新工科人工智能導論課程思政體系建設

莫宏偉 徐立芳

摘? 要：人工智能導論課程已經(jīng)建立包括學科基礎、技術基礎、重點方向與領域、行業(yè)應用和倫理法律在內的五維知識體系。課程思政作為課程教學的重要內容和重要組成部分，如何在人工智能知識體系中實現(xiàn)知識點融合課程思政教學內容，構建起適合于人工智能導論課程的思政教學內容體系，是人工智能導論課程體系建設和人工智能教育的重要工作。因此，需要解決如何在課程知識體系基礎上，建立完善的人工智能導論課程思政體系問題。該文結合人工智能導論課程五維知識體系建設成效，構建包括人工智能發(fā)展歷史、大歷史觀下的人工智能、深度學習技術、類腦計算技術、無人智能系統(tǒng)技術、人工智能行業(yè)應用、人工智能軍事應用和人工智能倫理道德在內的八個思政模塊，為人工智能導論類課程開展思政教育教學提供教學參考范式，有助于培養(yǎng)思政水平高、技能素質強的人工智能人才。

關鍵詞：新工科；人工智能教育；人工智能導論；課程思政；五維知識體系

中圖分類號：G641? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）25-0046-04

Abstract： The course Introduction to Artificial Intelligence（AI） has established a five-dimensional knowledge system including subject basis， technology basis， key directions and fields， industry application， and ethics and law. As an important content and an important part of course teaching， how to integrate the knowledge points in the AI knowledge system with the ideological and political teaching content of the course， and build an ideological and political teaching content system suitable for the introduction course of AI， is an important work in the construction of the introductory curriculum system and AI education. Therefore， it is necessary to solve the problem of how to establish a perfect ideological and political system of the introduction to AI course on the basis of the course knowledge system. Combining the achievements of the five-dimensional knowledge system construction of the Introduction to Artificial Intelligence course， this paper constructs a framework including the development history of artificial intelligence， artificial intelligence under the grand historical perspective， deep learning technology， brain-like computing technology， unmanned intelligent system technology， and artificial intelligence industry applications. Eight ideological and political modules， including artificial intelligence military application and artificial intelligence ethics， provide a teaching reference paradigm for the ideological and political education and teaching of artificial intelligence introductory courses， and help cultivate artificial intelligence with high ideological and political levels and strong skills.

Keywords： new engineering; Artificial Intelligence education; Introduction to Artificial Intelligence; curriculum ideological and political; five-dimensional knowledge system

課程思政是各類專業(yè)各門課程的重要教學組成內容。2016年以來，在新一代人工智能蓬勃發(fā)展的背景下，人工智能技術在社會各行業(yè)不斷滲透和融合，人工智能人才需求缺口較大[1]。教育部2018年開始鼓勵各高校開展人工智能、機器人工程等新工科專業(yè)建設。人工智能導論課程是人工智能專業(yè)的基礎課程，不僅在概念、理論、技術和方法方面引導學生學習和理解人工智能，更重要的在于，通過導論課程教學，使得學生能夠深入理解人工智能的本質和內涵，人工智能對于國家、社會及人類文明發(fā)展的核心價值和重要作用。這正是課程思政應該發(fā)揮的作用。因此，如何在人工智能導論及同類課程融合思政教學內容，挖掘知識點，通過各種案例教學，使學生們普遍認識到，人工智能對自身發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)，把自己的命運和國家、社會、民族的前途和命運相融合，才能真正學好、用好人工智能，樹立正確的人工智能倫理規(guī)范，更好地發(fā)揮人工智能的正能量作用。更重要在于，使學生深刻認識并堅信，社會主義能夠充分發(fā)揮制度優(yōu)勢，在黨中央領導下，人工智能在中國一定能夠取得更加巨大的進步，從而帶動整個人類社會不斷進步。

在開展人工智能導論課程思政教育教學的同時，如何避免單一、枯燥、空洞的口號式、填鴨式教學內容和方式，是本課程必須認真思考的問題。本文結合作者在人工智能導論課程體系建設方面的經(jīng)驗和成效，在人工智能導論五維知識體系基礎上，進一步深入挖掘和梳理課程思政內容和知識要點，構建了面向新工科的人工智能導論課程思政體系。該體系包括八個模塊，在教育學生學習和掌握人工智能理論、方法與前沿技術的同時，教育學生從智能進化歷史、哲學思想、社會發(fā)展、多學科交叉、工程技術五個層次深入理解人工智能本質和內涵[2]，激發(fā)學生愛黨、愛國、愛社會主義的熱情，進而為培養(yǎng)“人類命運共同體”理念指導下的未來社會主義發(fā)展需要的人工智能人才奠定堅實的思想基礎。

