人工智能導(dǎo)論融入思政元素的教學(xué)改革策略研究

吳戀 陳思思 崔忠偉 王晴晴

關(guān)鍵詞：人工智能；人工智能導(dǎo)論；課程思政；教學(xué)改革

0 引言

大學(xué)是學(xué)生從校園走向社會(huì)的一個(gè)非常重要的過(guò)渡場(chǎng)所，在此期間對(duì)大學(xué)生傳授知識(shí)的同時(shí)能及時(shí)融入思想政治教育是非常有必要的。習(xí)近平總書(shū)記在思想政治工作關(guān)系中強(qiáng)調(diào)道，高校培育什么樣的人、如何培養(yǎng)人，這是一個(gè)根本性的問(wèn)題。要堅(jiān)持以人為本，把思想政治工作貫穿到整個(gè)教與學(xué)的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)人的全面培養(yǎng)[1-2]。課程思政教學(xué)改革的關(guān)鍵是結(jié)合專(zhuān)業(yè)課的特點(diǎn)、思維方法來(lái)融合其中有價(jià)值的思政元素，使專(zhuān)業(yè)課程能夠與思政課共同發(fā)揮育人作用[3-4]。

人工智能技術(shù)是當(dāng)今社會(huì)的熱潮，正快速改變?nèi)藗兊纳?，帶?lái)各種便利[5-6]。然而，技術(shù)是一把雙刃劍，可以造福人類(lèi)也可以具有極大的破壞性。因此，在培養(yǎng)人工智能專(zhuān)業(yè)的學(xué)生時(shí)，倫理道德的學(xué)習(xí)尤為重要，在課程的教學(xué)中加入思政元素對(duì)培養(yǎng)學(xué)生正確價(jià)值觀、愛(ài)國(guó)情懷、社會(huì)責(zé)任意識(shí)也尤為重要。人工智能導(dǎo)論作為人工智能專(zhuān)業(yè)的入門(mén)引導(dǎo)性課程，更應(yīng)該在一開(kāi)始就給學(xué)習(xí)這個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生樹(shù)立正確價(jià)值觀、愛(ài)國(guó)情懷和社會(huì)責(zé)任感，這對(duì)學(xué)生培養(yǎng)具有重要意義。

1 人工智能導(dǎo)論課程特點(diǎn)及融入思政的意義

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等許多先進(jìn)新型技術(shù)的不斷發(fā)展，也推進(jìn)了人工智能技術(shù)的高速發(fā)展，人工智能專(zhuān)業(yè)也加入到了本科專(zhuān)業(yè)名單中且受到了各高校的高度重視。人工智能導(dǎo)論是人工智能專(zhuān)業(yè)技術(shù)的入門(mén)引導(dǎo)性課程，其課程內(nèi)容是人工智能專(zhuān)業(yè)知識(shí)的整體梳理，包含了人工智能技術(shù)的各個(gè)方面，內(nèi)容較多較廣，但是不要求細(xì)化深度講解。該課程主要目的是給人工智能專(zhuān)業(yè)的學(xué)生先總體性、引導(dǎo)性地了解人工智能的技術(shù)領(lǐng)域、應(yīng)用領(lǐng)域等各方面，以概述性的宏觀講解為主。該課程作為人工智能技術(shù)的開(kāi)篇課程、作為人工智能技術(shù)宏觀全面的課程，如果在一開(kāi)始就能融入思政元素給學(xué)生植入正確的價(jià)值觀、愛(ài)國(guó)情懷、社會(huì)責(zé)任意識(shí)的引導(dǎo)，這對(duì)學(xué)生后續(xù)的培養(yǎng)具有非常重要的鋪墊意義。學(xué)生不僅對(duì)自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)記得更加牢固，并且能具有較高政治思想覺(jué)悟，這具有非常重要的意義。同時(shí)，“工匠精神”要求的是有責(zé)任、有擔(dān)當(dāng)、誠(chéng)信友善，在這門(mén)課程中融入思政元素能讓“新工科”專(zhuān)業(yè)下的學(xué)生對(duì)“工匠精神”理解得更透徹。

