智能控制與計算智能課程的思政元素

時間:2022-02-21 09:55:00

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智能控制與計算智能課程的思政元素

摘要:列舉智控類課程中所蘊含的思政元素,介紹在智能控制計算智能相關(guān)的專業(yè)課程教學(xué)中開展課程思政的具體方法和案例,深入分析其中存在的一些問題并給出應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞:智能控制;計算智能;課程思政;課堂教育

隨著人工智能技術(shù)的進步與飛速發(fā)展,將人工智能與控制理論有機融合的智能化控制技術(shù)也在其中發(fā)揮了越來越重要的作用。與普通的計算機課程不同的是[1],智能控制一般需要特定的被控對象,這個被控對象往往是一臺機器或一個實際物理系統(tǒng),因此,相比純?nèi)斯ぶ悄芑驒C器學(xué)習(xí)課程[2],該課程將人工智能算法和硬件實體對象聯(lián)系起來,能夠培養(yǎng)學(xué)生的硬件觀和系統(tǒng)觀。為適應(yīng)智能時代社會主義建設(shè)對人才的需求,加強智能控制的課程思政[3-4]建設(shè)刻不容緩。然而,相比人文社科類課程,作為純工科的智能控制課程要挖掘其中的思政元素絕非易事[4-5],須對知識點抽絲剝繭,找到能引入思政教育的切入點。智能控制與計算智能是把計算智能技術(shù)應(yīng)用在自動控制系統(tǒng)中,涉及自動化、計算機、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的交叉學(xué)科,有許多與社會、國家安全、產(chǎn)業(yè)和健康等相關(guān)聯(lián)的部分,在課程講述中可以見縫插針地充分利用這些資源,使該課程成為課程思政內(nèi)容的重要載體。以智能控制與計算智能教學(xué)內(nèi)容為載體,對學(xué)生進行人生觀、價值觀、愛國主義、社會責(zé)任感、職業(yè)素養(yǎng)等方面的教育。

1思政元素的提煉與融合

智能控制的教學(xué)不僅傳授基礎(chǔ)智能控制和計算智能知識,更注重深度發(fā)現(xiàn)和挖掘?qū)W科背景及其教學(xué)內(nèi)容中的思政要求,在教學(xué)環(huán)節(jié)上也融入思想政治教育。通過將榜樣的力量、時事政治、哲學(xué)元素、愛國主義情懷、人文精神[6]等思政元素合理地運用,融入智能控制的常規(guī)課程教學(xué)過程中,目的是為了做到專業(yè)課層面的課程思政與常規(guī)的思政課程的同向前進,真正地實現(xiàn)全方位的思政育人。

1.1榜樣的力量

每一門學(xué)科在其發(fā)展道路上都有做出里程碑式重要貢獻的人物,這些標(biāo)志性人物的奮斗史、治學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新精神都值得學(xué)生學(xué)習(xí),智能控制學(xué)科也不例外。在專業(yè)課中融入這些榜樣事跡的講述是推進課程思政的一個重要手段,因為這些榜樣人物和該課程的學(xué)生往往是專業(yè)同行,他們的成長和求學(xué)經(jīng)歷、職業(yè)生涯事跡,對于學(xué)生來說容易產(chǎn)生共鳴,容易帶來較大的心理觸動和啟發(fā),對他們將來的求學(xué)和職業(yè)選擇也有不可估量的學(xué)習(xí)和借鑒價值,因此,在開展智能控制課程教學(xué)過程中,可結(jié)合智能控制和計算智能技術(shù)的發(fā)展歷程,將做出巨大貢獻的科學(xué)家(特別是華人科學(xué)家)的先進事跡引入課堂教學(xué)中,以此充分激發(fā)廣大青年學(xué)生的愛國主義熱情,培養(yǎng)他們作為國家和民族主人翁的社會責(zé)任感和使命心。例如,在第一章“緒論”的學(xué)習(xí)中,以傅京孫和蔡自興為例子講述。傅京孫先生是一名美籍華裔科學(xué)家,模式識別與機器智能領(lǐng)域的先驅(qū)之一,被譽為“模式識別之父”,參與創(chuàng)辦了國際模式識別協(xié)會并任首任主席。他是“智能控制”這一概念的提出者,并建立了句法模式識別理論。蔡自興先生被譽為“中國人工智能教育第一人”,在智能控制領(lǐng)域提出了許多開創(chuàng)性理論,為我國和國際智能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展做出了重要貢獻,他大學(xué)時在艱苦的條件下(正值3年困難時期)堅韌的求學(xué)經(jīng)歷,也是當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)榜樣。兩位對智能控制學(xué)科做出巨大貢獻的華人科學(xué)家的治學(xué)成就完美詮釋了“紅船精神”中開天辟地、敢為人先的首創(chuàng)精神,新時代的大學(xué)生也應(yīng)該繼承和發(fā)揚前輩的這種首創(chuàng)精神,做出更多創(chuàng)新性的貢獻。

