張暉 張鵬 楊學(xué)南

摘要：《大數(shù)據(jù)技術(shù)概論》課程是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的概論性課程，該課程介紹了大數(shù)據(jù)的發(fā)展歷史、基本概念和基本原理，對培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識專業(yè)、發(fā)掘?qū)W生對專業(yè)的興趣起到重要的作用。在該課程中引入課程思政對學(xué)生在了解專業(yè)背景的同時提高思想道德素質(zhì)具有重要意義。從科學(xué)精神、愛國主義、工程倫理、工匠精神幾個方面論述在該概論性課程中引入課程思政的方式，以及課程思政的實(shí)施途徑，為相關(guān)課程的課程思政建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù); 課程思政; 工程倫理; 科學(xué)精神; 工匠精神

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）10-0173-02

1 引言

在2016年12月全國高校思想政治工作會議上，習(xí)近平總書記指出“高校思想政治工作關(guān)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(xué)全過程，實(shí)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”。隨著高校思想政治工作的深入開展，與思政課程同向同行，課程思政成為高校思想政治工作的重要一環(huán)[1]。課程思政改革從2014年開始，2014 年上海市委、市政府印發(fā)了《上海市教育改革方案2014-2020年》，將德育納入教育綜合改革重要項(xiàng)目，開始逐步探索從思政課程到課程思政的教育理念的轉(zhuǎn)變。隨后，課程思政在各類課程中開始實(shí)踐應(yīng)用。教育部在2020年印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，分類提出了各類課程建設(shè)課程思政的思路，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)。在實(shí)施課程思政過程中，各高校都提出了自己的思路和路徑，如理工類大學(xué)建設(shè)課程思政的路徑[2];根據(jù)各類專業(yè)的特點(diǎn)，不同專業(yè)門類的教師提出了特定門類課程思政實(shí)施的方式[3-5]，結(jié)合各自課程的特點(diǎn)，教師們也研究了自己課程與課程思政結(jié)合的途徑[6-9]。上述課程思政工作大都結(jié)合專業(yè)課考慮課程思政，鮮有在導(dǎo)論型課程中引入課程思政的報道。

《大數(shù)據(jù)技術(shù)概論》是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的一門通識性課程，通常在第一學(xué)期開設(shè)，介紹本專業(yè)的基本概念、思想和課程結(jié)構(gòu)，旨在培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)的興趣，提高學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)技術(shù)始于20世紀(jì)80年代，主要用于搜集、存儲和整理各行業(yè)、單位、公司的海量數(shù)據(jù)，通過對處理后的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型，為用戶提供推薦、識別、分類和控制等數(shù)據(jù)服務(wù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)通過從大量的、復(fù)雜的、不規(guī)則的數(shù)據(jù)中獲取有價值的信息和知識，而對這些信息和知識的不當(dāng)使用，也會造成巨大的安全隱患，需要從業(yè)人員具有較高的道德素質(zhì)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，我國從2016年開始設(shè)置數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)，授予工學(xué)、理學(xué)學(xué)位。這門課是本專業(yè)學(xué)生的專業(yè)入門課，在該課程中引入課程思政元素對學(xué)生培養(yǎng)專業(yè)認(rèn)識的同時提高思想素質(zhì)具有重要作用。

2 課程思政與課程內(nèi)容的結(jié)合點(diǎn)

對工科課程來說，課程思政的關(guān)鍵是如何將思政元素與課程內(nèi)容相結(jié)合。我們認(rèn)為，思政元素可以從工程倫理、愛國情懷、科學(xué)精神和工匠精神幾個方面來切入《大數(shù)據(jù)技術(shù)概論》課程。

