思政教育融入《機(jī)器學(xué)習(xí)》教學(xué)中的探索

馬銘含 宋辰陽 馬苗

摘要：為落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，將價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體，本文以大學(xué)三年級(jí)專業(yè)課程《機(jī)器學(xué)習(xí)》中的緒論部分為例，在梳理教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，深入挖掘思政元素，推進(jìn)課程思政建設(shè)，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀引導(dǎo)于知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)理念、思考方法和增加民族自豪感、堅(jiān)定四個(gè)自信。

關(guān)鍵詞：課程思政;機(jī)器學(xué)習(xí);教學(xué)案例設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）14-0120-02

1 引言

大學(xué)是學(xué)生從校園走向社會(huì)的重要過渡場(chǎng)所，因此，在此期間對(duì)大學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的傳授的同時(shí)，及時(shí)融入思政教育是非常有必要的。習(xí)近平強(qiáng)調(diào)，高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個(gè)根本問題。要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面。

根據(jù)教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》文件精神，國(guó)內(nèi)各高校分別開展了不同專業(yè)的思政課程建設(shè)和專業(yè)思政課程建設(shè)，并取得了一些重要成果。如，清華大學(xué)土木工程系開設(shè)的《混凝土結(jié)構(gòu)》課程，從提精神、加擔(dān)子、抵歪風(fēng)三個(gè)方面將思政融入課堂;北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院在實(shí)踐中開展思政教育，通過有豐富臨床實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的專家?guī)Ы蹋詡魃斫痰亻_展“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”思政教育[1]。

本文以工科計(jì)算機(jī)類本科生為研究對(duì)象，以《機(jī)器學(xué)習(xí)》緒論部分為例，探討如何根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)和開展育人工作，通過專業(yè)課程與思政教育的深度融合，不斷落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)。

2 關(guān)于《機(jī)器學(xué)習(xí)》課程

《機(jī)器學(xué)習(xí)》課程是人工智能與數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案中的必修課程之一，涉及統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算科學(xué)、算法分析理論等多門學(xué)科。機(jī)器學(xué)習(xí)致力于研究如何使計(jì)算機(jī)通過計(jì)算的手段學(xué)習(xí)、模擬人類的思維，以獲取知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，并利用經(jīng)驗(yàn)不斷完善自身的性能。

在課程的緒論部分主要使學(xué)生明確“機(jī)器學(xué)習(xí)”是什么，可以用它做什么，掌握機(jī)器學(xué)習(xí)的基本術(shù)語、相關(guān)定理，以及機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展歷程與應(yīng)用現(xiàn)狀。在這一部分的講授過程中，深刻提煉該課程的思想價(jià)值和精神內(nèi)涵，從機(jī)器學(xué)習(xí)涉及的專業(yè)、行業(yè)、國(guó)際形勢(shì)等多視角分析組成，增加課程的知識(shí)性和人文性，提高課程的先進(jìn)性、時(shí)代性和開放性。

3 融入思政元素的教學(xué)案例設(shè)計(jì)——緒論

《機(jī)器學(xué)習(xí)》第1章 緒論講授重點(diǎn)是機(jī)器學(xué)習(xí)概述、機(jī)器學(xué)習(xí)基本術(shù)語、機(jī)器學(xué)習(xí)兩大定理、機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展歷程和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用現(xiàn)狀。

融入的思政要素有“千里之行始于足下”“循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)”“辯證地看待問題”“進(jìn)行挫折教育”與“增強(qiáng)民族自豪感和堅(jiān)定四個(gè)自信”等，如圖1所示。

4 教學(xué)案例設(shè)計(jì)

4.1課前預(yù)習(xí)階段

本階段主要讓學(xué)生了解本節(jié)課所要講解的內(nèi)容，對(duì)講授內(nèi)容有基本的整體認(rèn)識(shí)。教師將所講授內(nèi)容繪制成思維導(dǎo)圖上傳至Blackboard教學(xué)平臺(tái)，幫助學(xué)生有條理、有針對(duì)性地進(jìn)行課前學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。教師還應(yīng)在教學(xué)平臺(tái)設(shè)置結(jié)合社會(huì)時(shí)事的思考問題，增強(qiáng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題和善于解決問題的動(dòng)手實(shí)踐能力，保障思政元素有效融入課堂。

4.2 要點(diǎn)講授階段

（1）機(jī)器學(xué)習(xí)概述

通過設(shè)置思考問題“為什么看到微濕路面、感到和風(fēng)、看到晚霞，就認(rèn)為明天會(huì)有好天氣？”和“為什么色澤青綠、根蒂蜷縮、敲聲濁響，就能判斷出是正熟的好瓜？”引導(dǎo)學(xué)生對(duì)人類的學(xué)習(xí)思考的過程進(jìn)行類比推理得到機(jī)器學(xué)習(xí)的概念。機(jī)器學(xué)習(xí)就是對(duì)人類在生活中學(xué)習(xí)成長(zhǎng)的一個(gè)模擬。同時(shí)，讓學(xué)生了解到科學(xué)思維對(duì)于理工科學(xué)生的重要性。

機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展極為快速，從自然語言處理到圖像識(shí)別，從數(shù)據(jù)挖掘到精準(zhǔn)營(yíng)銷，每年都會(huì)有很多新的內(nèi)容出現(xiàn)，而且其應(yīng)用范圍又極為廣泛。在面對(duì)如此龐大的知識(shí)體系時(shí)，初學(xué)者很容易陷入“無所適從”的狀態(tài)。另一種可能的情況是，學(xué)生在一個(gè)方向上稍微涉獵一下，然后對(duì)另一個(gè)方向感興趣，而再次轉(zhuǎn)換方向，導(dǎo)致在兩個(gè)方向上都涉獵了，卻沒有得到能力的提升。要讓學(xué)生明白，“千里之行，始于足下”——選擇一個(gè)研究方向聚集發(fā)力，不要一心多用。

