“一生二，二生三，三生萬物。”通過短短一句話，老子表達了一種從簡單到復雜、從少到多的衍生和變化的思想，也展現(xiàn)了我國古代先賢對宇宙萬物生成和發(fā)展規(guī)律的深刻理解。文泉在“統(tǒng)計學習理論及應(yīng)用”這一課程中，靈活應(yīng)用了組合與拆解原理這一思想?！爱斎?，我們不僅要能看到‘一生二’，也要必須能借助逆向思維，認識到二可以由兩個一構(gòu)成，或換個角度看，由1.5和0.5構(gòu)成，更或者由1乘以2構(gòu)成?！?
該課程重點闡釋了運用統(tǒng)計方法進行機器學習的理論和方法，在計算機和人工智能領(lǐng)域具有重要地位。在授課形式方面，課程組高度重視對學生綜合能力的全面培養(yǎng)。在研究生院和計算機學院的大力支持下，積極建設(shè)精品課程，打造慕課資源，推行小班研討式教學以及全英文等多樣化的教學形式，以增強學生在未來工作和科研中的硬實力與軟實力。
“統(tǒng)計學習理論及應(yīng)用”課程負責人、計算機科學與工程學院文泉副教授
課程建設(shè)：持續(xù)精進課程內(nèi)容，全力保證教學質(zhì)量
為了讓計算機及人工智能相關(guān)專業(yè)的學生筑牢扎實的統(tǒng)計機器學習理論根基，具備較高的統(tǒng)計機器學習理論水平與科研實踐能力，擁有成為國際一流統(tǒng)計機器學習科研人才的良好綜合素質(zhì)，由計算機學院副教授文泉牽頭開設(shè)了這一學位課程。
作為計算機相關(guān)專業(yè)博士研究生的必修課程，該課程兼具極高的理論學術(shù)價值與強烈的工程應(yīng)用背景。在課程負責人文泉的眼中，該課程內(nèi)容以具體問題或?qū)嵗秊榍腥朦c，由淺入深地闡明思路，對算法的數(shù)學推導與證明進行了詳細論述，同時列舉實際應(yīng)用案例加以佐證。“這門課程能夠有效助力學生深刻領(lǐng)會和掌握統(tǒng)計學習理論的數(shù)學本質(zhì)與應(yīng)用方法，培養(yǎng)理論與實際相結(jié)合的能力，進而在科研實踐中靈活運用。”
課程十分重視教學內(nèi)容的基礎(chǔ)與前沿、先修與后修等銜接關(guān)系，設(shè)置了科學合理的教學安排。它將機器學習的基礎(chǔ)與前沿相結(jié)合，基礎(chǔ)部分以回歸模型、感知機模型、支持向量機模型、數(shù)據(jù)表示-含參模型、數(shù)據(jù)表示-不含參模型為核心，扎實筑牢線性代數(shù)、概率論、凸優(yōu)化、核技巧、對偶問題、收斂性等機器學習的基礎(chǔ)理論。前沿部分以深度學習（多層感知機）、集成學習、非監(jiān)督學習、課堂報告等為核心，凸顯了誤差反向傳播、加法模型、矩陣分解、研究熱點等機器學習的前沿理論和方法。與此同時，課程還通過設(shè)置理論與實踐緊密結(jié)合的項目制作業(yè)任務(wù)，全力培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新意識和實踐能力。
課程建設(shè)的另一個特色，體現(xiàn)在其先進的教學模式上。在教學方面，課程實施了小班研討式、案例教學式、以及“翻轉(zhuǎn)課堂”等師生交互性強的教學方法；在考核方面，課程提高了過程考核成績的占比，并始終按照專業(yè)培養(yǎng)方案的要求進行及時調(diào)整和優(yōu)化。此外，線上與線下相結(jié)合也是課程的一大亮點。課程積極開展了將網(wǎng)絡(luò)教學與傳統(tǒng)課堂教學相結(jié)合的混合式教學模式，有效地調(diào)動了研究生學習的參與度，激發(fā)了研究生的學習和研究興趣，培養(yǎng)了研究生的自主深度學習能力和獨立思考能力。
為了達到理想的教學水平、創(chuàng)造更優(yōu)的課堂效果，本課程組還配備了一支科研與教學經(jīng)歷豐富的教師隊伍，其三位主要成員：楊國武老師、陳娟老師、文泉老師，均擁有國外博士學位和高級職稱，且承擔了五年以上的本課程教學任務(wù)。教師隊伍師資穩(wěn)定，梯隊構(gòu)建合理；團隊成員充分勝任課程所對應(yīng)的各項教學目標和任務(wù)，教學水平顯著，教學成效斐然。此外，課程組選拔研究方向為機器學習的博士研究生擔任助教，充分發(fā)揮助教隊伍對課程教學和建設(shè)的輔助作用，從而顯著提升精品課程的教學質(zhì)量。