2.1 工程倫理

大數(shù)據(jù)技術(shù)的核心是數(shù)據(jù)，所搜集數(shù)據(jù)中往往除了無須授權(quán)使用的公有數(shù)據(jù)外，也包含了需要授權(quán)的私有數(shù)據(jù)，以及個人的身份證號、電話號碼等隱私數(shù)據(jù)，而目前個人隱私數(shù)據(jù)的買賣和濫用等數(shù)據(jù)安全問題已經(jīng)造成了嚴(yán)重的社會問題。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，工程倫理主要從兩方面考慮：一方面需要注重對個人隱私的保護(hù)，我國將制訂個人信息保護(hù)法對個人信息的泄露和買賣等行為進(jìn)行界定和處理;另一方面需要注意數(shù)據(jù)安全，2020年7月，《中華人民共和國數(shù)據(jù)安全法（草案） 》在中國人大網(wǎng)公開征求意見，其中明確了什么行為是違法行為。課程講授時應(yīng)明確講授相關(guān)的法律條款，在開展數(shù)據(jù)活動時，必須遵守相關(guān)法律、法規(guī)和倫理道德，在采集和處理數(shù)據(jù)時，必須采取正當(dāng)、合法的方式，不得故意獲取個人和組織的隱私數(shù)據(jù)。課堂講授時，從數(shù)據(jù)安全的法律和倫理需求出發(fā)，引入數(shù)據(jù)安全的概念和防護(hù)的主要措施，數(shù)據(jù)安全要考慮制度體系和技術(shù)兩個層面。從技術(shù)層面介紹數(shù)據(jù)從采集、傳輸存儲、使用、共享和銷毀時各個環(huán)節(jié)對安全的要求，在傳輸和存儲時使用加密存儲，數(shù)據(jù)共享時對數(shù)據(jù)進(jìn)行脫敏處理。從個人隱私保護(hù)的法律要求和道德倫理需求引入隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)挖掘的概念，在進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘時從算法層面確保既可以準(zhǔn)確地挖掘知識，又可以防止對個人隱私的侵犯。差分隱私通過在查詢結(jié)果中增加拉普拉斯分布的噪聲，使得對于差別只有一條記錄的兩個數(shù)據(jù)集，查詢它們獲得相同值的概率十分接近，從而保護(hù)個體的隱私不被發(fā)現(xiàn)。聯(lián)邦學(xué)習(xí)從分布式學(xué)習(xí)的角度考慮了隱私保護(hù)下的用戶隱私和數(shù)據(jù)安全問題，各用戶的服務(wù)器下載模型后對自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練并加密上載梯度到中心服務(wù)器，中心服務(wù)器聚合各用戶梯度對模型進(jìn)行更新，各用戶更新各自模型。通過以上課程思政內(nèi)容，讓學(xué)生既具有數(shù)據(jù)安全意識和隱私保護(hù)意識，也了解可以用什么技術(shù)手段保護(hù)數(shù)據(jù)的安全和用戶的隱私。

2.2 愛國情懷

大數(shù)據(jù)是伴隨著計算機(jī)技術(shù)、通信和存儲技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展出來的學(xué)科，在該領(lǐng)域由于歷史原因，其主要推動者是美國谷歌、亞馬遜等公司，主要的科學(xué)成就也是由西方科學(xué)家完成。但中國科學(xué)家在一些重要方面也取得了世界矚目的研究成果，如在數(shù)據(jù)加密領(lǐng)域，量子數(shù)據(jù)加密技術(shù)的主要推動者就是中國科技大學(xué)的潘建偉教授，他們在“量子號”科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星上，實(shí)現(xiàn)了千公里級量子密鑰分發(fā)。隨著國內(nèi)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，全球前十大數(shù)據(jù)技術(shù)公司除了美國的公司就是中國的公司，中國的阿里、騰訊等公司都在大數(shù)據(jù)技術(shù)上取得了重要的成果。值得一提的是中國的華為公司在大數(shù)據(jù)通信上處于國際領(lǐng)先水平，也正因?yàn)槿A為公司在技術(shù)上的優(yōu)勢，使得美國感覺到威脅，進(jìn)而對其進(jìn)行制裁。通過這些案例說明中國的技術(shù)目前整體上雖然不是處于最領(lǐng)先地位，但目前正在急起直追，并已經(jīng)逼近世界最高水平，以此激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。

