融合思政教育与人工智能背景的概率论与数理统计课程设计

2021-01-02张春燕

科教导刊·电子版 2021年16期

张春燕

（南开大学人工智能学院天津 300371）

0 引言

习近平总书记指出，思想政治工作从根本上说是做人的工作，必须围绕学生、关照学生、服务学生，不断提高学生思想水平、政治觉悟、道德品质、文化素养，让学生成为德才兼备、全面发展的人才。

概率论与数理统计以随机现象为研究对象，对培养学生的辩证思维能力、抽象思维能力、逻辑推理能力、逆向思维能力、数学建模能力等具有重要作用。它是高校经管类和理工类各专业的一门重要的基础必修课，在理、工、农、医等学科领域都有着广泛的应用。与传统数学学科不同的是，概率论与数理统计的一些概念和定理来源于实际，跟实际背景紧密结合。所以，在教学过程中，可以结合学科自身的特点，从多个角度引入和开展思政教育。

1 教师思政从心做起

古人说：“师者，人之模范也。”在学生眼里，老师“吐辞为经、举足为法”，一言一行都深深地影响学生。高校教师的思想政治素质，关系到教师以何种态度教书育人的问题，关系到教师以多大的热情投身学术的问题，关系到教师传输何种价值观给学生的问题。高校教师与学生是两个重要的主体。一个教师影响一批人，教师的观念可能会影响一批学生的世界观、人生观、价值观。习近平总书记曾深情回忆“教过我的老师很多，至今我都能记得他们的样子，他们教给我知识、教给我做人的道理，让我受益无穷”。不可否认，任课教师的思想会深深影响大学生世界观、人生观、道德观。大学任课教师的思想若符合传道授业解惑、符合社会赞许、符合大学生合理需要，则会带给学生成长成才的积极能量。反之，则会带给学生负面或有害影响。任课教师首先要加强自身的思想政治工作，从心做起，提高自己的道德水平和思想修养，不忘初心、牢记使命，主动肩负起历史重任。同时，在教授课程中，要引导学生树立正确的世界观和价值观，培养学生对基础类课程的好奇心，尊重和容忍学生的奇思妙想和个性差异，引导和鼓励学生大胆质疑和独立思考，为国家培养更多政治素质过硬的科技人才。

2 思政概念下概率论与数理统计课程的教学设计与改革

2.1 通过我国学者在概率论与数理统计学科贡献渗透民族自信和使命感

在概率论与梳理统计的第一堂课，一般都会介绍学科简史，这其中就涉及到我国学者的贡献。例如，一般会提及中国概率论研究的先驱和学术带头人之一：王梓坤先生。他对中国科学和教育事业作出了卓越贡献。每年9月的教师节就与王先生有关。这是时任北京师范大学校长的王梓坤致电《北京晚报》记者，建议在全国范围内开展尊师重教月活动。所以，在这简要的历史介绍中，引导学生认识这样一位科学家。学习他投身于中国的科学和教育事业的高尚情操。学以致用，学以报国，增强学生的爱国情怀和责任感。

另一位著名学者是许宝騄先生，他是20世纪最富创造性的统计学家之一。他拉开了中国概率论与数理统计学科研究的帷幕。新中国成立后，一些西方国家对中国实行技术与学术的封锁，为了与苏联进行更好的学术交流，他自学俄文并自行翻译了俄版的《概率论教程》。他还教授数学系的其他讲师，带领他们精研俄文版本的《数学分析八讲》。20世纪50年代，许宝騄先生已身患肺结核、胃病等多种疾病。尽管如此，他仍带病研究，他对学生说：“我知道我的时间不多了，我再带你们去看看一个新方向，好让你们知道新方向该怎么闯”。通过这些感人肺腑的老一辈科学家的生平介绍，引导学生学习老一辈的科学精神。艰苦奋斗，不畏时艰，为中国民族的伟大复兴，做出他们这一代人该有的努力。

2.2 结合时事热点进行思想政治教育

当前的时事热点之一是第七次全国人口普查结果公布，结果显示全国人口共14.1178亿人。通过人口统计，可以揭示人口过程的规律性和人口现象的本质。在中国，通过人口统计，可以为控制人口数量，提高人口素质服务，使人口发展同经济和社会的发展相适应。实际上，人口统计是一个重要的课题。我国在公元前2100年的夏禹时代就有了人口数和土地数的统计；周朝以后，历代都有人口调查制度。公元2年还有了正式的全国和分地区的人口记载，奴隶社会和封建社会进行人口调查和登记是为了适应统治阶级赋税、徭役、征兵的需要，统计的方法和内容都比较简单。在资本主义社会，人口统计有了很大发展。人口统计会涉及一个重要的研究课题：关于人口增长的预测。人口增长率预测模型是一种人口预测方法，数学公式可表示为：P=P0(1+k)n+P，P表示规划期总人口，P0表示规划期总人口P表示规划期间人口机械增长数，n表示规划年期，k表示规划期间人口自然增长率，与出生率和死亡率相关。

