際問題的能力。為學(xué)生開展相關(guān)領(lǐng)域（如網(wǎng)絡(luò)信息處理、機(jī)器翻譯、語音識別）的研究奠定基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：熟練掌握自然語言所需基本知識，對文本信息進(jìn)行分析。課程目標(biāo)2：能夠針對一個實際的人工智能應(yīng)用問題，采用算法從訓(xùn)練數(shù)據(jù)中提取特征，建立合理的學(xué)習(xí)模型。課程目標(biāo)3：逐步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算機(jī)解決和處理實際問題的思維方法與基本能力，利用所掌握的知識能獨(dú)立或合作制定有效的工程技術(shù)方案，進(jìn)行簡單系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)。課程目標(biāo)4：幫助學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴季S，樹立追求真理，勇于探索的精神；提高其責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識，塑造社會主義核心價值觀，為更好的服務(wù)社會、建設(shè)國家貢獻(xiàn)力量。課程目標(biāo)5：培養(yǎng)學(xué)生樹立正確科學(xué)的世界觀、人生觀和價值觀，堅定正確的政治方向，培養(yǎng)學(xué)生的法治觀念、社會責(zé)任感和創(chuàng)新意識樹立正確的審美觀念和勞動觀念。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《自然語言處理》課程教學(xué)目標(biāo)對人工智能專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識1.3能夠?qū)I(yè)和數(shù)學(xué)等相關(guān)知識用于專業(yè)工程問題的解決方案設(shè)計、比較和綜合。課程目標(biāo)1：熟練掌握自然語言所需基本知識，對文本信息進(jìn)行分析。M2.問題分析2.1能夠?qū)I(yè)和數(shù)學(xué)等相關(guān)知識用于專業(yè)工程問題的解決方案設(shè)計、比較和綜合。課程目標(biāo)2：能夠針對一個實際的人工智能應(yīng)用問題，采用算法從訓(xùn)練數(shù)據(jù)中提取特征，建立合理的學(xué)習(xí)模型。M3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.2針對特定需求和約束條件設(shè)計人工智能及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)集成、軟件模塊或算法流程。課程目標(biāo)2：能夠針對一個實際的人工智能應(yīng)用問題，采用算法從訓(xùn)練數(shù)據(jù)中提取特征，建立合理的學(xué)習(xí)模型。M4.研究4.2能夠構(gòu)建模擬或?qū)嶒炏到y(tǒng)，通過信息綜合分析和實驗結(jié)果解釋，說明其有效性、合理性，得到解決方案實施質(zhì)量的合理有效結(jié)論。課程目標(biāo)3：逐步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算機(jī)解決和處理實際問題的思維方法與基本能力，利用所掌握的知識能獨(dú)立或合作制定有效的工程技術(shù)方案，進(jìn)行簡單系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時上機(jī)學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.緒論1.1自然語言處理概述1.2NPL基本流程1.3NPL的開發(fā)環(huán)境思政1：由自然語言處理引申到自然界的各種語言，引導(dǎo)學(xué)生有更廣闊的世界觀。教學(xué)要求：理解NPL的發(fā)展歷程及研究內(nèi)容、模型的構(gòu)建；牢記本課程出勤、作業(yè)和考核的要求。重點：理解NPL基本流程難點：NPL開發(fā)環(huán)境搭建2012.語料庫2.1語料庫概述2.2語料庫種類與原則2.3NLTK庫2.4語料庫的獲取2.5語料庫的構(gòu)建與應(yīng)用教學(xué)要求：掌握語料庫的構(gòu)建原則；更深入地理解和掌握NLTK模塊及功能；能夠獲取語料庫函數(shù)。重點：語料庫的獲取難點：語料庫的構(gòu)建及應(yīng)用2213.正則表達(dá)式3.1正則表達(dá)式3.2正則表達(dá)式應(yīng)用思政2：規(guī)則的應(yīng)用擴(kuò)展到我們社會的規(guī)則和秩序，正確的價值觀。教學(xué)要求：理解正則表達(dá)式的元字符；掌握正則表達(dá)式可以對指定的文本實現(xiàn)匹配測試、內(nèi)容查找、內(nèi)容替換、字符串分割等功能。重點：match函數(shù)、search函數(shù)、findall函數(shù)、sub函數(shù)的應(yīng)用難點：正則表達(dá)式應(yīng)用2014.