自然語言處理課程教學(xué)改革的探究與實踐

摘要：自然語言處理作為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要課程，具有理論性強、抽象性高的特點。文章結(jié)合應(yīng)用型本科院校背景，在現(xiàn)有傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，針對自然語言處理課程進行教學(xué)方式改革的探索，通過“雙驅(qū)雙融雙促進”的教學(xué)方式，借助大數(shù)據(jù)與人工智能實踐教學(xué)系統(tǒng)，融合多種教學(xué)手段，形成雙閉環(huán)的教學(xué)模式，促進考核方式的轉(zhuǎn)變，建立多元課程考核體系，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。通過課堂改革，旨在吸引學(xué)生興趣、創(chuàng)新教學(xué)模式、提升教學(xué)質(zhì)量與實踐能力。

關(guān)鍵詞：自然語言處理；改革；教學(xué)方式；評價體系；考核

中圖分類號：G642" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）28-0150-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標識碼（OSID）

0 引言

近年來，我國高校深入推進“四新”建設(shè)，專業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，同時也涌現(xiàn)出一些新興和特色優(yōu)勢專業(yè)[1]。“四新”專業(yè)建設(shè)的目標是交叉融合，強調(diào)知識的融合、科技的融入，為科技人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新指明了道路。復(fù)合型和創(chuàng)新型科技人才的培養(yǎng)須協(xié)同多方育人資源，形成合力，采取多種形式提高學(xué)生綜合素質(zhì)[2]。自然語言處理課程作為一門新興課程，融合了語言學(xué)、線性代數(shù)、概率論、數(shù)據(jù)挖掘等多學(xué)科內(nèi)容[3]。目前，許多高校和科研院所都開設(shè)了自然語言處理課程，并對該課程的教學(xué)模式進行了探討[4-6]。

現(xiàn)有的教學(xué)方法以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，以面對面學(xué)習為基本教學(xué)模式，借助多媒體、移動端App輔助教學(xué)，但存在教學(xué)模式單調(diào)、過程考核單一的問題，同時未實現(xiàn)分層教育。本文緊跟“四新”建設(shè)步伐，結(jié)合現(xiàn)有基礎(chǔ)，針對自然語言處理課程探究多樣的教學(xué)手段和方法，并促進考核方式改革，以期達到吸引學(xué)生興趣、創(chuàng)新教學(xué)模式、增強實踐能力的目標。

1 課程簡述

該課程面向智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，學(xué)生在開設(shè)該課程前已有Python語言基礎(chǔ)、數(shù)理統(tǒng)計、機器學(xué)習、深度學(xué)習等課程的學(xué)習經(jīng)歷，因而具備一定的基礎(chǔ)能力。

1.1 教學(xué)內(nèi)容

本課程涉及自然語言處理基礎(chǔ)、中文分詞、文本分類、文本聚類、信息提取、情感分析等內(nèi)容，前后內(nèi)容具有一定的聯(lián)系。本課程教學(xué)內(nèi)容的具體安排如圖1所示。

圖1 教學(xué)內(nèi)容

自然語言處理基礎(chǔ)涉及數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法、詞向量技術(shù)等內(nèi)容，為后續(xù)任務(wù)做鋪墊。中文分詞介紹基于規(guī)則與詞表以及基于統(tǒng)計方法的中文分詞方法，并通過jieba庫實現(xiàn)中文分詞，以及停用詞處理、自定義詞典等內(nèi)容的實現(xiàn)。文本分類章節(jié)以中文文本為例，介紹機器學(xué)習、深度學(xué)習在文本分類中的原理及應(yīng)用。對比文本分類，介紹文本分類與文本聚類的區(qū)別，并通過經(jīng)典的文本聚類方法實現(xiàn)中文文本的聚類過程。信息提取以中文為例，學(xué)習新詞提取的原理和方法、網(wǎng)頁有效信息提取的實現(xiàn)以及命名實體識別的過程和實現(xiàn)。情感分析介紹基于情感詞典的情感分析，并介紹基于深度學(xué)習的中文情感分析過程的實現(xiàn)。

以上內(nèi)容通過理論和實驗環(huán)節(jié)的配合開展，促進學(xué)生對知識的掌握。

1.2 教學(xué)實施

1.2.1 教學(xué)方法

原有的教學(xué)實施過程以課堂教學(xué)為主，借助移動App輔助教學(xué)，并通過課后作業(yè)促進學(xué)生對基本理論的掌握，以實驗課程作為能力提升的唯一方式。

