《人工智能綜合創(chuàng)新》教學(xué)大綱

《人工智能綜合創(chuàng)新》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：22160143課程性質(zhì)：綜合創(chuàng)新課學(xué)分：2學(xué)分周數(shù)：2周先修課程：機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)與應(yīng)用并修課程：畢業(yè)設(shè)計(jì)適用專業(yè)：人工智能專業(yè)開課單位：智能工程學(xué)院一、課程說明《人工智能綜合創(chuàng)新》是學(xué)生獲得專業(yè)創(chuàng)新知識(shí)的重要環(huán)節(jié)之一，是人工智能專業(yè)教學(xué)計(jì)劃所設(shè)的重要綜合性創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際創(chuàng)新的課堂，為實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)起著重要作用。人工智能綜合創(chuàng)新是學(xué)生在實(shí)習(xí)前已學(xué)完所有基礎(chǔ)理論課程，并進(jìn)入《自然語言處理》、《智能駕駛專題》、《智能機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新》等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)；在綜合創(chuàng)新中應(yīng)深入實(shí)際，認(rèn)真學(xué)習(xí)，獲取直接知識(shí)，鞏固所學(xué)理論，完成人工智能綜合創(chuàng)新中所布置的各項(xiàng)工作任務(wù)，培養(yǎng)和鍛煉獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：熟練掌握人工智能研發(fā)所需要的基礎(chǔ)編程知識(shí)。課程目標(biāo)2：能夠運(yùn)用編程知識(shí)對(duì)人工智能問題提出解決方案。課程目標(biāo)3：強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；同時(shí)在項(xiàng)目開發(fā)過程中培養(yǎng)基本操作規(guī)范和安全意識(shí)，樹立正確的審美觀念和勞動(dòng)觀念。課程目標(biāo)4：強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；要求學(xué)生通過編寫程序來實(shí)現(xiàn)人工智能領(lǐng)域中基礎(chǔ)程序設(shè)計(jì)。促使學(xué)生形成良好的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，同時(shí)在項(xiàng)目開發(fā)過程中培養(yǎng)基本操作規(guī)范和安全意識(shí)，樹立正確的審美觀念和勞動(dòng)觀念。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《人工智能綜合創(chuàng)新》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)人工智能專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí):具備數(shù)學(xué)、自然科能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決人工智能及交叉應(yīng)用領(lǐng)域工程問題。1.2系統(tǒng)掌握人工智能領(lǐng)域的工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，包括計(jì)算機(jī)硬件、軟件及系統(tǒng)等方面內(nèi)容，了解通過人工智能系統(tǒng)工程問題的基本方法；1.4分析人工智能系統(tǒng)的復(fù)雜性，應(yīng)用相關(guān)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于專業(yè)工程問題解決方案。課程目標(biāo)1：熟練掌握人工智能研發(fā)所需要的基礎(chǔ)編程知識(shí)。M3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能設(shè)計(jì)針對(duì)人工智能及交叉應(yīng)用領(lǐng)域工程問題的解決方案和滿足特定需求，并在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、環(huán)境、健康、安全、法律、文化等因素。3.2設(shè)計(jì)針對(duì)人工智能領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，包括設(shè)計(jì)或開發(fā)滿足特定需求和約束條件的軟硬件系統(tǒng)、模塊或算法流程，并能夠進(jìn)行模塊和系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化。課程目標(biāo)2：能夠運(yùn)用編程知識(shí)對(duì)人工智能問題提出解決方案。H9.個(gè)人和團(tuán)隊(duì)：能在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。