人工智能課程思政系列案例建設與教學應用

龔玉清，梁艷春

（1.珠海科技學院 計算機學院，廣東 珠海 519041；2.澳門城市大學 教育學院，澳門 999078）

0 引言

深入挖掘計算機專業課程知識蘊含的課程思政元素，使思政教育與專業知識教育相結合，而不是牽強附會，自說自話，是思政教育落實落地、自然而然地融入教學的關鍵。課程思政建設是一個系統工程，課程思政重在建設，教師是關鍵，教材是基礎［1］。課程思政教學成效取決于多個因素，理科專業課程思政對教師的思想政治素養提出了更高要求［2-3］。以各學科知識所蘊含的思想政治教育元素為切入點［4］，挖掘課程的思想政治教育資源是實施課程思政教學的先決條件。挖掘課程思政元素，建立課程思政案例是課程思政真正有效融入教學的有效方法。

1 課程思政建設研究現狀與對策

計算機專業課程思政案例建設是結合計算機專業課程特點和學生實際情況，通過思政案例設計，在課堂教學中探索如何將立德樹人與教育教學有機結合，將知識傳授、能力培養與價值引領有機統一，以利于構建與學校思想政治教育同向同行的課程生態共同體，在潤心啟智、鑄魂育人上實現相互融合、互促互進。綜合分析當前計算機專業課程思政建設及應用現狀，存在的主要問題及提出的對策如下：

1.1 在思政內容設計上，思政德育元素融入專業教育“水土不服”

當前課程思政建設存在思政元素的隨意選擇弱化了課程思政的學理支撐的問題［5］，部分課程對思政元素的挖掘不夠充分［6］。課程思政內容供給與專業課程教學的銜接成為課程思政建設的難點問題［7］，出現了課程思政整體構建的融合障礙［8］，進一步影響到課程思政能否實現潤物無聲、潛移默化、“鹽溶于水”的育人成效。如何選取緊貼教學內容的思政元素，設計恰當的課程思政案例，使思政教育與專業知識教育相結合，而不是“兩張皮”現象，是當前課程思政內容設計上存在的主要問題。

從思政素材提煉到思政教育效果引申，應當是自然而然的過程。思政設計應當將知識傳授與價值引領融為一體，不牽強附會，不生搬硬套，自然而然，水到渠成。人工智能課程教學團隊多法并用，展示了“挖掘→提煉→融合→應用”的過程。具體方法要領如下：一是采用類比、關聯、聯想、引申等方法，挖掘課程思政元素，建立與教學內容的內在聯系。例如，1973年和1987年人工智能發展遭遇兩次寒冬，人工智能學科在蟄伏之后出現跨越式發展，在失敗之中孕育著新的突破與創新，培養學生不斷突破、攻堅克難的創新精神，以及認識學科辯證發展的辯證思維；二是提煉蘊含在專業特色思政元素中的精神品格。例如，科大訊飛自主研發、世界領先的智能語音技術是我國擁有自主知識產權的人工智能技術。自然語言處理被譽為“人工智能領域的皇冠”，科大訊飛的技術研發人員在語音技術方面的創新突破，為培養學生愛國主義精神提供了生動素材；三是注重思政元素以小見大、見微知著。找到思政元素與專業課程內容的結合點，融合應用在教學實踐中。短小精悍的思政元素，便于融入教學大綱、教案、課件和作業習題中，也便于課堂教學的形象化展示。

1.2 在教師作用發揮上，部分教師對課程思政的思想認識不夠到位

教師是深入推進課程思政建設與應用的關鍵。但部分教師在思想認識上沒有足夠到位，認為理工科的課程內容不涉及到課程思政，覺得難以融入課程思政的內容。有些專業課教師和學生認為專業課程教學中沒有開展思想政治教育的空間與可能性，部分專業課教師只熟悉自己專業，對思想政治教育理論認識不深，對當前形勢政策學習不夠，因此對課程思政工作無從下手［9］。上述認識是片面、錯誤的。