目前，在理論教學(xué)實施過程中，融合了問題探究法、案例分析法、演示法、練習法等教學(xué)方法。各方法貫穿于理論課堂的整個環(huán)節(jié)中，以問題探究法為主，使學(xué)生能夠有的放矢地學(xué)習。并通過案例教學(xué)法，引入貼近生活的案例以理解原理，吸引學(xué)生注意力，提高學(xué)生參與度。同時，通過實驗環(huán)境，輔以演示法，將前期原理學(xué)習中使用的案例，利用Python語言有效實現(xiàn)自然語言處理任務(wù)，并針對結(jié)果進行有效分析。課后，以練習法的形式，按時督促學(xué)生完成各章節(jié)的作業(yè)習題，用于鞏固各章節(jié)的基本理論知識，提高理論知識的掌握程度。

除理論教學(xué)外，還設(shè)計了實驗教學(xué)。以理論知識為基礎(chǔ)，通過提供在線環(huán)境或由學(xué)生自行安裝實驗環(huán)境的方式，完成實驗內(nèi)容，并針對實驗結(jié)果進行解釋分析。通過實驗教學(xué)，以期達到鞏固知識、提升學(xué)生綜合實踐能力的目標。

綜上，理論教學(xué)和實驗教學(xué)共同構(gòu)成了教學(xué)環(huán)節(jié)。然而，在整個教學(xué)過程中未形成閉環(huán)，對于教師、學(xué)生而言，無法有效發(fā)現(xiàn)存在的問題并及時進行更改；同時，教學(xué)過程中所有學(xué)生采用同樣的學(xué)習方式，未充分考慮分層教學(xué)，尚未達到“因材施教”的目的。

1.2.2 課程考核

自然語言處理作為一門交叉性學(xué)科[7]，課程內(nèi)容具有一定的難度，同時課程具有較強的實踐性和綜合性。課程考核應(yīng)充分結(jié)合課程特點，重視對實踐能力的考核。

課程考核與課程教學(xué)實施過程的各個環(huán)節(jié)息息相關(guān)。原有的考核方式呈現(xiàn)出“三重三輕”現(xiàn)象，即重記憶、輕理解，重理論、輕實踐，重結(jié)果、輕過程的特點。考核成績由過程成績（40%） 和期末成績（60%） 構(gòu)成。過程評價體系單一，以課后作業(yè)和實驗為主，存在重記憶、重理論的現(xiàn)象，無法全面考核學(xué)生的綜合實踐能力，也無法體現(xiàn)其綜合能力水平。

2 教學(xué)改革內(nèi)容

2.1 教學(xué)內(nèi)容

在保留課程整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化各單元內(nèi)容，提煉自然語言處理的經(jīng)典算法，如詞向量技術(shù)（One-Hot Encoding、Bag-of-words model、TF-IDF、Word2Vec等） 、分類方法（SVM、TextCNN、RNN等） 、情感分析方法（LSTM、BiLSTM等） 、文本聚類方法（K-Means等） 。同時，通過經(jīng)典案例、時事新聞、引經(jīng)據(jù)典等形式，融入思政元素，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價值觀。此外，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)方法應(yīng)用于不同任務(wù)中，以培養(yǎng)其學(xué)習遷移能力。

2.2 教學(xué)方法與考核改革

2.2.1 教學(xué)方法

在理論教學(xué)過程中，結(jié)合教學(xué)實際情況及現(xiàn)有環(huán)境，對課前、課中、課后的各環(huán)節(jié)進行改革與創(chuàng)新。為更直觀地展示教學(xué)的改進情況，教學(xué)實施過程及所使用的教學(xué)方法如圖2所示。

針對教學(xué)方法進行改革與創(chuàng)新，分別在課前、課中、課后的各環(huán)節(jié)中探索并更新現(xiàn)有的教學(xué)方法，同時在各個環(huán)節(jié)融入課程思政，使自然語言處理理論教學(xué)和思政教育同行。通過教學(xué)方式的改革和變化，進一步促進考核方式的改變，以更加全面的形式考核學(xué)生的能力。

如圖2所示，教學(xué)方法的改革將增加課前測試、任務(wù)碰撞與驅(qū)動、案例分析、串聯(lián)對比、拓展任務(wù)等環(huán)節(jié)。通過“雙驅(qū)雙融雙促進”的教學(xué)方式，在課前、課中、課后進行改革。改革形成雙閉環(huán)教學(xué)模式，即學(xué)生通過課前的預(yù)習、課中的學(xué)習、課后的練習環(huán)節(jié)，形成課前、課中、課后“找差距、補短板、提能力”的閉環(huán)；教師通過對學(xué)生能力的測試及學(xué)生成績的分析，在教學(xué)過程中對教學(xué)方式進行調(diào)整，形成“評學(xué)生、測能力、調(diào)策略”的閉環(huán)。教學(xué)改革過程中，不僅探索了更加合適的教學(xué)方法，同時在教學(xué)方式改革的基礎(chǔ)上，進一步針對課程考核過程中存在的問題進行完善，以全面考核學(xué)生的綜合能力。

