思政教育融入數據挖掘與機器學習研究

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［摘要］為貫徹課程思政精神，落實立德樹人根本任務，針對高校本科專業中的數據挖掘與機器學習課程，在梳理教學內容的基礎上，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蘊于知識傳授和能力培養之中，全面提高人才培養質量。設計課程緒論和深度神經網絡兩部分教學案例，采取三階段實施方式，真正將思政教育內容融入專業課程教育教學的全過程。

［關鍵詞］課程思政；數據挖掘；機器學習；教學案例

一、引言

根據教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》（下文簡稱《綱要》）文件精神，《綱要》提出“圍繞全面提高人才培養能力這一核心點，圍繞政治認同、家國情懷、文化素養、憲法法治意識、道德修養等重點，優化課程思政內容供給，提升教師開展課程思政建設的意識和能力”[1]。為貫徹課程思政精神，落實立德樹人根本任務，武漢工程科技學院把課程思政作為重點工作，在全校范圍內開展不同專業的思政課程建設和專業課思政建設，并取得了一些重要成果。本文以武漢工程科技學院數據科學與大數據技術專業學生為研究對象，以數據挖掘與機器學習課程為例，著力構建“知識教育”“能力培養”“價值引導”的人才培養模式，探討在大數據技術和應用型人才培養的背景下，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涵，幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養學生的自主學習和創新能力，逐步構建起全員、全程、全課程思政育人格局，真正達到在專業知識傳授的同時，強化價值觀念層面的感化與引導[3]。

二、數據挖掘與機器學習課程概述

數據挖掘與機器學習課是大數據專業第5學期開設的專業核心課，是計算機與數學知識相交叉的應用課程，與數據庫、人工智能、統計學等課程息息相關[4]。本課程旨在培養學生數據挖掘與機器學習理論分析與應用實踐的綜合能力，使學生掌握數據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，為發展學生的主體精神和變革能力奠定基礎，最終順應大數據時代下社會市場對人才需求的改變。數據挖掘與機器學習課程的內容涵蓋了數據分析基礎和實現人工智能的關鍵算法，主要包括4個模塊：Pandas數據分析基礎模塊、分類算法模塊、回歸模型模塊和深度神經網絡模塊。融入思政內容后，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、發展思維、民族振興、實踐創新、工匠精神等多個“思政主題”，在知識傳授、能力培養中引導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，培養實事求是、勇于實踐、敢于創新的科學精神[5]。

三、融入思政元素的教學案例設計

（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據挖掘和機器學習是什么，可以用它們做什么，初步建立對數據挖掘和機器學習的概念；這部分內容的講授過程中，從數據挖掘涉及的學科、所應用到的行業、機器學習專業術語等多視角分析，融入“千里之行，始于足下”“科技創新”“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）深度神經網絡融入思政元素

1.課程思政元素的挖掘（1）從歷史的發展脈絡看：20世紀40年代，神經網絡的概念就已提出[5]，而基于CNN的應用爆炸式增長則一直到2010年之后才出現[6]，從被提出到火爆應用，其間經歷了多次的興起和低谷。這一過程深刻揭示了事物質量互變、否定之否定的發展規律。通過人工神經網絡的學習，引導學生從唯物辯證法發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）從當下的學習應用看：在深度學習中，深度神經網絡通過不斷增加層次數來提高準確率。網絡層次越多、模型越復雜，效果越好；但層數越多，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一的關系。通過對深度神經網絡的學習，引導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實、實踐創新、精益求精的精神，培養學生嚴謹踏實、吃苦耐勞、追求卓越等優秀品質。（3）從未來的發展趨勢看：隨著第四次工業革命的到來，科技強國必將成為國家的發展戰略。在課堂中適時引入機器學習相關應用的討論，讓學生了解我國在科技領域發展的成就、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計基于預期的教育目標，在梳理教學內容的基礎上，深入挖掘深度神經網絡課程中蘊含的思政元素，將世界觀、人生觀、價值觀引導蘊于知識傳授和能力培養之中，力圖把思想政治工作貫穿于教育教學全過程，真正實現全程育人、全方位育人，不斷落實立德樹人的根本任務。主要設計思路如表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上，有目的、有計劃地將思想價值引領貫穿于整個課程教學計劃中。與此同時，還要在思政的設計和實施上下足力氣，達到專業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知識、思想意識、愛國情懷等方面的素養和能力，在武裝頭腦的基礎上，指導工作，推動實踐。教師先要將所講授內容繪制成思維導圖，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，提前熟悉教學內容，激發學生的學習興趣，引導他們主動進行思考。課前，有目的地組織學生進行預習，引導學生對即將要講授的知識建立一個整體的框架，讓學生了解本節課所要學習的內容，對講授內容有基本的認識。在教學平臺結合社會時事設置思考問題，增強學生發現問題、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容的認識，更好地實現教學目標。適時設置“AlphaGo為什么能打敗圍棋職業高手？”“人工智能會取代人類嗎？”等一系列思考討論問題，培養學生主動思考、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

結合課堂講述內容，組織學生4~5人一組提交課程心得報告，鞏固課程內容，培養學生的合作精神。布置體會社會民生與技術發展的調研作業，引導學生關注社會、關注民生、關注熱點，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，并感受科學技術所帶來的社會氣息與人文魅力。

五、結語

本文以數據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，以課程緒論和深度神經網絡兩部分的知識點設計教學案例，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上，精心提煉其中的思政元素，并通過專業課程教學生動直觀地將思政核心思想糅合并傳遞下去，真正把思政教育內容融入專業課程教育教學的全過程，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，真正成為一個適應社會時代發展的新型技術人才。

作者：王嶺玲 徐德義 單位：武漢工程科技學院 中國地質大學