2.3 科學(xué)精神

作為大學(xué)新生，他們對大學(xué)充滿憧憬，渴望學(xué)習(xí)新知識，但由于高中應(yīng)試教育的特點(diǎn)，習(xí)慣于做題和被動接受知識，缺乏探究意識和創(chuàng)新精神?？茖W(xué)的研究形態(tài)主要有理論推演，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和計算仿真，不同的科研形態(tài)對應(yīng)于各自的科學(xué)精神。目前學(xué)術(shù)界對科學(xué)精神有不同的定義，根據(jù)課程的特點(diǎn)，在本課程中主要培養(yǎng)實(shí)證精神、批判精神、創(chuàng)新精神。數(shù)據(jù)科學(xué)作為一門新興的獨(dú)立科學(xué)門類，既遵守傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的規(guī)范，如統(tǒng)計檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性，也具有理論科學(xué)的獨(dú)創(chuàng)性特點(diǎn)。以大數(shù)據(jù)分析中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論來說明科學(xué)發(fā)展的過程，該理論的初級版本—感知器在20世紀(jì)50年代就已提出，并在很多領(lǐng)域取得了不錯的成果。20世紀(jì)60年代，著名學(xué)者明斯基指出感知器無法處理非線性問題，連簡單的異或問題也不能解決，導(dǎo)致神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究陷入低谷。20世紀(jì)80年代，由于反向傳播算法等一系列非線性算法的提出，解決了非線性空間中函數(shù)的任意逼近問題，使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究迎來了新的春天。人們在使用中又發(fā)現(xiàn)反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在著泛化問題，對于小樣本數(shù)據(jù)效果不好。20世紀(jì)90年代統(tǒng)計機(jī)器學(xué)習(xí)理論的提出及根據(jù)統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論設(shè)計的支持向量機(jī)取代了反向傳播網(wǎng)絡(luò)的地位。反向傳播網(wǎng)絡(luò)的提出者Hinton和他的學(xué)生們沒有放棄，提出了深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，又一次掀起了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究熱潮。以上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程說明科學(xué)研究是曲折的，螺旋式上升的過程，不是一蹴而就，一次就能夠提出一個完整的理論解決存在問題，而是隨著時代的需求，逐步發(fā)展，一步一步探究技術(shù)發(fā)展的邊界。在這個過程中，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是驅(qū)動科學(xué)理論發(fā)展的最主要力量，人們發(fā)展了嚴(yán)格的統(tǒng)計方法來比較不同算法的優(yōu)缺點(diǎn)，從而了解不同算法的局限性，在實(shí)驗(yàn)效果不夠理想時，又提出新的理論和算法提高性能。

2.4 工匠精神

李克強(qiáng)在2016年政府工作報告中提出“要鼓勵企業(yè)開展個性化定制、柔性化生產(chǎn)，培育精益求精的工匠精神”，此后工匠精神成為中國制造的核心精神內(nèi)涵被廣為宣傳。工匠精神就是在工作過程中專注于所做的事情，對所做的事情追求極致，一步一步把事情做好。中國歷史上就有工匠精神的傳統(tǒng)，如春秋時期的魯班發(fā)明了鋸、曲尺、墨斗等建筑工具，并設(shè)計制造了云梯;《列子》中記載的偃師發(fā)明了歌舞機(jī)器人。但隨著儒家學(xué)說占據(jù)統(tǒng)治地位，按“士農(nóng)工商”的社會等級，工匠處于較低的社會等級，阻礙了中國工藝的快速發(fā)展。數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)既是科學(xué)，更是技術(shù)，涉及大量的工程內(nèi)涵，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)一絲不茍，認(rèn)真專注的精神。通過講述實(shí)驗(yàn)對比來介紹工匠精神，數(shù)據(jù)科學(xué)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比時，首先要確定數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)集一般要求能夠方便在互聯(lián)網(wǎng)獲取，以便于其他學(xué)者進(jìn)行比較，再確定評測指標(biāo)，對這些數(shù)據(jù)集通過與其他算法獲得有統(tǒng)計意義的指標(biāo)進(jìn)步才能說明所提出算法的有效性。

