人工智能導論融入思政元素的教學改革策略研究

吳戀 陳思思 崔忠偉 王晴晴

關鍵詞：人工智能；人工智能導論；課程思政；教學改革

0 引言

大學是學生從校園走向社會的一個非常重要的過渡場所，在此期間對大學生傳授知識的同時能及時融入思想政治教育是非常有必要的。習近平總書記在思想政治工作關系中強調道，高校培育什么樣的人、如何培養人，這是一個根本性的問題。要堅持以人為本，把思想政治工作貫穿到整個教與學的過程中，實現對人的全面培養[1-2]。課程思政教學改革的關鍵是結合專業課的特點、思維方法來融合其中有價值的思政元素，使專業課程能夠與思政課共同發揮育人作用[3-4]。

人工智能技術是當今社會的熱潮，正快速改變人們的生活，帶來各種便利[5-6]。然而，技術是一把雙刃劍，可以造福人類也可以具有極大的破壞性。因此，在培養人工智能專業的學生時，倫理道德的學習尤為重要，在課程的教學中加入思政元素對培養學生正確價值觀、愛國情懷、社會責任意識也尤為重要。人工智能導論作為人工智能專業的入門引導性課程，更應該在一開始就給學習這個專業的學生樹立正確價值觀、愛國情懷和社會責任感，這對學生培養具有重要意義。

1 人工智能導論課程特點及融入思政的意義

隨著物聯網、云計算、大數據等許多先進新型技術的不斷發展，也推進了人工智能技術的高速發展，人工智能專業也加入到了本科專業名單中且受到了各高校的高度重視。人工智能導論是人工智能專業技術的入門引導性課程，其課程內容是人工智能專業知識的整體梳理，包含了人工智能技術的各個方面，內容較多較廣，但是不要求細化深度講解。該課程主要目的是給人工智能專業的學生先總體性、引導性地了解人工智能的技術領域、應用領域等各方面，以概述性的宏觀講解為主。該課程作為人工智能技術的開篇課程、作為人工智能技術宏觀全面的課程，如果在一開始就能融入思政元素給學生植入正確的價值觀、愛國情懷、社會責任意識的引導，這對學生后續的培養具有非常重要的鋪墊意義。學生不僅對自己所學的專業知識記得更加牢固，并且能具有較高政治思想覺悟，這具有非常重要的意義。同時，“工匠精神”要求的是有責任、有擔當、誠信友善，在這門課程中融入思政元素能讓“新工科”專業下的學生對“工匠精神”理解得更透徹。

黨的十八大以來，習近平總書記在多個場合和多個講話中都有強調思政課與創新技術結合的重要意義。如果說高校是培育人才的主要陣地，那么課程思政就是塑造優秀人才思想的主戰場[7]。因此，各高校都應該把“課堂思政”擺在重要的地位，引導學生在學習專業知識的同時也理解其中內涵的重要思想，這樣才能培養出高質量、高素質的人工智能專業人才[8-9]。課程中融入思政，這有助于為社會培養出素質和技術并重的全面型人才。

2 人工智能導論融入“思政元素”的總體教學架構

人工智能課程的課程體系是理論與實踐相結合的教學方案，在教學的過程中需要根據課程性質建立不同的教學手段。課堂是老師和同學交流的主要手段和方式之一，因此，老師可以在授課的過程中潛移默化地加入思政元素，以此來提高學生的思政素養。但是如何加入思政元素是一個值得思考的問題，加入的方式方法同學們是否喜歡，是否接受等。人工智能導論作為人工智能專業的必修課程，將思政元素加入此課程中來，必將培養學生在專業課程和研究方面有更高的思想素養。將思政元素融入教學，其一是在理論課教學的過程中循序漸進地引導和給學生講述人工智能技術能夠為社會和國家所作出的貢獻；其二是在實踐的教學中，教會學生如何通過人工智能的技術手段在未來的工作中正確且道德的開發智能化產品。如圖1所示，為本文設計的教學架構[10-12]。

如圖1所示，在人工智能導論的教學中，其教學方式設計為五種教學方式（案例教學、問題討論、項目驅動、社會調研、啟發感悟）混合使用，在這五種教學方式的教學過程中，融入上圖右側的這五個方面的思政元素。圍繞這五個方面的思政元素，挖掘人工智能導論課程知識點中蘊含的思政內容，將相應知識點內容與思政元素融合講解。教師通過多樣化的教學方法來實現和完成思政元素與教學內容的交融，這樣不僅提高課堂的效率而且也讓思政元素與專業課程充分且有效地融為一體。該教學方法能夠使得學生在未來的工作中具有較高的職業素養和技術規范。此外，在教學中還需加入建立團隊的形式，幫助學生認識和熟知未來工作中團隊協作的重要，傳輸嚴謹求實、愛護工作和保守工作秘密等崇高的職業道德，以此達到寓教于學的良好學習效果。

