吴恋 陈思思 崔忠伟 王晴晴

关键词：人工智能；人工智能导论；课程思政；教学改革

0 引言

大学是学生从校园走向社会的一个非常重要的过渡场所，在此期间对大学生传授知识的同时能及时融入思想政治教育是非常有必要的。习近平总书记在思想政治工作关系中强调道，高校培育什么样的人、如何培养人，这是一个根本性的问题。要坚持以人为本，把思想政治工作贯穿到整个教与学的过程中，实现对人的全面培养[1-2]。课程思政教学改革的关键是结合专业课的特点、思维方法来融合其中有价值的思政元素，使专业课程能够与思政课共同发挥育人作用[3-4]。

人工智能技术是当今社会的热潮，正快速改变人们的生活，带来各种便利[5-6]。然而，技术是一把双刃剑，可以造福人类也可以具有极大的破坏性。因此，在培养人工智能专业的学生时，伦理道德的学习尤为重要，在课程的教学中加入思政元素对培养学生正确价值观、爱国情怀、社会责任意识也尤为重要。人工智能导论作为人工智能专业的入门引导性课程，更应该在一开始就给学习这个专业的学生树立正确价值观、爱国情怀和社会责任感，这对学生培养具有重要意义。

1 人工智能导论课程特点及融入思政的意义

随着物联网、云计算、大数据等许多先进新型技术的不断发展，也推进了人工智能技术的高速发展，人工智能专业也加入到了本科专业名单中且受到了各高校的高度重视。人工智能导论是人工智能专业技术的入门引导性课程，其课程内容是人工智能专业知识的整体梳理，包含了人工智能技术的各个方面，内容较多较广，但是不要求细化深度讲解。该课程主要目的是给人工智能专业的学生先总体性、引导性地了解人工智能的技术领域、应用领域等各方面，以概述性的宏观讲解为主。该课程作为人工智能技术的开篇课程、作为人工智能技术宏观全面的课程，如果在一开始就能融入思政元素给学生植入正确的价值观、爱国情怀、社会责任意识的引导，这对学生后续的培养具有非常重要的铺垫意义。学生不仅对自己所学的专业知识记得更加牢固，并且能具有较高政治思想觉悟，这具有非常重要的意义。同时，“工匠精神”要求的是有责任、有担当、诚信友善，在这门课程中融入思政元素能让“新工科”专业下的学生对“工匠精神”理解得更透彻。

党的十八大以来，习近平总书记在多个场合和多个讲话中都有强调思政课与创新技术结合的重要意义。如果说高校是培育人才的主要阵地，那么课程思政就是塑造优秀人才思想的主战场[7]。因此，各高校都应该把“课堂思政”摆在重要的地位，引导学生在学习专业知识的同时也理解其中内涵的重要思想，这样才能培养出高质量、高素质的人工智能专业人才[8-9]。课程中融入思政，这有助于为社会培养出素质和技术并重的全面型人才。

2 人工智能导论融入“思政元素”的总体教学架构

人工智能课程的课程体系是理论与实践相结合的教学方案，在教学的过程中需要根据课程性质建立不同的教学手段。课堂是老师和同学交流的主要手段和方式之一，因此，老师可以在授课的过程中潜移默化地加入思政元素，以此来提高学生的思政素养。但是如何加入思政元素是一个值得思考的问题，加入的方式方法同学们是否喜欢，是否接受等。人工智能导论作为人工智能专业的必修课程，将思政元素加入此课程中来，必将培养学生在专业课程和研究方面有更高的思想素养。将思政元素融入教学，其一是在理论课教学的过程中循序渐进地引导和给学生讲述人工智能技术能够为社会和国家所作出的贡献；其二是在实践的教学中，教会学生如何通过人工智能的技术手段在未来的工作中正确且道德的开发智能化产品。如图1所示，为本文设计的教学架构[10-12]。

如图1所示，在人工智能导论的教学中，其教学方式设计为五种教学方式（案例教学、问题讨论、项目驱动、社会调研、启发感悟）混合使用，在这五种教学方式的教学过程中，融入上图右侧的这五个方面的思政元素。围绕这五个方面的思政元素，挖掘人工智能导论课程知识点中蕴含的思政内容，将相应知识点内容与思政元素融合讲解。教师通过多样化的教学方法来实现和完成思政元素与教学内容的交融，这样不仅提高课堂的效率而且也让思政元素与专业课程充分且有效地融为一体。该教学方法能够使得学生在未来的工作中具有较高的职业素养和技术规范。此外，在教学中还需加入建立团队的形式，帮助学生认识和熟知未来工作中团队协作的重要，传输严谨求实、爱护工作和保守工作秘密等崇高的职业道德，以此达到寓教于学的良好学习效果。

