《自然語言處理》教學大綱

《自然語言處理》教學大綱課程編號：13220702英文名稱：NaturalLanguageProcessing學分：3學時：總學時64學時，其中理論學時32學時，實踐學時32學時先修課程：高等數(shù)學、數(shù)據(jù)結構、程序設計基礎、人工智能基礎課程類別：專業(yè)選修課授課對象：數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)學生教學單位：機械與電氣工程學院修讀學期：第5學期一、課程描述和目標《自然語言處理》是一門數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(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領域與人工智能領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。通過本課程的學習，學生應能掌握自然語言處理的基本原理和方法；通過實驗加深學生對自然語言處理方法的認識。同時向學生介紹該學科領域近年來取得的新成果、新發(fā)展及新技術，培養(yǎng)學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理論及其相關方法、常用的機器學習方法的工作原理及其方法，掌握深度學習方法的工作原理及其在自然語言處理中的應用。課程目標2：具有運用傳統(tǒng)機器學習方法進行自然語言處理的能力，具有運用深度學習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)能夠反應自主學習、終身學習以及自我完善的意識。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重指標點2-2：能夠通過文獻檢索、資料查詢的基本方法以及網絡等現(xiàn)代信息技術獲得可用的知識、技術或方法，輔助進行復雜大數(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工具，并能理解其局限性。課程目標2課程目標3M三、教學內容、基本要求與學時分配序號教學內容基本要求學時教學方式對應課程目標1自然語言處理基礎熟悉自然語言處理中的基本概念、基本術語，了解其開展歷程以及與人工智能的關系。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學會搭建Python開發(fā)環(huán)境、理解正則表達式在NLP的基本應用，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關鍵詞提取算法了解關鍵詞的目的和意義，掌握關鍵詞提取常用算法的實現(xiàn)及應用。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，掌握文本向量化經典算法的實現(xiàn)及應用。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習算法理解機器學習要素機器組成部分，掌握常用的機器學習方法及其用法，掌握分類器應用方法，掌握無監(jiān)督學習的文本聚類方法。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基于深度學習的自然語言處理算法了解神經網絡體系結構和深度學習的體系結構，理解深度學習的工具原理，能使用深度學習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容與要求學時類型對應課程目標1實驗環(huán)境搭建及自然語言處理前置技術實驗內容：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高頻詞提取實驗內容：利用中文分詞技術實現(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提取文本關鍵詞實驗內容：實現(xiàn)關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將網頁文本向量化實驗內容：利用word2vec和doc2vec計算網頁相似度實驗要求：必修2綜合課程目標1課程目標2課程目標37情感分析實驗內容：利用神經網絡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習算法實驗內容：使用傳統(tǒng)機器學習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基于深度學習的自然語言算法實驗內容：使用一種深度學習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容：將自然語言處理技術用于處理實際工程問題實驗要求：必修6設計課程目標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、設計等，后兩類占比大于80%。四、課程教學方法理論教學：采用集中講授、課堂討論、案例分析等教學方式。實驗教學：項目講解、學生自主實驗、個別輔導、程序分析等方式。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內容主要由平時作業(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)內容齊全，能夠深入理解自然語言處理中的基礎理論、機器學習方法、深度學習方法及其用法。按時完成，70%以上的作業(yè)內容齊全，能夠較好地理解自然語言處理中的基礎理論、相關方法及其用法。延時完成，60%以上的作業(yè)內容齊全，基本理解自然語言處理、相關方法及其用法。不交和補交，50%以下的作業(yè)內容齊全，不理解自然語言處理中的基礎理論、相關方法及其用法。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方法進行自然語言處理的能力，能根據(jù)實驗要求自主設計實驗方案，有自己的設計理念，實驗完成度高，效果好。實驗報告內容完整。具有較強的運用相關方法進行自然語言處理的能力，能根據(jù)實驗要求自主設計實驗方案，有自己的設計理念，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方法進行自然語言處理的能力，能根據(jù)實驗要求自主設計實驗方案，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；內容主題明確，符合課程教學內容，有明確的綜合分析論點。敘述清楚，理論正確，結論嚴謹合理；文字規(guī)范。結果正確、完整，分析準確，有條理，截圖清晰?？偨Y不空洞，具體、有內涵，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，符合課程教學內容，具有較好的綜合分析論點。敘述描述良好，理論正確，結論合理；文字較規(guī)范。結果正確、比較完整，分析比較準確，條理一般，截圖清晰?？偨Y不空洞，具體、有內涵，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，較符合課程教學內容，具有較好的綜合分析論點。敘述清楚，理論正確，結論基本合理；文字一般。結果正確、比較完整，分析、條理一般，截圖不清晰?？偨Y不空洞，具體、有內涵，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容，論文結構不完整，論點分析不清晰。敘述不清楚，理論不正確，結論不合理；文字不通順。結果不正確，分析條理不清楚，截圖不清晰?？偨Y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），北京大學出版社，2018年06月版；