《機(jī)器學(xué)習(xí)》課程標(biāo)準(zhǔn)

《機(jī)器學(xué)習(xí)》課程標(biāo)準(zhǔn)一、課程概述1.課程性質(zhì)《機(jī)器學(xué)習(xí)》是人工智能技術(shù)服務(wù)專業(yè)針對人工智能產(chǎn)業(yè)及其應(yīng)用相關(guān)的企事業(yè)單位的人工智能技術(shù)應(yīng)用開發(fā)、系統(tǒng)運(yùn)維、產(chǎn)品營銷、技術(shù)支持等崗位，經(jīng)過對企業(yè)崗位典型工作任務(wù)的調(diào)研和分析后，歸納總結(jié)出來的為適應(yīng)人工智能產(chǎn)品開發(fā)與測試、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)運(yùn)維等能力要求而設(shè)置的一門專業(yè)核心課程。2.課程任務(wù)《機(jī)器學(xué)習(xí)》課程通過與機(jī)器學(xué)習(xí)算法應(yīng)用程序開發(fā)相關(guān)的實(shí)際項(xiàng)目學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生對本專業(yè)數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)知識的認(rèn)識，訓(xùn)練他們養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣，理解并掌握回歸分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、聚類、降維、大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)等內(nèi)容，構(gòu)建計(jì)算思維，初步具備數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用算法的開發(fā)能力，從而滿足企業(yè)對相應(yīng)崗位的職業(yè)能力需求。3.課程要求通過課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)算法應(yīng)用方面的崗位職業(yè)能力，分析問題、解決問題的能力，養(yǎng)成良好的職業(yè)道德，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、教學(xué)目標(biāo)（一）知識目標(biāo)（1）了解機(jī)器學(xué)習(xí)的概念，了解機(jī)器學(xué)習(xí)目前的應(yīng)用領(lǐng)域；（2）掌握成本函數(shù)和梯度下降算法，學(xué)會用正則化構(gòu)建回歸模型并避免過擬合；（3）理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作原理，體會不同部分在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的作用，學(xué)會將梯度檢驗(yàn)以及其他高級優(yōu)化方法應(yīng)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建中；（4）理解大間距分類器的概念，理解支持向量機(jī)與邏輯回歸的關(guān)系，掌握其實(shí)現(xiàn)方法；（5）理解監(jiān)督學(xué)習(xí)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)的區(qū)別，掌握K均值算法的構(gòu)建；（6）明白降維的重要性，學(xué)會主程序分析算法壓縮數(shù)據(jù)；（7）理解大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，掌握其算法應(yīng)用的一般方法；（二）能力目標(biāo)（1）會識讀程序流程圖，能看懂案例程序代碼；（2）會使用Python語言（MATLAB語言）實(shí)現(xiàn)“機(jī)器學(xué)習(xí)”常規(guī)算法；（3）能按照任務(wù)要求，設(shè)計(jì)程序流程圖，編寫程序代碼；（4）能夠根據(jù)系統(tǒng)功能要求對程序進(jìn)行調(diào)試；（5）能夠?qū)λ帉懙某绦蚬收线M(jìn)行分析，提出解決方案并進(jìn)行故障排除；（6）能根據(jù)系統(tǒng)工作情況，提出合理的改造方案，組織技術(shù)改造工作、繪制程序流程圖、提出工藝要求、編制技術(shù)文件。（三）素質(zhì)目標(biāo)（1）培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。（2）培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。（3）培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新、敬業(yè)樂業(yè)的工作作風(fēng)。（4）培養(yǎng)學(xué)生的自我管理、自我約束能力。（5）培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識、質(zhì)量意識、安全意識。三、與前后課程的聯(lián)系1．與前續(xù)課程的聯(lián)系《C語言程序設(shè)計(jì)》使學(xué)生具備了面向過程編程的基本能力?！禤ython語言程序設(shè)計(jì)》使學(xué)生具備了面向?qū)ο缶幊毯虯I應(yīng)用程序開發(fā)的基本能力?！赌Ｊ阶R別》使學(xué)生具備了智能感知與識別算法應(yīng)用的基本能力。《邊緣計(jì)算》使學(xué)生具備了基于云、邊、端協(xié)同的邊緣計(jì)算應(yīng)用基本能力。2．與后繼課程的關(guān)系為學(xué)生后續(xù)課程《畢業(yè)設(shè)計(jì)與答辯》等課程打下專業(yè)基礎(chǔ)。四、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時分配根據(jù)職業(yè)崗位AI程序員與AI設(shè)備運(yùn)維技術(shù)員的要求，將本課程的教學(xué)內(nèi)容分解為7個教學(xué)單元。表1課程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)與學(xué)時分配表序號課題主要教學(xué)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)學(xué)時備注1課程概述1.機(jī)器學(xué)習(xí)的基本概念2.機(jī)器學(xué)習(xí)目前的用途1.了解機(jī)器學(xué)習(xí)的概念2.了解機(jī)器學(xué)習(xí)目前的應(yīng)用領(lǐng)域22回歸1.線性回歸2.成本函數(shù)3.梯度下降算法4.分類與邊界5.邏輯回歸6.過擬合對機(jī)器學(xué)習(xí)的影響1.掌握成本函數(shù)和梯度下降算法2.學(xué)會用正則化構(gòu)建回歸模型并避免過擬合6理實(shí)一體3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的概念2.特征和樣本的概念3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的代價函數(shù)4.