積極破除思維定勢，深入推進課程思政，教師要發揮關鍵性的引領作用。本課程團隊的主要做法如下：一是積極提升教師的思政教育意識和能力，讓團隊教師參加各類思政教學培訓，如全國高校教師網絡培訓中心舉辦的高校教師課程思政教學能力培訓；參加本科高校課程思政教學大賽，以賽促教，以評促教；通過“教學示范+實踐反思”，從素質教育、中華優秀傳統文化等角度，將育人要求和價值觀教育內容融入專業教師的話語體系，強化專業課教師作為學生專業能力和價值觀引領者的影響力［10］。二是在教師評價方面，增加對課程思政教學的相關評價內容，以促進專業課教師積極主動地強化課程思政建設與應用。同時，將專業課程思政納入教師職業道德教育考核體系，作為評教評學、評獎評優、職稱晉升的一個衡量指標。例如，學校制定的學生對教師課程教學的評價表中，第一條就是“授課教師能否通過這門課程幫助我樹立正確的價值觀，進行思想政治教育”。

1.3 在教學實施應用上，課程思政容易走入極端誤區

課程思政的教學實施應用，是顯性的專業知識教育與隱性的思想政治教育的結合。要避免走入極端誤區：一是忽視思政元素的挖掘，對課程思政“視而不見”，對“價值引領”的課程目標重視不夠；課程思政蜻蜓點水，浮于表面，沒有深入引申挖掘內在的精神要義；二是過度強化突出思政內容，拖沓冗長，喧賓奪主，偏離專業教育，把專業課上成了思政課；三是課程思政存在單向灌輸傾向，路徑比較片面狹隘［11］，因此要創新教學手段和教學載體［12］。

基于思政元素的教學實施應用，本課程團隊一方面拓展了計算機專業應用領域的思政元素來源，從中國領先計算機技術發展、共和國勛章獲得者事跡、國家重大工程、大國工匠等方面深入挖掘，同時專業課教師關注到專業技術最新發展及應用的時事新聞，敏銳捕捉到課程思政的相關元素；另一方面將思政育人目標明確列入教學大綱、教案中，集中專業課教師團隊的集體智慧，逐步建設面向課程甚至專業的系列化課程思政案例，明確課程教學目標，提供適用的線上線下混合教學模式。

1.4 在育人效果評價上，隱性潛在的課程思政育人效果難以量化

隱性的課程思政育人效果不易通過量化指標來評價確認，沒有有效的反饋則課程思政容易流于形式。針對該問題，課程思政的評價應堅持效率與目標、激勵與約束結合，建立完善的考評機制，做到職責清晰、制度規范、管理嚴格、獎懲適當，充分調動教師的積極性和創造性［13］。

具體到評價實施層面，本文進行了初步探索：一是建立評價量表，采用觀察法、比較法、數據分析等方法，細化層級指標，考核隱性的育人目標達成度，并納入課程總體評價中；二是借助在線教學平臺，實施線上線下結合的課程思政教學效果評價方式，線下采用課堂作業、雨課堂彈幕等方式，收集學生的評價反饋意見。線上可以通過平臺互動功能，教師發布評價任務，學生在線完成評價。還可以發揮計算機專業特長，利用人工智能及自然語言處理等技術對問卷進行分析，通過詞云技術可視化展示反饋中的核心關注點［14］，以便于教師隨時改進課程思政教學。

2 基于BOPPPS模式的課程思政案例設計與混合教學應用

針對“青島港：亞洲首個中國創造的無人碼頭”案例，結合中央電視臺時政新聞，挖掘與人工智能教學內容相關聯的思政元素，提煉其中蘊含的自主創新的精神品格，從教學目標確立、教學素材選取、教學活動組織，到教學評價和思政育人目標考核評價，將課程思政貫穿教學全過程。

