模式識(shí)別課課程思政案例設(shè)計(jì)研究

文杰　徐勇

摘? 要：結(jié)合課程實(shí)際的課程思政設(shè)計(jì)和實(shí)踐是“全程育人”和“全方位育人”的重要需要。工科專業(yè)課程的課程思政設(shè)計(jì)是一項(xiàng)需要深度思考和精細(xì)化考量的工作?；诒究颇Ｊ阶R(shí)別課程的教學(xué)實(shí)踐，提出擴(kuò)展課程思政核心內(nèi)涵和增強(qiáng)育人實(shí)效的理念，即結(jié)合課程特點(diǎn)在既宣揚(yáng)黨的基本方針政策及成效，又宣講民族智慧、樹(shù)立民族自信的思路下進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。為達(dá)成高“平滑度”的“思政融合”和“寓教于學(xué)”，相應(yīng)課程思政設(shè)計(jì)與課程內(nèi)容本身應(yīng)具有很好的可類比性和哲理脈絡(luò)一致性。該文闡釋模式識(shí)別課程思政設(shè)計(jì)的理念與若干案例，對(duì)一般工科課程開(kāi)展個(gè)性化的思政設(shè)計(jì)具有不錯(cuò)的啟發(fā)與借鑒意義。

關(guān)鍵詞：課程思政；模式識(shí)別課程；思政設(shè)計(jì)；工科課程；思政教育

中圖分類號(hào)：G641? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2023）12-0046-04

Abstract： Actual curriculum based curriculum ideological and political design plays an important role in "full education" and "all-round education". The ideological and political design of engineering professional courses needs in-depth thinking and refined consideration. In the teaching of the pattern recognition course for undergraduate students， the author puts forward the idea of extending the ideological and political connotation of the course and enhancing the effectiveness of education. Combining the characteristics of the course， the authors design the course with the consideration of the following two points： promoting the party's basic policies and effectiveness， and preaching national wisdom and establishing national self-confidence. In order to achieve a high degree of "smoothness" of "ideological and political integration" and realize the "education through learning"， the ideological and political design of the corresponding course and the course content itself should have a good analogy and philosophical consistency. This article explains the concept and several cases of ideological and political design of pattern recognition course， which provides a significant enlightenment and reference for the personalized ideological and political design of some general engineering courses.

Keywords： the ideological and political education in all courses; the course of Pattern Recognition; ideological and political design; engineering course; the ideological and political education

課程思政是新時(shí)期課堂教學(xué)的重要組成部分，對(duì)我們黨在新時(shí)代關(guān)于“培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰(shuí)培養(yǎng)人”這個(gè)根本問(wèn)題具有重要的作用[1-2]。課程思政十分有利于打破思政教師“孤島化”的窘境，具有讓每位教師都參與我國(guó)社會(huì)主義教育“全程育人”“全方位育人”的現(xiàn)實(shí)意義[3]。國(guó)家部委圍繞課程思政建設(shè)，已經(jīng)下達(dá)了若干指導(dǎo)意見(jiàn)。例如，2021年12月2日，教育部專門下文，決定組建教育部高等學(xué)校課程思政教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)。文件中將“開(kāi)展高校課程思政建設(shè)理論和教學(xué)實(shí)踐研究”“指導(dǎo)推動(dòng)課程思政優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)”作為主要工作內(nèi)容。

專業(yè)課程的課程思政建設(shè)具有較大難度，其中課程思政的設(shè)計(jì)、教師思想政治素養(yǎng)和思想政治教育能力都是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題[4]。專業(yè)課程教師如何在堅(jiān)守專業(yè)定位和注重學(xué)科視野的基礎(chǔ)上進(jìn)行課程思政實(shí)踐是一個(gè)值得深入探索的課題[5]。如何避免課程思政內(nèi)容的生硬植入和刻板說(shuō)教對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)提出了較高要求[6-7]。

模式識(shí)別課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、人工智能、自動(dòng)控制專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。我們?cè)诙嗄甑哪Ｊ阶R(shí)別課堂教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了專門的課程思政研究與設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)以政治引領(lǐng)、增強(qiáng)愛(ài)國(guó)愛(ài)黨信念為基調(diào)，以潤(rùn)物無(wú)聲和“課”與“政”緊密結(jié)合為特色，重點(diǎn)開(kāi)展了宣揚(yáng)黨的路線和政策、宣講改革開(kāi)放成果和增強(qiáng)民族自信幾方面的案例研究與設(shè)計(jì)。相應(yīng)設(shè)計(jì)采取將課程重要知識(shí)與思政內(nèi)容緊密融合的方式，實(shí)現(xiàn)高“平滑度”的“思政融合”和“寓教于學(xué)”。