（2）機(jī)器學(xué)習(xí)基本術(shù)語

為學(xué)生講授有關(guān)數(shù)據(jù)的術(shù)語：樣本、屬性、特征等;學(xué)習(xí)有關(guān)機(jī)器學(xué)習(xí)算法的分類：有監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí);明確機(jī)器學(xué)習(xí)的目標(biāo)是得到泛化能力好的模型[3]。學(xué)生在這一部分的學(xué)習(xí)會(huì)感到枯燥，滲透學(xué)生“先學(xué)走，后學(xué)跑”的思想。如今很多前沿的機(jī)器學(xué)習(xí)研究，如深度學(xué)習(xí)和自然語言處理，激發(fā)學(xué)生的興趣去主動(dòng)動(dòng)手實(shí)踐。

（3）機(jī)器學(xué)習(xí)兩大定理

奧卡姆剃刀原則：是自然科學(xué)研究中最基本的原則之一，它的思路是若有多個(gè)假設(shè)與觀察一致，則選最簡(jiǎn)單的那個(gè)。在學(xué)習(xí)時(shí)，引出“簡(jiǎn)化”的思想，以決策樹為例講解，減去多余的分支時(shí)，模型往往可以得到更好的泛化能力。

NFL定理：所有問題同等重要時(shí)，總誤差與學(xué)習(xí)算法無關(guān)。NFL對(duì)我們的啟示在于脫離具體問題，空泛的談?wù)撃姆N算法好是沒有意義的。引導(dǎo)學(xué)生要以馬克思主義基本思想方法，辯證地看待一個(gè)算法，雖然某些算法在某一問題上很突出，但在另一些方面往往會(huì)不盡人意。

（4）機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展歷程

機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能研究發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物[4]。通過對(duì)人工智能的幾起幾落的講授，對(duì)學(xué)生進(jìn)行挫折教育。面對(duì)目前無法解決的問題，不要灰心，往往要跳出當(dāng)前的局限尋找更優(yōu)的解。引導(dǎo)學(xué)生從唯物辯證法發(fā)展觀的角度來看待問題，世界上一切事物都處在永不停息的運(yùn)動(dòng)、變化、發(fā)展的過程中。雖然事物在某一局限的時(shí)間內(nèi)看起來發(fā)展是不好的，但事物發(fā)展的前途是光明的。我們既要看到前途是光明的，對(duì)未來充滿信心;又要做好思想準(zhǔn)備，不斷克服前進(jìn)道路上的困難，勇敢接受挫折與考驗(yàn)。

（5）機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用現(xiàn)狀

過去幾十年里，機(jī)器學(xué)習(xí)得到了飛速的發(fā)展，并應(yīng)用到諸多領(lǐng)域中。如今機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)和我們的生活密切相關(guān)。我國(guó)也在機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展洪流中飛速向前，在課堂中引入機(jī)器學(xué)習(xí)在生活中相關(guān)應(yīng)用的討論，建立學(xué)生民族自豪感，樹立中國(guó)特色社會(huì)主義道路自信、理論自信、制度自信、文化自信。同時(shí)結(jié)合近期時(shí)事，如美國(guó)不再為華為提供AI芯片，而我國(guó)目前對(duì)芯片的研發(fā)也處于尷尬期[5]，了解我國(guó)在硬件與AI基礎(chǔ)開發(fā)框架上與國(guó)外的差距，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感、堅(jiān)定學(xué)生科技報(bào)國(guó)的決心。

4.3 課后鞏固階段

教師在Blackboard教學(xué)平臺(tái)發(fā)布課程作業(yè)。結(jié)合課堂講述內(nèi)容，學(xué)生6～8人一組提交課程知識(shí)點(diǎn)思維導(dǎo)圖，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，鞏固課堂中所講授的內(nèi)容，將課堂思政真正地融入學(xué)生的日常生活中。

5 結(jié)束語

高校思政教育不應(yīng)只局限于思政課程，而應(yīng)該門門課程有體現(xiàn)。只有這樣才能將專業(yè)知識(shí)與思政元素充分融合，把顯性教育和隱性教育統(tǒng)一起來，形成協(xié)同效應(yīng)，構(gòu)建全員全程全方位育人的大格局[6]。本文通過專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，探討了使學(xué)生掌握事物發(fā)展規(guī)律，認(rèn)識(shí)世界，豐富知識(shí)，開闊視野，努力成為德、智、體、美、勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人的一些新思路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王琳琳. 在“社會(huì)大課堂”中穿好思政育人“紅線”：北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院探索“全脫產(chǎn)”臨床思政帶教的特色育人道路[N]. 新華每日電訊，2020-10-27（8）.

[2] 曾憲華，李偉生，于洪.智能信息處理課程群下的機(jī)器學(xué)習(xí)課程教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（19）：60-62.

[3] 孟子流，李騰龍.機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)發(fā)展的綜述與展望[J].集成電路應(yīng)用，2020，37（10）：56-57.

[4] 周志華.機(jī)器學(xué)習(xí)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2016：10.

[5] 陳伊凡.寒武紀(jì)：困境與突破[N].經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)，2020-09-07（23）.

[6] 習(xí)近平.習(xí)近平談治國(guó)理政[M].北京：外文出版社，2014.

【通聯(lián)編輯：李雅琪】