模式识别课课程思政案例设计研究

文杰　徐勇

摘  要：结合课程实际的课程思政设计和实践是“全程育人”和“全方位育人”的重要需要。工科专业课程的课程思政设计是一项需要深度思考和精细化考量的工作。基于本科模式识别课程的教学实践，提出扩展课程思政核心内涵和增强育人实效的理念，即结合课程特点在既宣扬党的基本方针政策及成效，又宣讲民族智慧、树立民族自信的思路下进行课程设计。为达成高“平滑度”的“思政融合”和“寓教于学”，相应课程思政设计与课程内容本身应具有很好的可类比性和哲理脉络一致性。该文阐释模式识别课程思政设计的理念与若干案例，对一般工科课程开展个性化的思政设计具有不错的启发与借鉴意义。

关键词：课程思政；模式识别课程；思政设计；工科课程；思政教育

中图分类号：G641        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）12-0046-04

Abstract： Actual curriculum based curriculum ideological and political design plays an important role in "full education" and "all-round education". The ideological and political design of engineering professional courses needs in-depth thinking and refined consideration. In the teaching of the pattern recognition course for undergraduate students， the author puts forward the idea of extending the ideological and political connotation of the course and enhancing the effectiveness of education. Combining the characteristics of the course， the authors design the course with the consideration of the following two points： promoting the party's basic policies and effectiveness， and preaching national wisdom and establishing national self-confidence. In order to achieve a high degree of "smoothness" of "ideological and political integration" and realize the "education through learning"， the ideological and political design of the corresponding course and the course content itself should have a good analogy and philosophical consistency. This article explains the concept and several cases of ideological and political design of pattern recognition course， which provides a significant enlightenment and reference for the personalized ideological and political design of some general engineering courses.

Keywords： the ideological and political education in all courses; the course of Pattern Recognition; ideological and political design; engineering course; the ideological and political education

課程思政是新时期课堂教学的重要组成部分，对我们党在新时代关于“培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人”这个根本问题具有重要的作用[1-2]。课程思政十分有利于打破思政教师“孤岛化”的窘境，具有让每位教师都参与我国社会主义教育“全程育人”“全方位育人”的现实意义[3]。国家部委围绕课程思政建设，已经下达了若干指导意见。例如，2021年12月2日，教育部专门下文，决定组建教育部高等学校课程思政教学指导委员会。文件中将“开展高校课程思政建设理论和教学实践研究”“指导推动课程思政优质资源建设”作为主要工作内容。

专业课程的课程思政建设具有较大难度，其中课程思政的设计、教师思想政治素养和思想政治教育能力都是需要解决的关键问题[4]。专业课程教师如何在坚守专业定位和注重学科视野的基础上进行课程思政实践是一个值得深入探索的课题[5]。如何避免课程思政内容的生硬植入和刻板说教对教学设计提出了较高要求[6-7]。

模式识别课程是计算机科学与技术、人工智能、自动控制专业的一门重要专业基础课程。我们在多年的模式识别课堂教学实践的基础上，进行了专门的课程思政研究与设计。课程设计以政治引领、增强爱国爱党信念为基调，以润物无声和“课”与“政”紧密结合为特色，重点开展了宣扬党的路线和政策、宣讲改革开放成果和增强民族自信几方面的案例研究与设计。相应设计采取将课程重要知识与思政内容紧密融合的方式，实现高“平滑度”的“思政融合”和“寓教于学”。

一  结合课程内容宣传党的基本方针、政策及成效

宣传党的基本方针、政策及成效是我们进行思政案例设计的重点。经过研究和实践，结合课程中的多处重要教学内容进行了合理而细致的思政案例设计。案例设计要点如图1所示。具体地，对课程重要教学内容，我们会寻找与其匹配的、恰当的思政内容，并采取与课程教学内容可类比的方式进行课程思政的讲解设计。

本文设计的几个具有代表性的案例如下。

（一）  案例1：基于K近邻分类的思政设计

K近邻分类是模式识别中最重要和应用最广泛的分类器之一，其思想为从已知类别标签的训练样本集中选取距离待分类样本最近的K个训练样本，统计其各自所属的类别，将待分类样本归类到样本数最多的类别。