一? 結(jié)合課程內(nèi)容宣傳黨的基本方針、政策及成效

宣傳黨的基本方針、政策及成效是我們進(jìn)行思政案例設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。經(jīng)過(guò)研究和實(shí)踐，結(jié)合課程中的多處重要教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了合理而細(xì)致的思政案例設(shè)計(jì)。案例設(shè)計(jì)要點(diǎn)如圖1所示。具體地，對(duì)課程重要教學(xué)內(nèi)容，我們會(huì)尋找與其匹配的、恰當(dāng)?shù)乃颊?nèi)容，并采取與課程教學(xué)內(nèi)容可類比的方式進(jìn)行課程思政的講解設(shè)計(jì)。

本文設(shè)計(jì)的幾個(gè)具有代表性的案例如下。

（一）? 案例1：基于K近鄰分類的思政設(shè)計(jì)

K近鄰分類是模式識(shí)別中最重要和應(yīng)用最廣泛的分類器之一，其思想為從已知類別標(biāo)簽的訓(xùn)練樣本集中選取距離待分類樣本最近的K個(gè)訓(xùn)練樣本，統(tǒng)計(jì)其各自所屬的類別，將待分類樣本歸類到樣本數(shù)最多的類別。

結(jié)合模式識(shí)別課程中K近鄰的分類理論，設(shè)計(jì)了如下思政教學(xué)內(nèi)容：K近鄰分類的思想其實(shí)可以視為一種投票機(jī)制，假設(shè)某測(cè)試樣本的K個(gè)近鄰樣本分屬n個(gè)類別（n

（二）? 案例2：基于線鑒別分析方法的思政設(shè)計(jì)

線性鑒別分析是模式識(shí)別中重要和十分有代表性的特征抽取方法。該方法的主要思想構(gòu)建一個(gè)模型，讓不同類別的樣本從高維空間變換到低維度鑒別子空間后，應(yīng)遵循同類樣本集聚性強(qiáng)，而異類樣本分散度越大。從數(shù)學(xué)度量角度來(lái)看，就是讓經(jīng)過(guò)變換后的同類樣本之間的距離非常小，讓變換后的異類樣本之間的距離非常大，以此來(lái)取得高的分類正確率。

線性鑒別分析可以說(shuō)是模式識(shí)別課程中必講的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)之一，針對(duì)該內(nèi)容設(shè)計(jì)思政教學(xué)具有很重要的意義。針對(duì)該知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)的思政教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)述如下：通過(guò)分析線性鑒別分析理論能夠發(fā)現(xiàn)，線性鑒別分析能夠取好性能的關(guān)鍵因素之一在于其同類樣本間的集聚性。事實(shí)上，該集聚性是“團(tuán)結(jié)”的體現(xiàn)，是“思想高度統(tǒng)一”的體現(xiàn)，也是“行動(dòng)一致”的體現(xiàn)。中國(guó)共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)是中華民族歷史的選擇，人民群眾緊密團(tuán)結(jié)在黨中央周圍是我國(guó)實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要基礎(chǔ)，人民群眾的思想信念與黨中央保持得越一致、越緊密，國(guó)家和民族就越有凝聚力，就越容易發(fā)揮我國(guó)集中力量辦大事的社會(huì)主義制度的優(yōu)越性，國(guó)家和社會(huì)發(fā)展的歷史經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)充分證明了此點(diǎn)。正如習(xí)近平總書(shū)記在中國(guó)共產(chǎn)黨第十九次全國(guó)代表大會(huì)上強(qiáng)調(diào)“不忘初心，方得始終。中國(guó)共產(chǎn)黨人的初心和使命，就是為中國(guó)人民謀幸福，為中華民族謀復(fù)興。”只有全黨同志永遠(yuǎn)與人民同呼吸、心連心，堅(jiān)持中國(guó)共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)，萬(wàn)眾一心，才能實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興。

