王鵬鳴 郭懋軒

摘要：《自然語(yǔ)言處理》課程是高?！坝?jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)和“人工智能”專業(yè)的學(xué)生了解自然語(yǔ)言處理的主要研究?jī)?nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)的重要途徑。然而，在該課程教學(xué)過(guò)程中普遍存在著一些問(wèn)題。本文針對(duì)這些問(wèn)題，分別從課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面系統(tǒng)地提出了提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方法，并已經(jīng)在教學(xué)中取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：自然語(yǔ)言處理;教學(xué)模式;本科階段

一、引言

在本科階段，《自然語(yǔ)言處理》是“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)和“人工智能”專業(yè)的一門(mén)專業(yè)選修課。它的主要任務(wù)是使學(xué)生了解自然語(yǔ)言處理的主要研究?jī)?nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)，并介紹自然語(yǔ)言處理方面的研究成果，為學(xué)生從事自然語(yǔ)言處理研究和開(kāi)發(fā)做準(zhǔn)備[1，2]。此外通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生閱讀計(jì)算語(yǔ)言學(xué)專業(yè)會(huì)議的論文，并通過(guò)提問(wèn)和討論，使他們對(duì)所學(xué)課程的有關(guān)概念與目前的流行方法和技術(shù)的關(guān)系有更深入地了解在此基礎(chǔ)上，要求學(xué)生完成一篇有關(guān)自然語(yǔ)言處理主題的課程項(xiàng)目，使他們能用所學(xué)的知識(shí)發(fā)揮自身的能力查找有關(guān)資料和概括某一研究領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外最新理論和技術(shù)并最終加以實(shí)踐。

在課內(nèi)教學(xué)活動(dòng)中側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生理解自然語(yǔ)言的基本概念，包括研究?jī)?nèi)容（如詞法、句法和語(yǔ)義）和應(yīng)用領(lǐng)域（如機(jī)器翻譯和問(wèn)答系統(tǒng)等）[3，4]。特別對(duì)自然語(yǔ)言處理中的關(guān)鍵問(wèn)題（如歧義問(wèn)題等），有明確的認(rèn)識(shí)。了解最新型的技術(shù)現(xiàn)狀并能初步應(yīng)用。了解自然語(yǔ)言處理屬于交叉學(xué)科，以及它與有關(guān)學(xué)科的關(guān)系。

二、存在問(wèn)題

在《自然語(yǔ)言處理》課程教學(xué)過(guò)程中，普遍存在著如下幾個(gè)問(wèn)題：

1）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低、積極性不高。本課程內(nèi)容雖然涉及當(dāng)前人工智能領(lǐng)域的前沿?zé)衢T(mén)研究，但是照本宣科講解理論知識(shí)打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，慢慢做出遲到、早退、無(wú)故曠課等錯(cuò)誤行為，甚至發(fā)生在課堂上睡覺(jué)、聊天、發(fā)呆、玩手機(jī)等惡劣現(xiàn)象。

2）教學(xué)難度提升。本課程涉及詞法分析、句法分析、語(yǔ)義分析、文本分類(lèi)、對(duì)話系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)機(jī)器翻譯等多個(gè)模塊內(nèi)容，是知識(shí)體系龐大復(fù)雜的綜合性學(xué)科，傳統(tǒng)的教學(xué)方法以教師口述書(shū)本知識(shí)為主，輔以幻燈片投屏播放重點(diǎn)內(nèi)容，此方法雖然講解精細(xì)全面，然而在課時(shí)固定的情況下，教師無(wú)法將教學(xué)內(nèi)容按時(shí)教授完畢，這無(wú)疑增大了教學(xué)的難度。

3）教學(xué)質(zhì)量降低。本課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)和人工智能專業(yè)的重要課程，對(duì)教師教學(xué)質(zhì)量的要求十分嚴(yán)格。固有的理論教學(xué)模式導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容乏味枯燥，課堂氛圍沉悶，學(xué)生與教師課上及課后的互動(dòng)性下降，最終導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量降低，教學(xué)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。

三、教學(xué)模式探索

（一）理論教學(xué)的探索

1.課程指導(dǎo)思想

根據(jù)我國(guó)高校內(nèi)學(xué)生的課程安排，以及學(xué)生群體的知識(shí)層次，自然語(yǔ)言處理課程必須仔細(xì)選擇教材，選擇易于實(shí)踐、且容易被學(xué)生理解的入門(mén)參考書(shū)。而且在自然語(yǔ)言處理課程的開(kāi)展中，教師不能只強(qiáng)調(diào)算法和理論，必須在教學(xué)中貫徹理論聯(lián)系實(shí)際的思想，最大限度地幫助學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)，減少學(xué)生由于編程太復(fù)雜而產(chǎn)生的厭學(xué)心理。

2.課程教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容的安排上，教師必須遵循由簡(jiǎn)到難、層層遞進(jìn)的發(fā)展過(guò)程，嚴(yán)禁貪多求快。課程內(nèi)容可以分為三個(gè)方面：首先，對(duì)語(yǔ)言處理進(jìn)行介紹，以及在面對(duì)感興趣的文本信息的時(shí)候，使用 Python 程序分析的步驟，并對(duì)編程要點(diǎn)進(jìn)行鞏固;其次，教授語(yǔ)言處理的原理，以及分類(lèi)、標(biāo)注、提取有效信息的方法，同時(shí)對(duì)句子的構(gòu)建進(jìn)行了解;最后，教授語(yǔ)言數(shù)據(jù)的具體管理方法。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)該解決一下三個(gè)問(wèn)題：

