基于人工智能導(dǎo)論課程的科學(xué)精神培育路徑研究

摘要：文章分析了人工智能時(shí)代數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和對(duì)課程思政的影響，闡述科學(xué)精神的內(nèi)涵和培育的重要性，探討在人工智能導(dǎo)論課程中培育科學(xué)精神的具體途徑。文章旨在為人工智能導(dǎo)論課程的科學(xué)精神培育提供理論參考和實(shí)踐借鑒。

關(guān)鍵詞：智能時(shí)代；課程思政；科學(xué)精神；計(jì)算思維；編程思維

中圖分類號(hào)：G642" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2025）12-0174-04

開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識(shí)碼（OSID） ：lt;E：＼飛翔打包文件目錄002＼電腦2025年04月下第十二期打包文件＼10.08xs202512＼Image＼image42.pnggt;

0 引言

本文從人工智能時(shí)代數(shù)據(jù)的特點(diǎn)、科學(xué)精神的內(nèi)涵以及人工智能導(dǎo)論課程的教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，探討如何在人工智能導(dǎo)論課堂教學(xué)中有效地培育學(xué)生的科學(xué)精神。

以人工智能為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命在全球興起，已經(jīng)給人類社會(huì)和世界帶來(lái)深刻變化，作為新時(shí)代的高職學(xué)生都應(yīng)該具備人工智能的思維，應(yīng)用人工智能技術(shù)分析和解決問題[1]。為此， 高校許多專業(yè)都開設(shè)了人工智能導(dǎo)論課程。科學(xué)精神培育是理工類專業(yè)課程思政的重要目標(biāo)。智能時(shí)代，課程思政應(yīng)該有新的視角，挖掘新的元素，采用新的方法，構(gòu)建新的模式，才能取得好的效果。

1 人工智能時(shí)代數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及對(duì)課程思政的影響

人工智能時(shí)代數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：1） 數(shù)據(jù)海量化。電子郵件、在線搜索、社交媒體互動(dòng)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等每天產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式多樣。2） 獲取便捷化。搜索引擎的出現(xiàn)使信息獲取更加便捷，但同時(shí)也存在信息質(zhì)量參差不齊、難以篩選等問題。3） 生成智能化。以大語(yǔ)言模型為基礎(chǔ)的生成式人工智能能夠有效地過濾、整理數(shù)據(jù)，提高信息質(zhì)量，幫助用戶生成各種類型的信息。

人工智能時(shí)代對(duì)程思政的影響有：1） 由于搜索引擎和生成式人工智能的發(fā)展，學(xué)生獲取知識(shí)的渠道不再僅限于教材和教師，互聯(lián)網(wǎng)可以提供的信息遠(yuǎn)多于教材和教師，在一定程度上減少了學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的依賴。教師挖掘思政元素的途徑也不再僅限于教材，可以從互聯(lián)網(wǎng)中搜索、整理科學(xué)精神培育思政元素。但是，互聯(lián)網(wǎng)海量信息中有價(jià)值的信息占比很低，如何判斷、整理、提取、挖掘有價(jià)值的信息，對(duì)用戶的數(shù)字素養(yǎng)是個(gè)很大的考驗(yàn)。2） 由于搜索引擎和生成式人工智能的發(fā)展和介入，使得傳統(tǒng)的教師傳授、學(xué)生接受的二元教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熞龑?dǎo)，機(jī)生互動(dòng)的三元教學(xué)模式變?yōu)榭赡埽唇處熖岢鰡栴}，學(xué)生自己通過搜索引擎或大語(yǔ)言模型找到問題的答案，進(jìn)行自學(xué)和科學(xué)精神教育[2]。教師的角色發(fā)生了變化，由主宰變成主導(dǎo)，由單純的傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者、幫助者、促進(jìn)者。3） 互聯(lián)網(wǎng)和在線教育提供了一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中與同學(xué)、教師交流和合作，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，為個(gè)性化教學(xué)和因材施教提供可能。

總之，技術(shù)的發(fā)展為教育提供了更多可能性，而教師仍是實(shí)現(xiàn)這些可能性的關(guān)鍵，教師要努力提高數(shù)字素養(yǎng)，適應(yīng)智能時(shí)代教育技術(shù)對(duì)教育變革的影響，為學(xué)生提供更多的獨(dú)立思考、自我教育的機(jī)會(huì)、提供思維方法、學(xué)習(xí)方法、心理健康等個(gè)性化需求方面的指導(dǎo)和幫助。

