课程思政我来讲——课程有品牌丨国家级一流本科课程《人工智能基础》：混合式教学为课程思政教育赋能

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山东交通学院教务处    2020年11月29日

 引 言

2016年，在全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记提出：“要用好课堂教学这个主渠道，提升思想政治教育亲和力和针对性，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”因此，高校任何专业课程在教学过程中都要融入思政教育的元素和内核，让学生在掌握专业知识的同时，增强“四个意识”，坚定“四个自信”，做 到“两个维护”，做好职业生涯规划，树立正确的价值观，进而推动高校立德树人工作纵深式发展。

一、 智能科学课程中思政教育 的必要性

随着人工智能、大数据和云计算技术的日益成熟和高速发展 , 当前社会已全面迈入了 ABC 时代[1]（A，AI；B，Big Data；C，Cloud Computing），ABC时代的共性强调必须大力发展系统化能力。系统思维是人们运用系统观点， 把对象互相联系的各个方面及其结构和功能进行系统认识的一种思维方法。系统思维以整体思维取代片断思维[2]，整体性原则是系统思维方式的核心。这样的时代背景对社会各类人才提出了更高要求，不仅要求学会求知、学会创新，还要求学会做人、学会合作、学会发展，具备全局观、整体观、系统观，成为社会所认可的人。

当代高校大学生由于长期接受在校教育，缺乏对社会真实运行规律的了解和认知。无法深入体会我国特色社会主义制度在解决当代中国社会矛盾的有效性，优越性[3]。通过人工智能通识教育，使学生能够高效的收集社会发展案例，建立小型社会动态子系统模型，并运用“分类”“回归”等技术手段，洞察当代社会的衍化规律，加深对思政教育的理解[4]。

二、 “课程思政”教育的关键问题及解决办法

（一）加强“课程思政”师资队伍建设，解决教学师资力量的不足

人工智能基础作为刚刚诞生的“新工科”课程，任课教师的思想政治道德理论水平对“课程思政”的效果将起到决定性的影响，因此，要让教师深刻领会到本课程与思政理论课相互融合的重要意义，以便于更有深度地完成 “课程思政”的教育目标。为此，必须专门打造一支坚定中国特色社会主义理想信念的思政教学团队，挖掘该课程思政教育的切入点，在教学实施中实现思政教育的无缝衔接。

自2012年起，山东交通学院信息科学与电气工程学院就开始了人工智能教育探索、研究和实践。

2018年7月，山东交通学院成立人工智能学院（信电学院合署办公），并进行了“课程思政”设计初探。

2018~2019第一学期，开设第一轮 “线上+线下”人工智能基础混合式课程。

2019年3月份，组建了一支基于“线上+线下”混合式教学的人工智能基础课程团队，规划“课程思政”切入点，进行课程内容重构，团队成立以来，累计举办课程研讨会三十余次。

2019~2020第一学期，开设第二轮基于“线上+线下”混合式教学模式的人工智能基础课程，并连续运行、完善至今。

图1 人工智能基础教学团队“课程思政”研讨会

图2 人工智能基础课程首页

（二）重构人工智能基础课程内容，为“课程思政”建设指明方向

“课程思政”的融入客观要求课程的内容框架在原有基础上进行重构。课程的建设效率对“课程思政”教育的快速推进起到了决定性作用，因此，我们要坚持将人工智能教育与“课程思政”教育有机结合，在专业课教学内容上挖掘和融入思政教学内容，既完成课程教学目标，也要完成“课程思政”教育目标。

与传统思政课程不同，通识课程的思政教育不仅要体现传统思政教育的理论性、时代性和社会性等特点，还应当与课程内容有机融合，在潜移默化中影响学生，体现思政教育的实用性。这不仅要求任课教师拥有强烈的思政意识和牢固的思政基础，还要求教师拥有将课程内容与思政内容融会贯通的能力。在课程内容重构过程中，课程团队教师精心研究教材，不断锻炼自身思政的联想能力，充分挖掘了课程中的思政元素，建立了思政内容与人工智能基础知识的契合点。