2.1 教學目標

通過人工智能緒論課程的學習，使學生達到以下學習目標：

（1）知識傳授。了解人工智能的定義、學派、研究領域及最新發展；結合個人生活體驗，設想人工智能可能的應用前景。

（2）能力培養。通過人類智能與人工智能的對比，培養學生比較分析的能力和對新技術的理解應用能力。

（3）價值引領。通過中國創造性地應用人工智能建設無人碼頭的案例，激發學生學習中國科技工作者打破壟斷、勇于攻關、自主創新的精神，同時將這種精神貫穿到學習和未來的職業生涯中。

2.2 思政素材

青島港：亞洲首個中國創造的無人碼頭。央視晚間新聞報道，山東青島，亞洲首個全自動碼頭今天啟用［15］。在青島港5月11日啟用的一個新碼頭上空無一人，來來回回的機器人承擔了卸載、分配、運送等繁重工作。那么它們是如何工作的呢？原來，中國自主研發的全自動碼頭操作系統，根據即將停靠碼頭的船舶信息，自動生成有條不紊的作業計劃，并對一群機器人下達操作指令。整個過程不需要人工操控，無人碼頭因此得名。

（1）研發歷程。在青島港的無人碼頭上，由操作系統控制的幾十臺自動導引車仿佛擁有自主意識，來回穿梭，井然有序地工作著，其控制系統過去國際上只有一家公司掌握，青島港項目團隊歷時3年，經過5萬多次測試，終于研發出新一代控制系統，可實現100臺以上導引車同時高效工作［16］。

（2）創新成效。青島港的全自動化碼頭還與互聯網、物聯網、大數據平臺深度融合，形成“超級大腦”，使自動化碼頭設計作業效率達到每小時40自然箱，相比傳統碼頭提升了30%，同時所需的工作人員減少了70%，成為當今世界裝卸效率最高的自動化碼頭［10］。

（3）價值引領。始建于1892年的百年老港青島港是世界第七大港，中國第二大外貿口岸，通過人工智能創新改造，實現了鳳凰涅槃。中國創造的亞洲首個無人碼頭，是人工智能技術服務人類的典范，同時也彰顯了中國科技工作者打破壟斷、勇于攻關、自主創新的精神。我們要學習這種精神，并貫穿到未來的學習和職業生涯中。

2.3 教學活動組織

本講共4學時，以學習者為中心的理念為導向，采用混合式教學，實現“線上+線下”多時空維度的混合。其中，課堂教學融入BOPPPS模式，設計了導言（Bridge-in）、學習目標（Objectives）、前測（Pre-test）、參與式學習（Participatory Learning）、后測（Post-test）和總結（Summary）6個教學環節，課前、課中和課后各項教學活動如圖1所示。

Fig.1 Outline of "introduction to artificial intelligence" teaching activities圖1 人工智能緒論教學活動概要

教學活動設計如下：

（1）課前導學（線上1學時）。學習單元導學，內容包括本章概述、學習目標、學習重難點、知識導圖；觀看教學微視頻；課程線上答疑討論，反饋疑難點。

（2）課堂教學（線下2學時）。具體按照“新課導入—明確目標—前測溫習—實例演示—后測檢驗—總結反思”環節，貫穿“案例教學+問題導向+互動參與”的核心理念組織展開。

課堂教學活動1：新課導入，理論精講。以人工智能棋手AlphaGo在圍棋比賽以3：0擊敗柯潔為例，引入新課內容，引導學生思考人工智能比人類智能強在何處。2017年5月23日，圍棋峰會在烏鎮舉行，人工智能圍棋程序“阿爾法狗（AlphaGo）” 與中國九段棋手柯潔展開人機對弈，經過4個多小時，最終“阿爾法狗擊敗了當時世界排名第一的柯潔。

課堂教學活動2：明確目標，要點提示。利用課程的知識點思維導圖（見圖2），展示并講解課程內容的知識點邏輯層次關系。同時明確學習目標及要求，即：①掌握人工智能的研究學派及研究領域；②掌握人工智能的技術應用案例。