雙驅(qū)——以課前為主，通過預(yù)習和課前引導(dǎo)，形成課前線上預(yù)習驅(qū)動、課中任務(wù)驅(qū)動的雙驅(qū)環(huán)境。通過課前線上預(yù)習驅(qū)動了解“學(xué)什么”；通過課堂的任務(wù)驅(qū)動理解能“做什么”，可以明確具體任務(wù)的內(nèi)容，以增強可操作性。任務(wù)驅(qū)動過程中，通過視頻、文本等形式，結(jié)合每節(jié)課的主題內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)生活中的實際應(yīng)用、當前熱點話題等，并以此為依托提出要解決的問題。通過任務(wù)驅(qū)動環(huán)節(jié)，吸引學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生求知欲。

雙融——以理論課程實施過程為陣地，將案例分析和串聯(lián)對比教學(xué)相融合。針對算法原理的晦澀難懂，通過任務(wù)案例，將公式用具體的案例進行分析，逐步遞進，引導(dǎo)學(xué)生理解原理和方法，并在實驗環(huán)境中通過演示法實現(xiàn)案例的結(jié)果。根據(jù)教學(xué)情況，使學(xué)生在課中或課后通過“大數(shù)據(jù)與人工智能實踐教學(xué)系統(tǒng)”限時完成，并根據(jù)完成準確率、提交時間先后順序進行有效評分。同時，教學(xué)過程中融入縱向、橫向?qū)Ρ葘W(xué)習，實現(xiàn)串聯(lián)對比教學(xué)。橫向，即實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容先后的橫向串聯(lián)，形成清晰的自然語言處理知識體系；縱向，即利用不同方法解決同一任務(wù)，對比分析不同方法的差異，實現(xiàn)縱向串聯(lián)對比教學(xué)。通過縱、橫串聯(lián)對比教學(xué)，進一步增強學(xué)生的知識掌握程度，同時引導(dǎo)其進行對比學(xué)習，以提升學(xué)習遷移能力。

雙促進——以課后為主戰(zhàn)場，既促進對基本原理的鞏固，又促進綜合能力的提升。在“雙促進”的實施過程中，保留通過課后作業(yè)鞏固基本理論和原理的方式，促進學(xué)生對基本理論知識的掌握；借助并重視實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的綜合實踐能力；此外，增加拓展任務(wù)過程，借助“大數(shù)據(jù)與人工智能實踐教學(xué)系統(tǒng)”的“比賽與闖關(guān)”環(huán)節(jié)，以經(jīng)典案例（如正確切分網(wǎng)絡(luò)用詞、垃圾郵件過濾、電影影評獲取、電影影評情感傾向分析、人名地名識別等） 為依托，有效針對能力較強的學(xué)生提升其學(xué)習遷移能力，并促進其學(xué)習積極性。

經(jīng)過改變后的教學(xué)方式，更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習過程，注重學(xué)生的綜合能力，可有效避免“三重三輕”的現(xiàn)象。

2.2.2 考核方式

根據(jù)上述教學(xué)方法的變化，可以進一步促進過程評價體系的優(yōu)化。課程考核方式的變化具體如下：

1） 根據(jù)課前測試，有效考量課前預(yù)習任務(wù)的完成情況。

2） 根據(jù)教學(xué)進展和課堂情況，在教學(xué)過程中增加課中或課后的限時提交課堂任務(wù)環(huán)節(jié)，為評價課堂表現(xiàn)提供依據(jù)。

3） 增設(shè)課后“比賽與闖關(guān)”環(huán)節(jié)，可有效實現(xiàn)分層教學(xué)，提升能力強的學(xué)生的綜合實力，也可有效區(qū)分課程考核成績。

通過教學(xué)考核方式的更新，可有效實現(xiàn)“多元評學(xué)生、測能力”的目標。

3 結(jié)論

本文探討了應(yīng)用型本科院校自然語言處理課程的教學(xué)改革，以加強教學(xué)模式。結(jié)合現(xiàn)有教學(xué)環(huán)境，充分利用課前、課中、課后三個階段，通過“雙驅(qū)雙融雙促進”的教學(xué)方式，并利用“大數(shù)據(jù)與人工智能實踐教學(xué)系統(tǒng)”輔助實現(xiàn)實踐環(huán)節(jié)的實施和評價，實現(xiàn)教學(xué)過程的改進，使教學(xué)實施過程形成雙閉環(huán)，并有效實現(xiàn)分層教學(xué)，旨在提高學(xué)生興趣、創(chuàng)新教學(xué)模式、提高教學(xué)質(zhì)量。通過教學(xué)方法的改變，進一步促進課程考核方式的轉(zhuǎn)變，更加注重對學(xué)生綜合能力的考核，彌補考核過程中重記憶、輕理解，重理論、輕實踐，重結(jié)果、輕過程的弊端，形成多元化評價體系。

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【通聯(lián)編輯：王力】