一? 課程思政體系設計整體理念和思路

習近平總書記在中共中央政治局2018年10月31日第九次集體學習時強調“加強領導，做好規(guī)劃，明確任務，夯實基礎，促進其同經(jīng)濟社會發(fā)展深度融合，推動我國新一代人工智能健康發(fā)展”“人工智能是引領這一輪科技革命和產業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術，具有溢出帶動性很強的‘頭雁效應”。在移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級計算、傳感網(wǎng)和腦科學等新理論新技術的驅動下，人工智能加速發(fā)展，呈現(xiàn)出深度學習、跨界融合、人機協(xié)同、群智開放和自主操控等新特征，正在對經(jīng)濟發(fā)展、社會進步、國際政治經(jīng)濟格局等方面產生重大而深遠的影響。加快發(fā)展新一代人工智能是我們贏得全球科技競爭主動權的重要戰(zhàn)略抓手，是推動我國科技跨越發(fā)展、產業(yè)優(yōu)化升級、生產力整體躍升的重要戰(zhàn)略資源。

本課程思政內容從始至終貫徹習近平總書記針對人工智能講話精神，使學生充分認識到人工智能對國家政治、經(jīng)濟和社會發(fā)展的重大意義，鼓舞學生學好、用好人工智能，為國家建設智能社會，為中華民族騰飛貢獻力量。本課程思政體系包括八個知識要點的課程思政內容，即八個課程思政模塊，分別是人工智能發(fā)展歷史、大歷史觀下的人工智能、機器學習及其應用、智能無人系統(tǒng)、類腦計算技術、人工智能行業(yè)應用、人工智能軍事應用、人工智能倫理道德。通過八個模塊分別在人工智能歷史發(fā)展（人工智能發(fā)展歷史、大歷史觀下的人工智能）、技術發(fā)展（深度學習、類腦計算、無人智能系統(tǒng)）、行業(yè)應用（制造、醫(yī)療、教育和農業(yè)等）、社會進步及倫理道德等方面切入課程思政，如圖1所示。

整體上，通過華人和國內著名專家學者在歷史上和當代前沿技術方面的巨大貢獻，我們國家在社會主義制度下智能+行業(yè)對整個社會進步的促進作用，激發(fā)學生的熱愛黨、國家和社會主義的熱情。以習近平總書記人類命運共同體理念為指導，從國家和政府高度重視人工智能對國家和社會發(fā)展的角度，教育學生樹立正確的人工智能技術倫理和社會發(fā)展觀念，激發(fā)學生的歷史責任感和使命感。

二? 課程思政知識要點

根據(jù)人工智能導論的五維知識體系，挖掘思政知識要點，主要包括以下八個方面。

（一）? 人工智能發(fā)展歷史

主要介紹人工智能從1943年到今天的四個發(fā)展階段，其中包括主要歷史事件、歷史人物及其思想和理論貢獻、各歷史階段的代表性技術等[3]。

這部分介紹中國和華人學者在人工智能發(fā)展歷史上主要代表性人物及其貢獻，作為思政內容。

（二）? 大歷史觀下的人工智能

主要介紹宇宙背景下智能進化的歷程，包括宇宙演化、生命及其智能進化、人類及其智能進化、人類文明進化及機器及其智能進化等內容[4]。

這部分以人類命運共同體理念為指導[5]，從人類命運共同體理念出發(fā)講解人類及文明進化的意義，作為課程思政內容。

（三）? 機器學習及其應用

這部分主要講解機器學習理論，包括經(jīng)典機器學習算法以及深度學習[6]、強化學習、遷移學習等在內的新型機器學習方法，以及這些方法在圖像處理、語音識別、機器翻譯等方面的應用。

這部分內容以中國和華人學者在數(shù)據(jù)挖掘、深度學習理論和方法方面主要代表性人物及其重要貢獻，作為課程思政內容。

（四）? 智能無人系統(tǒng)