中文分詞技術(shù)4.1中文分詞簡介4.2基于規(guī)則的分詞4.3基于統(tǒng)計的分詞4.4中文分詞工具jieba庫4.5中文分詞的應(yīng)用教學(xué)要求：掌握基于規(guī)則分詞的思想和方法；掌握基于統(tǒng)計的分詞方法；掌握中文分詞工具jieba庫分詞的步驟及模式。重點：分詞的方法難點：中文分詞的應(yīng)用6225.詞性標(biāo)注與命名實體識別5.1詞性標(biāo)準(zhǔn)5.2命名實體識別5.3中文命名實體識別思政3：詞性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，職業(yè)發(fā)展也需要標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，引導(dǎo)更正確的職業(yè)道德觀。教學(xué)要求：理解詞性標(biāo)注的定義，命名實體識別概念；掌握詞性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、Jieba詞性標(biāo)注、CRF模型的使用方法；重點：命名實體識別難點：中文命名實體識別2226.關(guān)鍵詞提取6.1關(guān)鍵詞提取技術(shù)6.2關(guān)鍵詞提取算法6.3自動提取文本關(guān)鍵詞教學(xué)要求：理解關(guān)鍵詞提取技術(shù)的概念；掌握關(guān)鍵詞提取的算法；掌握自動提取文本關(guān)鍵詞的方法。重點：關(guān)鍵詞提取的算法難點：編寫算法自定義函數(shù)，并實現(xiàn)關(guān)鍵詞提取2227.文本向量化7.1文本向量化簡介7.2文本離散表示7.3分布式表示7.4論文相似度計算教學(xué)要求：理解文本向量化的概念；掌握文本離散表示、分布式表示的方法。重點：文本離散表示、分布式表示的方法難點：能計算論文的相似度2038.文本分類與聚類8.1文本挖掘簡介8.2文本分類常用算法8.3文本聚類常用算法8.4文本分類與聚類的步驟教學(xué)要求：理解文本挖掘簡介和挖掘技術(shù)。掌握文本分類常用算法和文本聚類常用算法；了解文本分類與聚類的步驟。重點：文本分類常用算法和文本聚類常用算法難點：文本分類常用算法和文本聚類常用算法4039.文本情感分析9.1情感分析簡介9.2情感分析的常用方法思政4：人類情感很復(fù)雜，要學(xué)會調(diào)整情緒，保持樂觀積極向上的情緒。教學(xué)要求：理解情感分析簡介、主要內(nèi)容。掌握情感分析的常見應(yīng)用、基于情感詞典的方法。重點：基于LDA模型的方法難點：基于LDA模型的方法203合計2482.上機(jī)部分上機(jī)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3上機(jī)項目、上機(jī)內(nèi)容與學(xué)時上機(jī)項目上機(jī)內(nèi)容和要求上機(jī)學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.語料庫的構(gòu)建上機(jī)內(nèi)容：構(gòu)建語料庫；NLTK模塊庫；NLTK庫的安裝使用及語料庫獲取的方法，并對語料文本進(jìn)行分析。上機(jī)要求：熟悉并掌握NLTK數(shù)據(jù)包的安裝步驟、函數(shù)的調(diào)用、語料庫的獲取。212.中文分詞技術(shù)上機(jī)內(nèi)容：基于規(guī)則的分詞方法、基于統(tǒng)計的分詞方法以及使用jieba進(jìn)行分詞；。上機(jī)要求：使用Python實現(xiàn)逆向最大匹配法分詞；使用Python實現(xiàn)基于HMM的分詞；通過jieba庫完成高頻詞提取。223.詞性標(biāo)注與命名實體識別上機(jī)內(nèi)容：詞性標(biāo)注和基于條件隨機(jī)場的命名實體識別。上機(jī)要求：利用條件隨機(jī)場對命名實體識別。224.關(guān)鍵詞提取上機(jī)內(nèi)容：關(guān)鍵詞提取技術(shù)的3種算法。上機(jī)要求：根據(jù)3種關(guān)鍵詞提取算法原理，編寫每種算法自定義函數(shù)，并通過實例實現(xiàn)關(guān)鍵詞提取。23合計8五、教學(xué)方法及手段課程教學(xué)以課堂講授為主，結(jié)合實驗、作業(yè)、慕課、雨課堂資源，配合多媒體課件等共同課完成堂授課內(nèi)容。采釘釘、學(xué)習(xí)通、QQ、微信等交流工具，加強(qiáng)和學(xué)生之間的交流和溝通。六、課程資源推薦教材：作者（譯者）.書名.出版社.出版時間．[1]肖剛，張良均.Python中文自然語言處理基礎(chǔ)與實戰(zhàn).人民郵電出版社.2021。參考書：作者（譯者）.書名.出版社.出版時間．[1]何晗.自然語言處理入門.人民郵電出版社,2019。[2][美]霍布森·萊恩，科爾·霍華德，漢納斯·馬克斯·哈普克.自然語言處理實戰(zhàn).人民郵電出版社,2020。[3]涂銘.Python自然語言處理實戰(zhàn)：核心技術(shù)與算法.機(jī)械工業(yè)出版社,2018。