APP下载

高等融合教育背景下新工科课程思政教学创新实践

2024-05-13刁力力付荣

高教学刊 2024年13期
关键词:新工科人工智能

刁力力 付荣

摘  要:参加高等融合教育的残障大学生不但需要克服身体不适,还需要消耗大量精力来理解和练习新工科课程中比较难的内容。在此前提下想让他们领会思政价值观尤为困难。教学实践证明,残障大学生对抽象的思政教育接受度较普通大学生低得多,无法实现融合目标。为解决上述问题,该文提出一种新工科具体内容与思政价值观相映射的方法。该方法从新工科的技术内容中抽离出一种意境,从思政价值观的角度融入有共同点的内容并形成对照,使残障大学生对思政教学形成更深刻的认识,真正接受其所传递的价值观内容,同时也反过来增强对技术内容的理解和记忆。该文以人工智能技术教育这一新工科核心课程为例,展示该方法具体的实现途径。实践表明这是有效的创新教学方法。

关键词:融合高等教育;新工科;人工智能;思政价值观教育;有监督学习

中图分类号:G640      文献标志码:A          文章编号:2096-000X(2024)13-0059-05

Abstract: Disabled college students participating in higher education not only need to overcome physical discomfort, but also need to exert a great deal of energy to understand and practice the more challenging content in New Engineering Courses. In this context, it is particularly difficult for them to grasp the values of ideological and political education. Teaching practice has shown that integrated college students have a much lower acceptance of abstract ideological and political education than ordinary college students, and the goal of integration cannot be achieved. To address the above-mentioned issue, this article proposes a method to establish a mapping between the specific content of New Engineering disciplines and the values of ideological and political education. This method extracts a certain artistic conception from the technical content of the New Engineering disciplines, integrates it with the common points of ideological and political values, and forms a contrast. This enables university students to develop a deeper understanding of ideological and political education, truly accepting the values it conveys, while also enhancing their understanding and memory of the technical content. This article takes the core course of artificial intelligence technology as an example to demonstrate the specific implementation approach of this method. Experiments show that this is an effective innovative teaching method.

Keywords: higher integrated education; new engineering disciplines; artificial intelligence; ideological and political values education; supervised learning

高等融合教育中的新工科教育與思政价值观引领教学的结合,是新工科教育、高等融合教育、思政教育三个不同研究方向的交叉融合。新工科课程的每位任课教师都有在教学中融入思政潜移默化引导学生价值观的美好愿望。但是,从专业实践来看,新工科教学在融合教育中引导大学生价值观方面存在重大难点。

一  思政价值观教育在高等融合教育新工科教学中遇到的困难

(一)  新工科技术专业化、理论性太强,导致很难与价值观联系起来,也不易讲授

潜移默化进行价值观教育是思政建设的理想状态。但是,新工科技术很抽象,专业化程度高,涉及的各种理论难以与思想政治建设结合起来,能够融入技术中的价值观很难设计。教师教学的一个痛点是怎样才能找到贴切的思政内容,既耗时又耗力,找到的思政内容通常也比较生硬。在现实中,教师讲了半天技术,好不容易给学生讲明白了,发现没有能够融入价值观。在技术里面设计价值观,又会打断教师教的思路和学生理解的思路。学生理解这些技术原理已经很费劲了,如果再生硬地加入思政内容容易让学生对所学内容理解困难,让教师前功尽弃。在知识点没学会时,学生也没有心情接受思政内容的教育,相反还容易产生反感。这些都是新工科的课程难度和深度导致的,需要想办法加以克服。

(二)  能够根据新工科的内容引申出的思政点是非常零碎的,学生很难整理记忆

新工科的内容非常复杂,要讲解的点非常多。不但要讲技术历史与发展,还要讲各门技术细节,等等。思政教育通常的做法是讲哪个方面的内容,就从哪个方面着手联系思政来讲解。由于新工科讲授的知识点非常多,这就导致了关联的思政内容之间缺乏逻辑联系,看起来是支离破碎的,不成体系,导致学生感觉非常乱,无法整理更无法记忆,无法达到引导学生价值观的目的。

(三)  新工科的技术流派太多太杂,导致很难有一根思政主线贯穿始终,没有特色

像人工智能这类新工科,有很多种技术,无数种算法,以及千千万万的应用。这里面即使部分内容有思政方面的关联,但内容散乱,所涉范围太广。没有一根思政主线贯穿其中,就不能够形成该课程的思政特色,无法升华课程的层次。

