王嶺玲 徐德義

[摘? ? ? ? ? ?要]? 為貫徹課程思政精神，落實立德樹人根本任務(wù)，針對高校本科專業(yè)中的數(shù)據(jù)挖掘與機器學習課程，在梳理教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上，深入挖掘課程當中蘊含的思政元素，全方位地將價值觀念引導(dǎo)蘊于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。設(shè)計課程緒論和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩部分教學案例，采取三階段實施方式，真正將思政教育內(nèi)容融入專業(yè)課程教育教學的全過程。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 課程思政;數(shù)據(jù)挖掘;機器學習;教學案例

[中圖分類號]? G641? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2022）10-0025-03

一、引言

根據(jù)教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》（下文簡稱《綱要》）文件精神，《綱要》提出“圍繞全面提高人才培養(yǎng)能力這一核心點，圍繞政治認同、家國情懷、文化素養(yǎng)、憲法法治意識、道德修養(yǎng)等重點，優(yōu)化課程思政內(nèi)容供給，提升教師開展課程思政建設(shè)的意識和能力”[1]。為貫徹課程思政精神，落實立德樹人根本任務(wù)，武漢工程科技學院把課程思政作為重點工作，在全校范圍內(nèi)開展不同專業(yè)的思政課程建設(shè)和專業(yè)課思政建設(shè)，并取得了一些重要成果。

本文以武漢工程科技學院數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學生為研究對象，以數(shù)據(jù)挖掘與機器學習課程為例，著力構(gòu)建“知識教育”“能力培養(yǎng)”“價值引導(dǎo)”的人才培養(yǎng)模式，探討在大數(shù)據(jù)技術(shù)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的背景下，如何通過該課程承載的思政元素[2]不斷拓展思政教育邊界和課程教學內(nèi)涵，幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養(yǎng)學生的自主學習和創(chuàng)新能力，逐步構(gòu)建起全員、全程、全課程思政育人格局，真正達到在專業(yè)知識傳授的同時，強化價值觀念層面的感化與引導(dǎo)[3]。

二、數(shù)據(jù)挖掘與機器學習課程概述

數(shù)據(jù)挖掘與機器學習課是大數(shù)據(jù)專業(yè)第5學期開設(shè)的專業(yè)核心課，是計算機與數(shù)學知識相交叉的應(yīng)用課程，與數(shù)據(jù)庫、人工智能、統(tǒng)計學等課程息息相關(guān)[4]。本課程旨在培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)挖掘與機器學習理論分析與應(yīng)用實踐的綜合能力，使學生掌握數(shù)據(jù)挖掘與機器學習的一般原理與處理方法，會使用機器學習理論來解決實際問題，為發(fā)展學生的主體精神和變革能力奠定基礎(chǔ)，最終順應(yīng)大數(shù)據(jù)時代下社會市場對人才需求的改變。

數(shù)據(jù)挖掘與機器學習課程的內(nèi)容涵蓋了數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)和實現(xiàn)人工智能的關(guān)鍵算法，主要包括4個模塊：Pandas數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)模塊、分類算法模塊、回歸模型模塊和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊。融入思政內(nèi)容后，課程教學秉承德智融合、立德樹人的綜合教育理念，凝練全局思維、發(fā)展思維、民族振興、實踐創(chuàng)新、工匠精神等多個“思政主題”，在知識傳授、能力培養(yǎng)中引導(dǎo)學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，弘揚社會主義核心價值觀，傳播愛黨、愛國、愛社會主義的正能量，培養(yǎng)實事求是、勇于實踐、敢于創(chuàng)新的科學精神[5]。

三、融入思政元素的教學案例設(shè)計

（一）緒論部分融入思政元素

在課程緒論部分，主要是讓學生明確數(shù)據(jù)挖掘和機器學習是什么，可以用它們做什么，初步建立對數(shù)據(jù)挖掘和機器學習的概念;這部分內(nèi)容的講授過程中，從數(shù)據(jù)挖掘涉及的學科、所應(yīng)用到的行業(yè)、機器學習專業(yè)術(shù)語等多視角分析，融入“千里之行，始于足下”“科技創(chuàng)新”“工匠精神”“循序漸進地學習”與“增強民族自豪感”等思政要素，增加課程的知識性和趣味性，提高課程的針對性和開放性。如表1所示。

（二）深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融入思政元素

1.課程思政元素的挖掘

（1）從歷史的發(fā)展脈絡(luò)看：20世紀40年代，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概念就已提出[5]，而基于CNN的應(yīng)用爆炸式增長則一直到2010年之后才出現(xiàn)[6]，從被提出到火爆應(yīng)用，其間經(jīng)歷了多次的興起和低谷。這一過程深刻揭示了事物質(zhì)量互變、否定之否定的發(fā)展規(guī)律。通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習，引導(dǎo)學生從唯物辯證法發(fā)展觀的角度來看待問題，認識到在攀登科技的路途上，我們既要對未來充滿信心，又要勇敢地接受挫折與考驗。

（2）從當下的學習應(yīng)用看：在深度學習中，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過不斷增加層次數(shù)來提高準確率。網(wǎng)絡(luò)層次越多、模型越復(fù)雜，效果越好;但層數(shù)越多，需要解決的問題也會越多。這揭示了整體與部分之間辯證統(tǒng)一的關(guān)系。通過對深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習，引導(dǎo)學生逐步樹立全局觀念和大局意識，學會運用宏觀全局的戰(zhàn)略眼光分析問題、解決問題。在教學實施的過程中，重點培育學生求真務(wù)實、實踐創(chuàng)新、精益求精的精神，培養(yǎng)學生嚴謹踏實、吃苦耐勞、追求卓越等優(yōu)秀品質(zhì)。