（三）? 案例3：基于特征選擇方法的思政設(shè)計(jì)

模式識(shí)別任務(wù)的實(shí)施一般分為數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取、分類器設(shè)計(jì)。在這三個(gè)步驟中，特征提取決定了后續(xù)分類正確率的上限，而一個(gè)好的分類器則會(huì)讓分類正確率無(wú)限逼近這個(gè)上限。因此，特征抽取可以說(shuō)是模式分類領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，也是模式分類課程不可遺漏的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)之一。作為一類經(jīng)典而重要的特征抽取方法，特征選擇的基本思想是從原始的多維特征中選擇出具有代表性的和重要的反映數(shù)據(jù)本質(zhì)特性的特征。在分類任務(wù)中，好的特征選擇方法是能夠篩選出最具異類樣本區(qū)分性的特征。

結(jié)合模式識(shí)別課程中的特征選擇理論，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下思政教學(xué)內(nèi)容：我國(guó)全國(guó)人民代表大會(huì)和政治協(xié)商會(huì)議的制度設(shè)計(jì)與特征選擇方法有較好的一致性。這兩個(gè)會(huì)議的制度設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)就是要選擇出具有廣泛代表性的公民成員，代表全國(guó)人民行使立法、政治協(xié)商和民主監(jiān)督等國(guó)家權(quán)力。民主選舉和十分良好的群眾基礎(chǔ)使其明顯優(yōu)越于美國(guó)的議員選舉制度。

人民代表大會(huì)制度是中國(guó)人民民主專政的政權(quán)組織形式，是中國(guó)的根本政治制度。全國(guó)人民代表大會(huì)是最高國(guó)家權(quán)力機(jī)關(guān)。全國(guó)人民代表大會(huì)和全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)行使國(guó)家立法權(quán)。全國(guó)人民代表大會(huì)由省、自治區(qū)、直轄市、特別行政區(qū)和軍隊(duì)選出的代表組成。各少數(shù)民族都應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)名額的代表。全國(guó)人民政治協(xié)商會(huì)議是中國(guó)人民愛(ài)國(guó)統(tǒng)一戰(zhàn)線的組織，是中國(guó)共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)的多黨合作和政治協(xié)商的重要機(jī)構(gòu)，是我國(guó)政治生活中發(fā)揚(yáng)社會(huì)主義民主的重要形式。

在該案例中，將中國(guó)共產(chǎn)黨的人民代表大會(huì)制度與模式識(shí)別課程中的重要知識(shí)點(diǎn)特征選擇相結(jié)合，讓學(xué)生在掌握特征選擇這一重要知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)進(jìn)一步深刻體會(huì)到人民代表大會(huì)制度的先進(jìn)性，提升學(xué)生對(duì)中國(guó)共產(chǎn)黨的向心力和凝聚力。

（四）? 案例4：基于模式識(shí)別理論與方法局限性的思政設(shè)計(jì)

“沒(méi)有免費(fèi)的午餐”定理是模式識(shí)別中的一個(gè)著名定理。該定理告訴我們，課程所介紹的若干模式識(shí)別理論與方法各具優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也有各自的局限性和缺陷。因此，不存在所謂最好的方法或算法，不能指望一勞永逸地找到一個(gè)對(duì)所有模式識(shí)別任務(wù)均具有最佳性能的方法或算法。與之相反，我們應(yīng)該具體任務(wù)具體分析，結(jié)合任務(wù)本身的特點(diǎn)去挑選最適合的方法與算法。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)今深度學(xué)習(xí)在計(jì)算機(jī)視覺(jué)等任務(wù)中表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，但這并不意味著深度學(xué)習(xí)對(duì)所有任務(wù)都適合。例如，將深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于訓(xùn)練樣例較少的任務(wù)時(shí)，反而會(huì)由于“過(guò)學(xué)習(xí)”造成其對(duì)訓(xùn)練樣例之外的新樣例適用性差的問(wèn)題。再如，理論上，如果概率值絕對(duì)準(zhǔn)確，則與所有其他分類方法相比，貝葉斯最小錯(cuò)誤決策可取得最低的錯(cuò)誤率；但事實(shí)上，由于概率值的準(zhǔn)確估計(jì)難之又難，實(shí)際應(yīng)用中一般并非如此。