（1）如何讓學(xué)生接受最新、最前沿的知識(shí)。應(yīng)從日常實(shí)用的角度，以人們看到、接觸的事務(wù)來(lái)解釋前沿的知識(shí)。比如，用百度翻譯、谷歌翻譯等人們平時(shí)所用的一些服務(wù)來(lái)解釋機(jī)器翻譯原理，這樣會(huì)使學(xué)生們更加容易接受這些前沿的知識(shí)。

（2）如何讓學(xué)生對(duì)復(fù)雜的科學(xué)知識(shí)感興趣。一方面需要降低講授知識(shí)點(diǎn)的難度，另一方面需要盡量將復(fù)雜的原理用簡(jiǎn)單易懂的話講明白。比如，對(duì)于什么是語(yǔ)言模型，如果按照原始的理論，需要具備概率論的基礎(chǔ)知識(shí)。對(duì)于普通的學(xué)生可以用一個(gè)日常中的直觀例子來(lái)說(shuō)明，比如“我去上學(xué)”和“去上學(xué)我”，幾乎所有人都可以感覺(jué)后者不符合常規(guī)的表達(dá)，而這種感覺(jué)就是語(yǔ)言模型的一種直觀體現(xiàn)，它是判斷一句話是否符合語(yǔ)法規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)。

（3）如何讓學(xué)生從前沿知識(shí)中有所收獲。很多學(xué)生認(rèn)為前沿知識(shí)和人們的距離很遠(yuǎn)，多數(shù)接觸不到也用不到。不過(guò)通過(guò)信息檢索相關(guān)實(shí)驗(yàn)，可以更加快速地從網(wǎng)絡(luò)上獲取所需要的知識(shí)。學(xué)習(xí)自動(dòng)問(wèn)答相關(guān)概念，能夠更方便地和一些自動(dòng)問(wèn)答系統(tǒng)用語(yǔ)言進(jìn)行交流，比如手機(jī)、智能電視中的語(yǔ)音助手等工具。因此，把復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題和日常生活中的實(shí)踐結(jié)合在一起，能夠使學(xué)生從中獲益。

（二）實(shí)踐教學(xué)探索

實(shí)踐教學(xué)的主要內(nèi)容，包括如何利用NLTK開(kāi)展文本分析、提取文本特征、對(duì)文本進(jìn)行分類(lèi)等，需要學(xué)生在實(shí)踐中真正掌握現(xiàn)有語(yǔ)料庫(kù)的調(diào)用、自身語(yǔ)料庫(kù)的創(chuàng)建、抽取現(xiàn)有文本和過(guò)濾全部特征、字典的創(chuàng)建、決策樹(shù)的構(gòu)建、樸素貝葉斯、SVM分類(lèi)的方法。

通常課堂上的教學(xué)僅僅是讓學(xué)生掌握自然語(yǔ)言處理的基本知識(shí)、基本算法，但是這個(gè)過(guò)程屬于被動(dòng)接受的過(guò)程，并沒(méi)有真正激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，考慮到自然語(yǔ)言處理課程具有很強(qiáng)的聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)，應(yīng)該專門(mén)設(shè)置并定期更新一些應(yīng)用專題作為課程的最后幾講。這些專題包括：信息檢索、拼寫(xiě)檢查、機(jī)器翻譯、問(wèn)答系統(tǒng)等。在應(yīng)用專題中著重專注于講解使用自然語(yǔ)言處理知識(shí)應(yīng)用于這些領(lǐng)域的算法。

例如，在信息檢索這一章節(jié)中，我們會(huì)以搜索引擎為對(duì)象，詳細(xì)講解搜索引擎所涉及到的知識(shí)點(diǎn)和算法，并加以實(shí)現(xiàn)。在拼寫(xiě)檢查中，我們則會(huì)講解正則表達(dá)式、編輯距離、基于規(guī)則和統(tǒng)計(jì)的錯(cuò)誤識(shí)別算法等，并在作業(yè)中安排實(shí)現(xiàn)。所謂實(shí)踐教學(xué)是指，將課堂中所教授的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生參與到實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中來(lái)，從而深刻領(lǐng)會(huì)和掌握該課程的知識(shí)點(diǎn)，并能與企業(yè)無(wú)縫連接。在我們的課程中，我們給學(xué)生量身定做了10～20個(gè)適用于作者所在高校自然語(yǔ)言處理課程的大作業(yè)，同時(shí)也允許學(xué)生自己選擇和定制自己小組的大作業(yè)。在學(xué)期后半段，我們專門(mén)給學(xué)生安排3周的時(shí)間來(lái)做課程大作業(yè)，在這段時(shí)間，教師會(huì)從資料收集、算法、思想等多個(gè)方面指導(dǎo)學(xué)生完成大作業(yè)設(shè)計(jì)。

四、總結(jié)

本文從作者的教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，在分析《自然語(yǔ)言處理》課程特點(diǎn)及教學(xué)過(guò)程中所存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，分別從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面提出了提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方法，并在教學(xué)中取得了良好的效果。

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