3 人工智能導論融入“思政元素”的教學案例

3.1“人工智能應用領域”中蘊含的思政教育

“智慧城市”是城市數字化向更高層次的發展，核心是體現以人為本、智能運行的理念，利用物聯網、云計算等新一代信息技術全面感知城市的運行狀態，從而提高人與物、物與物之間交互的明確性、靈活性、執行效率與響應速度；運用先進的信息技術，來使城市得到智慧式管理和運行，從而進一步為生活在城市中的人們創造出更美好的生活，促進城市的和諧與穩步發展。通過對“智慧城市”這一技術的開發運用，可以讓學生明白：科技是第一生產力，要努力學習技術為社會發展作貢獻。此外，強調人工智能道德規范和職業道德。在當今的社會背景之下，人工智能技術的運用影響著一個國家的綜合國力，有著舉足輕重的力量。青少年是社會的接班人，是實現偉大民族振興的力量源泉。而學習人工智能專業的學生身上的擔子更重，你們在創造智能化新時代，是智能時代的實踐者和生產者，任重而道遠。要將所學的技術用在正道上，去造福人類、改善提高人們的生活，為社會作出你們的貢獻，實現你們的價值，切勿技術濫用。

3.2“深度學習”中蘊含的思政教育內容

“深度學習”屬于機器學習的范疇，但是深度學習方法與傳統的機器學習方法存在必然的差別，它不需要人工設計具體提取哪些特征，而是可以自動提取特征并獲得優異的效果。深度學習已成為當前十分熱門的技術，從結果來看，深度學習的表現非常好，它的學習能力非常強、覆蓋范圍廣、適應性好、可移植性好，但深度學習模型的良好性能效果需要大量的數據對模型訓練，深度學習網絡模型從數據中學習到能力又作用于數據。沒有數據，那么這些算法模型毫無意義。這猶如中國共產黨不能脫離群眾，黨員同志們要以群眾為中心，一切為了群眾，從群眾中來到群眾中去，秉持全心全意為人民服務的宗旨；群眾要擁護黨、擁護黨的綱領，團結一致實現國家的繁榮昌盛。

3.3“KNN”算法中蘊含的思政教育

最近鄰算法KNN（k-Nearest Neighbor） 是數據挖掘中比較常用的分類算法，可以解決分類或者回歸問題，屬于監督學習中分類方法中的一種。它簡單易用，模型訓練速度快，預測效果好，對異常值不敏感。在決議和決定樣本類別時，僅參考樣本四周的鄰居k樣本所屬的類別。如果元素空間中最相似（即最接近）的k個樣本中的大多數樣本屬于某一類別，那么該樣本也屬于該類別。k通常是一個不大于20的整數，KNN 算法的結果在很大程度上取決于k 的選擇。KNN算法體現了同類相聚的特點，事物按照其種類而聚集到一起，這就猶如社會生活中“物以類聚，人與群分”的哲理，同學們應該多跟好的、積極向上的同學靠近，多受到積極向上的激勵，爭取越來越靠近優秀的類別，以至于被歸屬為優秀的類別。此外，KNN算法也隱含了“少數服從多數”的一個道理，當個人意愿與多數人意愿違背時、個人利益與人民利益沖突時，應放棄個人私利，舍小我完成大我，這才能使整個團體向著正確的方向前進，使整個國家發展得更好。

3.4“強化學習”中蘊含的思政教育

“強化學習”又稱為獎勵學習，是指從環境狀態到行為映射的學習，以使系統行為從環境中獲得的累積獎勵值最大的一種機器學習方法，強化學習系統一般包括四個要素：策略、獎勵、價值以及環境或者說是模型。

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

2） 獎勵（Reward） ：獎勵信號定義了強化學習問題的目標，在每個時間步驟內，環境向強化學習發出的標量值即為獎勵，它能定義智能體表現好壞，類似人類感受到快樂或是痛苦。

3） 環境（Environment） ：它是對環境的模擬，當給出了狀態與行為后，有了模型我們就可以預測接下來的狀態和對應的獎勵。

4） 價值（Value） ：可以說是價值函數，它與獎勵的即時性不同，價值函數是對長期收益的衡量和對未來獎勵的預測，它可以評估狀態的好壞，并且價值函數的計算需要對狀態之間的轉移進行分析。

通過強化學習，智能體可以清楚地知道它處于什么樣的狀態下應該采取什么樣的行動來獲得最高的回報。通常基于環境提供的信息，錯誤不斷被喚醒，從而不斷調整狀態，以獲得最大的策略或最大的優惠獎勵。其過程圖如圖2所示：

由強化學習可以了解到：在學習或創新過程中，我們要學會根據外界的環境因素的改變而作出相應的改變，遇到艱難險阻時不要氣餒，反反復復地嘗試各種方法來創造出最大的獎勵值。這就如同我們偉大的中國共產黨，不畏困難、不畏艱辛、敏銳洞悉、開拓探索，帶領人民取得了抗戰勝利、帶領人民過上了今天的美好生活！

4 結束語

思政元素融入高校專業課堂是有必要、有意義的，是一種新型教學手段和方法，是科學發展觀和社會主義核心價值觀的必然要求。通過教學內容與思政元素的融合模式，很多學生能夠切實地感受有意義的育人思政元素，對學生的身心發展有了一個很好的引導作用，讓廣大學生的學習態度、道德情懷、為人處世方面都得到了進一步的加強。更重要的是學生們更明確了自己的職業理想，能夠切實地感受課程中積極向上的育人元素，這對弘揚社會主義核心價值觀有重要的影響作用，讓學生的德、智、體、美、勞都得到全方位的發展。