黨的十八大以來(lái)，習(xí)近平總書(shū)記在多個(gè)場(chǎng)合和多個(gè)講話中都有強(qiáng)調(diào)思政課與創(chuàng)新技術(shù)結(jié)合的重要意義。如果說(shuō)高校是培育人才的主要陣地，那么課程思政就是塑造優(yōu)秀人才思想的主戰(zhàn)場(chǎng)[7]。因此，各高校都應(yīng)該把“課堂思政”擺在重要的地位，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)也理解其中內(nèi)涵的重要思想，這樣才能培養(yǎng)出高質(zhì)量、高素質(zhì)的人工智能專(zhuān)業(yè)人才[8-9]。課程中融入思政，這有助于為社會(huì)培養(yǎng)出素質(zhì)和技術(shù)并重的全面型人才。

2 人工智能導(dǎo)論融入“思政元素”的總體教學(xué)架構(gòu)

人工智能課程的課程體系是理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方案，在教學(xué)的過(guò)程中需要根據(jù)課程性質(zhì)建立不同的教學(xué)手段。課堂是老師和同學(xué)交流的主要手段和方式之一，因此，老師可以在授課的過(guò)程中潛移默化地加入思政元素，以此來(lái)提高學(xué)生的思政素養(yǎng)。但是如何加入思政元素是一個(gè)值得思考的問(wèn)題，加入的方式方法同學(xué)們是否喜歡，是否接受等。人工智能導(dǎo)論作為人工智能專(zhuān)業(yè)的必修課程，將思政元素加入此課程中來(lái)，必將培養(yǎng)學(xué)生在專(zhuān)業(yè)課程和研究方面有更高的思想素養(yǎng)。將思政元素融入教學(xué)，其一是在理論課教學(xué)的過(guò)程中循序漸進(jìn)地引導(dǎo)和給學(xué)生講述人工智能技術(shù)能夠?yàn)樯鐣?huì)和國(guó)家所作出的貢獻(xiàn)；其二是在實(shí)踐的教學(xué)中，教會(huì)學(xué)生如何通過(guò)人工智能的技術(shù)手段在未來(lái)的工作中正確且道德的開(kāi)發(fā)智能化產(chǎn)品。如圖1所示，為本文設(shè)計(jì)的教學(xué)架構(gòu)[10-12]。

如圖1所示，在人工智能導(dǎo)論的教學(xué)中，其教學(xué)方式設(shè)計(jì)為五種教學(xué)方式（案例教學(xué)、問(wèn)題討論、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、社會(huì)調(diào)研、啟發(fā)感悟）混合使用，在這五種教學(xué)方式的教學(xué)過(guò)程中，融入上圖右側(cè)的這五個(gè)方面的思政元素。圍繞這五個(gè)方面的思政元素，挖掘人工智能導(dǎo)論課程知識(shí)點(diǎn)中蘊(yùn)含的思政內(nèi)容，將相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容與思政元素融合講解。教師通過(guò)多樣化的教學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)和完成思政元素與教學(xué)內(nèi)容的交融，這樣不僅提高課堂的效率而且也讓思政元素與專(zhuān)業(yè)課程充分且有效地融為一體。該教學(xué)方法能夠使得學(xué)生在未來(lái)的工作中具有較高的職業(yè)素養(yǎng)和技術(shù)規(guī)范。此外，在教學(xué)中還需加入建立團(tuán)隊(duì)的形式，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和熟知未來(lái)工作中團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要，傳輸嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、愛(ài)護(hù)工作和保守工作秘密等崇高的職業(yè)道德，以此達(dá)到寓教于學(xué)的良好學(xué)習(xí)效果。

