黃美燕

（南方醫(yī)科大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，廣東 廣州 510515）

引言

機(jī)器學(xué)習(xí)是當(dāng)今備受關(guān)注的科技前沿技術(shù)之一，其理論和方法已被廣泛應(yīng)用于自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺、醫(yī)療等科學(xué)領(lǐng)域。作為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)重要的學(xué)科專業(yè)課，“機(jī)器學(xué)習(xí)”的課程教學(xué)可為學(xué)生今后在相關(guān)領(lǐng)域開展應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)等工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。然而，新時(shí)代高校的育人工作不止于此。習(xí)近平總書記指出：“青年理想遠(yuǎn)大、信念堅(jiān)定，是一個(gè)國家、一個(gè)民族無堅(jiān)不摧的前進(jìn)動(dòng)力?！保?］“要堅(jiān)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?！保?］因此，在“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程教學(xué)過程設(shè)計(jì)中融入思想政治教學(xué)是新時(shí)代高校育人工作的基本要求，也是實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的高質(zhì)量人才培養(yǎng)的必由之路。

在習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想的引領(lǐng)下，“機(jī)器學(xué)習(xí)”的思政教學(xué)設(shè)計(jì)不僅要求教師注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能，以提高其在技術(shù)應(yīng)用方面的競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新力，還應(yīng)注重拓展學(xué)生的宏觀視野，了解機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的前沿研究，提高其對(duì)科技、社會(huì)和人類生活的影響的認(rèn)識(shí)與理解，讓學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜的社會(huì)問題時(shí)能夠以更廣闊、更系統(tǒng)的視野思考和解決問題。同時(shí)，思政教學(xué)設(shè)計(jì)也應(yīng)通過鑄魂育人、立德樹人、以文化人來提高學(xué)生的綜合能力，包括愛國主義情懷、創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力、溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作能力等方面的綜合素質(zhì)。

一、現(xiàn)狀分析

“機(jī)器學(xué)習(xí)”是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的核心專業(yè)課程，學(xué)生通過該門課程的學(xué)習(xí)能夠掌握“機(jī)器學(xué)習(xí)”算法的基本原理和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等技能。在本次課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)的調(diào)研過程中，教研團(tuán)隊(duì)通過問卷調(diào)查和學(xué)科座談會(huì)等途徑的調(diào)研分析，總結(jié)出當(dāng)前“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程思政教學(xué)主要存在以下幾個(gè)方面的問題。

（一）專業(yè)課程與思想政治教育關(guān)聯(lián)性弱

作為學(xué)科專業(yè)課程，“機(jī)器學(xué)習(xí)”講述的重點(diǎn)是算法知識(shí)及其實(shí)際應(yīng)用，部分課程內(nèi)容較為晦澀，與思想政治教育較難關(guān)聯(lián)。思想政治教育的目的是要求學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)的同時(shí)重視“機(jī)器學(xué)習(xí)”領(lǐng)域涉及的技術(shù)倫理和安全等問題，兩者之間在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及思維模式上都存在著較大差異。如果生搬硬套思想政治教學(xué)的教學(xué)方式，只會(huì)讓課程變得更加割裂，增加了教師引導(dǎo)學(xué)生從接受知識(shí)到應(yīng)用知識(shí)的難度。因此，在開展“機(jī)器學(xué)習(xí)”思政教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)解決如何將專業(yè)知識(shí)與思想政治教育有機(jī)結(jié)合的問題。

（二）課堂教學(xué)模式單一

在當(dāng)前科技快速發(fā)展的時(shí)代，課程教學(xué)內(nèi)容和方法需要隨著科學(xué)技術(shù)的更新演進(jìn)而動(dòng)態(tài)調(diào)整，尤其是在機(jī)器學(xué)習(xí)這個(gè)快速發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域。局限于書本的教案會(huì)導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際問題難以結(jié)合，從而使學(xué)生難以將所學(xué)的知識(shí)實(shí)例化［3］。傳統(tǒng)的“填鴨式”課堂教學(xué)枯燥乏味，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率較低。當(dāng)前“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)更多的是以課本內(nèi)容作為切入點(diǎn)，并未對(duì)思想政治教育進(jìn)行全方位覆蓋，難以將課程中蘊(yùn)含的堅(jiān)持不懈、求真務(wù)實(shí)、創(chuàng)新思考等與課程培養(yǎng)目的相融，偏離了課程思政的教學(xué)目標(biāo)。