結(jié)合上述定理，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下關(guān)于具體問(wèn)題具體分析的思政教學(xué)內(nèi)容：具體問(wèn)題具體分析是指在矛盾普遍性原理的指導(dǎo)下，具體分析矛盾的特殊性，并找出解決矛盾的正確方法。毛澤東同志在《矛盾論》中指出：“馬克思主義最本質(zhì)的東西，馬克思主義的活的靈魂，就在于具體地分析具體的情況?！蔽覀凕h在具體問(wèn)題具體分析的指導(dǎo)下，取得了一系列勝利，并且結(jié)合我國(guó)實(shí)際探索出了中國(guó)特色社會(huì)主義道路。相反，歷史上，也曾出現(xiàn)違背具體問(wèn)題具體分析方法學(xué)、思想僵化和保守而造成重大損失的情況，例如，第五次反“圍剿”失敗正是由于王明的“教條主義”和“左傾”冒險(xiǎn)主義而造成的。

正所謂“以史為鏡、以史明志，知史愛(ài)黨、知史愛(ài)國(guó)”，在課堂中，將《矛盾論》與“沒(méi)有免費(fèi)的午餐”定理進(jìn)行關(guān)聯(lián)介紹，一方面可讓學(xué)生更好地理解該定理所體現(xiàn)的模式識(shí)別思想，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維；另一方面能夠讓學(xué)生更深刻了解中國(guó)共產(chǎn)黨的發(fā)展歷史，更加珍惜現(xiàn)在來(lái)之不易的生活，更加熱愛(ài)中國(guó)共產(chǎn)黨和我們的國(guó)家。

二? 結(jié)合課程內(nèi)容宣講民族智慧、樹(shù)立民族自信

模式識(shí)別課程中一些教學(xué)內(nèi)容的思想和哲理與中華民族傳統(tǒng)智慧具有較好的契合度，結(jié)合課程內(nèi)容進(jìn)行講解，不僅十分有助于樹(shù)立民族自信，而且會(huì)給學(xué)生留下形象生動(dòng)的印記，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行多維度理解。為此，我們結(jié)合模式識(shí)別課程中的重要知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行了系列樹(shù)立民族自信的案例設(shè)計(jì)。

案例設(shè)計(jì)要點(diǎn)如圖2所示。具體地，對(duì)課程重要教學(xué)內(nèi)容，我們會(huì)尋找與其匹配的、恰當(dāng)?shù)摹⑴c民族智慧吻合度高的思政內(nèi)容，并采取與課程教學(xué)內(nèi)容的哲理脈絡(luò)相一致的方式進(jìn)行課程思政的講解設(shè)計(jì)。

本文設(shè)計(jì)的幾個(gè)具有代表性的案例如下。

（一）? 案例1：基于最近鄰分類的民族智慧案例

最近鄰分類方法簡(jiǎn)單而優(yōu)美，其首先找出與待分類樣本距離最近的訓(xùn)練樣本，然后將其所屬的類別作為待分類樣本的類別。該方法的核心分類思想之一是：兩個(gè)樣本的距離越近，說(shuō)明這兩個(gè)樣本越相似，即這兩個(gè)樣本屬于同一類的概率較大。顯然，該思想與我國(guó)“近朱者赤，近墨者黑”的哲理歸納一脈相承。正是因?yàn)槲覀兊淖孑呎J(rèn)識(shí)到了在空間近距離接觸的人，越容易在品性方面相互影響，所以才有了家喻戶曉的“孟母三遷”的故事。

（二）? 案例2：基于最小風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯決策的哲理案例

相比最小錯(cuò)誤貝葉斯決策，最小風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯決策合理性的理解有一定難度，其公式也相對(duì)晦澀。其中蘊(yùn)含的基本哲理如下：做決策時(shí)應(yīng)該做較全面的考慮。以投資為例，不僅應(yīng)考慮到盡量追求較大的收益，而且應(yīng)該考慮到潛在的風(fēng)險(xiǎn)。綜合起來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是在盡量規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)（即可能發(fā)生的損失）的前提下追求收益的最大化。相較而言，最小錯(cuò)誤貝葉斯決策相當(dāng)于是置風(fēng)險(xiǎn)于不顧、單純追求收益最大化的簡(jiǎn)單決策，這種冒進(jìn)型的決策在風(fēng)險(xiǎn)尤其是大風(fēng)險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)，可能帶來(lái)難以承受的損失。