課程特色：強力注重知識關(guān)聯(lián)，積極緊跟科技前沿
該課程內(nèi)容所涉及的知識點多面廣，涵蓋了概率論、統(tǒng)計學、信息論、計算理論、最優(yōu)化理論和計算機科學等基礎(chǔ)學科。為了在授課中實現(xiàn)化繁為簡、深入淺出，文泉將關(guān)鍵知識點的講授拆解為如下三個主要環(huán)節(jié)：知識點所要解決的問題是什么？如何解決這一問題？以及為什么能夠如此解決？
文泉副教授接受采訪談?wù)n程特色
“如果僅按照現(xiàn)有國內(nèi)外優(yōu)秀教材和參考書中內(nèi)容的組織和呈現(xiàn)方式，只停留在課程所涉及的知識點層面進行講解的話，課程的知識點間將會彼此孤立，學生便會只見樹木不見森林，課程的知識體系也會顯得零亂，直接影響授課效果。因此，在多年的教學中，我們對處于課程知識點上層的、具有共性的邏輯思維方法進行了持續(xù)的探索、歸納和提煉，進而對授課的內(nèi)容和形式不斷進行改進?！痹谖娜磥恚挥嘘U明知識點之間內(nèi)在的聯(lián)系，才能在教學中由點及面，將課程內(nèi)容系統(tǒng)、完整地傳授給學生。
文泉認為，各類研究共有的關(guān)鍵特征之一，就在于探索并利用不同條件下事物之間的聯(lián)系，并以此來認識和改造世界；學科之間的差異，主要體現(xiàn)在所研究的事物和條件的不同，而共性在于對事物之間聯(lián)系的抽象描述。因此，課程組在講授知識時，注重體現(xiàn)以下兩個方面：一是借助系統(tǒng)思維，將復雜問題拆解為簡單問題，把知識講得簡單、明晰；二是把有關(guān)復雜問題拆解為簡單問題的方法，以及有關(guān)簡單問題組合為復雜問題的方法，講得深刻、普遍。
研究生課程注重“產(chǎn)、學、研”三者的關(guān)聯(lián)和有機結(jié)合，《統(tǒng)計學習理論及應(yīng)用》正充分彰顯了這一點。課程組布置了一類兼具實踐性、拓展性和研究性的綜合類課堂作業(yè)，以及包含“實踐方案”和“實驗結(jié)果演示”這兩個要素的“挑戰(zhàn)性項目”環(huán)節(jié)。實踐方案是挑戰(zhàn)的成果展現(xiàn)，實驗結(jié)果的演示既涵蓋了實驗的理論基礎(chǔ)、算法設(shè)計及編程實現(xiàn)的過程，也包含了實踐環(huán)節(jié)中遇到的問題以及所采取的解決方案。
為了接軌統(tǒng)計學習領(lǐng)域的研究前沿以及提升國際交流，課程采用了全英文教學方式?！坝嬎銠C領(lǐng)域的相關(guān)雜志、國際會議及理論術(shù)語大多數(shù)都采用英文。如今的學生，既要研讀英文文獻，汲取知識養(yǎng)分；也要深耕英文寫作，展現(xiàn)思想風采；還要積極參加各類國際會議和學術(shù)交流，拓寬學術(shù)視野?！蔽娜J為，在課程中營造全英文教學氛圍，一方面能夠促使學生主動適應(yīng)英文聽說讀寫的學術(shù)環(huán)境，提升學生的科技英語交流水平；另一方面，也能有效培養(yǎng)研究生的科研素養(yǎng)、敏銳思維和國際化能力。
未來，課程組將借助通用大模型，以計算機專業(yè)知識圖譜為基礎(chǔ)，構(gòu)建基于本課程知識圖譜的專有大模型，利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)規(guī)?；逃碌膫€性化課程教學。
教學成果：充分激發(fā)學生興趣，著力營造活躍氛圍
對于任何一門課程來說，學生的反饋對提升課程的教學質(zhì)量具有至關(guān)重要的作用。因此，在《統(tǒng)計學習理論及應(yīng)用》課程建設(shè)過程中，課程組也始終將提升學生的體驗感置于重要位置?！霸谡n堂教學過程中，學生是中心，教師只是起到指導學生學習的作用?！?