（三）思政教學(xué)占比及其評(píng)價(jià)方式不夠清晰

“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程的思政教學(xué)學(xué)時(shí)并不充足，其中一個(gè)原因是“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要學(xué)生掌握大量的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作技能。在這樣的情況下，思政教學(xué)很難被完整地納入課程教學(xué)，更難以對(duì)思政教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行充分評(píng)估。“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程思政教學(xué)的目的是使學(xué)生能夠靈活運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)，解決實(shí)際遇到的工程問題，實(shí)現(xiàn)所學(xué)皆有所用。但當(dāng)前該門課程的評(píng)價(jià)方式比較片面，主要以成績?cè)u(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。要想培養(yǎng)高素質(zhì)綜合型人才，還應(yīng)當(dāng)加入思想政治建設(shè)評(píng)估等元素，構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)機(jī)制，達(dá)到思想政治教育與課程相融的效果。

（四）忽略了對(duì)學(xué)生社會(huì)責(zé)任和倫理意識(shí)的教育

“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程注重算法與技術(shù)的理論和實(shí)踐，但卻忽略了這些算法與技術(shù)涉及的社會(huì)責(zé)任和倫理問題。學(xué)生在學(xué)習(xí)“機(jī)器學(xué)習(xí)”算法和技術(shù)時(shí)不夠重視對(duì)數(shù)據(jù)隱私、透明度和安全等倫理問題的考慮。在生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)圖像分析與處理方面有著廣泛的應(yīng)用，但如果不考慮社會(huì)責(zé)任和醫(yī)學(xué)倫理問題，則會(huì)對(duì)醫(yī)學(xué)診療的安全和公正性帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。如醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析患者的醫(yī)療數(shù)據(jù)，可能會(huì)泄露患者隱私，如患者的姓名、病史、藥物治療等信息。如果這些信息落入未經(jīng)授權(quán)的人手中，患者的隱私權(quán)將受到侵犯，可能導(dǎo)致個(gè)人身份被冒用、詐騙等嚴(yán)重后果。

二、擬議的幾點(diǎn)解決方案

（一）加強(qiáng)教師隊(duì)伍思想政治建設(shè)

為提高“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程思政教學(xué)質(zhì)量，教師應(yīng)該不斷提升自身的思政素養(yǎng)和教學(xué)能力，深化對(duì)思想政治教育的理解和認(rèn)識(shí)，并將思政元素融入教學(xué)實(shí)踐［4］。通過組織教學(xué)經(jīng)驗(yàn)分享、教學(xué)評(píng)估和教學(xué)研究等方式，推動(dòng)教師隊(duì)伍的專業(yè)化和成長。借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的教學(xué)理念和方法，如倒置課堂、探究式學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)等，使教學(xué)內(nèi)容更加貼近學(xué)生的實(shí)際需求，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新能力。通過反復(fù)落實(shí)“思想政治學(xué)習(xí)—提升思政理論素養(yǎng)—思政課程融合—思政知識(shí)講授—課程思政教學(xué)反思”這一過程，教師才能夠確保自身思想政治意識(shí)堅(jiān)定并具備較高的綜合素質(zhì)。

（二）創(chuàng)新課程教學(xué)內(nèi)容

增加生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程“機(jī)器學(xué)習(xí)”的實(shí)際應(yīng)用案例。實(shí)際案例可以幫助學(xué)生了解機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中的重要性和作用，并引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到這些技術(shù)的應(yīng)用不僅是技術(shù)問題，而是需要考慮醫(yī)療行業(yè)的實(shí)際需求、醫(yī)療倫理等多方面因素。此外，強(qiáng)化道德教育，引導(dǎo)學(xué)生探討機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域可能面臨的道德難題，例如數(shù)據(jù)隱私保護(hù)、公平性、醫(yī)療決策等。可以通過案例分析、角色扮演等形式，讓學(xué)生了解機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在道德層面上的重要性，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中對(duì)這些問題的敏感性和應(yīng)對(duì)能力。