（3）從未來的發(fā)展趨勢看：隨著第四次工業(yè)革命的到來，科技強國必將成為國家的發(fā)展戰(zhàn)略。在課堂中適時引入機器學習相關(guān)應(yīng)用的討論，讓學生了解我國在科技領(lǐng)域發(fā)展的成就、短板以及與國外的差距，增強學生對中華民族的認同和科研實踐精神，堅定學生科技報國的信心和決心。

2.融入思政元素的教學案例設(shè)計

基于預(yù)期的教育目標，在梳理教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上，深入挖掘深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程中蘊含的思政元素，將世界觀、人生觀、價值觀引導(dǎo)蘊于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，力圖把思想政治工作貫穿于教育教學全過程，真正實現(xiàn)全程育人、全方位育人，不斷落實立德樹人的根本任務(wù)。主要設(shè)計思路如表2所示。

四、課程思政融入實施

課程思政的實施必須是有計劃、有步驟的，要在充分挖掘課程思政元素的基礎(chǔ)上，有目的、有計劃地將思想價值引領(lǐng)貫穿于整個課程教學計劃中。與此同時，還要在思政的設(shè)計和實施上下足力氣，達到專業(yè)課程知識點與思政元素互融互通的效果[7]。具體實施過程如下圖所示。

（一）課前

教師要不斷提升自己在專業(yè)知識、思想意識、愛國情懷等方面的素養(yǎng)和能力，在武裝頭腦的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)工作，推動實踐。教師先要將所講授內(nèi)容繪制成思維導(dǎo)圖，上傳至班級QQ群、英華在線平臺等教學輔助平臺，幫助學生有條理、有針對性地進行課前學習，提前熟悉教學內(nèi)容，激發(fā)學生的學習興趣，引導(dǎo)他們主動進行思考。課前，有目的地組織學生進行預(yù)習，引導(dǎo)學生對即將要講授的知識建立一個整體的框架，讓學生了解本節(jié)課所要學習的內(nèi)容，對講授內(nèi)容有基本的認識。在教學平臺結(jié)合社會時事設(shè)置思考問題，增強學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，保證思政元素有效融入課堂[8]。

（二）課中

將科技強國和家國情懷等思政元素融入知識講解，通過案例分析和討論，提升學生分析問題和辨別是非的能力。在融入思政元素的同時，通過個性化教學手段加深學生對教學內(nèi)容的認識，更好地實現(xiàn)教學目標。適時設(shè)置“AlphaGo為什么能打敗圍棋職業(yè)高手？”“人工智能會取代人類嗎？”等一系列思考討論問題，培養(yǎng)學生主動思考、主動實踐的能力，在知識碰撞中不斷拓寬學生思維，提高學生學習的積極性、主動性。

（三）課后

結(jié)合課堂講述內(nèi)容，組織學生4～5人一組提交課程心得報告，鞏固課程內(nèi)容，培養(yǎng)學生的合作精神。布置體會社會民生與技術(shù)發(fā)展的調(diào)研作業(yè)，引導(dǎo)學生關(guān)注社會、關(guān)注民生、關(guān)注熱點，提升學生團隊合作能力和自我學習能力，不斷增強社會責任感和擔當意識，并感受科學技術(shù)所帶來的社會氣息與人文魅力。

五、結(jié)語

本文以數(shù)據(jù)挖掘與機器學習課程為例，貫徹課程思政精神，落實立德樹人任務(wù)，以課程緒論和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩部分的知識點設(shè)計教學案例，采取三個階段有計劃、有目的地實施課程思政。在充分挖掘課程思政亮點的基礎(chǔ)上，精心提煉其中的思政元素，并通過專業(yè)課程教學生動直觀地將思政核心思想糅合并傳遞下去，真正把思政教育內(nèi)容融入專業(yè)課程教育教學的全過程，引導(dǎo)學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，真正成為一個適應(yīng)社會時代發(fā)展的新型技術(shù)人才。

參考文獻：

[1]教育部印發(fā)《高等學校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，全面推進高校課程思政建設(shè)[J].新教育，2020（19）：32.

[2]楊燁陽，鄭健蓉.人工智能與高校思政課程改革的創(chuàng)新融合[J].教育信息化論壇，2021，5（7）：3.

[3]高德毅，宗愛東.從思政課程到課程思政：從戰(zhàn)略高度構(gòu)建高校思想政治教育課程體系[J].中國高等教育，2017（1）：43-46.

[4]賈納豫.試論數(shù)據(jù)挖掘與機器學習、統(tǒng)計學、數(shù)據(jù)庫的關(guān)系[J].玉溪師范學院學報，2000（4）：95-98.

[5]Pitts Walter，McCulloch Warrens.How we know universals：The perception of auditory and visual forms[J].Bulletin of Mathematical Biophysics，1947，9（3）：127-147.

[6]Canziani A，Paszke A，Culurciello E. An Analysis of Deep Neural Network Models for Practical Applications[J].CORR，2016，abs/1605.

[7]馬銘含，宋辰陽，馬苗.思政教育融入機器學習教學中的探索[J].電腦知識與技術(shù)（學術(shù)版），2021，17（14）：120-121.

[8]李燕燕，魚先鋒.基于DA-BP算法的高校思政課堂教學質(zhì)量評價研究[J].微型電腦應(yīng)用，2019（9）：4.

◎編輯 馬花萍

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