1.2時事元素

時事新聞中具有豐富的思政題材,把時事新聞引入,可以讓學(xué)生關(guān)注當(dāng)今國家和國際形勢,從而強化“四個意識”里的“大局意識”。比如在講到智能控制技術(shù)的服務(wù)對象——無人系統(tǒng)和機器人時,可以引入無人機集群、亞美尼亞和格魯吉亞的戰(zhàn)爭,激發(fā)愛國主義,使學(xué)生更加珍惜強大的祖國提供的和平和安全的環(huán)境。講到智能控制的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域——航空航天時,可以結(jié)合我國近年來在空間探索領(lǐng)域的例子,如嫦娥五號探月行動、天問一號火星探索、神州十二號載人飛船等。把這些最新的航天成就引入課題,能讓學(xué)生真切地體會到我國貫徹科技強國戰(zhàn)略所取得的成就,從而增強學(xué)生的國家自豪感和使命感,大力弘揚勇于探索、協(xié)同攻堅、追逐夢想的航天精神。又比如,當(dāng)講到“智能控制之父”傅京孫先生的經(jīng)歷時,介紹他出生在中國大陸,隨后在1949年離開大陸去了臺灣,接著赴美國深造。與之相對應(yīng)的,計算機視覺泰斗朱松純先生最近回到國內(nèi)任職,他的一個重要學(xué)術(shù)貢獻是實現(xiàn)了圖像與場景的解譯計算框架,拓展了傅京孫先生的句法模式識別理論。根據(jù)這一關(guān)聯(lián)關(guān)系,在講述此處時,可以拋出這個對人才吸引力的鮮明對比例子:一個當(dāng)年出國一個現(xiàn)在歸國,正是中國綜合國力增強、科技實力提高、學(xué)術(shù)環(huán)境日益改善的有力證明。

1.3哲學(xué)元素

控制論是人工智能公認三大流派之一的行為主義,不同于符號主義和連接主義,控制論強調(diào)智能的發(fā)展來自于智能體不斷地與外界環(huán)境的交互與反饋??刂普撝械闹T多元素多多少少都反映了辯證唯物主義的認識論[7-8]。比如,辯證唯物主義的認識論認為客觀的物質(zhì)世界是可知的,我們不僅能夠認識現(xiàn)象,而且可以透過現(xiàn)象認識內(nèi)在的本質(zhì),這與控制系統(tǒng)里面基于模型的方法來控制被控對象的思想不謀而合。另一方面,控制論中的負反饋調(diào)節(jié)的機制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的梯度下降法,反映了認識的辯證法中認識來自于實踐,實踐是檢驗真理的唯一途徑。在認識過程中,對世界的認識不是一次完成的,是經(jīng)過多次反復(fù)、不斷深化的過程;控制理論中,控制任務(wù)的達成也是通過不斷反饋被控對象的狀態(tài),經(jīng)過若干步迭代之后才實現(xiàn)的。同時,在進行課程思政教學(xué)時還可以介紹一些辯證唯物主義認識論的經(jīng)典著作,比如毛澤東的《實踐論》。在智能控制教學(xué)中強調(diào)實踐的重要性,不但是針對中國學(xué)生普遍存在動手能力不足的情況,也是因為我國對有實際工程經(jīng)驗和技巧人才的迫切需求,這與傳統(tǒng)文化中“知行合一”的哲學(xué)思想有異曲同工之妙,在課堂上可以一起引入講述。此外,這種反饋的思想與“以史為鑒”的思想是一致的,歷史的經(jīng)驗不斷補充成功的經(jīng)驗(正反饋)和失敗的教訓(xùn)(負反饋),再結(jié)合自己的實際情況(控制對象的模型)和客觀條件(環(huán)境信息),去完善自身和做成事情。這里可以進一步引入和講述開展“不忘初心,牢記使命”的主題教育和開展黨史教育的重要意義——不斷接受歷史的“反饋”,做到學(xué)史明智,學(xué)史增信,學(xué)史崇德,學(xué)史力行。