主要介紹移動機器人、工業(yè)機器人、無人車、無人機和無人潛器等智能無人系統(tǒng)，以及各種行業(yè)及特種應用機器人技術。

這部分內容以我們國家在月球探測（玉兔號月球探測車）、火星探測（祝融號火星探測車）方面取得的成就為主要思政內容。

（五）? 類腦計算技術

主要介紹類腦計算原理、類腦計算機、類腦芯片及人工大腦理論及技術。

這部分以中國和華人學者在類腦計算理論和方法方面主要代表性人物及其重要貢獻作為思政內容。

（六）? 人工智能行業(yè)應用

主要介紹人工智能在制造、農業(yè)、醫(yī)療、教育和城市等行業(yè)的應用技術及案例。

這部分以我們國家在人工智能發(fā)展方面的國家政策，主要創(chuàng)新平臺和體系建設，在智慧城市、智慧醫(yī)療、智能安全等行業(yè)發(fā)展方面取得的多項突破性成果，未來人工智能發(fā)展趨勢和布局等為課程思政內容。

（七）? 人工智能軍事應用

主要介紹人工智能在軍用武器裝備、無人作戰(zhàn)系統(tǒng)、軍事決策系統(tǒng)等方面的技術和應用案例。

這部分我們國家在軍事人工智能方面尤其在無人機等方面的發(fā)展成就為課程思政內容。

（八）? 人工智能倫理道德

主要介紹人工智能發(fā)展中所需要建立的倫理道德觀念、規(guī)則和維護社會安全、公平及公民利益的法律基礎[7]。

這部分以人工智能倫理道德對于人工智能健康發(fā)展的重要意義，樹立正確的人工智能倫理道德觀念[8]為課程思政內容。

整體上，通過華人和國內著名專家學者在歷史上和當代前沿技術方面的巨大貢獻，我們國家在社會主義制度下“智能+行業(yè)”對整個社會進步的促進作用，激發(fā)學生熱愛黨、國家和社會主義的熱情。以習近平總書記人類命運共同體理念為指導，從國家和政府高度重視人工智能對國家和社會發(fā)展的角度，教育學生樹立正確的人工智能技術倫理和社會發(fā)展觀念，激發(fā)學生的歷史責任感和使命感。

三? 課程思政典型案例

（一）? 人類命運共同體理念

習近平總書記曾多次強調人工智能對于國家和社會發(fā)展的重要意義，對于人工智能的發(fā)展多次做出重要指示。人工智能不僅是促進一個國家科技進步、經(jīng)濟水平提升的重要手段，也是未來人類文明向更高階段進化的階梯。本課程中將習總書記提出的“人類命運共同體”思想與人工智能對人類社會的作用相結合，使學生充分認識到，無論是人工智能技術應用，還是未來智能社會的發(fā)展，都離不開和平穩(wěn)定的社會環(huán)境。社會主義制度優(yōu)越性在整合優(yōu)勢資源發(fā)展人工智能產業(yè)，促進社會轉型升級方面發(fā)揮了巨大作用。整個人類社會也需要團結一致，人工智能才有可能促進人類社會的進步，這正需要全人類都要樹立人類命運共同體理念。

（二）? 人工智能軍事應用

如圖2所示，彩虹-5無人機（中國代號：CH-5），是中國航天科技集團公司旗下航天彩虹無人機股份有限公司研制的中空長航時無人機。該機翼展20余米，具有重油動力、載重大、航時長和航程遠等巨大優(yōu)勢，其可靠性、安全性大幅提升。

該機可掛載多種武器，使用靈活性強。彩虹-5無人機可以與彩虹-4、彩虹-3無人機高低搭配，執(zhí)行不同的作戰(zhàn)任務，或編隊使用。通過不同梯度的作戰(zhàn)配合，發(fā)揮體系綜合作戰(zhàn)效能。彩虹-5無人機還可以搭載電子戰(zhàn)綜合系統(tǒng)，執(zhí)行通信偵察干擾、雷達偵察干擾等任務，對敵進行區(qū)域干擾壓制。此外彩虹-5無人機還可用于民用領域，在航空電法測量和海洋海事巡邏方面大展身手。彩虹-5是由中國航天空氣動力技術研究院研制的最新型“察打一體”無人機。

2017年7月，中國自主研發(fā)的中高端大型“察打一體”無人機彩虹-5正式進入批量生產階段。2018年10月31日，國產彩虹-5無人機宣傳片發(fā)布，將現(xiàn)身珠海航展。2020年7月16日，彩虹-5無人機團隊趕赴外場開展項目履約，執(zhí)行密集飛行任務。

