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摘要：針對深度學(xué)習(xí)這門實踐實訓(xùn)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，提出以項目為驅(qū)動、線上線下相結(jié)合的啟發(fā)式深度學(xué)習(xí)實踐教學(xué)方案，闡述方案的必要性及實施細節(jié)，介紹教學(xué)過程，最后通過各項評價指標說明教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：線上線下；項目驅(qū)動；啟發(fā)式實踐實訓(xùn)；深度學(xué)習(xí)

0引言

深度學(xué)習(xí)實踐是面向高等院校本科生開設(shè)的一門實踐實訓(xùn)課程，旨在通過課程實踐的方式幫助信息專業(yè)學(xué)生深入理解人工智能、深度學(xué)習(xí)基本算法，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及解決實際問題的能力。傳統(tǒng)的實踐課程授課模式下，實踐與理論存在脫節(jié)現(xiàn)象。對于難度較大的實踐課，學(xué)生缺乏感性認識，怕實踐，實踐效果不盡如人意，因此，探索出一種能提高學(xué)生實踐能力的教學(xué)模式成為亟待解決的問題。

1項目驅(qū)動的線上線下模式必要性

1.1傳統(tǒng)理論教學(xué)模式局限性

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師是知識傳授者，關(guān)注的是講授什么內(nèi)容及如何講授。教師花費大量的精力和時間確定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)，并依據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果對學(xué)生的學(xué)業(yè)做出評價。這是一種被動式的“以師為主”的教學(xué)方式，是教師單方面的灌輸。對于難度較大的課程，這種教學(xué)方式使得學(xué)生缺乏感性認識，理解起來很吃力，導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高，只為考試而學(xué)習(xí)，喪失了學(xué)習(xí)主動性。

1.2理論與實踐時空分離現(xiàn)狀

目前，絕大部分院校的計算機類課程存在重理論、輕實踐的現(xiàn)狀[1]。與理論課程相配套的實驗課時遠遠少于理論課時，并且理論部分與實踐部分存在時間上的脫節(jié)和空間上的分離[2]。理論部分的教學(xué)仍停留在教師主導(dǎo)、無反饋的單方面輸出，與之對應(yīng)的實踐部分嚴重滯后，且在空間上也是和理論部分隔離的[3]。因此，在理論部分理解不透徹、時間又嚴重滯后的情況下，很多學(xué)生“怕”實踐，應(yīng)付實踐。

1.3學(xué)生實踐時間嚴重不足

高年級與低年級之間的實踐課程設(shè)置存在割裂現(xiàn)象，缺乏經(jīng)驗傳承，沒有將低年級的實踐課程進一步深入，變成高年級的實踐課程，再加上實踐課程的學(xué)時遠少于理論課程，造成了每門實踐課程相對獨立且學(xué)時少。實踐環(huán)節(jié)僅依賴課內(nèi)時間，沒有將這一環(huán)節(jié)延伸到課外。時間上的不足導(dǎo)致學(xué)生缺乏項目式的鍛煉。

2項目驅(qū)動的線上線下啟發(fā)式實訓(xùn)模式

整體方案及具體實施項目驅(qū)動的線上線下啟發(fā)式教學(xué)方案能夠解決目前實踐課程教學(xué)中存在的理論與實踐時空分離、學(xué)生實踐時間嚴重不足等問題，是充分發(fā)揮學(xué)生積極性、主動性，極大提高學(xué)生實踐能力的教學(xué)方案，實現(xiàn)“以師為主”到“以生為主”教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。首先，引入項目式教學(xué)，以學(xué)生為中心，使學(xué)生通過積極探索現(xiàn)實生活中的挑戰(zhàn)，解決實際存在的問題來獲取知識[4]，同時采用啟發(fā)式的教學(xué)、互動式的課堂、案例驅(qū)動式的實踐，做到“以生為主”；其次，將實踐能力的培養(yǎng)從課內(nèi)延伸到課外，建立課前準備—課堂學(xué)習(xí)—課后訓(xùn)練這一跨越時間和空間的實踐能力培養(yǎng)方案，將理論學(xué)習(xí)與案例實踐融為一體；最后，將傳統(tǒng)的被動式教學(xué)轉(zhuǎn)化為主動式學(xué)習(xí)，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和信心，使學(xué)生在充分理解理論的前提下，將理論轉(zhuǎn)化為實際項目結(jié)果，真正提高實踐能力。深度學(xué)習(xí)入門實踐這門課程共設(shè)置了48學(xué)時，其中理論18學(xué)時，實踐30學(xué)時，共12次課。每次課用1學(xué)時講授基礎(chǔ)理論并進行互動式討論，2.5學(xué)時上機實踐，0.5學(xué)時總結(jié)，這樣講授與實踐、課內(nèi)與課外有機融合，能夠極大地提高實踐能力?；陧椖框?qū)動的線上線下啟發(fā)式深度學(xué)習(xí)實踐教學(xué)總體方案如圖1所示。