三、 人工智能基础“课程思政”教育的实施策略

人工智能基础作为一门面向各大高校各类专业开设的公共基础课，主要帮助学生建立起对人工智能及领域的总体认识，为以后各个分支的研究奠定坚实的基础。在此门课程中进行“课程思政”教育，必须遵循课程教学大纲，通过学习人工智能的基本理论，建立智能思维，造福全人类。在进行“课程思政”教育时，要着重将科学精神传授给学生，培育学生的创新能力，把“工匠精神”刻在每位学生的心中，培养学生爱党、爱国的高尚情操，让学生全身心地投入到世界科技强国建设的过程中去。

（一）合理设计“课程思政”教育切入点

作为一门高度交叉的学科，人工智能的研究领域既包括早期以符号、知识为中心的知识表示、搜索推理等，也包括当前最热门的以数据驱动的机器学习、神经网络等。其内容十分丰富，涉及基础面广，思政教育的切入点也很多。目前“课程思政”教育内容点覆盖全部教学章节，教学设计举例如下:

（1）任务1：绪论

绪论介绍人工智能的概念、发展历程、研究方法等。在这个部分中借助一些影视作品，加入人工智能技术对社会、经济、道德等方面的影响，用案例和讨论的方式引发学生思考。比如，通过学习Alpha Go的发展历程引导学生树立个人学习并非一蹴而就，需要不断更新自我，终身学习的观念。

图3  线上课程：Alpha Go的发展历程

（2）任务4：基本分类技术

基本分类技术主要讲授人工智能理论中分类的概念，基本的分类器，对分类器的工作步骤和多分类器设计进行了讲解。通过学习“分类”可以知道：每个状态下对自身的所有情况都是已知的，因而可以通过预估选择最优的下一状态，这与只有胸有成竹才能事半功倍多么相似，由此启发学生面对问题时要多观察、多了解、多调查才能有最好的解决方案。同时引入“思政”热点—“垃圾分类”，在学习与实践中教育学生为改善生活环境作努力，为绿色发展、可持续发展作贡献。

图4 从“垃圾分类”聊起

（3）任务5：机器学习

机器学习是当前人工智能的研究热点，在这个章节中主要讲授机器学习有关概念和方法，包括回归、聚类、相似度计算等。机器学习技术大多采用梯度下降等迭代优化算法优化损失函数，成千上万次的迭代才可能找到最后的解，在这里可以引导学生思考百折不挠、坚持不懈的重要性，明白事物发展的曲折性；在线下课堂教学中，基于“回归分析”建立2020年春季新冠肺炎疫情的预测与防控模型，在潜移默化中令学生感受到此次疫情防控中，我国政府的决策部署在阻断病毒传播中起到的决定性作用，彰显了中国共产党领导和中国特色社会主义制度的显著优势。

图5 基于“回归分析”的疫情防控模型

（4）任务7：图像信息处理

这部分内容从成像原理出发，介绍图像信息处理的基本概念和发展历史，循序渐进的讲解图像和视频信息处理的基本概念方法及应用，并对涉及到的卷积神经网络进行介绍。线上教学设计中提到：大约两千四五百年以前，墨子和他的学生，做了世界上第一个小孔成倒像的实验，从这一点切入，和学生讨论传统文化的重要性，培养了学生的民族自豪感。

图6 墨子：世界上第一个小孔成像实验

（二） 丰富教学实施策略

课程中加入思政内容最忌讳生硬，要使思政内容与专业知识无缝连接，就必须改革教学方法，创新教学手段，拉近课堂与学生的距离，让思政课真正活起来。

（1）为课程设立价值塑造目标

习近平总书记于2019年3月18日在学校思想政治理论课教师座谈会上指出：“办好思政课，最根本的是要全面贯彻党的教育方针，解决好培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这个根本问题。”在价值塑造上，我们希望学生通过学习本课程，能将“立德树人”与“教书育人”融为一体，提升学生爱党、爱国的热情；并且在各自未来发展中实现个体融合于行业的“人工智能+ X”。