反向傳播算法和梯度檢驗(yàn)5.隨機(jī)初始化6.構(gòu)建并訓(xùn)練優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1.理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作原理2.體會不同部分在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的作用3.學(xué)會將梯度檢驗(yàn)以及其他高級優(yōu)化方法應(yīng)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建中6理實(shí)一體4支持向量機(jī)1.間隔和超平面的概念2.支持向量的概念3.核函數(shù)的概念4.支持向量機(jī)的概念5.支持向量機(jī)的應(yīng)用1.理解大間距分類器的概念2.理解支持向量機(jī)與邏輯回歸的關(guān)系3.掌握其實(shí)現(xiàn)方法6理實(shí)一體5聚類1.無監(jiān)督學(xué)習(xí)的概念2.K均值算法的構(gòu)建和應(yīng)用3.K均值算法的優(yōu)化目標(biāo)4.隨機(jī)初始化的方法5.選取聚類數(shù)的方法6.數(shù)據(jù)挖掘的概念1.理解監(jiān)督學(xué)習(xí)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)的區(qū)別2.掌握K均值算法的構(gòu)建6理實(shí)一體6降維1.高維數(shù)據(jù)壓縮前后使用的不同2.降維的概念3.主成分分析算法的概念4.利用主成分分析算法壓縮數(shù)據(jù)維度5.重建壓縮后的數(shù)據(jù)1.明白降維的重要性2.學(xué)會主程序分析算法壓縮數(shù)據(jù)6理實(shí)一體7大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)1.大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)的特點(diǎn)2.大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)與普通機(jī)器學(xué)習(xí)的區(qū)別3.隨機(jī)梯度下降法4.小批量梯度下降法5.隨機(jī)梯度收斂法6.大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用1.理解大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)的特點(diǎn)2.掌握其算法應(yīng)用的一般方法12理實(shí)一體8機(jī)動1.“機(jī)器圍棋”案例展示1.了解機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用的前沿29期末考試（閉卷）鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容，檢測學(xué)習(xí)情況2合計(jì)48五、教材的選用1．教材選取的原則按照規(guī)定選用與課程標(biāo)準(zhǔn)相配套的高職規(guī)劃優(yōu)質(zhì)教材，禁止不合格的教材進(jìn)入課堂。建立了由專業(yè)教師、行業(yè)專家和教研人員等參與的教材選用機(jī)構(gòu)，完善教材選用制度，經(jīng)過規(guī)范程序擇優(yōu)選用教材。2．推薦教材《Python機(jī)器學(xué)習(xí)》，SebastianRaschka著．機(jī)械工業(yè)出版社，2018年。六、教師要求專任教師具有高校教師資格和本專業(yè)職業(yè)資格或技能等級證書；有理想信念、有良好職業(yè)道德、有扎實(shí)學(xué)識、有仁愛之心；具有計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)本科及以上學(xué)歷；具有扎實(shí)Python語言程序開發(fā)理論和利用Python語言開發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用案例的實(shí)踐能力；具有較強(qiáng)的信息化資源應(yīng)用和開發(fā)能力。兼任教師主要從相關(guān)企業(yè)聘任，具備良好的思想政治素質(zhì)、職業(yè)道德和工匠精神，具有扎實(shí)的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用案例開發(fā)專業(yè)知識和豐富的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，具有中級及以上相關(guān)專業(yè)技術(shù)職稱，能承擔(dān)本課程教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)等教學(xué)任務(wù)。七、學(xué)習(xí)場地、設(shè)施要求多媒體教室、實(shí)訓(xùn)教室、白板、黑板、相關(guān)工具、相關(guān)量具等。八、課程資源的開發(fā)與利用積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、授課計(jì)劃、電子教案、教學(xué)資源庫等教學(xué)文件，及多媒體教學(xué)課件、習(xí)題、案例庫、試題庫、網(wǎng)絡(luò)方案、布線標(biāo)準(zhǔn)、工具軟件、國家級或省級精品在線開放課程等資源。建立互動交流網(wǎng)絡(luò)平臺。九、考核標(biāo)準(zhǔn)與方式職業(yè)教育培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才，不但要重視學(xué)生職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)，還要求學(xué)生掌握一定的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，以利于今后可持續(xù)發(fā)展。因此需要加強(qiáng)理論知識、職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)等方面的考核評定。本課程采用過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的方法進(jìn)行，既有理論知識考核，又有學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、思維能力、動手能力、解決問題的能力等方面的綜合考核，具體評價方法和內(nèi)容見表3。表2《機(jī)器學(xué)習(xí)》課程評價方法和內(nèi)容考核類型考核方式考核內(nèi)容理論知識（50%）過程性考核（10%）課堂提問、課堂紀(jì)律、平時作業(yè)、單元測試等終結(jié)性考核（40%）期末閉卷理論考試，評價知識目標(biāo)達(dá)成程度。重點(diǎn)考核回歸分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、聚類、降維、大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)等知識。職業(yè)技能（40%）過程性考核（10%）實(shí)訓(xùn)表現(xiàn)、實(shí)際操