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【研究生精品课程】模式识别与机器学习:算法有温度 育人有深度
文:罗莎 学生记者团 宋佳燕 董云鹏 图:罗莎 受访者供图 来源:新闻中心、学生记者团 时间:2026-06-29

电子科大品学楼B111教室内,座无虚席。投影幕布上铺开一系列杯子、盘子、碗等图片,凡时财教授抛出坚守十年的课堂开篇之问:“同学们,这张图片是啥?机器是如何识别的?”台下瞬间响起热烈讨论,有趣的观点碰撞交织。没有冗长的公式灌输,所有人都在主动拆解算法逻辑——这是“模式识别与机器学习”课堂上惯常见到的开课场景。

自动化工程学院凡时财教授

自2016年正式接手课程至今,清华大学博士、加州大学圣地亚哥分校访问学者凡时财带领教学团队深耕十载,将一门满是抽象数学的硬核选修课,打磨为年均百余人选课、广受硕博学子认可的校级核心精品课程。课程跳出工科教学固有的桎梏,以具象化教学、分层化实践、浸润式思政、适配AI时代的多元评价为抓手,走出了一条兼具理论深度、工程温度与育人高度的研究生课程革新之路。

淬炼:十年迭代打磨 铸就精品课程

作为自动化工程学院控制科学与工程学科的核心专业基础课、模式识别与智能系统专业学位必修课,“模式识别与机器学习”课程面向全校硕博研究生开设,是支撑学科人才培养、科研创新的关键课程,常年保持超高选课热度,年均选课人数超百人。

2019年,课程成功入选电子科技大学研究生精品课程建设项目,依托平台赋能组建起由凡时财、周雪、郝家胜、郑亚莉、李曙光、陈路锋6名专任教师构成的稳定专业化教学团队,构建起分工明确、协同共进的课程建设体系。

课程组老师在教学研讨中

十年深耕路上,课程始终紧跟人工智能行业前沿技术迭代,持续优化课程体系与教学内容:课程名称由传统的“模式识别”迭代升级为“模式识别与机器学习”,与时俱进新增深度学习、强化学习、高斯混合模型等前沿核心内容,补齐新时代AI领域知识短板。

同时,课程动态优化教学课时结构,历经48学时扩容至60学时、再优化回归48学时的精准调整,逐步压缩固化的线下理论讲授时长,为学生自主探究、课堂研讨、科研实践释放充足空间,彻底打破传统工科研课“重灌输、轻探究”的弊端。

凭借扎实的课程建设、优异的教学成效与良好的育人口碑,课程斩获2021年度校研究生教学优秀奖;凡时财教授获评学校第五届“我最喜爱的老师”,团队成员郝家胜牵头的“机器学习”课程同步入选校级研究生精品课程,形成多课联动、协同提质的精品课程群建设新格局。

破局:让抽象算法落地的教学革新

传统模式识别教学充斥着贝叶斯决策、拉格朗日乘子、高维空间等晦涩理论,学生未入门便心生畏难情绪。凡时财团队以“所见即所得”为改革突破口,重构教学逻辑与实践体系,彻底打通抽象理论与现实应用的壁垒。

团队锚定图像作为核心教学载体,依托自身计算机视觉科研优势搭建经典案例库,将贝叶斯图像分割、SVM人脸分类等知识点嵌入真实图像任务。讲解特征提取时,不再单纯板书数学变换,而是以人脸、猫狗图像为切入点,引导学生自主识别五官、轮廓差异,反向推导机器像素化提取的底层逻辑。跳出公开数据集局限,团队还收集全班学生身高、体重、50米短跑成绩等“贴身数据”,带领学生训练分类器实现性别判别,让原本枯燥的模型边界逻辑转化为可感知的生活规律,消解了数学推导带来的心理门槛。

针对研究生专业背景参差、编程能力不一的痛点,课程独创“分层组合式作业”与“积木式实验”两大特色实践模式:作业层面允许学生自主选用Python或Matlab编程语言,以小组形式拆分任务、深耕擅长模块,报告重点深挖所选内容的分析逻辑,兼顾零基础学生与科研能力突出学生的成长需求;在实验层面构建前后迭代的关联体系,基于前序算法结果叠加新模型,通过同一数据集下的多算法效果对比,直观呈现不同模型的精度差异与适用场景,实现循序渐进的能力训练。

团队打破教师单一主导的授课模式,构建“师生双主体”的教学格局:课前发布学习资料引导预习铺垫,为课堂发言筑牢知识基础;开课头两周专门设置破冰环节,包容错误回答、鼓励开放性表达,以平时分激励机制引导学生主动参与;鼓励学生在班级群公开提问,让一人的困惑带动全班共同探讨。受海外高校课堂交流氛围启发,团队还持续优化课堂互动设计,逐步形成了“学生抢着发言”的独特课堂生态,让研究生从被动听课者转变为主动探究者。