2 科學(xué)精神及培育

2.1 科學(xué)精神的內(nèi)涵

科學(xué)精神就是徹底的唯物主義精神，基本內(nèi)涵包括“理性、實(shí)證、探索、批判、創(chuàng)新”。理性精神強(qiáng)調(diào)通過邏輯推理來(lái)認(rèn)識(shí)世界；實(shí)證精神強(qiáng)調(diào)基于觀察和實(shí)驗(yàn)，以可重復(fù)、可檢驗(yàn)的方式得出結(jié)論；探索精神要求人們保持對(duì)新事物的好奇心和求知欲；批判精神鼓勵(lì)人們對(duì)現(xiàn)有理論和方法進(jìn)行質(zhì)疑和反思，不迷信權(quán)威，勇于挑戰(zhàn)傳統(tǒng)觀念；創(chuàng)新精神鼓勵(lì)人們?cè)谘芯恐胁粩鄧L試新方法、新思路，推動(dòng)科學(xué)不斷發(fā)展。理性與實(shí)證是科學(xué)精神的核心，探索、批判、創(chuàng)新是科學(xué)精神的活力。

2.2 科學(xué)精神培育的重要意義

科學(xué)精神培育是一種文化教育。知識(shí)教育以知識(shí)為中心，如果將知識(shí)作為符號(hào)來(lái)處理，則學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得的是一大堆冷冰冰的符號(hào)，嚴(yán)重忽視文化教育對(duì)人的思想、情感、態(tài)度、價(jià)值觀的改變力、發(fā)展力，是一種狹隘的教育觀。文化教育以人為中心，深度挖掘知識(shí)的育人價(jià)值，使學(xué)生學(xué)習(xí)的過程成為思維發(fā)生、文化浸潤(rùn)，生命靈動(dòng)的過程。知識(shí)具有文化屬性，任何有價(jià)值的知識(shí)都包含著特定的文化精神、文化內(nèi)涵，文化意蘊(yùn)，知識(shí)的本質(zhì)是觀念、思想、文化、精神[3]。嚴(yán)格來(lái)說，知識(shí)只是靜態(tài)的工具，文化才是動(dòng)態(tài)的力量。科學(xué)思想、科學(xué)精神是科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)，賦予學(xué)生以生命和力量，才是對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)起長(zhǎng)期作用的最重要的東西。因此，科學(xué)精神培育是對(duì)知識(shí)教育的超越，一種文化教育。

科學(xué)精神培育是以人為本的教育。以知識(shí)為本的教育，知識(shí)成為教育的目標(biāo)，教師教的是知識(shí)，學(xué)生學(xué)的是知識(shí)，考試考的也是知識(shí)。知識(shí)教育使教育變得空心化、抽象化，人的成長(zhǎng)和發(fā)展被忽視了。以人為本的教育，教育的對(duì)象是人，以人的全面發(fā)展為目標(biāo)，是真正的素質(zhì)教育。真正對(duì)人發(fā)展起作用的是知識(shí)所蘊(yùn)含的精神、文化、思想層面的東西[4]。因此，以科學(xué)精神培育為目標(biāo)的教育是以人為本的教育。

2.3 怎么培育科學(xué)精神

科學(xué)精神起源于獨(dú)立思考，沒有獨(dú)立思考就沒有理性、實(shí)證、探索、批判、創(chuàng)新。獨(dú)立思考能力又分為發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力、分析問題的能力、解決問題的能力。

問題是創(chuàng)新的起點(diǎn)，也是創(chuàng)新的動(dòng)力源，是啟動(dòng)創(chuàng)新思維的觸發(fā)器。科學(xué)研究起源于問題，有問題才有研究，有真問題才有真研究。提出一個(gè)問題比解決一個(gè)問題重要。真正厲害的人，不是最先行動(dòng)的人，而是最先發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的人。

要使學(xué)生具有發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力，必須使學(xué)生學(xué)會(huì)觀察和質(zhì)疑，養(yǎng)成探究事物的本質(zhì)和規(guī)律的習(xí)慣，即對(duì)某種現(xiàn)象追根問底的習(xí)慣。教師在課堂教學(xué)中要鼓勵(lì)學(xué)生敢于提出問題，善于發(fā)現(xiàn)問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心。