（三）完善課程評(píng)價(jià)體系

課程的評(píng)價(jià)體系是課程教學(xué)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它對(duì)于全面提高學(xué)生的思想政治素質(zhì)和專業(yè)能力具有重要意義。首先，評(píng)價(jià)體系應(yīng)該考慮多個(gè)方面，如學(xué)生的知識(shí)水平、實(shí)踐能力和思想政治素養(yǎng)等。其次，應(yīng)該根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面的要求，設(shè)計(jì)科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，以定量和定性的方式對(duì)學(xué)生的思政素養(yǎng)進(jìn)行評(píng)估［5］。例如，可以采用課堂問答、作業(yè)和小組討論等方式，考查學(xué)生是否理解人工智能技術(shù)的社會(huì)責(zé)任和道德規(guī)范、是否能夠遵守法律法規(guī)，以及對(duì)人工智能技術(shù)的應(yīng)用等方面的思考和探索。再次，應(yīng)該采用多元化的評(píng)價(jià)方法，包括教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)、學(xué)生自評(píng)等方式，以綜合考查學(xué)生的思政素養(yǎng)和教學(xué)效果。最后，建立有效的反饋機(jī)制，及時(shí)了解學(xué)生的評(píng)價(jià)意見和反饋，發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)調(diào)整。評(píng)價(jià)體系的完善和優(yōu)化將為課程思政教學(xué)的發(fā)展提供有效保障，進(jìn)一步提高學(xué)生的道德素質(zhì)和專業(yè)能力，更好地滿足新時(shí)代人才培養(yǎng)的需求［6］。

（四）推進(jìn)立體化滲透式思政教學(xué)方式

首先，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與課堂，避免傳統(tǒng)“填鴨式”的課程教學(xué)。通過讓學(xué)生思考、參與案例分析、小組討論等方式，提高思政教學(xué)的互動(dòng)性和參與度。將思政教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際案例相結(jié)合，讓學(xué)生在切實(shí)問題中感受到思政教育的重要性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。要求學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題需求撰寫案例分析報(bào)告，思考“機(jī)器學(xué)習(xí)”在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用涉及的數(shù)據(jù)隱私保護(hù)和倫理問題［7］。例如，分析一個(gè)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的眼底病變預(yù)測(cè)模型，該模型需要通過算法學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)中眼底圖像的特征，如視神經(jīng)盤、黃斑區(qū)等，同時(shí)考慮患者的年齡、性別等因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)患眼底病變的預(yù)測(cè)和診斷。引導(dǎo)學(xué)生深入思考眼底病變預(yù)測(cè)模型的技術(shù)理論依據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中可能涉及的倫理問題，如患者知情同意、數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)等。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)施

為了更好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)“機(jī)器學(xué)習(xí)”算法和技術(shù)的深入理解，同時(shí)注重對(duì)學(xué)生社會(huì)責(zé)任與倫理意識(shí)的培養(yǎng)和引導(dǎo)，對(duì)本課程的思政教學(xué)設(shè)計(jì)做了如下改進(jìn)。

（一）加強(qiáng)思政教育與專業(yè)課程的融合

在課程設(shè)計(jì)和教學(xué)大綱上下功夫，教學(xué)大綱中應(yīng)該包含專業(yè)知識(shí)和思政教育的內(nèi)容，針對(duì)不同章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的思政教學(xué)內(nèi)容和思政育人切入點(diǎn)。例如，在《機(jī)器學(xué)習(xí)緒論》章節(jié)，講解“機(jī)器學(xué)習(xí)”在醫(yī)療領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)，激勵(lì)學(xué)生扎實(shí)學(xué)好機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，為我國輔助醫(yī)療診斷技術(shù)的發(fā)展做貢獻(xiàn)。在《模型評(píng)估與選擇》章節(jié)，引入“公平性”概念，探討如“模型在多中心數(shù)據(jù)集的擇優(yōu)”問題，引導(dǎo)學(xué)生從算法的準(zhǔn)確性、可解釋性等多個(gè)角度進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)而挑選出最合適的模型，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)的科研精神。增加案例分析環(huán)節(jié)，例如預(yù)測(cè)眼底病變、考慮模型的可解釋性和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)等問題。在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)理解的同時(shí)，給予學(xué)生深入淺出的具象化認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與創(chuàng)新精神。

（二）創(chuàng)新教學(xué)模式

采用多元化的教學(xué)方法，豐富課堂內(nèi)外的教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)“機(jī)器學(xué)習(xí)”的積極性和主動(dòng)性。教師可以配合豐富的案例，將書本知識(shí)和線上教學(xué)平臺(tái)相融合，利用多元信息資源豐富思想政治教育內(nèi)容，為學(xué)生的高效學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的保障。具體措施包括：嘗試采用案例教學(xué)、探究式教學(xué)、課程設(shè)計(jì)等多種教學(xué)模式，注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。增加實(shí)驗(yàn)課程和項(xiàng)目課程，讓學(xué)生能夠更好地學(xué)習(xí)和應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，提高技術(shù)應(yīng)用的實(shí)踐能力。引入線上學(xué)習(xí)資源，為學(xué)生提供多元化的學(xué)習(xí)途徑和學(xué)習(xí)體驗(yàn)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。改良傳統(tǒng)的授課模式，加入互動(dòng)式討論、小組研討、案例分析等教學(xué)方式，通過多元化的教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂參與度。