润心:融家国与人文的价值引领

在凡时财看来,研究生教育既要教技术,更要立人格。课程团队坚持“如盐在水”的思政融入理念,定期开展思政专题研讨会,集体打磨知识点中的价值引领点,设置“育德效果”观测点,将思维塑造、家国情怀、人文哲思自然嵌入专业教学,实现知识传授与价值引领同频共振。

课程结课合影

讲授最小风险贝叶斯决策时,团队对比“最小错误率”与“最小风险”两种决策逻辑,结合决策背后的代价权衡与全局视角,引导学生理解极端策略的底层逻辑与历史局限,树立辩证看待问题的大局观,摒弃非黑即白的极端思维。讲解决策树、特征选择等内容时,融入“抓主要矛盾”“透过现象看本质”的哲学思考;以“作业全对但考试不会举一反三”的现象类比算法“过拟合”问题,用“三个臭皮匠顶个诸葛亮”的俗语解读Adaboost集成算法的核心思想,让学生在专业学习中同步收获人文启迪与思维升级。

课程开篇即融入科教兴国战略与《新一代人工智能发展规划》相关内容,点明模式识别技术对国家发展的战略价值;梳理学科发展脉络时,专题介绍傅京孙、黄煦涛等华人学者的开拓性贡献,以及当下国际顶会中日益增长的中国学术力量,增强学生的学科自信与民族自豪感。直面海外高端算力技术封锁现状,课程引入华为昇腾国产算力平台配套实验,让学生在代码迁移、调试、优化的全过程中,真切体会核心软硬件自主可控的现实难度与战略意义,打破“科学无国界”的片面认知。这种沉浸式的价值引导正在悄然改变学生的职业选择,近年来投身国家重点科研院所就业的学生比例逐年提升。

团队结合课程内容引入相关AI应用案例,讲解人工智能在基因测序、流行病分析中的支撑作用,引导学生理解科技向善的现实意义;围绕“双一流高校学子如何应对人工智能技术浪潮”设置讨论议题,鼓励学生将个人研究方向与国家需求、行业发展相结合,树立投身人工智能核心技术攻关的使命意识,真正实现“授业”与“传道”的有机统一。

向新:适配AI时代的育人探索

2026年,生成式AI已能一键生成代码、调优参数、输出完整实验报告。面对技术浪潮的冲击,凡时财团队选择主动拥抱而非简单禁止,以考核体系重构、教学模式迭代回应时代挑战。

学生在课堂上作分享汇报

课程调整总成绩构成,课堂互动、话题讨论、大作业深度分析报告成为考核核心。团队明确“允许用AI、禁止只交代码”的规则,学生可借助AI辅助编程,但必须在报告中完整剖析模型优劣、自主提炼创新点、排查AI生成代码的逻辑漏洞,考核重心彻底从“代码实现能力”转向“逻辑理解与科研思辨能力”。针对AI可能加剧的学习两极分化风险,团队通过现场答辩、随机提问、成果汇报等方式倒逼学生深度思考,既鼓励自驱力强的学生借助AI拓宽研究边界,也避免惰性学生完全依赖工具敷衍学习,确保学生夯实底层理论功底,拥有辨别AI输出对错、自主优化算法的核心素养。

秉持“尝试—反馈—优化”的务实态度,团队不断推进课程建设:曾自主研发“模式识别通用分析平台”,方便学生快速调用、对比各类;后依托学校官方智慧课堂与自建慕课资源推进混合式教学改革。目前课程正推进线上线下融合教学模式,将基础知识点迁移至线上供学生自主学习,配套线上测验、模拟考核夯实学习效果,线下课堂则全部留给案例研讨、问题答疑、成果汇报,最大化师生深度互动的时间。

截至目前,团队已发表《人工智能普及下的“模式识别”课程教学研究与实践》等教学改革论文,形成了可复制、可推广的教学成果。

十年课堂耕耘,课程收获了一届届学子发自内心的认可。助教连鹏隆见证了学生思维的转变:大家不再满足于“跑通代码”,开始深入思考模型选型逻辑、实验结果规律,数据分析与科研问题意识得到系统性提升;在校学生罗俣杰用一个“值”字概括课程收获,坦言老师细致的课堂讲解总能精准补齐知识盲区;已赴浙江大学攻读博士的吕青松则表示,课堂上的思维训练与表达锻炼,为他后续的科研深造打下了坚实基础。

展望未来,凡时财计划进一步推进课程的线上线下混合式教学改革,借助学校智慧课堂平台的大模型能力,将部分知识点迁移至线上供学生自主学习,腾出更多线下课堂时间用于深度互动与案例分析。同时,课程组将继续跟踪前沿研究进展,持续提升研究生的创新应用能力。

从公式推导到AI重塑,这条路他走了十年。下一个十年,他还会继续走下去——步履不停。凡时财相信,教室里仍然需要一个人,问出那个AI不会问的问题:“你觉得呢?”



编辑:罗莎  /   审核:王晓刚  /   发布:张凤寒