發(fā)現(xiàn)和提出有價(jià)值的問題是科學(xué)研究的開端，分析問題也是科學(xué)研究的重要環(huán)節(jié)，只有把問題分析透徹了，才能更好地解決問題。科學(xué)研究的目的是揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律，科學(xué)不僅要弄清事實(shí)，而且要對(duì)事實(shí)進(jìn)行解釋，正是對(duì)解釋的追求，造就了科學(xué)。科學(xué)的發(fā)展越深入就越遠(yuǎn)離常識(shí)，正是對(duì)事實(shí)的解釋過程中人們發(fā)現(xiàn)了事物的本質(zhì)和規(guī)律。要使學(xué)生具有分析問題的能力，必須使學(xué)生掌握分析問題的方法。常用分析問題的方法有：因素分析法（連環(huán)替代法、差額分析法、指標(biāo)分解法、定基替代法） 、因果分析法（拆解法、控制變量法） 、原理分析法（思維導(dǎo)圖法、邏輯樹分析法、5W2H分析法） 、相關(guān)分析法（回歸分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則） 等。

要使學(xué)生具有解決問題的能力，必須使學(xué)生具有問題意識(shí)。問題意識(shí)具有兩個(gè)特征：對(duì)問題的關(guān)注和對(duì)問題的敏感，對(duì)問題的關(guān)注是頭腦中幾乎時(shí)刻要留意問題的心理準(zhǔn)備，對(duì)問題的敏感是指一旦出現(xiàn)有價(jià)值的問題，能迅速感知它的存在并判斷問題的價(jià)值。阿基米德在洗澡時(shí)發(fā)現(xiàn)浮力定律解決皇冠是否摻了銀子的問題和阿坦那索夫在小店里喝水發(fā)明再生存儲(chǔ)解決ABC計(jì)算機(jī)電容存儲(chǔ)泄漏問題都是因?yàn)閮晌豢茖W(xué)家具有強(qiáng)烈的問題意識(shí)。要使學(xué)生具有解決問題的能力，還必須使學(xué)生掌握解決問題的步驟：界定問題、構(gòu)建框架、明晰關(guān)鍵、實(shí)施執(zhí)行、檢查調(diào)整。

發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力、分析問題的能力、解決問題的能力都離不開思維方法。每門學(xué)科在形成和發(fā)展的過程中都形成了自己獨(dú)特的學(xué)科思維方法。要在人工智能導(dǎo)論課堂教學(xué)中培育學(xué)生的科學(xué)精神，必須使學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用人工智能思維方法。計(jì)算思維、編程思維、算法思維、數(shù)學(xué)思維、數(shù)據(jù)思維是人工智能導(dǎo)論課程中最重要的幾種思維。

計(jì)算思維是一種建立在計(jì)算基礎(chǔ)之上的有效的問題解決方法，它把客觀世界的問題映射到計(jì)算機(jī)世界，然后利用計(jì)算的方法來(lái)模擬或仿真，以此來(lái)映射客觀世界的解。簡(jiǎn)單地說，計(jì)算思維是一種利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念來(lái)解決問題、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和理解人類行為的方法。在使用計(jì)算思維解決問題時(shí)，人負(fù)責(zé)把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為可計(jì)算問題，并讓計(jì)算機(jī)去執(zhí)行，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)具體的運(yùn)算任務(wù)，最后得到問題的解。抽象和自動(dòng)化是計(jì)算思維的兩大核心特征。

編程思維是指通過編寫代碼來(lái)解決問題的思考方式，包括框架思維、拆解思維和函數(shù)思維。編寫程序時(shí)，需要先搭建一個(gè)總體框架（框架思維） ，然后將復(fù)雜問題拆分成簡(jiǎn)單問題（拆解思維） ，并使用函數(shù)實(shí)現(xiàn)每個(gè)簡(jiǎn)單問題（函數(shù)思維） 。邏輯性和結(jié)構(gòu)性是編程思維的兩大核心特征。

算法思維是指通過分析和分解問題，找出最優(yōu)解決方案的思維方式。主要通過問題分解和邏輯推理實(shí)現(xiàn)，問題分解是將復(fù)雜問題分解為若干個(gè)簡(jiǎn)單的子問題，有助于降低問題的復(fù)雜度，提高解決效率。邏輯推理是設(shè)法找出問題的內(nèi)在規(guī)律和關(guān)聯(lián)，從而設(shè)計(jì)出更高效的算法。問題分解和邏輯推理是編程思維的兩大核心特征。