3 人工智能導(dǎo)論融入“思政元素”的教學(xué)案例

3.1“人工智能應(yīng)用領(lǐng)域”中蘊(yùn)含的思政教育

“智慧城市”是城市數(shù)字化向更高層次的發(fā)展，核心是體現(xiàn)以人為本、智能運(yùn)行的理念，利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)全面感知城市的運(yùn)行狀態(tài)，從而提高人與物、物與物之間交互的明確性、靈活性、執(zhí)行效率與響應(yīng)速度；運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)，來(lái)使城市得到智慧式管理和運(yùn)行，從而進(jìn)一步為生活在城市中的人們創(chuàng)造出更美好的生活，促進(jìn)城市的和諧與穩(wěn)步發(fā)展。通過(guò)對(duì)“智慧城市”這一技術(shù)的開(kāi)發(fā)運(yùn)用，可以讓學(xué)生明白：科技是第一生產(chǎn)力，要努力學(xué)習(xí)技術(shù)為社會(huì)發(fā)展作貢獻(xiàn)。此外，強(qiáng)調(diào)人工智能道德規(guī)范和職業(yè)道德。在當(dāng)今的社會(huì)背景之下，人工智能技術(shù)的運(yùn)用影響著一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力，有著舉足輕重的力量。青少年是社會(huì)的接班人，是實(shí)現(xiàn)偉大民族振興的力量源泉。而學(xué)習(xí)人工智能專(zhuān)業(yè)的學(xué)生身上的擔(dān)子更重，你們?cè)趧?chuàng)造智能化新時(shí)代，是智能時(shí)代的實(shí)踐者和生產(chǎn)者，任重而道遠(yuǎn)。要將所學(xué)的技術(shù)用在正道上，去造福人類(lèi)、改善提高人們的生活，為社會(huì)作出你們的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)你們的價(jià)值，切勿技術(shù)濫用。

3.2“深度學(xué)習(xí)”中蘊(yùn)含的思政教育內(nèi)容

“深度學(xué)習(xí)”屬于機(jī)器學(xué)習(xí)的范疇，但是深度學(xué)習(xí)方法與傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法存在必然的差別，它不需要人工設(shè)計(jì)具體提取哪些特征，而是可以自動(dòng)提取特征并獲得優(yōu)異的效果。深度學(xué)習(xí)已成為當(dāng)前十分熱門(mén)的技術(shù)，從結(jié)果來(lái)看，深度學(xué)習(xí)的表現(xiàn)非常好，它的學(xué)習(xí)能力非常強(qiáng)、覆蓋范圍廣、適應(yīng)性好、可移植性好，但深度學(xué)習(xí)模型的良好性能效果需要大量的數(shù)據(jù)對(duì)模型訓(xùn)練，深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)到能力又作用于數(shù)據(jù)。沒(méi)有數(shù)據(jù)，那么這些算法模型毫無(wú)意義。這猶如中國(guó)共產(chǎn)黨不能脫離群眾，黨員同志們要以群眾為中心，一切為了群眾，從群眾中來(lái)到群眾中去，秉持全心全意為人民服務(wù)的宗旨；群眾要擁護(hù)黨、擁護(hù)黨的綱領(lǐng)，團(tuán)結(jié)一致實(shí)現(xiàn)國(guó)家的繁榮昌盛。

3.3“KNN”算法中蘊(yùn)含的思政教育

最近鄰算法KNN（k-Nearest Neighbor） 是數(shù)據(jù)挖掘中比較常用的分類(lèi)算法，可以解決分類(lèi)或者回歸問(wèn)題，屬于監(jiān)督學(xué)習(xí)中分類(lèi)方法中的一種。它簡(jiǎn)單易用，模型訓(xùn)練速度快，預(yù)測(cè)效果好，對(duì)異常值不敏感。在決議和決定樣本類(lèi)別時(shí)，僅參考樣本四周的鄰居k樣本所屬的類(lèi)別。如果元素空間中最相似（即最接近）的k個(gè)樣本中的大多數(shù)樣本屬于某一類(lèi)別，那么該樣本也屬于該類(lèi)別。k通常是一個(gè)不大于20的整數(shù)，KNN 算法的結(jié)果在很大程度上取決于k 的選擇。KNN算法體現(xiàn)了同類(lèi)相聚的特點(diǎn)，事物按照其種類(lèi)而聚集到一起，這就猶如社會(huì)生活中“物以類(lèi)聚，人與群分”的哲理，同學(xué)們應(yīng)該多跟好的、積極向上的同學(xué)靠近，多受到積極向上的激勵(lì)，爭(zhēng)取越來(lái)越靠近優(yōu)秀的類(lèi)別，以至于被歸屬為優(yōu)秀的類(lèi)別。此外，KNN算法也隱含了“少數(shù)服從多數(shù)”的一個(gè)道理，當(dāng)個(gè)人意愿與多數(shù)人意愿違背時(shí)、個(gè)人利益與人民利益沖突時(shí)，應(yīng)放棄個(gè)人私利，舍小我完成大我，這才能使整個(gè)團(tuán)體向著正確的方向前進(jìn)，使整個(gè)國(guó)家發(fā)展得更好。