Fig.2 Mind map of knowledge points in this lesson圖2 課程知識點思維導圖

課堂教學活動3：前測復習，溫故知新。課前學生已經觀看學習了人工智能相關的教學微視頻，向學生提問并要求思考：①人工智能與人類智能相比，優勢體現在哪些方面？②人工智能技術如何更好地為人類服務？

課堂教學活動4：實例展示，環環提問。通過人工智能應用案例的演示與提問，引發學生深入思考，激發頭腦風暴。本例播放央視晚間新聞“山東青島，亞洲首個全自動碼頭今天啟用”微視頻（時長2min），介紹中國人自主建設青島港的創新突破，并組織課堂討論：①人工智能能不能超越人類智能？②青島港作為亞洲首個中國創造的無人碼頭，你從中學到了什么？

課堂教學活動5：后測提問，檢驗效果。通過課堂問答或小測，檢驗學生對知識的掌握程度。提問：以人臉識別為例，簡述人臉識別過程及關鍵算法。

知識要點：人臉識別過程包括幾個步驟：人臉檢測和圖像采集（人臉框坐標）、人臉圖像預處理（五官特征點坐標）、人臉圖像特征提取（幾何特征、統計特征、運動特征）、人臉匹配與識別。人臉檢測算法是“掃描+判別”的過程，廣泛應用于身份識別。

課堂教學活動6：總結反思，布置作業。總結本課的要點，布置作業：舉例生活當中人工智能應用的實例，并分析其關鍵技術。

（3）課后環節（1學時）。完成作業并提交至在線學習平臺。參觀展示，邀請學生走進IT黨建體驗館，體驗館設置人工智能產品科技體驗、黨史學習、浸入式VR、軍事主題、學院榮譽展示等功能區。通過體驗式學習，讓學生感受計算機技術的迅速發展和實際應用，從中汲取積極向上、蓬勃發展的精神力量。

2.4 課程考核及思政育人目標考核評價

課程團隊設計了“學習數據過程性評價+作品設計個性化評價”“基礎知識能力（客觀題）+綜合創新設計（主觀題）”的學習評價考核方式，采用形成性評價與結果性評價相結合的方式，線上、線下兩種考核方式各占最終成績的50%，如表1所示。

Table 1 Course assessment and evaluation methods表1 課程考核評價方式

思政育人目標考核評價按照5個指標、3個層級來考核隱性的育人目標達成度，納入課程總體評價的“課堂表現”分項成績。具體如表2所示。

Table 2 Assessment and evaluation of ideological and political education objectives表2 思政育人目標考核評價

2.5 課程思政育人效果

本課程通過播放新聞視頻和圖片，展示中國創造的亞洲首個無人碼頭的工作過程和原理。亞洲首個中國創造的無人碼頭自主研發控制系統，擺脫了國外的長期壟斷，是人工智能技術服務中國人民的典范，是中國人在人工智能領域的創造性應用，極大地提高了生產作業效率。通過本案例的教學，激發了學生學習中國科技工作者打破壟斷、勇于攻關、自主研發、不畏艱辛的創新精神，同時將這種精神貫穿到學習和未來的職業生涯中。

3 全課程系列化的思政案例創新特色

本課程以立德樹人為指引，基于應用型、技術型人才培養定位，按照“學為中心、思政育人、應用導向、案例實踐”的創新理念和思路，設計全課程的思政案例，體現人工智能課程的思想性、實踐性、創新性、挑戰度等特點，突出“思政教育+專業課程”融合、“線上+線下”混合、“過程性評價+結果性評價”結合的課程特色，能夠較好地解決思政內容設計、教師作用發揮、教學實施應用和育人成效評價等方面存在的問題。

3.1 系列化案例實現“思政教育+專業課程”深入融合

本課程從學科的發展歷史、代表人物、經典故事、技術創新、時事要聞中挖掘提煉課程思政元素，將價值引領與知識傳授、能力培養相結合，設計了15個鮮活的課程思政案例，培育學生的愛國主義精神、創新精神、工匠精神、科學精神、法制精神等精神品格，實現了課程思政與專業教育的融合（見表3），體現了案例系列化和全課程覆蓋的特點，克服了思政元素挖掘不充分、不深入、不系統的問題。

