《自然語言處理》教學(xué)大綱

《自然語言處理》教學(xué)大綱課程編號：13220702英文名稱：NaturalLanguageProcessing學(xué)分：3學(xué)時：總學(xué)時64學(xué)時，其中理論學(xué)時32學(xué)時，實踐學(xué)時32學(xué)時先修課程：高等數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計基礎(chǔ)、人工智能基礎(chǔ)課程類別：專業(yè)選修課授課對象：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第5學(xué)期一、課程描述和目標《自然語言處理》是一門數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)選修課，屬于理論類實踐課程。自然語言處理是計算機科學(xué)領(lǐng)域與人工智能領(lǐng)域中的一個重要方向。它研究能實現(xiàn)人與計算機之間用自然語言進行有效通信的各種理論和方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能掌握自然語言處理的基本原理和方法；通過實驗加深學(xué)生對自然語言處理方法的認識。同時向?qū)W生介紹該學(xué)科領(lǐng)域近年來取得的新成果、新發(fā)展及新技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的獨立研究和思考能力。課程目標1：能夠掌握自然語言處理中的基礎(chǔ)理論及其相關(guān)方法、常用的機器學(xué)習(xí)方法的工作原理及其方法，掌握深度學(xué)習(xí)方法的工作原理及其在自然語言處理中的應(yīng)用。課程目標2：具有運用傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)方法進行自然語言處理的能力，具有運用深度學(xué)習(xí)方法進行自然語言處理能力。課程目標3：課程討論環(huán)節(jié)和實驗環(huán)節(jié)能夠反應(yīng)自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)以及自我完善的意識。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標權(quán)重指標點2-2：能夠通過文獻檢索、資料查詢的基本方法以及網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代信息技術(shù)獲得可用的知識、技術(shù)或方法，輔助進行復(fù)雜大數(shù)據(jù)工程問題的識別、分析與表達。課程目標1課程目標3M指標點5-2：能夠針對大數(shù)據(jù)工程問題，為預(yù)測與分析工程模型選擇和使用合適的現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，并能理解其局限性。課程目標2課程目標3M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標1自然語言處理基礎(chǔ)熟悉自然語言處理中的基本概念、基本術(shù)語，了解其開展歷程以及與人工智能的關(guān)系。德育要求：團隊精神2講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標32自然語言處理前置技術(shù)學(xué)會搭建Python開發(fā)環(huán)境、理解正則表達式在NLP的基本應(yīng)用，熟悉Numpy的基本用法。德育要求：工匠精神4講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標33中文分詞技術(shù)理解規(guī)則分詞、統(tǒng)計分詞和混合分詞方法，能夠借助分詞實現(xiàn)三種分詞模式。德育要求：創(chuàng)造精神4講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標34詞性標注與命名實體識別理解詞性標注含義和規(guī)范，能借助工具軟件完成詞性標注，理解命名實體識別的含義，掌握基于條件隨機場的命名識別方法。德育要求：工匠精神2講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標35關(guān)鍵詞提取算法了解關(guān)鍵詞的目的和意義，掌握關(guān)鍵詞提取常用算法的實現(xiàn)及應(yīng)用。德育要求：創(chuàng)造精神2講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標36句法分析了解句法分析的目的和意義，熟悉句法分析常用數(shù)據(jù)集與評測方法，掌握句法分析的常用方法。德育要求：團隊精神2講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標37文本向量化了解文本向量化的含義及在自然語言處理中所處地位，掌握文本向量化經(jīng)典算法的實現(xiàn)及應(yīng)用。德育要求：工匠精神2講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標38情感分析技術(shù)了解情感分析的意義，理解情感分析常用方法及其用法。德育要求：團隊精神4講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標2課程目標39自然語言處理中用到的機器學(xué)習(xí)算法理解機器學(xué)習(xí)要素機器組成部分，掌握常用的機器學(xué)習(xí)方法及其用法，掌握分類器應(yīng)用方法，掌握無監(jiān)督學(xué)習(xí)的文本聚類方法。德育要求：創(chuàng)造精神4講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標2課程目標310基于深度學(xué)習(xí)的自然語言處理算法了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和深度學(xué)習(xí)的體系結(jié)構(gòu)，理解深度學(xué)習(xí)的工具原理，能使用深度學(xué)習(xí)模型進行自然語言處理德育要求：工匠精神4講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標2課程目標311Solr搜索引擎了解全文檢索原理，能使用Solr配置schema和管理引擎德育要求：團隊精神4講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標3合計32序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