3 人工智能导论融入“思政元素”的教学案例

3.1“人工智能应用领域”中蕴含的思政教育

“智慧城市”是城市数字化向更高层次的发展，核心是体现以人为本、智能运行的理念，利用物联网、云计算等新一代信息技术全面感知城市的运行状态，从而提高人与物、物与物之间交互的明确性、灵活性、执行效率与响应速度；运用先进的信息技术，来使城市得到智慧式管理和运行，从而进一步为生活在城市中的人们创造出更美好的生活，促进城市的和谐与稳步发展。通过对“智慧城市”这一技术的开发运用，可以让学生明白：科技是第一生产力，要努力学习技术为社会发展作贡献。此外，强调人工智能道德规范和职业道德。在当今的社会背景之下，人工智能技术的运用影响着一个国家的综合国力，有着举足轻重的力量。青少年是社会的接班人，是实现伟大民族振兴的力量源泉。而学习人工智能专业的学生身上的担子更重，你们在创造智能化新时代，是智能时代的实践者和生产者，任重而道远。要将所学的技术用在正道上，去造福人类、改善提高人们的生活，为社会作出你们的贡献，实现你们的价值，切勿技术滥用。

3.2“深度学习”中蕴含的思政教育内容

“深度学习”属于机器学习的范畴，但是深度学习方法与传统的机器学习方法存在必然的差别，它不需要人工设计具体提取哪些特征，而是可以自动提取特征并获得优异的效果。深度学习已成为当前十分热门的技术，从结果来看，深度学习的表现非常好，它的学习能力非常强、覆盖范围广、适应性好、可移植性好，但深度学习模型的良好性能效果需要大量的数据对模型训练，深度学习网络模型从数据中学习到能力又作用于數据。没有数据，那么这些算法模型毫无意义。这犹如中国共产党不能脱离群众，党员同志们要以群众为中心，一切为了群众，从群众中来到群众中去，秉持全心全意为人民服务的宗旨；群众要拥护党、拥护党的纲领，团结一致实现国家的繁荣昌盛。

3.3“KNN”算法中蕴含的思政教育

最近邻算法KNN（k-Nearest Neighbor） 是数据挖掘中比较常用的分类算法，可以解决分类或者回归问题，属于监督学习中分类方法中的一种。它简单易用，模型训练速度快，预测效果好，对异常值不敏感。在决议和决定样本类别时，仅参考样本四周的邻居k样本所属的类别。如果元素空间中最相似（即最接近）的k個样本中的大多数样本属于某一类别，那么该样本也属于该类别。k通常是一个不大于20的整数，KNN 算法的结果在很大程度上取决于k 的选择。KNN算法体现了同类相聚的特点，事物按照其种类而聚集到一起，这就犹如社会生活中“物以类聚，人与群分”的哲理，同学们应该多跟好的、积极向上的同学靠近，多受到积极向上的激励，争取越来越靠近优秀的类别，以至于被归属为优秀的类别。此外，KNN算法也隐含了“少数服从多数”的一个道理，当个人意愿与多数人意愿违背时、个人利益与人民利益冲突时，应放弃个人私利，舍小我完成大我，这才能使整个团体向着正确的方向前进，使整个国家发展得更好。

3.4“强化学习”中蕴含的思政教育

“强化学习”又称为奖励学习，是指从环境状态到行为映射的学习，以使系统行为从环境中获得的累积奖励值最大的一种机器学习方法，强化学习系统一般包括四个要素：策略、奖励、价值以及环境或者说是模型。

1） 策略（Policy） ：定义了智能体对于给定状态所做出的行为，换句话说，就是一个从状态到行为的映射，而策略本身可以是具体的映射也可以是随机的分布。

2） 奖励（Reward） ：奖励信号定义了强化学习问题的目标，在每个时间步骤内，环境向强化学习发出的标量值即为奖励，它能定义智能体表现好坏，类似人类感受到快乐或是痛苦。

3） 环境（Environment） ：它是对环境的模拟，当给出了状态与行为后，有了模型我们就可以预测接下来的状态和对应的奖励。

4） 价值（Value） ：可以说是价值函数，它与奖励的即时性不同，价值函数是对长期收益的衡量和对未来奖励的预测，它可以评估状态的好坏，并且价值函数的计算需要对状态之间的转移进行分析。

通过强化学习，智能体可以清楚地知道它处于什么样的状态下应该采取什么样的行动来获得最高的回报。通常基于环境提供的信息，错误不断被唤醒，从而不断调整状态，以获得最大的策略或最大的优惠奖励。其过程图如图2所示：

由强化学习可以了解到：在学习或创新过程中，我们要学会根据外界的环境因素的改变而作出相应的改变，遇到艰难险阻时不要气馁，反反复复地尝试各种方法来创造出最大的奖励值。这就如同我们伟大的中国共产党，不畏困难、不畏艰辛、敏锐洞悉、开拓探索，带领人民取得了抗战胜利、带领人民过上了今天的美好生活！

4 结束语

思政元素融入高校专业课堂是有必要、有意义的，是一种新型教学手段和方法，是科学发展观和社会主义核心价值观的必然要求。通过教学内容与思政元素的融合模式，很多学生能够切实地感受有意义的育人思政元素，对学生的身心发展有了一个很好的引导作用，让广大学生的学习态度、道德情怀、为人处世方面都得到了进一步的加强。更重要的是学生们更明确了自己的职业理想，能够切实地感受课程中积极向上的育人元素，这对弘扬社会主义核心价值观有重要的影响作用，让学生的德、智、体、美、劳都得到全方位的发展。