（三）優(yōu)化課程考核方式

傳統(tǒng)考核方式通常只能對(duì)學(xué)生“機(jī)器學(xué)習(xí)”技術(shù)和應(yīng)用的基礎(chǔ)理解進(jìn)行測(cè)評(píng)，無法直接測(cè)評(píng)學(xué)生的思政素養(yǎng)與倫理意識(shí)。為了解決這一問題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)采用了多元化的考核方式，建立了一套“課堂—課后—報(bào)告—考試”的課程思政評(píng)價(jià)機(jī)制。首先，引入示例報(bào)告分析，將其作為一種考核方式。通過寫作，學(xué)生可以更好地表達(dá)自己對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的理解和思考，并且更深入地了解機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在實(shí)際醫(yī)療需求中的應(yīng)用，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性［8］。其次，課后除布置常規(guī)習(xí)題作業(yè)外，設(shè)置課程研討會(huì)，結(jié)合小組討論、個(gè)人發(fā)言等作為平時(shí)成績的重要組成。再次，通過小組編程作業(yè)的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。在小組項(xiàng)目中，學(xué)生需要通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)的項(xiàng)目，如通過搭建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及決策樹模型解決如疾病的預(yù)測(cè)、分類等問題。最后，對(duì)于試卷考核，除了基本的理論概念外，還應(yīng)當(dāng)考核學(xué)生結(jié)合實(shí)際案例分析問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生分析問題本源，鍛煉其獨(dú)立思考的能力。

（四）邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者開展講座

邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者開展講座，與學(xué)生互動(dòng)，加深學(xué)生對(duì)于“機(jī)器學(xué)習(xí)”模型算法的理解和認(rèn)識(shí)?！皺C(jī)器學(xué)習(xí)”課程知識(shí)點(diǎn)繁雜，概念較為抽象，單純的課堂教學(xué)對(duì)于學(xué)生而言不僅晦澀難懂，更難以調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。邀請(qǐng)專家學(xué)者做客講座不僅能讓課堂的趣味性和實(shí)踐性大大增加，同時(shí)能夠幫助學(xué)生更加深入地了解“機(jī)器學(xué)習(xí)”技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和局限所在。

四、教學(xué)實(shí)踐效果分析

在本次“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程思政教學(xué)實(shí)踐中，教研團(tuán)隊(duì)采取了多種措施，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)生作業(yè)等方面融入思政元素，取得了一定的教學(xué)效果。首先，課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)不僅注重傳授“機(jī)器學(xué)習(xí)”的基本理論和算法，還關(guān)注了“機(jī)器學(xué)習(xí)”的社會(huì)意義和倫理問題，引導(dǎo)學(xué)生了解人工智能發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，強(qiáng)調(diào)“機(jī)器學(xué)習(xí)”技術(shù)的應(yīng)用要遵循科學(xué)、公正、合法、安全的原則，避免對(duì)人類社會(huì)造成負(fù)面影響。其次，在教學(xué)中加入機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目。例如，引導(dǎo)學(xué)生探索使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行“阿爾茨海默病”預(yù)測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)景。通過講授相關(guān)的醫(yī)學(xué)知識(shí)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，學(xué)生將學(xué)習(xí)如何從醫(yī)療數(shù)據(jù)中提取特征并構(gòu)建分類模型來預(yù)測(cè)這種疾病。通過這種形式的教學(xué)和作業(yè)，學(xué)生能夠深入了解機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用，并獲得實(shí)際的數(shù)據(jù)分析和建模經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)能夠培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。最后，注重教學(xué)評(píng)估和反饋，定期進(jìn)行課程效果評(píng)估，通過問卷調(diào)查、學(xué)生反饋等方式，了解學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)效果的看法和建議，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)方案和教學(xué)方法，進(jìn)一步提升課程思政教學(xué)的實(shí)效性和針對(duì)性。

結(jié)語

在人工智能技術(shù)日新月異的大環(huán)境下，“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程思政教學(xué)不僅幫助生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀和職業(yè)觀，還能夠推動(dòng)該專業(yè)學(xué)科思政教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。然而，思政部分的教學(xué)設(shè)計(jì)仍存在著許多需要解決的問題。為了更進(jìn)一步推動(dòng)“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程思政教學(xué)的發(fā)展，教學(xué)團(tuán)隊(duì)需要在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中不斷探索、創(chuàng)新，形成一套具有生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)科特色的“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程思政教學(xué)方案。