高等融合教育旨在让残障大学生也能和普通大学生一样接受正规的高等教育,学习同样的知识。为达到这个目的,从残障大学生这一方面,需要付出十分艰辛的努力。首先,残障大学生身有残疾,需要克服生理或心理上的不适,需消耗大量精力,已经非常不易,给学习分配的时间和精力有限。另外,新工科课程的内容通常以理工科技术为主,对逻辑性思维要求高,理解比较困难,需要消耗大量脑力和体力来理解和练习新工科课程中比较难的内容。所以,残障大学生很难把新工科学得很好。从提供融合教育的高等学校这一方面,除了要为残障大学生提供足够的生活和学习保障之外,教师在教学中需要非常重视方式和方法,才能对残障大学生的新工科技术学习施加正面影响。融合高等教育教学有一个特点,就是教师的教学方法不仅需要适合残障大学生的需要,普通大学生也需要能够接受。这就对教师的教学方法提出了更严格的要求:不但要保证学生学到知识,还要兼顾残障大学生和普通大学生对进度、难度等的不同需求。在教学实践中,能做好这一点已经非常困难了,再想进一步做好思政教育更为不易。在我们的教学实践中,绝大多数融合教育大学生对抽象的思政教育接受度较普通大学生低得多,无法说清楚思政教育的内容和涵义。

综上所述,高等融合教育中新工科课程教学引导学生思政价值观遇到了很大的困难,必须、只能通过创新教学途径才能解决。

二  研究现状

新工科是基于国家战略发展新需求提出的工程教育改革方向,以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径,培养多元化、创新型卓越工程人才,具有战略性、创新性、系统化和开放式的特征。人工智能教育是新工科课程的重要内容[1-3]。

在高等教育领域,残疾人与普通人群共同学习,能最大限度地推进教育公平,提升残疾人的受教育水平。高等融合教育是指普通高等学校在融合教育理念指导下,根据高等教育规律,以及残疾人身心特点,对有高等教育需求的听力残疾、视力残疾、肢体残疾等适龄人群实施的安置、培养、支持与服务等[4]。这个领域研究的主要落脚点在于不同残障人群的教育理念、教育模式、职业和教育援助等方面,缺乏对高等融合教育新工科教学的深入思考,对与新工科结合的思政价值观的引领方法研究也不足[5-6]。

新工科教育必须以立德树人为引领,课程思政是落实国家立德树人根本任务的重要途径。二者在育人的总体目标上是一致的,必须同向同行。在新工科建设背景下,需要突破专业教育和思政教育之间的壁垒,探索新工科与课程思政教育理念的深层次融合。孔丽丽等[7]提出新工科+课程思政的通用目标体系,细分出一般共性意义上的思政维度内涵,梳理新工科+课程思政建设的实施路径,强化教师能力、明确培养目标、优化课程设计、创新教学方法及探索课程思政成效考核评价体系,形成兼顾专业知识教学和思政育人的新形态课程教学体系。但是,这些研究比较宏观,不够具体。陈春燕等[8]结合新工科人才的特点,探索并阐释了以史载道的历史叙事教学模式、虚实融合的情景沉浸式教学模式、精神激励的情感浸润式实践教学模式和品格涵养的榜样示范式实践教学模式,旨在使思政课实践教学接地气、有温度、有厚度,触动学生心灵,实现铸魂育人,培育新工科人才的家国情怀。这些研究仅提出理念,并没有指出与具体新工科内容结合的途径。

综上,高等融合教育中的新工科教育与思政价值观引领教学的结合,是新工科教育、高等融合教育、思政教育三个不同研究方向的交叉融合,目前还缺乏足够的研究成果。本文尝试在这个方面做出创新,找出一条可具体操作的、高等融合教育中新工科课程教学引导学生思政价值观的合理和有效的途径。

三  創新的教学思路

为了使残障大学生真正融入普通大学生的新工科教学中,本文提出的解决思路是:让技术内容能与生活相关的事物联系起来,形成与具体事物的对照,使残障大学生和普通大学生可以一致地加以理解,达到融合学习的效果。在此基础上,为了解决新工科教学中思政建设引导融合大学生价值观这一难题,以新工科课程——人工智能技术教育为例,本文提出了几大创新途径。

价值观内容放在技术细节的外部来讲,不影响融合大学生理解技术内容。

与常规相反,让新工科课程讲授的内容服务于思政建设体系。

为课程选择与其发生对应且与具体生活密切相关的思政价值观为思政价值观教育的主线,价值观内容均服务于该主线,形成课程特色。

我们以新工科中重要的核心课程人工智能技术教育为例,一步步展示如何根据该途径实现创新的教育教学。把上述核心创新思路和途径反映到人工智能技术教育课程的教学设计上,选择“坚持党的领导”为思政价值观教育的主线,可得到思政价值观教育与新工科课程内容具体的映照关系,如图1所示。具体的映射关系和内容将在下文详细阐述。