數(shù)學(xué)思維包括抽象思維、邏輯推理、模型建立和優(yōu)化算法等。抽象思維使計(jì)算機(jī)能夠從復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界中提取出核心特征和基本關(guān)系，從而進(jìn)行有效的問題解決；邏輯推理幫助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行合理的推斷和決策；模型建立是通過建立數(shù)學(xué)模型來(lái)理解問題的結(jié)構(gòu)和預(yù)測(cè)未來(lái)結(jié)果；優(yōu)化算法用于尋找最優(yōu)解。概念化、抽象化和模式化是數(shù)學(xué)思維的核心特征。

數(shù)據(jù)思維是使用數(shù)據(jù)來(lái)提出問題和解決問題的能力，注重?cái)?shù)據(jù)意識(shí)和計(jì)算能力的融合，不僅關(guān)注數(shù)據(jù)本身，還關(guān)注數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和邏輯。數(shù)據(jù)思維的目標(biāo)是理解數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)模式和挖掘價(jià)值。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和模型構(gòu)建是數(shù)據(jù)思維的核心特征。

3 科學(xué)精神培育途徑

3.1 科學(xué)精神培育具體實(shí)施：課程思政元素挖掘

對(duì)人工智能導(dǎo)論課程中包含科學(xué)精神培育的教學(xué)內(nèi)容、思政素材、思政元素、價(jià)值目標(biāo)總結(jié)如表1所示[5]。

3.2 科學(xué)精神培育具體實(shí)施：思政元素融入方法

1） 問題驅(qū)動(dòng)法。教師在知識(shí)講解過程中可提出如下問題供學(xué)生思考：帕斯卡計(jì)算器是如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)位的？萊布尼茨計(jì)算器是如何實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算的？巴貝奇差分機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)存貯、運(yùn)算、控制的？ABC計(jì)算機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)再生存儲(chǔ)的？ENIAC計(jì)算機(jī)如何實(shí)現(xiàn)編程的？統(tǒng)計(jì)機(jī)器翻譯、基于統(tǒng)計(jì)模型的語(yǔ)音識(shí)別方法、參數(shù)語(yǔ)音合成的數(shù)學(xué)原理是什么？卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是如何實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別的？生成式人工智能和搜索引擎的原理有何區(qū)別？在學(xué)生尋找問題答案的過程中培養(yǎng)探索精神。

2） 活動(dòng)探究法。通過情緒識(shí)別、物體識(shí)別、數(shù)字識(shí)別、人臉識(shí)別等項(xiàng)目教學(xué)，使學(xué)生理解蘊(yùn)含在其中的計(jì)算思維、算法思維、數(shù)學(xué)思維。通過語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成等項(xiàng)目教學(xué)，使學(xué)生理解蘊(yùn)含在其中的數(shù)學(xué)思維、算法思維。通過機(jī)器翻譯、生成式人工智能、搜索引擎、機(jī)器人等項(xiàng)目教學(xué)，使學(xué)生理解蘊(yùn)含在其中的編程思維、數(shù)學(xué)思維。通過回歸分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則等項(xiàng)目教學(xué)，使學(xué)生理解蘊(yùn)含在其中的數(shù)據(jù)思維、算法思維。通過上述項(xiàng)目的教學(xué)，提高學(xué)生應(yīng)用人工智能思維分析和解決問題的能力[5]。

3） 故事熏陶法。阿坦那索夫發(fā)明ABC計(jì)算機(jī)的過程頗具傳奇色彩， 其中二進(jìn)制數(shù)的存儲(chǔ)是關(guān)鍵問題，如果采用電容器，儲(chǔ)存的電荷很快就會(huì)因泄漏而消失。研究工作停滯不前，阿坦那索夫決定獨(dú)自開著汽車到高速公路上去兜風(fēng)，一直開到伊利諾斯邊境一條小路上，進(jìn)了一個(gè)年久失修的小店里。店員為他上了一杯飲料，阿坦那索夫把杯中的飲料一飲而盡。店員過來(lái)在他的杯中添上一些水，阿坦那索夫看著杯中再次添加了水，心中豁然開朗，水喝完了可以補(bǔ)充，電容器里的電荷只要不斷地刷新，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就不會(huì)消失，“再生存儲(chǔ)”的概念被阿坦那索夫給悟出來(lái)了[6]。阿坦那索夫發(fā)明再生存儲(chǔ)的故事說明，創(chuàng)新的靈感可來(lái)自生活，但必須有強(qiáng)烈的問題意識(shí)，才能觸發(fā)靈感。