3 課程思政實(shí)施方式與途徑

3.1 通過案例討論提高學(xué)生認(rèn)識

如果在介紹課程思政內(nèi)容時，只是介紹概念定義，學(xué)生不容易理解。我們設(shè)計了一些貼近生活的大數(shù)據(jù)思政案例，如在講授數(shù)據(jù)挖掘方法時，介紹經(jīng)典的“啤酒與尿布”案例。人們提出了關(guān)聯(lián)規(guī)則分析算法發(fā)現(xiàn)在超市中啤酒和尿布這兩類看似完全無關(guān)的產(chǎn)品存在相關(guān)性，當(dāng)人們把這兩種商品捆綁銷售時，銷售量得到了提升。通過這個案例的討論可以認(rèn)識到看似不相關(guān)的事物可能存在相關(guān)性，只要在科學(xué)精神的指引下以工匠精神通過嚴(yán)格的步驟得到新的發(fā)現(xiàn)才能驗(yàn)證新事物的正確與否。

3.2 通過典型人物塑造學(xué)生人格

數(shù)據(jù)科學(xué)中的很多做出突出貢獻(xiàn)的人物都具有很強(qiáng)的創(chuàng)新意識和頑強(qiáng)的毅力。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之父Hinton出生于英國一個中產(chǎn)家庭，在大學(xué)學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)心理學(xué)，并在畢業(yè)后做了一年木匠。他于1988年提出反向傳播算法，掀起了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的一個高潮，但在20世紀(jì)90年代末期被支持向量機(jī)的熱潮完全掩蓋。但他沒有隨波逐流，而是繼續(xù)潛心研究，于2006年提出受限玻爾茲曼機(jī)，演奏了深度學(xué)習(xí)的序幕，并推動了整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。他的經(jīng)歷告訴我們做研究不能只是追熱點(diǎn)，而應(yīng)該獨(dú)立思考，堅持自己獨(dú)立的方向。華人數(shù)據(jù)挖掘第一人韓家煒教授由于受文革的影響只能從鄭州大學(xué)以工農(nóng)兵學(xué)員的身份畢業(yè)，1978年高考考入中科院讀研究生，一年后赴美留學(xué)，他和他的學(xué)生裴健做的頻繁模式關(guān)聯(lián)挖掘算法是數(shù)據(jù)挖掘中使用最多的算法之一，并培養(yǎng)出大量優(yōu)秀的華人青年學(xué)者。這些學(xué)者的成長經(jīng)歷告訴我們，即使在青年時期遇到一些挫折甚至走了一些彎路，只要持續(xù)努力，都可以彌補(bǔ)前期經(jīng)歷的不足。

4 結(jié)論

課程思政對提升高校學(xué)生的思想素質(zhì)，錘煉學(xué)生思想品德具有重要作用。在實(shí)施課程思政過程中，重要的是根據(jù)課程特點(diǎn)設(shè)計課程思政的引入點(diǎn)和實(shí)施課程思政的方式。根據(jù)“大數(shù)據(jù)概論”課程的特點(diǎn)，本文設(shè)計了多種課程思政的引入方式和實(shí)施途徑，實(shí)施效果表明，課程思政的實(shí)施在講述課程內(nèi)容的同時激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生自然地接受了課程思政的引導(dǎo)。

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【通聯(lián)編輯：王力】

收稿日期：2021-06-10

基金項(xiàng)目：西南科技大學(xué)本科教育教學(xué)改革與研究項(xiàng)目資助（19xn0035）

作者簡介：張暉（1972—） ，男，安徽宿松人，教授，博士，主要研究方向?yàn)榇髷?shù)據(jù)技術(shù);張鵬，講師，博士;楊學(xué)南，教授，碩士。