這門課程面向全校學生，包括留學生和具有推免資格的本科生。選課學生背景和基礎(chǔ)參差不齊，呈現(xiàn)出眾口難調(diào)的局面，這給授課的內(nèi)容和方式帶來了極大的挑戰(zhàn)。針對這種現(xiàn)狀，課程組著重對授課內(nèi)容和方式進行持續(xù)動態(tài)調(diào)整。
為了使不同背景、不同基礎(chǔ)的同學都能適應(yīng)課程節(jié)奏，課程組將教學內(nèi)容分為基礎(chǔ)、進階和高級等三個不同層次。對于基礎(chǔ)較為薄弱的學生，著重講解基礎(chǔ)知識和核心概念，確保他們能夠跟得上課程的基本要求；對于基礎(chǔ)較好的學生，則適時提供更為深入、更具拓展性的內(nèi)容，以滿足他們的求知欲。課程組開設(shè)了兩個在知識點上有不同側(cè)重的教學班，供學生們進行個性化選擇。同時，針對部分學生缺乏某些關(guān)鍵前置知識的情況，課程組在主要的教學環(huán)節(jié)都會補充必要的預(yù)備知識講解。例如本課程的第二章對線性代數(shù)和概率論知識的回顧，以及第五章涉及的凸優(yōu)化內(nèi)容。
除了課堂講授內(nèi)容之外，課程組還為學生提供了豐富的在線課程、學習文檔、視頻教程等電子資源，使得學生可以依據(jù)自身的情況自主選擇學習。除此之外，課程組也建設(shè)了專門的課程網(wǎng)站，讓學有余力同學可以借助網(wǎng)站提前預(yù)習課程內(nèi)容。
針對學生存在的個性化問題，課程組會展開個別輔導。對于基礎(chǔ)薄弱的學生，會更多地指出問題所在，并給予詳細的改進建議；對于基礎(chǔ)較好的學生，則會鼓勵他們進行自我反思和進一步拓展。“我們對研究生的期望是個性化的。學生如果能在課程結(jié)束后，感覺自己比課程開始時得到了較大的提高，那么課程目的就達成了?！笨粗瑢W們都取得了不同程度的進步，文泉深感欣慰。
計算機學院2021級博士研究生毛培力選修完這門課程，表示在統(tǒng)計學習領(lǐng)域收獲了寶貴的知識和實踐經(jīng)驗。“課程不僅讓我掌握了大量的專業(yè)知識和技能，更重要的是，它讓我認識到統(tǒng)計學習在現(xiàn)代數(shù)據(jù)驅(qū)動社會中的核心地位，激發(fā)了我對這一領(lǐng)域深入研究和探索的興趣。文泉老師的悉心教導和鼓勵是我取得這些收獲的重要因素。未來，我將繼續(xù)關(guān)注這一領(lǐng)域的發(fā)展，不斷學習和應(yīng)用新的統(tǒng)計學習方法，以應(yīng)對越來越復雜的數(shù)據(jù)分析挑戰(zhàn)。感謝文泉老師的指導和支持，使我能夠有了堅實的統(tǒng)計學習理論基礎(chǔ)?！?
思政教育：巧妙取用先賢哲思，深化學子家國情懷
作為一門與當今計算機科學發(fā)展前沿緊密相連的課程，《統(tǒng)計學習理論及應(yīng)用》在課程內(nèi)容上展望未來，在教學方法上借鑒了優(yōu)秀哲學思想。在知識點的講解方面，文泉強調(diào)了在《道德經(jīng)》和唯物辯證法中都所有體現(xiàn)的“拆解”與“組合”思想?！耙朴陟`活運用拆解和組合的思想，將系統(tǒng)思維、邏輯思維與計算思維有機結(jié)合，去認識、理解和解決問題，實現(xiàn)萬物互聯(lián)?！蔽娜J為，借助古今的一些優(yōu)秀哲學思想，通過歸納、比較、總結(jié)、分析所學知識與理論，構(gòu)建不同知識和理論之間的聯(lián)系，實現(xiàn)相互借鑒、融會貫通、推陳出新，能更加堅定學生們的文化自信和理論自信。
文泉在備課過程中，注重將課程思政內(nèi)容充分融入課堂教學環(huán)節(jié)
在學生的論文報告和研討環(huán)節(jié)，文泉鼓勵學生將課程內(nèi)容結(jié)合大模型技術(shù)和量子信息技術(shù)等專業(yè)前沿進行交流和探討，并且特別強調(diào)學生結(jié)合拆解和組合思想展開分析與研討。只有這樣，才能在有限的報告研討時間里，避免過度糾結(jié)于于具體的技術(shù)細節(jié)，從而使大家能在更高的思想層面上更為有效地激發(fā)靈感和碰撞思想。
計算機學院2023級碩士研究生趙怡浪在研一上學期選修了這門課程，收獲了寶貴的研究方法?！斑@門課是對機器學習方面內(nèi)容的介紹，內(nèi)容包羅萬象，也有相關(guān)的課程項目來將理論付諸實踐。在課堂知識之外，老師還提到了分別從全局和局部去看待問題的分析方法。從全局角度看待問題把握問題的整體難度和解決方向，從局部看待問題可以切實地解決問題。將整個問題分解成小問題來進行解決，抓住主要矛盾，是我現(xiàn)在學習中的一大法寶?！?
“為黨育人，為國育才”是高校教育的初心和根本。面向黨和國家需求，培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞挠嬎銠C、人工智能領(lǐng)域高級人才，是該課程教學最根本的目標。文泉在備課過程中，注重在知識講解間隙穿插分享多個與信息行業(yè)密切相關(guān)的思政教學案例，將課程思政內(nèi)容充分地融入進課堂教學環(huán)節(jié)。
在科技發(fā)展日新月異的新時代背景下，課程建設(shè)之路任重而道遠，文泉滿懷期許，盼望同學們在學有所成的同時，積極響應(yīng)國家需求，扎根科學技術(shù)一線，創(chuàng)造自己的人生價值。“科研，最終都應(yīng)當服務(wù)于祖國發(fā)展，服務(wù)于社會生產(chǎn)，服務(wù)于人類福祉。”