9.2能夠明確團(tuán)隊(duì)中每個(gè)角色的含義及作用，能夠勝任在團(tuán)隊(duì)中所承擔(dān)的個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人等角色，并承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任；9.3具備與團(tuán)隊(duì)成員有效的溝通能力，并能夠促進(jìn)和組織成員之間協(xié)同開展工作課程目標(biāo)3：強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，要求學(xué)生通過編寫程序來實(shí)現(xiàn)人工智能綜合創(chuàng)新應(yīng)用。M12.終身學(xué)習(xí)：具有較強(qiáng)的終身學(xué)習(xí)意識(shí)和不斷學(xué)習(xí)、適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工程技術(shù)發(fā)展的能力。12.1了解人工智能技術(shù)發(fā)展中過程中的歷史背景，跟蹤和了解專業(yè)領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)和行業(yè)熱點(diǎn)問題；12.2具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，并掌握自主學(xué)習(xí)的方法和途徑。課程目標(biāo)3：強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，要求學(xué)生通過編寫程序來實(shí)現(xiàn)人工智能綜合創(chuàng)新應(yīng)用。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求與學(xué)時(shí)分配《人工智能綜合創(chuàng)新》的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)方式課時(shí)安排對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.簡介機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能與深度學(xué)習(xí)之間的關(guān)系，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和主流的人工智能工程應(yīng)用開發(fā)框架。詳解PyTorch開發(fā)環(huán)境的安裝與測(cè)試。教學(xué)要求：使學(xué)生了解人工智能技術(shù)發(fā)展的歷史背景和過程，跟蹤和了解人工智能專業(yè)領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)和行業(yè)熱點(diǎn)問題。重點(diǎn)：PyTorch開發(fā)環(huán)境的安裝與測(cè)試；難點(diǎn)：PyTorch開發(fā)環(huán)境的安裝與測(cè)試。講授與錄像教學(xué)1天12.介紹PyTorch的編程基礎(chǔ)和可視化，并實(shí)踐基于PyTorch應(yīng)用開發(fā)框架的手寫數(shù)字識(shí)別的編程實(shí)踐。教學(xué)要求：掌握以PyTorch2.0版本的運(yùn)行模式編寫MNIST手寫數(shù)字識(shí)別的實(shí)踐。重點(diǎn)：MNIST手寫數(shù)字識(shí)別的PyTorch實(shí)踐；難點(diǎn)：MNIST手寫數(shù)字識(shí)別的PyTorch實(shí)踐。講授與錄像教學(xué)3天23.通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像識(shí)別方面的應(yīng)用來講解卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理以及利用PyTorch來實(shí)現(xiàn)CIFAR-10圖像分類。教學(xué)要求：掌握PyTorch深度學(xué)習(xí)架構(gòu)；利用Torchvision導(dǎo)入和標(biāo)準(zhǔn)化CIFAR10訓(xùn)練和測(cè)試數(shù)據(jù)集；定義卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；定義損失函數(shù)；在訓(xùn)練數(shù)據(jù)上訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)；在測(cè)試數(shù)據(jù)上測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。重點(diǎn)：利用Torchvision導(dǎo)入和標(biāo)準(zhǔn)化CIFAR10訓(xùn)練和測(cè)試數(shù)據(jù)集；難點(diǎn)：利用Torchvision導(dǎo)入和標(biāo)準(zhǔn)化CIFAR10訓(xùn)練和測(cè)試數(shù)據(jù)集。講授與錄像教學(xué)3天24.