2.1課前自主學(xué)習(xí)

得益于百度人工智能學(xué)習(xí)與實訓(xùn)社區(qū)AIStudio平臺的便利性，提前一周在平臺課件、數(shù)據(jù)集等資源供學(xué)生預(yù)習(xí)并布置本節(jié)相關(guān)資料的查詢?nèi)蝿?wù)。通過這種方式將課程延伸到課前，要求學(xué)生課前自主認真預(yù)習(xí)課件，結(jié)合課件，查閱資料，了解實踐內(nèi)容，明白課前需要完成的預(yù)習(xí)任務(wù)，在課前提交預(yù)習(xí)報告。課前預(yù)習(xí)報告可以保證學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效率，避免深度學(xué)習(xí)實踐課程的學(xué)習(xí)及實踐流于形式，學(xué)生跟不上老師的進度而開小差。前期的預(yù)習(xí)和資料查閱能引導(dǎo)學(xué)生自主開展思考，從而保證后期學(xué)生能夠在基礎(chǔ)理論知識和實踐基礎(chǔ)上有自己的新思想、新見解，逐漸提高高階思維能力以及實踐能力[5]。

2.2課堂互動學(xué)習(xí)

經(jīng)過課前預(yù)習(xí)和資料查詢，學(xué)生已經(jīng)對實踐內(nèi)容的理論部分有了一定的了解并形成自己的見解。帶著獨有見解和疑惑到課堂，可大大提高課堂參與度，為互動式教學(xué)創(chuàng)造條件，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，營造出輕松活潑的課堂氛圍，使學(xué)生學(xué)有所獲。理論教學(xué)課堂改變了以往理論課老師全程講授，學(xué)生被動接受的局面；設(shè)計了互動式教學(xué)，提出案例，和學(xué)生共同探討實現(xiàn)該案例所需的基本理論。教師概括基本原理后，再對案例進行分析，然后互動探討學(xué)生在預(yù)習(xí)和查閱資料中形成的見解和疑問。在互動中解決難點問題，鞏固基礎(chǔ)知識，將啟發(fā)式的提問及重點分析相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，培養(yǎng)學(xué)生思維能力及解決實際問題能力。最后就學(xué)生存在的普遍問題，提出對本堂課程理論的改進與優(yōu)化思路。布置課后作業(yè)，要求學(xué)生先實現(xiàn)基本算法，并在此基礎(chǔ)上改進、優(yōu)化案例算法。整個課堂學(xué)習(xí)實時錄播，形成資料，便于課后回放，再現(xiàn)課堂情境。

2.3課堂實踐學(xué)習(xí)

在開課前，我們考察了國內(nèi)外大多數(shù)深度學(xué)習(xí)框架，有的框架需要編寫大量的代碼，有的框架不支持多GPU和水平擴展，有的框架不夠靈活，有的框架文檔貧乏，有的框架安裝時需要解決大量依賴包，還有的框架編程語言于學(xué)生而言不熟悉。綜合這些因素，我們選擇了中國首個開源開放、技術(shù)領(lǐng)先、功能完備的百度飛槳這一深度學(xué)習(xí)平臺，以滿足不同能力層次學(xué)生的需求。學(xué)生經(jīng)過課前預(yù)習(xí)、資料查閱、課堂1學(xué)時互動式學(xué)習(xí)后，利用