图7  课程的价值塑造目标

（2）基于“线上+线下”的混合式教学：“课程思政”教育的延伸

传统课堂教学将教师和学生固定在一定的空间和时间中，而高校通识课往往学时有限，要在短短的课堂教学时间中完成知识点的传授，思政内容的渗透，学生兴趣点的了解，学生与学生之间、学生与教师之间的交流、讨论是非常困难的。基于“线上+线下”的混合式教学模式为教学提供了全新手段，采用线上、线下相结合的方式，让思政学习从课上延伸到课下。

图8 线下课堂讨论：从大国方略到“智能+”

本课程于2019年已列入山东省在线开放课程平台上线课程，教学资源除教学课件、视频、测试外，还可发布讨论任务，让学生就某一主题发布自己的见解，其内容教师和其他同学都可以看到，将讨论环节延伸到课外，既能节省课内的时间，又能让很多在课堂上腼腆沉默的学生在网络空间中大胆表达，促进教师对学生思想状态、学习状态的了解，从而更好地设计思政教学内容。

图9  “思政”教育线上问答

图10 由“机器学习”方式引起学生的自觉思考

（3）设计多维度考核机制

以往专业课程考核多以专业知识的试卷考试为主，很难体现思政内容的学习效果。为此，课程大大增加了除试卷成绩外的其他环节成绩比例。将学生的学习态度、学习能力、基本知识的掌握、解决问题的能力、价值素养、创新能力、实践能力等指标纳入评价体系中。在具体评价中，将“课程思政”和德育目标转化为遵纪守法，诚实守信，爱岗敬业，爱党爱国的核心价值观、不怕困难，勇于攻关，自强不息的科学精神、热爱专业，良好的团队意识和创新意识的职业素质等“课程思政”指标点，教师在制定“课程支撑矩阵”时至少支撑2—3个思政指标点，从而提高“课程思政”的针对性和有效性。

表2 课程目标—电气自动化专业

4 人工智能基础课程“思政”教育的意义

中国工程院院士郑南宁指出：“中国要成为世界科技创新强国，发展人工智能已成为这一伟大事业的重要基础。”要发展人工智能，就要在高校里通过“课程思政”教育，培育出政治站位高，具有创造力和创新精神的专业人才。习近平同志指出：“人才是实现民族振兴、赢得国际竞争主动的战略资源。”因此，人工智能基础课程始终都要重视高素质、高质量的人才的培养工作，这不仅关系到人工智能的未来发展，更加关系到我国成为世界科技强国的发展速度和质量。

青年人肩负着实现中华民族伟大复兴的重任。当代大学生作为青年中的先锋代表，是我国先进科技的实践者，具有更为突出的地位和作用。以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，设计人工智能基础“课程思政”教育内容和方式，对培养既有扎实专业水平，又有较高思想政治觉悟的大学生具有十分重要的意义。

参考文献：

[1] 刘华伟,朱冬.在“ABC”引领的时代里，浪潮HR管理如何转型？[J].中外管理, 2018(8): 52-53.

[2] 苗东升.在系统思维导引下构建和谐社会[J].中国人民大学学报, 2005(6): 23-28.

[3] 刘宏明.人工智能技术对教育信息化的建设影响[J].信息与电脑( 理论版 )，2018(22):226-227.

[4] 刘明.人工智能对新工科人才教育的影响研究[J].南阳理工学院学报，2019，11（1）:104-106+116.

来源丨信息科学与电气工程学院

编辑丨朱珍慧

责任编辑丨尹龙娇

初审丨徐丽萍

审核丨王德利

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