模式识别原理课程改革与实践

摘 要：模式识别原理是控制科学与工程学科的一门专业主干课程。本文在简介模式识别原理课程的基础上，结合教学科研型大学的特点和培养目标，构建了模式识别原理课程的课程体系，提出模块化、分级教学方法，并应用于模式识别原理课程教学中。实践证明了该方法的可行性和有效性。

关键词：模式识别原理 课程体系 模块化教学

中图分类号：TP 273 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）04（a）-0037-02

随着研究生教育规模的不断扩大使得生源更加多样化，学生的学习背景不同，工作经历不同。应届毕业生理论知识扎实，但缺乏实践经验和动手操作能力，而具有实践工作经验的学生可能理论知识欠缺，从而导致他们求学目的不同，对知识的理解和要求不同[1～2]。

如何构造适应具有不同基础研究生的课程体系，如何满足研究生对知识的不同需求，采用什么样的教学方法和方式，如何安排教学内容，这些问题都亟待解决。为此，课题组以模式识别原理这门课程为基础，采取模块化、分级教学理念构建课程体系，验证教学效果和对研究生素质培养的积极推动作用。教学实践证明，这一教学思想极大地激发了学生的学习兴趣，提高了学生的学习能力。

1 课程体系的构建

模式识别原理是我校“控制理论与控制工程、检测技术与自动装置、系统工程、模式识别与智能系统、导航、制导与控制”等学科的专业主干课程，通过该课程的学习可以使学生掌握模式识别的基本理论与方法，培养学生利用模式识别方法、运用技能解决本专业及相关领域实际问题的能力，为将来继续深入学习或进行科学研究打下坚实的基础。

根据我校的定位及生源的具体情况，构建该课程的课程体系。将该课程整个教学活动分为理论教学、实践教学和考核三个部分。这三个部分相互作用、相互影响，经过合理的整合，既体现了课程的理论性，又强调了课程的应用性和实践性的特点。

1.1 理论教学部分

理论教学部分包含两个模块，即基本理论模块和前沿热点模块。前者体现课程的基础性和系统性，是教学的核心内容；而后者则反映该课程与学科前沿性和发展性的关联，是开阔研究生眼界和培养研究生创新能力的基础。针对不同的模块采用不同的教学方法，基本理论模块以讲授与自学模式组织教学，其思想是把课程所要讲授的主要内容划分成若干个学习模块，在一定的理论和工程背景下，主讲教师传授课程要点，启发研究生自学。而针对前沿热点模块则由教师结合学科前沿热点提出科学问题，研究生组成3～5人不等的学习研究小组，利用课余时间查阅文献资料、讨论研究并根据课程内容提出解决问题的思路和方法。

1.2 实践教学部分

实践教学部分结合手写数字识别这个实例展开教学，鼓励学生采用不同方法解决该问题、鼓励研究生组建学习研究小组，设计实现算法，从而不断地提高研究生的编程能力和解决实际问题的能力，以激发学生的学习兴趣，提高学生的创新能力。

1.3 考核部分

考核形式与内容要与教学过程相适应，重点检查研究生掌握基础理论及系统专门知识的程度，把握本学科理论发展方向，提高应用所学理论、方法解决实际问题的能力。为此，将考核分为基本理论考核、实践能力考核和创新能力考核。这几种考核分别与基本理论教学、实践教学和前沿性热点教学内容相对应。基本理论考核：侧重考查研究生对所学课程基本概念、基本原理、基本方法的掌握程度，采用开卷或闭卷形式，安排在课程结束时进行。实践教学考核：侧重于考核研究生应用基本理论、解决实际问题的能力，其贯穿于课程的始终。根据不同阶段，教师给出相应的题目，明确具体要求，由研究生利用课余时间完成，通过网络提交设计结果。创新能力考核：结合学生自身的兴趣及导师的研究方向，利用所学的基本理论知识，独立或组成研究小组完成一项题目自拟的研究课题并撰写阶段性学术报告或小论文，要求在课程结束后两个月内通过网络提交。

2 教学手段的优化

在完善课程体系的基础上，不断地改进教学手段和教学方法，不断地提高学生自主学能力、编程能力、解决实际问题的能力。

2.1 以模块化教学为主线，师生互动，培养学生的综合能力

综合考虑模式识别原理课程的教学大纲和知识结构，将该课程的主要知识点分解为九个模块，针对不同模块采用不同的教学方法，具体的教学模块与教学方法如表1所示。其中，基本理论教学以教师讲授、引导为主，强化学生对重要理论知识点的掌握与沉淀；前沿热点研究内容以学生分组讨论为主，强化学生对理论知识的拓展能力；实践教学以学生自主设计为主，强化学生运用知识解决实际问题的能力，激发学生的创新意识。

2.2 分层次教学贯穿课程始终

模式识别原理课程的授课对象涉及学术型硕士、专业型硕士以及工程硕士三个层次，这三个层次的学生基础不同，对课程的要求不同，针对学生的能力和特点安排不同的研究模块供他们选择，充分体现学以致用的思想，激发学生学习兴趣。针对学术型硕士要求他们在九个知识模块中，至少选择四个模块进行深入研究，对每个模块至少采用两种方法实现，在仿真的基础上，通过理论分析指出每种方法的特点；针对专业型硕士要求他们在九个知识模块中，至少选择三个模块进行仿真研究，给出仿真结果并分析影响结果的因素；而针对工程硕士仅要求他们在能够理解模式识别原理的基础上，编程实现九个知识模块中两个。

3 结语

在模式识别原理课程的教学过程中，通过不断的完善课程体系，结合模式识别原理的教学大纲建立了九个知识模块，这九个知识模块分别对应九种重要的模式识别方法，并利用这九种方法解决手写字体识别这同一问题。这样不但有利于学生比较各种方法的特点、加深对每种方法优缺点的理解，而且也可以使学生明白解决问题方法的多样性，激发学生的学习热情。

参考文献

[1] 马跃良.研究生创新教育培养的管理机制措施剖析[J].中国科教创新导刊， 2009，8：33-36.

[2] 谢刚，丁士拥，钟孟春.浅析研究生培养过程中的基础课程改革[J].中国科教创新导刊，2012，22：174.

[3] 戚玉涛，刘芳，焦李成.模式识别教学实践与课程改革[J].计算机教育，2010，19：24-26.