2.4學(xué)時在百度飛槳平臺實現(xiàn)本節(jié)實踐課程要求的案例，在已有框架基礎(chǔ)上，完成代碼編寫、調(diào)試、結(jié)果分析任務(wù)。教師現(xiàn)場解答學(xué)生實現(xiàn)案例過程中遇到的問題。飛槳平臺的簡潔高效性和教師實時答疑解惑，保證了絕大部分學(xué)生能完成任務(wù)。再利用0.5學(xué)時，展示本次實踐課優(yōu)秀預(yù)習(xí)報告和上周優(yōu)秀實驗報告，學(xué)生通過對比，反思自身不足，激發(fā)出積極向上、自覺主動的學(xué)習(xí)精神。

2.5課后鞏固學(xué)習(xí)

課后及時將錄課、優(yōu)秀預(yù)習(xí)報告及上周實驗報告分享到在線平臺，幫助學(xué)生課后回顧本節(jié)內(nèi)容，查漏補缺，反復(fù)再現(xiàn)線下課堂全貌，進一步理解深度學(xué)習(xí)的理論，達到理論部分融會貫通的目的，體現(xiàn)“學(xué)有所得”的理念。在百度AIStudio平臺課程討論區(qū)指導(dǎo)學(xué)生查閱資料，對基本案例算法進行改進和優(yōu)化，在案例的實現(xiàn)與改進過程中循序漸進地提高學(xué)生理論學(xué)習(xí)和項目實踐的能力；引導(dǎo)學(xué)生課后在討論區(qū)展開討論，優(yōu)秀的學(xué)生積極參與線上線下指導(dǎo)，分享心得體會，營造出互教互學(xué)的良好氛圍。最后學(xué)生提交實驗報告，包括具體算法、代碼實現(xiàn)、結(jié)果截圖及心得體會。

3教學(xué)效果分析

項目驅(qū)動的線上線下啟發(fā)式深度學(xué)習(xí)實踐教學(xué)將傳統(tǒng)教學(xué)方式和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有機結(jié)合，既發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用，又發(fā)揮了學(xué)生的主體作用。這一教學(xué)模式將傳統(tǒng)課堂上教師的引導(dǎo)、啟發(fā)作用發(fā)揮得淋漓盡致，使得學(xué)生在課前準備—課堂學(xué)習(xí)—課后鞏固這一跨越時間和空間過程中極大地提高了資料查閱能力、問題分析能力、文字及語言表述能力和解決實際問題能力。在這種實踐模式下，學(xué)生不僅對深奧的理論有了自己獨到的見解，而且將其應(yīng)用到實際的案例中，通過優(yōu)化獲得良好的實踐成果，充分調(diào)動了學(xué)習(xí)的積極性和主動性；同時，這種教學(xué)模式對教師也是一種促進與提高。教師的課堂互動引導(dǎo)能力、實踐現(xiàn)場指導(dǎo)能力、線上討論組織能力都得到了極大的提高，實現(xiàn)了師生共贏。校內(nèi)“智慧教務(wù)”簽到系統(tǒng)統(tǒng)計顯示，學(xué)生到課率100%，預(yù)習(xí)報告及實驗報告提交率100%。QQ群記錄顯示師生在線討論記錄達8623條，參與過討論的學(xué)生人數(shù)占98.7%。學(xué)期末對全體134名學(xué)生開展了網(wǎng)上問卷調(diào)查[6]，調(diào)查情況如圖2所示，各項指標顯示，教學(xué)效果良好。

4結(jié)語

項目驅(qū)動的線上線下啟發(fā)式深度學(xué)習(xí)實踐教學(xué)將“以學(xué)生為中心”這一理念落實到具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中，雖然實踐內(nèi)容難度大，但是課前—課中—課后營造出的氛圍極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及主動性，學(xué)生在理論和實踐能力提高的同時，也收獲了極大的成就感。課前課后資料查閱、課堂互動式的討論以及課后在線平臺的交流為師生之間、學(xué)生之間提供了更多的交流空間與時間。思維的碰撞激發(fā)了學(xué)生的主動性，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、實踐能力，取得了令人滿意的效果。在當前工程認證背景下，還需要依據(jù)教學(xué)效果持續(xù)改進和完善教學(xué)模式。

作者:高巖1 林穎 吳德文 計湘婷 單位:廈門大學(xué)信息學(xué)院 百度在線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（北京）有限公司