四  在人工智能技术教育课程中的实践研究

按照本文的创新方法,人工智能技术教育的思政内容必须紧密地结合课程的内容来设计。我们的思政建设创新也都包含在课堂内容之中。此处以课程中“有监督学习过程”的数据处理、分析、特征工程、数据集的划分、学习算法、模型评估及迭代优化等教学内容来呈现创新指引下的人工智能技术教育课程高等融合教育的思政教学[9-10]。

有监督学习与“监督、引领”有关。所以,我们选择“坚持党的领导”,这个一切工作的核心、“四个自信”的根本保证,来作为这段学习内容相关联的思政教育主线。以这个主线建立起思政教育的体系,在体系中填充相关的课程专业教学内容来使体系丰富多彩。这部分的思政结合题目我们称作“结合有监督学习的过程说明坚持党的领导的关键之处”。

有监督学习被设计出来“教”计算机学会像人一样识别不同种类的事物。此时组织同学分组讨论:用自己的话总结“监督”的含义。在中国特色社会主义建设中,为什么要坚持党的领导?坚持党的领导,有哪些关键点?大学生分组发言作总结。教师总结:有监督学习就是要有带头人引路。有“高人”指引方向有助于选定正确的目标。有监督学习通过训练样本的分布和选择决定了学习的方向。选择比努力更重要。目标错了,努力会白费。有强有力的领导使团队,工作能力更强。与无监督学习相比,有监督学习使学习更容易得到有用的结果,可以避免团队偏离轨道,可以保持团队内部和谐,可以使团队有凝聚力、更团结,可以使团队整体实力更强。有监督的优化更高效。优化一件事情的性能是复杂而耗时的事情,还需要多次迭代,有监督学习使学习收敛更快,有带头人使团队结构更优。

特征工程是有监督学习众多步骤中的核心,重点在于从诸多因素中挑选出核心因素,围绕它运作。由此可以理解到,坚持党的领导,党的组织建设是核心。党的领导,需要依靠党的基层组织建设:需要挑选出核心骨干参加党的基层组织,党的基层组织需要解决众多难题中的核心难题。

有监督学习是个持续循环提升的过程。对比来看,坚持党的领导是不断实践,不断优化的过程。结合对有监督学习的理解,党的领导也是一个不断实践、不断优化的过程。党的领导不能仅停留在口头上,需要在基层不断践行,有小错误实时纠正,必要时调整政策规章,在纠错的基础上实现更高层次的进化,持续迭代优化等。

数据预处理要花很长时间把不好的数据、异常的数据清洗掉,使数据规范和一致。由此可得:要从根本上坚持党的领导。党的队伍构成需要非常纯洁,需要剔除害群之马。可见,反腐倡廉非常重要。意志不坚定者应该被淘汰。群众的意志、价值观等要和党保持高度一致。

从有监督学习收集数据,做数据变换,分析和探索数据来看,坚持党的领导,要掌握实际情况。坚持党的领导,需要走下基层,了解基层的实际情况。坚持党的领导,需要全方位收集基层数据,对干扰、不实的信息要加以清理,把信息以容易理解的形式转换和呈现出来。坚持党的领导,需要认真分析基层人员的情况、年龄、身体条件、学历、技能状况和精神心理状态等因素,确定各人群的分布。坚持党的领导,需要根据数据分析的结果,确定哪些因素是主要因素,分清主次。坚持党的领导,需要根据数据和因素分析的主次,因地制宜为基层制定政策和策略,带领基层更好地发展,实现共同富裕。

有监督学习把数据集划分成训练集、测试集两部分,训练集引领测试集。党的领导也需要选出先锋模范代表做出示范,团结全体民众:先锋模范代表群体的带头作用使民众信服党的领导。先锋模范代表群体的示范作用使民众向往党的领导。在先锋模范群体中的工作成果使全体民众看得到前景。在先锋模范群体中的实践效果需要应用到全体民众中得到切实验证:是否有效?经验是否可以推广?