[4]Bishop,C.M.PatternRecognitionandMachineLearning.SpringScience+BusinessMedia,LLC,2006。3.期刊：作者.文題.刊名，年，卷號（期號）．或者：刊名，主辦單位[1]吳凡，李松濤，呂書悅，趙晴.人工智能自然語言處理在阿爾茨海默病中的應(yīng)用[J]，重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2021-11-17.[2]周小詩，張梓，葳文娟.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器翻譯的自然語言信息隱藏[J]，計算機(jī)科學(xué).2021,48(S2).[3]艾山·吾買爾,買合木提·買買提,汪烈軍.基于人工智能技術(shù)的“自然語言處理”課程教學(xué)模式改革與探索[J].無線互聯(lián)科技,2020,17(10):92-94.[4]鐘茂生,黃曉輝,張紅斌.“問題引導(dǎo)+項目驅(qū)動”并舉的自然語言處理課程教學(xué)改革實踐[J].計算機(jī)教育,2018(6):72-75.[5]傅迎華,李江,付東翔.自然語言處理課程教學(xué)探索和實踐[J].計算機(jī)教育,2018(4):56-59.[6]WENJ,ZHOUX,ZHONGP,etal.ConvolutionalNeuralNetworkBasedTextSteganalysis[J].IEEESignalProcessingLetters,2019,PP(3):1-1.4.網(wǎng)絡(luò)資源：網(wǎng)站名，訪問路徑/14709944?from=search&seid=10515923042889975838&spm_id_from=333.337.0.0/14709944?from=search&seid=10515923042889975838&spm_id_from=333.337.0.0七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?42實驗20（1）根據(jù)每次實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨(dú)評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨(dú)評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√15作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√663期末考核60（1）期末考核以課程大作業(yè)的方式提交，大作業(yè)卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核學(xué)生運(yùn)用自然語言處理對實際問題的綜合分析的能力。（3）大作業(yè)題型為：綜合分析題√√√252510合計：100分355015八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、期末大作業(yè)等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價。考核基本要求：考核總成績由期末大作業(yè)和過程性考核成績組成。其中：期末大作業(yè)成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），大作業(yè)類型為綜合分析題；課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)25積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動。實驗50實驗原理清晰、繪圖規(guī)范，實驗操作過程熟練、規(guī)范、正確，數(shù)據(jù)處理及討論正確。實驗原理較清晰、繪圖較規(guī)范，實驗操作過程較熟練、規(guī)范、正確，數(shù)據(jù)處理及討論較正確。實驗原理基本清晰、繪圖基本規(guī)范，實驗操作過程基本熟練、能完成基本操作，數(shù)據(jù)處理及討論基本正確。實驗原理不夠清晰、繪圖不夠規(guī)范，需在指導(dǎo)下完成基本操作，數(shù)據(jù)處理及討論不夠正確。無實驗報告，實驗操作步驟有誤，數(shù)據(jù)處理及討論有誤。作業(yè)25作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于70%.不交作業(yè)4次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于60%.不交作業(yè)5次以上，準(zhǔn)確率小于60%。3.大作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀（90-100分）：具有完整的程序界面和程序功能，程序中具有復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；設(shè)計者不僅完成了規(guī)定的任務(wù)，而且實現(xiàn)的功能具有創(chuàng)新