通過圖像風(fēng)格遷移技術(shù)的原理引入基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像風(fēng)格遷移，進(jìn)一步導(dǎo)入PyTorch的圖像風(fēng)格遷移實(shí)踐。教學(xué)要求：了解圖像風(fēng)格遷移技術(shù)的原理。掌握PyTorch架構(gòu)下的圖像風(fēng)格遷移實(shí)踐中圖像內(nèi)容損失、圖像的風(fēng)格損失、模型搭建和參數(shù)優(yōu)化、訓(xùn)練新定義的圖像風(fēng)格遷移網(wǎng)絡(luò)模型。重點(diǎn)：圖像內(nèi)容損失、圖像的風(fēng)格損失；難點(diǎn)：訓(xùn)練新定義的圖像風(fēng)格遷移網(wǎng)絡(luò)模型。講授與錄像教學(xué)3天35.簡介多模型融合優(yōu)勢(shì)與意義。詳解基于PyTorch深度學(xué)習(xí)架構(gòu)的多模型訓(xùn)練、多模型測(cè)試和多模型輸出融合。教學(xué)要求：了解多模型融合的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)及理論。掌握基于PyTorch多卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建；訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對(duì)多個(gè)模型訓(xùn)練和對(duì)參數(shù)的優(yōu)化；融合模型的驗(yàn)證集預(yù)測(cè)；多模型預(yù)測(cè)結(jié)果的加權(quán)平均融合。重點(diǎn)：基于PyTorch多卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建；難點(diǎn)：訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對(duì)多個(gè)模型訓(xùn)練和對(duì)參數(shù)的優(yōu)化。講授與錄像教學(xué)4天3合計(jì)14天（2周）五、教學(xué)方法及手段課程教學(xué)以課堂講授為主，結(jié)合工程實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、慕課、學(xué)習(xí)通等資源，配合多媒體課件等共同課完成堂授課內(nèi)容。采用E-mail、釘釘、微信等交流工具，加強(qiáng)和學(xué)生之間的交流和溝通。通過討論、辯論形式，使學(xué)生們?cè)趯?shí)踐過程中帶有任務(wù)、有目的、針對(duì)性強(qiáng)，從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，鍛煉了學(xué)生的才干，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力。六、考核與成績?cè)u(píng)定1.考核方式及成績?cè)u(píng)定實(shí)習(xí)采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級(jí)評(píng)分制。即90分以上為優(yōu)，80~89分為良，70~79分為中，60~69分為及格，60分以下為不及格?？偝煽兎炙牟糠郑簩?shí)習(xí)表現(xiàn)、實(shí)習(xí)報(bào)告、實(shí)習(xí)總結(jié)和實(shí)習(xí)答辯。其中：(1)實(shí)習(xí)表現(xiàn)占40%，無故曠課達(dá)3次取消總成績；(2)實(shí)習(xí)報(bào)告占30%；無故不交實(shí)習(xí)報(bào)告取消總成績；(3)實(shí)習(xí)總結(jié)占10%；無故缺少實(shí)習(xí)總結(jié)取消總成績；(4)實(shí)習(xí)答辯占20%。無故缺席實(shí)習(xí)答辯取消總成績；2.成績?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核/評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)所占比重(%)考核/評(píng)價(jià)細(xì)則對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60實(shí)習(xí)表現(xiàn)40正常參加實(shí)習(xí)，無遲到、早退情況，認(rèn)真聽講，筆記完整。正常參加實(shí)習(xí)，無遲到、早退情況，認(rèn)真聽講，筆記基本完整。正常參加實(shí)習(xí)，無遲到、早退情況，認(rèn)真聽講，筆記不全。正常參加實(shí)習(xí)，無遲到，偶爾早退，筆記不全。缺席實(shí)習(xí)較多，無實(shí)習(xí)筆記。1、2實(shí)習(xí)報(bào)告30報(bào)告內(nèi)容全面、詳實(shí)，字跡工整，課程建議好。報(bào)告內(nèi)容全面、詳實(shí)，字跡工整，課程建議認(rèn)識(shí)不到位。報(bào)告內(nèi)容較全面、詳實(shí)，字跡較工整，課程建議認(rèn)識(shí)不到位。報(bào)告內(nèi)容不全面，字跡較差。報(bào)告內(nèi)容不全面，字跡較差，字?jǐn)?shù)未達(dá)到要求。1、2實(shí)習(xí)總結(jié)10總結(jié)內(nèi)容全面詳實(shí)，完整，思路清晰，有獨(dú)到的見解和認(rèn)識(shí)，字跡工整?？偨Y(jié)內(nèi)容全面詳實(shí)，完整，思路清晰