有监督学习需要建立划分两类的分界线。类似地,坚持党的领导,对原则问题和大是大非问题需要有明确的态度。坚持党的领导,对、错必须有严格的界定。坚持党的领导,一定要建立起是非分明的工作氛围。坚持党的领导,不能重用立场不坚定的人。坚持党的领导,一定要创造条件使对、错更分明:办事透明,不捂着;奖惩分明,不护着。

K最近邻算法按照邻居的特性来分类。类似地,坚持党的领导,要强调先进人物的正面影响。近朱者赤,近墨者黑。先进人物必然是对党真诚、对事业尽责的人。先进人物散发的正能量会对周边群体产生影响。民众会潜移默化形成对党真诚、对事业尽责的氛围。先进人物要有意识地扩大自己的正向引导,这也是党赋予的光荣使命。

从决策树的角度看,是把数据集一层一层地划分达到分类的目的。而坚持党的领导,需要把民众按照其特点做划分。对不同技能、不同爱好的人做不同的培养,使其真正成才,为社会造福。从支持向量机的角度看,把难以区分的样本映射到高维空间使其可分。而坚持党的领导,需要转换思维,对难处理的问题,从不同的角度去观察,引导社会各界出谋划策,共同解决难题,建设社会主义现代化强国。

集成學习由多个分类器共同完成分类任务,效果毫无疑问,更好。同理,坚持党的领导,需要坚持党内民主、集体决策,民主集中制。坚持党的领导,需要坚信集体的智慧高于个人,拒绝一言堂。坚持党的领导,要团结一切可以团结的力量。坚持党的领导,要把社会上的优秀分子拉进领导班子里来,加强集体的智慧。坚持党的领导,要在决策中实现民主和公平的原则,等等。

有监督学习需要用评价的办法来明确结果的好坏,以此决定优化调整的方向。坚持党的领导,同样需要有严格科学的评价手段对我们的工作进行评价(绩效考核),并以此做优化调整。对个人的、团体的工作均需做出评价,包括思想道德素质、职业技术技能、工作成果、合作成效等,并需要客观的、独立的评价。根据评价结果,知道今后工作的优化调整方向。

有监督学习会遇到欠学习和过学习两种重大问题。坚持党的领导,也可能会遇到管得太松或管得太严的情况,都会影响团队的战斗力。管得太松,团体会懒散、缺乏战斗力。管得太严,个体无从发挥、缺乏创造力。因此,必须要有解决方案:坚持党的领导,既要保证对党忠诚这个核心,又不要每件事情都管得死死的,要有收有放;要对不同要素进行研究,哪些点必须要抓紧,哪些点不必。

总的来说,坚持党的领导,需要全民广泛参与。就像有监督学习那样,坚持党的领导需要带领广大人民:坚信党指引的方向是正确的。坚定地按照党的路线方针政策走。对民众的不同特点和不同需求加以研究、满足、设计针对性的教育方案;进行集体决策、民主集中;不断迭代优化,改进政策、方法、规章;要不辞辛劳,做好数据采集、数据分析和方案设计工作。

由此,在人工智能技术教育引导残障大学生思政价值观的教学中,本文建立了“坚持党的领导”这一思政主线,并围绕主线建立起了价值观和思政体系。结合新工科技术内容使融合高等教育的思政体系更加丰满和充实,达到了专业育人和思政育人的双丰收。

五  实践结果与分析

实践中,我们设计了各种教学方法:项目驱动教学法、互动式教学法、智能化教学法、跨学科教学法,以及教学评价的创新等,将我们的价值观思想框架融入进去。在教学后期的調研中,我们发现,大部分学生表示,思政价值观教育的内容让他们印象深刻,记得牢。大约30%的同学认为课程思政是有乐趣的。大部分同学认为这种新教学方式可以加深对思政价值观的印象,如图2所示。可见,此次教学创新取得了一定的效果。

学生反映人工智能课程的价值观内容逻辑清晰,主题明确,印象深刻。随着课程的深入,同学们表示与课程一同讲授的思政内容有体系,有逻辑,更能记得清楚,而且自己也能体会到课程内容联系思政的方法和乐趣。特别是把数据清洗与反腐败、数据预处理与反腐败、模型评估与科学绩效考核等联系起来令人觉得既有趣又合理,即使过了很久也能记得很清楚。这同样也使他们更好地理解所学的科学知识。

学生学习和参与讨论本门课程价值观内容的积极性大幅度升高。人工智能课程注重传授学生如何从学习内容联系思政的原理与方法,并分组讨论。线上和线下的课堂讨论采用任务驱动方法围绕课程中的思政主题进行小组学习及讨论,不仅对课程理论知识相关联的思政内容有更深入的认识和观点的碰撞,还可以有效激发学生的学习热情,培养学生主动探索的意识。学生更加积极主动地提出自己对思政内容的理解,并能加以衍生。