目前，透視雷達，彩虹-5就可以自己探測確認，提高作戰(zhàn)效率的同時，避免了不必要的損傷。而彩虹-5號大裝載能力讓攜帶這樣的透視雷達成為可能。此外，彩虹-5還可以攜帶通信指揮的設備，和其他無人機共同編組，成為無人機群的指揮官。

從2013到2023年，中國生產近42 000架無人機，銷售額超過100億美元。

除無人機外，還有水面無人艇、水下無人潛器、移動機器人等各種無人作戰(zhàn)平臺。通過這些無人智能系統(tǒng)軍事應用案例的講解，使學生認識到我們國家軍事人工智能在快速發(fā)展的同時，與西方發(fā)達國家仍然有不小的差距，從而樹立起危機意識，激發(fā)學習人工智能，發(fā)展軍事國防科技，報效祖國的雄心壯志。

四? 課程思政教學資源及手段

（一）? 思政素材資料搜集

全面搜集人工智能發(fā)展歷史上的杰出華人學者和專家事跡材料，包括生平介紹、理論和技術貢獻等，整理成教學輔助材料。整理深度學習和類腦計算理論與技術方面作出杰出貢獻的華人學者和專家事跡材料，建立多學科交叉[9]的教學輔助材料。

搜集、整理各個國家的人工智能發(fā)展政策及現(xiàn)狀，做對比分析，以及我們國家人工智能推廣和應用方面的成就，形成思政素材。

（二）? 建立課程思政素材多媒體數(shù)據(jù)庫

結合本課程的慕課，完善思政教學內容。建立基于圖片、視頻、文本等多種多媒體格式的素材數(shù)據(jù)庫，對課程內的思政內容進行完善補充。

（三）? 探索新教學形式

設計短視頻、公眾號等新形式的思政教學內容，通過青年人更容易接受的方式來傳達思政教育內容，以達到傳統(tǒng)教學方式不能呈現(xiàn)和實現(xiàn)的效果。

發(fā)揮線上教學資源庫優(yōu)勢，完善線下課程教學內容。線上建設各章節(jié)知識點教學資源庫，包括論文、報告、輔助教材，以及圖片、視頻、PPT參考課件等多媒體資源補充完善線下課程內容。

（四）? 完善課程教學過程考核體系

在課程建設網(wǎng)站和慕課建設方面建設配套思政素材庫，完善思政教學過程考核體系。

五? 結束語

人工智能導論課程建立在五維知識體系基礎上，介紹人工智能定義、歷史發(fā)展脈絡與未來發(fā)展趨勢、經(jīng)典人工智能與新一代人工智能理論與方法。在培養(yǎng)學生利用人工智能技術解決實際問題的同時，要求學生理解人工智能作為多學科交叉科學，需要學習哲學、數(shù)學、腦科學、神經(jīng)科學和計算機科學等多學科基礎知識和理論，深入學習和理解人工智能本質，充分認識人工智能對人類的未來意義。在教育學生學習和掌握人工智能理論、方法與前沿技術的同時，教育學生從進化歷史、哲學思想、社會發(fā)展、多學科交叉和工程技術五個層面來深入理解人工智能本質和內涵。學習人工智能技術要培養(yǎng)和建立正確的人工智能倫理規(guī)范理念，理解發(fā)展人工智能技術不能違反社會、國家和人類利益的道理。

參考文獻：

[1] 徐立芳，莫宏偉.人工智能對高等教育及大學生培養(yǎng)的挑戰(zhàn)[J].教育現(xiàn)代化，2020，7（80）：117-120.

[2] 莫宏偉，徐立芳.人工智能的認識層次探討[J].科教導刊-電子版（上旬），2020（12）：273-275.

[3] 莫宏偉，徐立芳.人工智能導論[M].北京：人民郵電出版社，2020.

[4] 莫宏偉，徐立芳.大歷史觀下的人工智能內涵探討[J].科技風，2021（34）：79-82.

[5] 趙義良，關孔文.全球治理困境與“人類命運共同體”思想的時代價值[J].中國特色社會主義研究，2019（4）：101-106.

[6] 莫宏偉，徐立芳.深度學習[M].北京：人民郵電出版社，2020.

[7] 莫宏偉.強人工智能與弱人工智能的倫理問題思考[J].科學與社會，2018，8（1）：14-24.

[8] 莫宏偉，徐立芳.人工智能倫理導論[M].西安：西安電子科技大學出版社，2022.

[9] 莫宏偉，徐立芳.人工智能多學科交叉內涵研究[J].教育現(xiàn)代化，2020，7（80）：93-97.