Table 3 List of ideological and political cases in AI course表3 人工智能課程思政案例一覽表

2021-2022學年第1學期，珠海科技學院計算機科學與技術專業2020級的328名學生參與了課程評價，認為“授課教師能通過這門課程幫助我樹立正確的價值觀，進行思想政治教育”的占比為98.78%。該數據表示，課程思政案例的設計與教學應用，對于學生的思政教育效果顯著。

3.2 多維度推進“線上+線下”混合教學

課程通過騰訊會議、微信、XMind思維導圖軟件、“學堂在線”學習平臺等多種數字化學習工具，設計“線上+線下”“理論+實踐”“課內+課外”的混合教學模式，將教學聚焦到人工智能應用水平的提高和創新能力培養上。

例如，采用騰訊會議進行在線輔導答疑，通過面對面答疑解惑、針對性輔導作業，彌補課堂教學時間的不足。該方式增進了師生之間的互動，深受學生歡迎，收效良好。指導學生掌握思維導圖等學習工具，使學生學會站在全局角度搭建課程知識結構，理清整體脈絡，抓住課程核心，將基礎知識與技能融會貫通。利用長江雨課堂微信小程序，實現移動互聯、泛在學習。教師在課堂里組織點名、小測，調動學生的積極性，學生在實驗教學中或課外利用手機完成作業或者微視頻學習。

課程共有48個學時，其中線下和線上教學環節的學時分配如表4所示。

Table 4 Artificial intelligence course hour allocation表4 人工智能課程學時分配

3.3 “過程性評價+結果性評價”有機結合

本課程注重數據的過程性評價和量表的結果性評價相結合。通過在線學習平臺搜集整理學生學習數據，評估學生學習目標和思政育人目標的達成度。一是數據反饋覆蓋教學全過程。利用數據及可視化呈現，讓數據“開口說話”，增進師生教學互動的有效性和時效性。在課前，教師明確學生的學習任務和要求及時限；在課中，教師利用平臺記錄的數據進行學生學習進度和作業完成情況的統計分析，即時調整教學策略，有針對性地組織重點講解、課堂小測等教學活動；在課后，及時批閱學生作業，反饋在線測試或作業的批閱情況。二是通過數據分析幫助查找薄弱點。教師能夠利用數據判斷出學生學習的“盲點”，掌握哪個知識點學生普遍掌握不好，或者哪個學生存在哪些短板弱項等，從而能夠有針對性地進行教學輔導或答疑，并對學生的學習動機、學習態度、學習積極性、思想狀況等進行評價，有利于調整改進教學方法策略。

4 結語

人工智能課程根據工科專業大學生的理性思維特點，參考 “十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材《人工智能導論》［17］《人工智能之路》［18］等專業教材或參考書，通過構建系列化的課程思政案例，將感性的思政元素與理性的學科知識相互交融，設計了課程思政育人效果評價量表，建立了課程思政從設計到實施，再到評價的完整閉環，潤物無聲地進行思政教育，取得了較好的課程思政育人效果。本課程的系列思政案例為其他計算機專業課程思政建設提供了很好的示范參考。

本課程通過深度挖掘提煉人工智能課程蘊含的思政元素，設計和推進了課程思政案例的教學應用，逐步培養學生解決實際問題的計算思維，更重要的是培養服務祖國、服務人民的精神品格，提升了人工智能課程的溫度，涵養了學生的道德情操。這種專業知識性與思想教育性合二為一的課程特質，可以使得學生在未來的工作崗位或職業道路上走得更遠、更穩。盡管本課程在課程思政案例建設及教學應用方面作了一些探索和嘗試，但后續仍需要進一步豐富課程思政元素，完善思政教學手段，動態調整思政育人目標考核評價指標，以形成更加完善、持續改進的課程思政教學過程。