“防患于未然”是我們今天熟知的先人智慧，其意思是指在禍患發(fā)生之前就加以預(yù)防，出自《周易·既濟(jì)》?，F(xiàn)今在課堂上學(xué)習(xí)的最小風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯決策的基本哲理，其實(shí)是祖先們?cè)趦汕Ф嗄昵熬鸵呀?jīng)提出，足見(jiàn)民族智慧之博大精深。

（三）? 案例3：基于主分量分析方法的哲理案例

主分量分析方法被引入到模式識(shí)別領(lǐng)域后，作為一個(gè)重要的特征抽取方法得到了廣泛的應(yīng)用。其高效的數(shù)據(jù)維度縮減能力深受學(xué)者和工程師們的推崇。表面上看，主分量分析方法得出的每一個(gè)新變量均是已有的所有特征（每個(gè)特征均為一個(gè)變量）的加權(quán)和。事實(shí)上，主分量分析方法相當(dāng)于對(duì)原變量進(jìn)行抽絲剝繭的方法，其得到的新變量的數(shù)量可大大少于原變量，但卻能包含原變量中的絕大部分信息；因此，可譽(yù)為一個(gè)優(yōu)異的“數(shù)據(jù)提純”方法。應(yīng)用中常見(jiàn)由于數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)主分量分析方法處理后，得到更優(yōu)的分類結(jié)果的情況。這主要源于主分量分析方法能提取出原始數(shù)據(jù)中最重要、最具有代表性的信息；方法舍棄掉次要信息的同時(shí)，也有效避免了其會(huì)對(duì)樣本分類帶來(lái)的干擾。

主分量分析方法蘊(yùn)含的哲理與我們現(xiàn)實(shí)生活中“去粗取精、去偽存真”的思想可謂“不謀而合”?！叭未嬲妗币辉~出自宋代的《續(xù)傳燈錄》，其中記載了“權(quán)衡在手，明鏡當(dāng)臺(tái)，可以摧邪輔正，可以去偽存真?！?/p>

毛澤東同志在《實(shí)踐論》中指出，將豐富的感覺(jué)材料加以去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里。習(xí)近平總書(shū)記也指出，“兼收并蓄不是囫圇吞棗、莫衷一是，而是要去粗取精、去偽存真”。在現(xiàn)實(shí)生活和工作中，其實(shí)我們的大腦也會(huì)對(duì)所掌握的信息進(jìn)行分析與歸納，以提煉出其中最重要、最本質(zhì)的“信息元素”。

三? 結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)展高校課程思政教學(xué)實(shí)踐研究、推動(dòng)課程思政優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)是一個(gè)重要的課題。如何結(jié)合具體課程，進(jìn)行個(gè)性化的課程思政教學(xué)是其中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文闡述了我們?cè)谀Ｊ阶R(shí)別教學(xué)中，緊密結(jié)合課程特點(diǎn)和內(nèi)容進(jìn)行課程思政設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想與代表性案例。課程思政設(shè)計(jì)既注重宣傳黨的基本方針、政策及成效，又適時(shí)宣講民族智慧、樹(shù)立民族自信，具有很好的 “思政融合”和“寓教于學(xué)”的特色。將來(lái)，我們會(huì)繼續(xù)開(kāi)展模式識(shí)別課程思政的精細(xì)化設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)研究如何引入圖示與動(dòng)畫(huà)等手段，形象生動(dòng)地實(shí)施與課程內(nèi)容本身具有很好的可類比性和哲理脈絡(luò)一致性的課程思政課堂教學(xué)。

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基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金“面向大規(guī)模非完整多視角數(shù)據(jù)的魯棒聚類研究”（62006059）；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“圖像目標(biāo)檢測(cè)的深度特征提取方案設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)”（61876051）；廣東省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目“多層次知識(shí)表達(dá)與傳授教學(xué)方法研究”（HITSZERP20004）

第一作者簡(jiǎn)介：文杰（1991-），男，漢族，湖北荊州人，工學(xué)博士，助理教授，碩士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)闄C(jī)器學(xué)習(xí)與模式識(shí)別。

*通信作者：徐勇（1972-），男，漢族，四川簡(jiǎn)陽(yáng)人，工學(xué)博士，教授，入選教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別。