1.4人文精神

大學(xué)階段是正確世界觀、人生觀和價值觀塑造的關(guān)鍵時期,這個階段須對學(xué)生進行精心引導(dǎo)。在塑造三觀的過程中,人文精神的培養(yǎng)是不可缺席的。相比人文與社會科學(xué)類課程,計算機類課程的教師一般是理工科出身,在教學(xué)過程中本能地更加注重領(lǐng)域知識與專業(yè)技能的傳授,容易忽略對于人文精神的弘揚。如何在課程中撒播人文精神的“種子”,讓學(xué)生能夠從人文關(guān)懷的視角、帶著人文關(guān)懷的情懷來關(guān)注學(xué)科的發(fā)展和技術(shù)的應(yīng)用,是高校教師應(yīng)思考的問題。在智能控制的技術(shù)動機中,有大量人文精神可供發(fā)掘。相比傳統(tǒng)的控制方式,智能控制是一門大量考慮人的因素的控制技術(shù),比如專家控制的思想是充分考慮和利用領(lǐng)域?qū)<业闹R和經(jīng)驗,把這些定性和主觀的知識轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)和規(guī)則,融入到控制系統(tǒng)中;模糊控制是把人類語言和思維的模糊性進行數(shù)學(xué)化和量化,融入到控制系統(tǒng)中。技術(shù)始終應(yīng)該是面向更好地為人服務(wù)。在技術(shù)中考慮人的因素,體現(xiàn)了以人為本的思想。

2存在的問題與應(yīng)對措施

首先,課程中的思政元素要融入到專業(yè)課堂中教學(xué),對專業(yè)課教師的思想意識和政治素養(yǎng)要求相對較高,要求教師能夠深入地梳理課程中的思政元素,將其融入專業(yè)課程教學(xué),有效地傳遞給學(xué)生。對于智能控制與計算智能等計算機類課程專業(yè)課教師,要從思想上充分認識到課程思政的重要性,除了具備過硬的專業(yè)知識,應(yīng)充分認識到必須堅持正確的政治立場,并加強自身師德師風(fēng)的建設(shè)。其次,專業(yè)教師從事課程思政教育的能力不足。相對缺乏人文方面的知識儲備,這不僅是計算機類課程教師的問題,也是理工類教師普遍存在的“通病”。智能控制與計算智能等課程教師要加強自身的人文素養(yǎng)的培養(yǎng)。且專業(yè)課教師的科研任務(wù)繁重,精力相對較少,在保證對專業(yè)知識教學(xué)足夠投入的基礎(chǔ)上,再增加課程思政方面的精力投入,是有一定困難的,這也是制約課程思政順利開展的原因之一。一種應(yīng)對的方法是,教師要在平時生活中有意識地積累材料,新聞資訊和科研文獻都可以成為潛在的思政素材。課程思政元素在融入專業(yè)課的過程中,難點在于是否做到“自然”,因為這是兩個體系(文科和理工科)里的知識點。如果思政教育時生硬地拼湊,可能會引起學(xué)生的反感,教學(xué)效果會適得其反。一個應(yīng)對的辦法是在教授專業(yè)知識時注意介紹更多的歷史背景和應(yīng)用場景,通過這些“非技術(shù)”的講述更容易引入思政元素。

3結(jié)語

課程思政是新時代智能控制課堂教學(xué)落實立德樹人根本任務(wù)的一個必然要求和發(fā)展趨勢,也是在全面育人過程中貫穿思政教育工作的重要途徑。從榜樣的力量、時事政治、哲學(xué)元素、愛國主義情懷、人文精神5個方面融入思政元素,不僅適用于智能控制課程,同樣適用于大部分工科類課程。希望本文列舉的例子能起到拋磚引玉的作用,為建設(shè)高質(zhì)量的課程思政帶來可供借鑒的價值。

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作者:譚寧 單位:中山大學(xué)計算機學(xué)院