編者按：為貫徹落實全國研究生教育會議精神和《西北工業大學一流研究生人才培養行動計劃》，持續深入樹典型、立標桿、推經驗，總結凝練推廣我校“研究生培養質量提升工程”支持建設項目的好經驗、好做法，發揮優秀項目示范引領和輻射帶動作用，研究生院特推出“研究生培養質量提升”系列文章，以期交流借鑒，共促提升，實現我校研究生教育高水平高質量發展。
隨著計算機技術的迅猛發展，人工智能技術不再局限于圖像處理、自然語言處理、機器人等領域，也被拓展至解決航空領域的復雜問題，在航空、航天設計中極具應用潛力。因此，培養在將來能夠靈活應用機器學習等智能方法的航空專業人才十分關鍵。《機器學習與人工智能》是航空學院開設的面向全校研究生的前沿交叉課程，針對新時代人才培養需求，該課程從“教知識、教技能”為主的傳統課堂轉變為以“鍛煉思維、提高解決問題能力、習得可持續發展的核心素養”為主的新型學習模式，通過設計課程內容、改革教學方式，并構建線上線下統一的教學平臺，提高教學的效果，為研究生教學的模式、方法改革提供新的發展思路。
一、發揮團隊的引領作用
為提升課程的質量，構建了由教授、副教授組成的高水平、專業化的師資團隊，團隊成員均為博士，均有多年豐富的教學經驗。主講教師布樹輝教授主要從事視覺感知、機器學習、圖像處理等方向的研究，曾獲教育部自然科學技術進步獎、吳文俊人工智能科學技術獎、國防科學技術進步獎等。團隊成員李霓教授在美國有豐富的教學和科研經歷，曾擔任美國工作單位校、院教學委員會成員、校教育成效評估委員會成員，有豐富的人才培養經驗；團隊成員李永波副教授、唐小軍副教授，對人工智能方法和應用有較深的研究。團隊緊密配合，充分發揮個人專業所長，為課程高質量建設奠定人員基礎。
二、“三維立體式”人才培養模式
依托《機器學習與人工智能》前沿專業課程的教學實踐活動對航空領域新型人才的培養模式進行了探索，提出可同步提高學生知識能力、學習能力、實踐能力、素質能力的多樣化教學模式與方法，構建了“三維立體式”人才培養模式。“三維”即第一線上自學的知識維度，通過在線教程、視頻等知識學習材料，讓學生通過自主學習掌握基本的知識；第二線下教學能力維度，以能力培養為重，通過教師的反饋、探討提升學生的綜合能力；第三實踐教學的素質維度，以素養提高為要。
所提出的“三維立體”式人才培養模式中，知識要寬度，能力要深度，素質要高度，強調知識、能力、素質三者協調和同步發展。在教學中堅持以學生為中心，實現三個維度——知識維度、能力維度以及素質維度的有機結合。培養模式不僅教會學生前沿知識和應用前沿技術的能力，也注重教會學生運用前沿知識如機器學習的核心思想——“擬合與循環迭代”的思維解決各類問題。從在線知識拓展、實例展示、項目實踐等各個方面引導學生建立“循環迭代”的學習思維，幫助學生在當今信息爆炸時代提高學習新知識的效率。
圖1 “三維立體式”人才培養模式
三、線上、線下三維全方位學習平臺
線上、線下混合教學模式雖然可以提高教育效率，但同時也帶來線上、線下資源難以統一整合、同步更新的問題，線上教學效果難以保障等難題。針對課程內容、作業、報告需要不斷的充實完善，此外學生的作業、報告的在線批閱等等，通過傳統的方式跟新、修改過程繁瑣、時效性低。為提高資源修改、管理的效率，提出使用Git管理在線教程等資源，并使用最新的Jupyter Notebook技術，將理論基礎、編程實現、結果、實驗等統一到一個平臺。以學生的學習成效為中心，實施相應的授課方法和內容，激發學生持續學習的熱情。
圖2 課程線上、線下的教學模式設計
（一）設計并開發了統一的線上教學平臺，依托Gitee平臺建設了遠程師生在線交互平臺，包括前置知識、課程在線電子講義、算法實例、項目練習、擴展知識、遠程作業提交與批改六大模塊，平臺支持遠程下載、多人協作和同步更新。通過此平臺能夠將分散的各種教學資源進行整合，從而有效提升教學的質量。
圖3 《機器學習與人工智能》的在線交互平臺
（二）為方便學生課下預習、復習，以及將高校的教學資源回饋社會，讓更多的人能夠接觸到前沿的課程，線上課程是一個重要的新型授課方式。但是線上授課的教學質量相對難以保障，為方便學生課下繼續學習，本課程團隊制作了在線視頻。課程視頻和課件已在視頻網站和公共慕課平臺上線。視頻地址：https://www.bilibili.com/video/BV1oZ4y1N7ei/
圖4 《機器學習與人工智能》在線視頻
（三）開發并制作線上課件，根據教學內容，制作了在線教學課件。課件采用最新的Juypter Notebook，讓學生更加方便的獲取最新的版本，并支持師生互動。在線課件地址：https://gitee.com/pi-lab/machinelearning_notebook
圖5 《機器學習與人工智能》的在線講義
四、結束語
本課程從當前熱點技術出發，結合國家人才培養需求，針對現有課程存在問題，綜合機器學習理論講解和人工智能應用實踐，采用“理論+實踐”和“線上+線下”相結合的先進模式。課程所講授的人工智能基本理論，培養的分析解決問題能力是我校航空航天類學生必須掌握和具備的能力之一，對提升我校的研究生教學水平起到了積極的作用。