學(xué)時類型對應(yīng)課程目標1實驗環(huán)境搭建及自然語言處理前置技術(shù)實驗內(nèi)容：搭建Python實驗平臺，利用平臺進行自然語言處理前置聯(lián)系實驗要求：必修2驗證課程目標1課程目標2課程目標32高頻詞提取實驗內(nèi)容：利用中文分詞技術(shù)實現(xiàn)高頻詞提取實驗要求：必修2綜合課程目標1課程目標2課程目標33命名實體識別實驗內(nèi)容：基于條件隨機場的命名實體識別實驗要求：必修2綜合課程目標1課程目標2課程目標34提取文本關(guān)鍵詞實驗內(nèi)容：實現(xiàn)關(guān)鍵詞提取算法實驗要求：必修2綜合課程目標1課程目標2課程目標35基于PCFG的中文句法分析實驗內(nèi)容：使用StanfordParser的PCFG算法進行句法分析實驗要求：必修2綜合課程目標1課程目標2課程目標36將網(wǎng)頁文本向量化實驗內(nèi)容：利用word2vec和doc2vec計算網(wǎng)頁相似度實驗要求：必修2綜合課程目標1課程目標2課程目標37情感分析實驗內(nèi)容：利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進行電影評論情感分析實驗要求：必修4驗證課程目標1課程目標2課程目標38自然語言處理中的機器學(xué)習(xí)算法實驗內(nèi)容：使用傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)方法進行文本分類和數(shù)據(jù)處理實驗要求：必修4綜合課程目標1課程目標2課程目標39基于深度學(xué)習(xí)的自然語言算法實驗內(nèi)容：使用一種深度學(xué)習(xí)模型進行自然語言處理實驗要求：必修4綜合課程目標1課程目標2課程目標310Solar實驗環(huán)境搭建實驗內(nèi)容：搭建Solar實驗環(huán)境實驗要求：必修2驗證課程目標1課程目標2課程目標311自然語言處理綜合實驗項目實驗內(nèi)容：將自然語言處理技術(shù)用于處理實際工程問題實驗要求：必修6設(shè)計課程目標1課程目標2課程目標3合計32注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括演示、驗證、綜合、設(shè)計等，后兩類占比大于80%。四、課程教學(xué)方法理論教學(xué)：采用集中講授、課堂討論、案例分析等教學(xué)方式。實驗教學(xué)：項目講解、學(xué)生自主實驗、個別輔導(dǎo)、程序分析等方式。五、學(xué)業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時作業(yè)、課程實驗、期末綜合大作業(yè)組成，均按百分制計分，其中平時作業(yè)成績占30%、課程實驗成績占30%、期末考核成績占40%。2.課程目標達成考核與評價序號考核方式課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時作業(yè)101010302課程實驗101010303期末綜合大作業(yè)10151540課程目標對應(yīng)分值303535100（二）考核與評價標準1.平時作業(yè)考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，能夠深入理解自然語言處理中的基礎(chǔ)理論、機器學(xué)習(xí)方法、深度學(xué)習(xí)方法及其用法。按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，能夠較好地理解自然語言處理中的基礎(chǔ)理論、相關(guān)方法及其用法。延時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本理解自然語言處理、相關(guān)方法及其用法。不交和補交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，不理解自然語言處理中的基礎(chǔ)理論、相關(guān)方法及其用法。2.課程實驗考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分課程實驗具有很強的運用相關(guān)方法進行自然語言處理的能力，能根據(jù)實驗要求自主設(shè)計實驗方案，有自己的設(shè)計理念，實驗完成度高，效果好。實驗報告內(nèi)容完整。具有較強的運用相關(guān)方法進行自然語言處理的能力，能根據(jù)實驗要求自主設(shè)計實驗方案，有自己的設(shè)計理念，實驗完成度較高，效果較好。實驗報告比較完整。具有基本的運用相關(guān)方法進行自然語言處理的能力，能根據(jù)實驗要求自主設(shè)計實驗方案，實驗完成度一般，效果一般。實驗報告基本完整。不具有運用相關(guān)方法進行自然語言處理的能力，基本能根據(jù)實驗要求自主設(shè)計實驗方案，實驗完成度較差，效果較差。實驗報告不完整。3.期末綜合大作業(yè)考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分課程論文大作業(yè)規(guī)范，符合課程論文寫作要求；內(nèi)容主題明確，符合課程教學(xué)內(nèi)容，有明確的綜合分析論點。敘述清楚，理論正確，結(jié)論嚴謹合理；文字規(guī)范。結(jié)果正確、完整，分析準確，有條理，截圖清晰。總結(jié)不空洞，具體、有內(nèi)涵，體現(xiàn)出深入的思考過程。大作業(yè)格式符合課程論文寫作要求；主題明確，符合課程教學(xué)內(nèi)容，具有較好的綜合分析論點。敘述描述良好，理論正確，結(jié)論合理；文字較規(guī)范。結(jié)果正確、比較完整，分析比較準確，條理一般，截圖清晰?？偨Y(jié)不空洞，具體、有內(nèi)涵，較好地體現(xiàn)出思考過程。大作業(yè)格式符合課程論文寫作要求；主題基本明確，較符合課程教學(xué)內(nèi)容，具有較好的綜合分析論點。敘述清楚，理論正確，結(jié)論基本合理；文字一般。結(jié)果正確、比較完整，分析、條理一般，截圖不清晰?？偨Y(jié)不空洞，具體、有內(nèi)涵，基本體現(xiàn)出思考過程。大作業(yè)格式不符合課程論文要求，僅能反映部分主題內(nèi)容，論文結(jié)構(gòu)不完整，論點分析不清晰。敘述不清楚，理論不正確，結(jié)論不合理；文字不通順。結(jié)果不正確，分析條理不清楚，截圖不清晰?？偨Y(jié)空洞，不具體；缺乏思考過程。六、教材與參考書（一）推薦教材 《Python自然語言處理實戰(zhàn)：核心技術(shù)算法》，涂銘，劉祥，劉樹春（著），電子工業(yè)出版社，（二）參考資料1．《自然語言處理NLP從入門到項目實踐：Python語言實現(xiàn)》，\o"艾滸"艾滸（著），北京大學(xué)出版社，2018年06月版；