结合模式识别课程中K近邻的分类理论，设计了如下思政教学内容：K近邻分类的思想其实可以视为一种投票机制，假设某测试样本的K个近邻样本分属n个类别（n

（二）  案例2：基于线鉴别分析方法的思政设计

线性鉴别分析是模式识别中重要和十分有代表性的特征抽取方法。该方法的主要思想构建一个模型，让不同类别的样本从高维空间变换到低维度鉴别子空间后，应遵循同类样本集聚性强，而异类样本分散度越大。从数学度量角度来看，就是让经过变换后的同类样本之间的距离非常小，让变换后的异类样本之间的距离非常大，以此来取得高的分类正确率。

线性鉴别分析可以说是模式识别课程中必讲的关键知识点之一，针对该内容设计思政教学具有很重要的意义。针对该知识点，设计的思政教学内容简述如下：通过分析线性鉴别分析理论能够发现，线性鉴别分析能够取好性能的关键因素之一在于其同类样本间的集聚性。事实上，该集聚性是“团结”的体现，是“思想高度统一”的体现，也是“行动一致”的体现。中国共产党的领导是中华民族历史的选择，人民群众紧密团结在党中央周围是我国实现中华民族伟大复兴的重要基础，人民群众的思想信念与党中央保持得越一致、越紧密，国家和民族就越有凝聚力，就越容易发挥我国集中力量办大事的社会主义制度的优越性，国家和社会发展的历史经验已经充分证明了此点。正如习近平总书记在中国共产党第十九次全国代表大会上强调“不忘初心，方得始终。中国共产党人的初心和使命，就是为中国人民谋幸福，为中华民族谋复兴。”只有全党同志永远与人民同呼吸、心连心，坚持中国共产党的领导，万众一心，才能实现中华民族的伟大复兴。

（三）  案例3：基于特征选择方法的思政设计

模式识别任务的实施一般分为数据预处理、特征提取、分类器设计。在这三个步骤中，特征提取决定了后续分类正确率的上限，而一个好的分类器则会让分类正确率无限逼近这个上限。因此，特征抽取可以说是模式分类领域的研究重点，也是模式分类课程不可遗漏的关键知识点之一。作为一类经典而重要的特征抽取方法，特征选择的基本思想是从原始的多维特征中选择出具有代表性的和重要的反映数据本质特性的特征。在分类任务中，好的特征选择方法是能够筛选出最具异类样本区分性的特征。

结合模式识别课程中的特征选择理论，我们设计了如下思政教学内容：我国全国人民代表大会和政治协商会议的制度设计与特征选择方法有较好的一致性。这两个会议的制度設计的出发点就是要选择出具有广泛代表性的公民成员，代表全国人民行使立法、政治协商和民主监督等国家权力。民主选举和十分良好的群众基础使其明显优越于美国的议员选举制度。

人民代表大会制度是中国人民民主专政的政权组织形式，是中国的根本政治制度。全国人民代表大会是最高国家权力机关。全国人民代表大会和全国人民代表大会常务委员会行使国家立法权。全国人民代表大会由省、自治区、直辖市、特别行政区和军队选出的代表组成。各少数民族都应当有适当名额的代表。全国人民政治协商会议是中国人民爱国统一战线的组织，是中国共产党领导的多党合作和政治协商的重要机构，是我国政治生活中发扬社会主义民主的重要形式。

在该案例中，将中国共产党的人民代表大会制度与模式识别课程中的重要知识点特征选择相结合，让学生在掌握特征选择这一重要知识点的同时进一步深刻体会到人民代表大会制度的先进性，提升学生对中国共产党的向心力和凝聚力。