除此以外，还有很多其他模型。例如，人口离散预测模型（又称“宋健模型”）是我国著名控制论专家宋健等于20世纪70年代末提出的人口预测模型。这是我国自行提出的比较成功的人口发展预测模型，能较好的运用人口普查资料对人口规模进行预测。该模型在国内外广为应用，影响范围很大。在引导学生将概率论于梳理统计知识与科研问题结合时，可以借机鼓励学生增强自信心。向这些前辈学习，面向世界科技前沿、面向国家重大需求，不断向科学技术广度和深度进军。刻苦攻关、奋发努力，以更大的信心、更强的意志攀登科学高峰，为推进国家高质量发展作出贡献。

2.3 结合案例分析进行思想道德教育

根据概率论与数理统计的学科特点，是可以通过一些案例来对学生进行思想道德教育。例如，在假设检验和估计部分，可以从历史人物的故事展开，增加课堂吸引力。其中会涉及到一个历史人物：戈塞特，英国统计学家、小样本统计理论的开创者。他曾经求学于牛津大学，主要学习化学和数学。1899年，他进入都柏林的一家酿酒厂，从那里可得到一堆有关酿造方法、原料特性和成品质量之间的关系的统计数据。他在工作中发现，供酿酒的每批麦子质量相差较大，而同一批麦子中能抽样供实验的麦子又很少，每批样本在不同的温度下做实验，其结果相差很大，只能是小样本。可是，从小样本来分析数据是否可靠？误差有多大？鉴于这种思考，1905年，戈塞特利用酒厂里大量的小样本数据撰写了第一篇论文《误差法则在酿酒过程中的应用》。之后，通过大量记录通过随机抽样的小样本观察值，1908年，戈塞特以“student”为笔名发表了《平均数的规律误差》，开创了小样本统计理论的先河。通过这位科学家的简要介绍，占用课时很少，但可以对学生进行职业理想和情感教育。

高校学生正处于职业理想发展的关键时期。他们的自主意识发展迅速，开始摆脱对家长和老师的依赖，独立地走向社会。但是他们的思想还不成熟，对问题认识片面，容易受误导或走偏。借用此课程的时间（一般是大学二年级），加强学生的职业理想教育，帮助学生正确地分析自我，认识职业，了解社会。通过对科学家戈塞特的介绍，引导他们对自己所从事的工作树立负责任的感情和态度。从实例出发，教导学生认识到，认真、负责的工作态度和职业精神才有助于人们干一行爱一行。同时，在工作中要时刻保持学习的积极性和主动性，增强自身才干，实现职业成就。要避免的是在选择工作时挑三拣四，对工作缺乏热情和职业情感，长此以往，最终阻碍了实现职业理想和人生成就。总之，在课程教学中融入对学生的日常教育具有非常重要的意义。在教学过程中，指导、帮助学生培养正确的职业情感，促进个人的职业追求与社会需要和谐统一，从而坚定自己的职业定向，热爱自己选定的专业。

2.4 在师生互动中促进优质的教与学

课堂是一个师生都完全融入的特殊场合，师生的互动交流其实可以多点展开。在授课过程中，任何一个点都可能成为师生互动和精神交流的机会。无论科研、学习都可以进行充分的交流，而不是老师“填鸭式”的单方面讲授课程。比如，在假设检验、估计等章节，可以先抛出一个很重要的问题：通过样本对于未知参数进行估计，估计值是唯一的吗？这是与我们传统认知不太一致。在与学生的提问、小组讨论、各小组派代表回答、等一系列的互动环节后，学生会对参数估计这一章中的估计量、估计值、估计过程有深刻的理解。在具体实践中，我们期末考试成绩也检验了所设计的这个教学互动活动的效果很好。在课堂互动环节中，需要学生和老师的互动配合，提问与思考，讨论与补充等，势必会比单纯课堂讲授花费较多时间。与老师“填鸭式”的单方面讲授课程相比，看似是少了很多讲授的时间，但讨论的课程才使得学生用心思考。此处变被动为主动接受新的知识，事半功倍。在此类互动环节中，要改善时间的使用效率，更加明确哪些是课堂重点讲解内容，哪些是启发学生思考的内容。在整堂课中，有所选择、有所侧重地把重要的知识点以合适的方式教授过学生。

在轻松的讨论过程中，还可以穿插对学生思想的了解和教育。在解答他们的疑问或困惑时，引导对他们的人生理想教育。概率问题应用广泛，在各种背景的应用环境下，可以适当地展开对此的讨论与教育。如抽样中样本需要具有代表性和独立性，抽样偏差就是在抽样过程由于一系列因素造成不符合随机抽样的原则，导致样本失去可以估计总体的能力（失真）。在授课过程中，可以借此与学生展开讨论与教育。在我们的学习、工作中，看问题都不要以偏概全、盲人摸象，这样会失去对问题的全面认识和正确判断。通过穿插其中的思政教育，既缓解了学生上课接受新知识的紧张和枯燥感，又加深了对此知识点的记忆和理解。