学生对人工智能技术的理解应用能力和价值观辩证思维能力同步提高。通过案例讨论、小组任务的完成等有效地提高了学生在思想政治建设中的反思性思维、明辨性思维、自主学习能力和团队合作能力;辩证思维能力提高的同时,也能反过来促进对所学人工智能专业知识的理解。学生的视野比以前更广,能够站在更高的高度思考价值观等问题,也能在思政内容的指导下,思考和设计人工智能技术应用于教育的新方法、新手段。

人工智能课程的教学内容及教学模式得以创新。融入价值观引导的人工智能课程的教学内容,在原课程内容基础上,及时将思政研究动态、最新政策方针引入课程,更加能够体现出价值观教育的前沿性与时代性。与课程内容紧密结合的价值观教育与创新的思想政治体系化讨论相结合的教学模式,体现了人工智能课程教学的先进性与互动性,提升了学生探究式及个性化思政学习的能力。

六  结束语

本文以人工智能技术教育课程为落脚点,对高等融合教育新工科教学融入思政价值观引导的新途径进行了实践,得到了有意义的启示。总的来说,根据课程思政框架导入专业课内容是新工科教学的一次有益尝试。在专业课程学习内容的基础上推出价值观引导的目标,具有特色和创新性。创新教学成果可逐步推广到其他融合高等教育的专业课程。

高等融合教育中的新工科课程知识点众多,难以联系价值观引导的内容,思政教育内容零散不系统。本文以思政体系为引导,结合高等融合教育中的新工科专业课程内容推出价值观引导的目标,具有特色和创新性,效果看得见。后续我们将在更多的高等融合教育新工科课程中,设计更多的、符合教学原则的价值观引领内容和体系,使相关专业课程的专业知识教学与价值观教育的效果同步提升。

参考文献:

[1] 吴岩.新工科:高等工程教育的未来——对高等教育未来的战略思考[J].高等工程教育研究,2018(6):1-3.

[2] 刘海松,倪震,秦军林.新工科背景下应用型本科院校多学科交叉融合的大数据人才培养模式初探[J].中国多媒体与网络教学学报(上旬刊),2021(2):199-201.

[3] 王艳丽,张敏,尤国强.新工科背景下数据科学与大数据技术专业建设初探[J].陕西教育(高教),2020(2):44-45.

[4] 周姊毓,赖雪砚,付泽雯,等.残疾人高等融合教育学校支持体系构建研究[J].绥化学院学报,2023,43(4):8-11.

[5] 陈一铭,王庭照.国内残疾人高等教育研究综述——基于CNKI数据库[J].现代特殊教育,2016(2):21-25.

[6] 马宇.关于残疾人高等教育支持研究综述[J].现代特殊教育,2015(10):8-13.

[7] 孔丽丽,卢飒.新工科+课程思政新形态课程建设路径研究[J].高教学刊,2022,8(S1):5-8,13.

[8] 陈春燕,于宛辰.创新高校思政课实践教学模式探索——基于新工科人才家国情怀培育[J].长春工程学院学报(社会科学版),2023,24(2):127-131.

[9] 周志华.机器学习[M].北京:清华大学出版社,2016.

[10] 瓦伊巴夫·韦尔丹. Python监督学习[M]. 梁平,谭颖,译. 北京:清华大学出版社,2022.

基金项目:江苏共享发展研究基地开放基金项目“残障融合大学生创新创业教育体系研究”(23GXJD07);江苏省一流本科专业建设点项目“教育技术学”(苏教高函〔2021〕8号)、“计算机科学与技术”(苏教高函〔2021〕8号);南京特殊教育师范学院2023年教学改革研究课题“高校新工科融合生创新创业教育方法研究”(2023XJJG34)

第一作者简介:刁力力(1974-),男,汉族,四川达州人,博士,教授级高级工程师,硕士研究生导师。研究方向为融合教育、课程思政、人工智能。

*通信作者:付荣(1985-),女,汉族,山西临汾人,硕士,高级工程师。研究方向为融合教育、课程思政、软件工程。

猜你喜欢

新工科人工智能
我校新增“人工智能”本科专业
2019:人工智能
人工智能与就业
“新工科”背景下职业院校工程技术教育改革创新的思考
“新工科”建设的五个突破与初步探索
面向新工科的Python程序设计交叉融合案例教学
新工科形势下高校二级学院毕业设计管理探索
新工科背景下大学生创新创业教育探索
数读人工智能
下一幕,人工智能!