（四）  案例4：基于模式识别理论与方法局限性的思政设计

“没有免费的午餐”定理是模式识别中的一个著名定理。该定理告诉我们，课程所介绍的若干模式识别理论与方法各具优势，但同时也有各自的局限性和缺陷。因此，不存在所谓最好的方法或算法，不能指望一劳永逸地找到一个对所有模式识别任务均具有最佳性能的方法或算法。与之相反，我们应该具体任务具体分析，结合任务本身的特点去挑选最适合的方法与算法。举例来说，当今深度学习在计算机视觉等任务中表现出了优异的性能，但这并不意味着深度学习对所有任务都适合。例如，将深度学习应用于训练样例较少的任务时，反而会由于“过学习”造成其对训练样例之外的新样例适用性差的问题。再如，理论上，如果概率值绝对准确，则与所有其他分类方法相比，贝叶斯最小错误决策可取得最低的错误率；但事实上，由于概率值的准确估计难之又难，实际应用中一般并非如此。

结合上述定理，我们设计了如下关于具体问题具体分析的思政教学内容：具体问题具体分析是指在矛盾普遍性原理的指导下，具体分析矛盾的特殊性，并找出解决矛盾的正确方法。毛泽东同志在《矛盾论》中指出：“马克思主义最本质的东西，马克思主义的活的灵魂，就在于具体地分析具体的情况。”我们党在具体问题具体分析的指导下，取得了一系列胜利，并且结合我国实际探索出了中国特色社会主义道路。相反，历史上，也曾出现违背具体问题具体分析方法学、思想僵化和保守而造成重大损失的情况，例如，第五次反“围剿”失败正是由于王明的“教条主义”和“左倾”冒险主义而造成的。

正所谓“以史为镜、以史明志，知史爱党、知史爱国”，在课堂中，将《矛盾论》与“没有免费的午餐”定理进行关联介绍，一方面可让学生更好地理解该定理所体现的模式识别思想，培养学生的辩证思维；另一方面能够让学生更深刻了解中国共产党的发展历史，更加珍惜现在来之不易的生活，更加热爱中国共产党和我们的国家。

二  结合课程内容宣讲民族智慧、树立民族自信

模式识别课程中一些教学内容的思想和哲理与中华民族传统智慧具有较好的契合度，结合课程内容进行讲解，不仅十分有助于树立民族自信，而且会给学生留下形象生动的印记，有利于学生对知识进行多维度理解。为此，我们结合模式识别课程中的重要知识内容进行了系列树立民族自信的案例设计。

案例设计要点如图2所示。具体地，对课程重要教学内容，我们会寻找与其匹配的、恰当的、与民族智慧吻合度高的思政内容，并采取与课程教学内容的哲理脉络相一致的方式进行课程思政的讲解设计。

本文设计的几个具有代表性的案例如下。

（一）  案例1：基于最近邻分类的民族智慧案例

最近邻分类方法简单而优美，其首先找出与待分类样本距离最近的训练样本，然后将其所属的类别作为待分类样本的类别。该方法的核心分类思想之一是：两个样本的距离越近，说明这两个样本越相似，即这两个样本属于同一类的概率较大。显然，该思想与我国“近朱者赤，近墨者黑”的哲理归纳一脉相承。正是因为我们的祖辈认识到了在空间近距离接觸的人，越容易在品性方面相互影响，所以才有了家喻户晓的“孟母三迁”的故事。

（二）  案例2：基于最小风险贝叶斯决策的哲理案例

相比最小错误贝叶斯决策，最小风险贝叶斯决策合理性的理解有一定难度，其公式也相对晦涩。其中蕴含的基本哲理如下：做决策时应该做较全面的考虑。以投资为例，不仅应考虑到尽量追求较大的收益，而且应该考虑到潜在的风险。综合起来说，应该是在尽量规避风险（即可能发生的损失）的前提下追求收益的最大化。相较而言，最小错误贝叶斯决策相当于是置风险于不顾、单纯追求收益最大化的简单决策，这种冒进型的决策在风险尤其是大风险来临时，可能带来难以承受的损失。

“防患于未然”是我们今天熟知的先人智慧，其意思是指在祸患发生之前就加以预防，出自《周易·既济》。现今在课堂上学习的最小风险贝叶斯决策的基本哲理，其实是祖先们在两千多年前就已经提出，足见民族智慧之博大精深。