4） 閱讀材料法。教師可提供謝爾蓋·布林和勞倫斯·佩奇發(fā)明Google搜索引擎、喬治·德沃爾發(fā)明機(jī)械手臂的有關(guān)素材供學(xué)生閱讀，展示成功人士的創(chuàng)新案例，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

5） 情景體驗(yàn)法+問題驅(qū)動(dòng)法。教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生親身體驗(yàn)。如通過在線五子棋程序，在線中國(guó)象棋程序與電腦進(jìn)行對(duì)弈，親身體驗(yàn)人機(jī)博弈的過程，體驗(yàn)計(jì)算機(jī)落子的迅速及準(zhǔn)確。教師可提出問題供學(xué)生思考：從數(shù)據(jù)、算力、算法三個(gè)角度思考為何人機(jī)博弈總是人敗機(jī)勝？從而培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。

6） 教師引導(dǎo)+機(jī)生互動(dòng)法

可以讓學(xué)生自己使用搜索引擎或大語(yǔ)言模型搜索 “人工智能之父”圖靈、“人工智能先驅(qū)”馬文.明斯基、“機(jī)器學(xué)習(xí)之父”亞瑟塞繆爾、“深度學(xué)習(xí)之父”杰弗里·辛頓、“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父”馮·諾依曼、圖靈獎(jiǎng)獲得者姚期智、我國(guó)學(xué)者吳文俊、吳恩達(dá)在計(jì)算機(jī)、人工智能領(lǐng)域的主要貢獻(xiàn)，學(xué)習(xí)他們的科學(xué)精神。

3.3 科學(xué)精神培育具體實(shí)施：思政元素融入要做到三力四性

除了思政元素、融入方法，人工智能導(dǎo)論課程思政還要解決以下問題。

1） 親和力、說服力、吸引力。親和力就是要平等地和學(xué)生交流思想，而不是把自己當(dāng)成權(quán)威進(jìn)行說教。說服力就是重視課程思政的學(xué)理性。要以理服人，而不能以力服人，更不能以勢(shì)壓人[7]。以力服人者，非心服也，力不贍也；以德服人者，中心悅而誠(chéng)服也。吸引力就是要利用多種媒體來(lái)吸引學(xué)生。教師可從網(wǎng)上下載機(jī)器人打羽毛球、機(jī)器人送快遞、機(jī)器人打乒乓球、機(jī)器人畫畫、機(jī)器人折疊衣服、波士頓動(dòng)力機(jī)器人、ASIMO機(jī)器人等視頻，讓學(xué)生了解人工智能的應(yīng)用及發(fā)展前景，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。

2） 主體性、實(shí)踐性。科學(xué)精神的培育不是一蹴而就的，而是從認(rèn)知到認(rèn)同、經(jīng)過體驗(yàn)、反思，再到自覺踐行的過程，需要發(fā)揮學(xué)生的主體性，需要反復(fù)實(shí)踐，才能內(nèi)化于心，外化于行。

3） 民主性、針對(duì)性。要充分把握新時(shí)代學(xué)生的個(gè)性特征進(jìn)行課程思政。新時(shí)代的學(xué)生自我意識(shí)較強(qiáng)，張揚(yáng)、自信，但合作意識(shí)、責(zé)任意識(shí)淡漠，抗挫折能力較弱。渴望得到尊重，希望以民主的方式和教師交流，不認(rèn)可權(quán)威，不愿意接受教師空洞的說教[8]。因此，教師在進(jìn)行課程思政時(shí)要注意民主性、生動(dòng)性、學(xué)理性、針對(duì)性。新時(shí)代的學(xué)生生活在思想開放、輿論多元、網(wǎng)絡(luò)和媒體高度發(fā)達(dá)的各種快餐化、碎片化信息充斥生活的大環(huán)境下，很容易受到多元文化思潮及各種思想觀念的影響，很容易接受新鮮事物，但缺乏明辨是非的能力。因此，教師要洞察和回應(yīng)大學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)需求，在學(xué)生的世界觀、人生觀和價(jià)值觀的形成過程中加以正確的方向引領(lǐng)。

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【通聯(lián)編輯：王 力】