3.4“強(qiáng)化學(xué)習(xí)”中蘊(yùn)含的思政教育

“強(qiáng)化學(xué)習(xí)”又稱(chēng)為獎(jiǎng)勵(lì)學(xué)習(xí)，是指從環(huán)境狀態(tài)到行為映射的學(xué)習(xí)，以使系統(tǒng)行為從環(huán)境中獲得的累積獎(jiǎng)勵(lì)值最大的一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法，強(qiáng)化學(xué)習(xí)系統(tǒng)一般包括四個(gè)要素：策略、獎(jiǎng)勵(lì)、價(jià)值以及環(huán)境或者說(shuō)是模型。

1） 策略（Policy） ：定義了智能體對(duì)于給定狀態(tài)所做出的行為，換句話說(shuō)，就是一個(gè)從狀態(tài)到行為的映射，而策略本身可以是具體的映射也可以是隨機(jī)的分布。

2） 獎(jiǎng)勵(lì)（Reward） ：獎(jiǎng)勵(lì)信號(hào)定義了強(qiáng)化學(xué)習(xí)問(wèn)題的目標(biāo)，在每個(gè)時(shí)間步驟內(nèi)，環(huán)境向強(qiáng)化學(xué)習(xí)發(fā)出的標(biāo)量值即為獎(jiǎng)勵(lì)，它能定義智能體表現(xiàn)好壞，類(lèi)似人類(lèi)感受到快樂(lè)或是痛苦。

3） 環(huán)境（Environment） ：它是對(duì)環(huán)境的模擬，當(dāng)給出了狀態(tài)與行為后，有了模型我們就可以預(yù)測(cè)接下來(lái)的狀態(tài)和對(duì)應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)。

4） 價(jià)值（Value） ：可以說(shuō)是價(jià)值函數(shù)，它與獎(jiǎng)勵(lì)的即時(shí)性不同，價(jià)值函數(shù)是對(duì)長(zhǎng)期收益的衡量和對(duì)未來(lái)獎(jiǎng)勵(lì)的預(yù)測(cè)，它可以評(píng)估狀態(tài)的好壞，并且價(jià)值函數(shù)的計(jì)算需要對(duì)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移進(jìn)行分析。

通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)，智能體可以清楚地知道它處于什么樣的狀態(tài)下應(yīng)該采取什么樣的行動(dòng)來(lái)獲得最高的回報(bào)。通常基于環(huán)境提供的信息，錯(cuò)誤不斷被喚醒，從而不斷調(diào)整狀態(tài)，以獲得最大的策略或最大的優(yōu)惠獎(jiǎng)勵(lì)。其過(guò)程圖如圖2所示：

由強(qiáng)化學(xué)習(xí)可以了解到：在學(xué)習(xí)或創(chuàng)新過(guò)程中，我們要學(xué)會(huì)根據(jù)外界的環(huán)境因素的改變而作出相應(yīng)的改變，遇到艱難險(xiǎn)阻時(shí)不要?dú)怵H，反反復(fù)復(fù)地嘗試各種方法來(lái)創(chuàng)造出最大的獎(jiǎng)勵(lì)值。這就如同我們偉大的中國(guó)共產(chǎn)黨，不畏困難、不畏艱辛、敏銳洞悉、開(kāi)拓探索，帶領(lǐng)人民取得了抗戰(zhàn)勝利、帶領(lǐng)人民過(guò)上了今天的美好生活！

4 結(jié)束語(yǔ)

思政元素融入高校專(zhuān)業(yè)課堂是有必要、有意義的，是一種新型教學(xué)手段和方法，是科學(xué)發(fā)展觀和社會(huì)主義核心價(jià)值觀的必然要求。通過(guò)教學(xué)內(nèi)容與思政元素的融合模式，很多學(xué)生能夠切實(shí)地感受有意義的育人思政元素，對(duì)學(xué)生的身心發(fā)展有了一個(gè)很好的引導(dǎo)作用，讓廣大學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、道德情懷、為人處世方面都得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。更重要的是學(xué)生們更明確了自己的職業(yè)理想，能夠切實(shí)地感受課程中積極向上的育人元素，這對(duì)弘揚(yáng)社會(huì)主義核心價(jià)值觀有重要的影響作用，讓學(xué)生的德、智、體、美、勞都得到全方位的發(fā)展。