馬銘含 宋辰陽 馬苗

摘要：為落實立德樹人的根本任務，將價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體，本文以大學三年級專業(yè)課程《機器學習》中的緒論部分為例，在梳理教學內(nèi)容的基礎上，深入挖掘思政元素，推進課程思政建設，將社會主義核心價值觀引導于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學生樹立正確的學習理念、思考方法和增加民族自豪感、堅定四個自信。

關鍵詞：課程思政;機器學習;教學案例設計

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）14-0120-02

1 引言

大學是學生從校園走向社會的重要過渡場所，因此，在此期間對大學生進行知識的傳授的同時，及時融入思政教育是非常有必要的。習近平強調(diào)，高校思想政治工作關系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個根本問題。要堅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全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面。

根據(jù)教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》文件精神，國內(nèi)各高校分別開展了不同專業(yè)的思政課程建設和專業(yè)思政課程建設，并取得了一些重要成果。如，清華大學土木工程系開設的《混凝土結(jié)構(gòu)》課程，從提精神、加擔子、抵歪風三個方面將思政融入課堂;北京大學口腔醫(yī)學院在實踐中開展思政教育，通過有豐富臨床實戰(zhàn)經(jīng)驗的專家?guī)Ы?，言傳身教地開展“點對點”思政教育[1]。

本文以工科計算機類本科生為研究對象，以《機器學習》緒論部分為例，探討如何根據(jù)課程內(nèi)容設計和開展育人工作，通過專業(yè)課程與思政教育的深度融合，不斷落實立德樹人的根本任務。

2 關于《機器學習》課程

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

在課程的緒論部分主要使學生明確“機器學習”是什么，可以用它做什么，掌握機器學習的基本術語、相關定理，以及機器學習的發(fā)展歷程與應用現(xiàn)狀。在這一部分的講授過程中，深刻提煉該課程的思想價值和精神內(nèi)涵，從機器學習涉及的專業(yè)、行業(yè)、國際形勢等多視角分析組成，增加課程的知識性和人文性，提高課程的先進性、時代性和開放性。

3 融入思政元素的教學案例設計——緒論

《機器學習》第1章 緒論講授重點是機器學習概述、機器學習基本術語、機器學習兩大定理、機器學習發(fā)展歷程和機器學習應用現(xiàn)狀。

融入的思政要素有“千里之行始于足下”“循序漸進的學習”“辯證地看待問題”“進行挫折教育”與“增強民族自豪感和堅定四個自信”等，如圖1所示。

4 教學案例設計

4.1課前預習階段

本階段主要讓學生了解本節(jié)課所要講解的內(nèi)容，對講授內(nèi)容有基本的整體認識。教師將所講授內(nèi)容繪制成思維導圖上傳至Blackboard教學平臺，幫助學生有條理、有針對性地進行課前學習，激發(fā)學生學習興趣，引導學生深入思考。教師還應在教學平臺設置結(jié)合社會時事的思考問題，增強學生善于發(fā)現(xiàn)問題和善于解決問題的動手實踐能力，保障思政元素有效融入課堂。

4.2 要點講授階段

（1）機器學習概述

通過設置思考問題“為什么看到微濕路面、感到和風、看到晚霞，就認為明天會有好天氣？”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？”引導學生對人類的學習思考的過程進行類比推理得到機器學習的概念。機器學習就是對人類在生活中學習成長的一個模擬。同時，讓學生了解到科學思維對于理工科學生的重要性。

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

（2）機器學習基本術語

為學生講授有關數(shù)據(jù)的術語：樣本、屬性、特征等;學習有關機器學習算法的分類：有監(jiān)督學習、無監(jiān)督學習;明確機器學習的目標是得到泛化能力好的模型[3]。學生在這一部分的學習會感到枯燥，滲透學生“先學走，后學跑”的思想。如今很多前沿的機器學習研究，如深度學習和自然語言處理，激發(fā)學生的興趣去主動動手實踐。

（3）機器學習兩大定理

奧卡姆剃刀原則：是自然科學研究中最基本的原則之一，它的思路是若有多個假設與觀察一致，則選最簡單的那個。在學習時，引出“簡化”的思想，以決策樹為例講解，減去多余的分支時，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，總誤差與學習算法無關。NFL對我們的啟示在于脫離具體問題，空泛的談論哪種算法好是沒有意義的。引導學生要以馬克思主義基本思想方法，辯證地看待一個算法，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不盡人意。

（4）機器學習發(fā)展歷程

機器學習是人工智能研究發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物[4]。通過對人工智能的幾起幾落的講授，對學生進行挫折教育。面對目前無法解決的問題，不要灰心，往往要跳出當前的局限尋找更優(yōu)的解。引導學生從唯物辯證法發(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動、變化、發(fā)展的過程中。雖然事物在某一局限的時間內(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，對未來充滿信心;又要做好思想準備，不斷克服前進道路上的困難，勇敢接受挫折與考驗。

（5）機器學習應用現(xiàn)狀

過去幾十年里，機器學習得到了飛速的發(fā)展，并應用到諸多領域中。如今機器學習已經(jīng)和我們的生活密切相關。我國也在機器學習發(fā)展洪流中飛速向前，在課堂中引入機器學習在生活中相關應用的討論，建立學生民族自豪感，樹立中國特色社會主義道路自信、理論自信、制度自信、文化自信。同時結(jié)合近期時事，如美國不再為華為提供AI芯片，而我國目前對芯片的研發(fā)也處于尷尬期[5]，了解我國在硬件與AI基礎開發(fā)框架上與國外的差距，增強學生社會責任感、堅定學生科技報國的決心。

4.3 課后鞏固階段

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

5 結(jié)束語

高校思政教育不應只局限于思政課程，而應該門門課程有體現(xiàn)。只有這樣才能將專業(yè)知識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，構(gòu)建全員全程全方位育人的大格局[6]。本文通過專業(yè)課程的學習，探討了使學生掌握事物發(fā)展規(guī)律，認識世界，豐富知識，開闊視野，努力成為德、智、體、美、勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人的一些新思路。

參考文獻：

[1] 王琳琳. 在“社會大課堂”中穿好思政育人“紅線”：北京大學口腔醫(yī)學院探索“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器學習課程教學改革[J].計算機教育，2014（19）：60-62.

[3] 孟子流，李騰龍.機器學習技術發(fā)展的綜述與展望[J].集成電路應用，2020，37（10）：56-57.

[4] 周志華.機器學習[M].北京：清華大學出版社，2016：10.

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

[6] 習近平.習近平談治國理政[M].北京：外文出版社，2014.

【通聯(lián)編輯：李雅琪】