（三）  案例3：基于主分量分析方法的哲理案例

主分量分析方法被引入到模式识别领域后，作为一个重要的特征抽取方法得到了广泛的应用。其高效的数据维度缩减能力深受学者和工程师们的推崇。表面上看，主分量分析方法得出的每一个新变量均是已有的所有特征（每个特征均为一个变量）的加权和。事实上，主分量分析方法相当于对原变量进行抽丝剥茧的方法，其得到的新变量的数量可大大少于原变量，但却能包含原变量中的绝大部分信息；因此，可誉为一个优异的“数据提纯”方法。应用中常见由于数据经过主分量分析方法处理后，得到更优的分类结果的情况。这主要源于主分量分析方法能提取出原始数据中最重要、最具有代表性的信息；方法舍弃掉次要信息的同时，也有效避免了其会对样本分类带来的干扰。

主分量分析方法蕴含的哲理与我们现实生活中“去粗取精、去伪存真”的思想可谓“不谋而合”。“去伪存真”一词出自宋代的《续传灯录》，其中记载了“权衡在手，明镜当台，可以摧邪辅正，可以去伪存真。”

毛泽东同志在《实践论》中指出，将丰富的感觉材料加以去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里。习近平总书记也指出，“兼收并蓄不是囫囵吞枣、莫衷一是，而是要去粗取精、去伪存真”。在现实生活和工作中，其实我们的大脑也会对所掌握的信息进行分析与归纳，以提炼出其中最重要、最本质的“信息元素”。

三  结束语

开展高校课程思政教学实践研究、推动课程思政优质资源建设是一个重要的课题。如何结合具体课程，进行个性化的课程思政教学是其中一个关键问题。本文阐述了我们在模式识别教学中，紧密结合课程特点和内容进行课程思政设计的指导思想与代表性案例。课程思政设计既注重宣传党的基本方针、政策及成效，又适时宣讲民族智慧、树立民族自信，具有很好的 “思政融合”和“寓教于学”的特色。将来，我们会继续开展模式识别课程思政的精细化设计，并重点研究如何引入图示与动画等手段，形象生动地实施与课程内容本身具有很好的可类比性和哲理脉络一致性的课程思政课堂教学。

参考文献：

[1] 张大良.课程思政：新时期立德树人的根本遵循[J].中国高教研究，2021（1）：5-9.

[2] 彭凤英.基于课程思政理念的艺体类大学英语混合式教学研究[J].高教学刊，2022，8（3）：99-102.

[3] 忻平.思政课话语体系改革的三个层面[J].上海教育，2017（3）：46.

[4] 陆道坤.课程思政推行中若干核心问题及解决思路——基于专业课程思政的探讨[J].思想理论教育，2018（3）：64-69.

[5] 余江涛，王文起，徐晏清.专业教师实践“课程思政”的逻辑及其要领——以理工科课程为例[J].学校党建与思想教育，2018（1）：64-66.

[6] 涂悦.专业课教师实施“课程思政”的教学艺术探究[J].教育科学论坛，2019（9）：46-49.

[7] 梁纯雪，眭依凡.课程体系重构：基于增强思政理论课针对性和亲和力的调查和思考[J].中国高教研究，2018（11）：63-70.

基金项目：国家自然科学基金青年基金“面向大规模非完整多视角数据的鲁棒聚类研究”（62006059）；国家自然科学基金面上项目“图像目标检测的深度特征提取方案设计与实验”（61876051）；广东省高等教育教学改革项目“多层次知识表达与传授教学方法研究”（HITSZERP20004）

第一作者简介：文杰（1991-），男，汉族，湖北荆州人，工学博士，助理教授，硕士研究生导师。研究方向为机器学习与模式识别。

*通信作者：徐勇（1972-），男，汉族，四川简阳人，工学博士，教授，入选教育部长江学者特聘教授，博士研究生导师。研究方向为计算机视觉、模式识别。