摘 要：通過研究高等數(shù)學助力人工智能專業(yè)學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)路徑，分析實施過程中面臨的缺陷與難題，從而形成行之有效的培養(yǎng)路徑，提高核心素養(yǎng)培養(yǎng)效果，并將核心素養(yǎng)培養(yǎng)劃分為兩個層面，即基礎(chǔ)理論層面與校企合作實踐層面，對學生的核心素養(yǎng)展開全面分析，使學生在高等數(shù)學的助力下、“課程思政”的教育下、校企合作的指導(dǎo)下，養(yǎng)成正確的價值觀念，促進學生全面發(fā)展，實現(xiàn)立德樹人的教育要求。

關(guān)鍵詞：人工智能;核心素養(yǎng);培養(yǎng)路徑;課程思政

前言

人工智能逐漸成為全球布局的重要產(chǎn)業(yè)，人工智能企業(yè)的不斷增加，人才需求也在不斷擴大。如何培養(yǎng)高質(zhì)量的人工智能人才是適應(yīng)時代和智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要課題。數(shù)學雖然是門基礎(chǔ)課，但是對于人工智能專業(yè)來說卻尤為重要，利用數(shù)學理論知識對計算機人工智能科技化加以延伸，實現(xiàn)數(shù)學與人工智能的結(jié)合。所以作為人工智能專業(yè)的基礎(chǔ)課老師，我們應(yīng)該適應(yīng)發(fā)展的新趨勢，調(diào)整教學方法和設(shè)計以助力新的專業(yè)發(fā)展。

1、對接企業(yè)，整合教學內(nèi)容，培養(yǎng)計算思維和模型構(gòu)建能力

首先對企業(yè)進行了調(diào)研，向他們了解人工智能將來的工作崗位需要哪部分高等數(shù)學知識，然后對必要的知識進行簡化整合，既要考慮課時的安排還要考慮到知識內(nèi)容的涵蓋。根據(jù)企業(yè)需求調(diào)研將高等數(shù)學課程分為兩個大的模塊：基礎(chǔ)高等數(shù)學（微積分）和應(yīng)用高等數(shù)學（線性代數(shù)部分、概率統(tǒng)計和最優(yōu)化的線性規(guī)劃），這些課程與人工智能專業(yè)無縫對接。

從企業(yè)調(diào)研中了解到，人工智能專業(yè)的工程師在解決問題時有特定的思考流程，面對一個大項目，首先將項目拆解成許多的小項目（拆解項目），接著找出項目間的關(guān)聯(lián)性或規(guī)律性（模式識別），然后忽略部分不重要的條件，將項目簡化（建立模型），針對建立的模型提供解決方案（算法實現(xiàn)），對采取的算法不斷改進達到最優(yōu)的效果（評估優(yōu)化），最后也可以對現(xiàn)有的模型進行舉一反三，進行遷移學習，把它運用到其它同類問題中（泛化應(yīng)用）。

這個過程完全和我們數(shù)學所講究的解決問題的過程類似，于是我們在數(shù)學課的授課過程中也按照這種思路進行，在解決實際問題的過程中加入人工智能基礎(chǔ)軟件（python、excel數(shù)據(jù)處理等）培養(yǎng)學生的計算思維、建模和算法實現(xiàn)的專業(yè)技能，讓學生們具備人工智能工程師的思維方式。比方，我們在講定積分的應(yīng)用時，我們可以先引入一個實際問題，比方要求一個曲邊梯形面積的時候，我們可以把這個面積拆分成小的面積（拆解項目），總面積是各個分割的和（模式識別），忽略掉不規(guī)則部分，以矩形代替（模型建立），矩形求和（算法實現(xiàn)），求極限是最終的最優(yōu)結(jié)果（評估優(yōu)化），這個求曲邊梯形的面積的方法，可以推廣到求曲線弧長、力做功等（泛化應(yīng)用）。

2、實施“課程思政”三位一體教學，培養(yǎng)德育素養(yǎng)

對現(xiàn)有的授課單元進行重新設(shè)計，加入課程思政的切入點，每個單元進行發(fā)掘，讓學生們在學好專業(yè)知識的同時，提升德育素養(yǎng)，人工智能工程師需要具備的團隊合作、思維嚴謹、用勇于創(chuàng)新的科學家精神等。

（1）通過數(shù)學歷史、數(shù)學家等文化背景的介紹，激發(fā)學生的探索科學的精神和愛國情懷。比方在講《線性代數(shù)》時，矩陣的乘以及矩陣的逆運算時，我們可以引出密碼學家王小云的故事，她用十年時間破解了兩大國際密碼，為保護國家信息系統(tǒng)安全發(fā)揮了極大作用。然后也可以讓學生用我們學的知識簡單對一句話進行加密，體會加密的思想。

（2）融入日常生活中的現(xiàn)象，激發(fā)學生更好地理解比較生澀的定義和公式，從而更好地應(yīng)用。比方說我們在講連續(xù)的定義表達式

表達式可以理解為我們自然想像中的植物生長，溫度變化。也可以結(jié)合寓言故事“拔苗助長”的故事來說明，事物發(fā)展都有自身的規(guī)律，要遵循本質(zhì)，不能急于求成。就和學習一樣講究的是持之以恒的連續(xù)性，不能三天打魚兩天曬網(wǎng)。

3、借助數(shù)學軟件，幫助學生提高數(shù)學運算能力

在學習和將來的專業(yè)研究中，肯定不會局限于之前的動筆計算結(jié)果。我們更應(yīng)該借助計算機實現(xiàn)快速準確的運算。而人工智能專業(yè)的學生在高等數(shù)學這學期就開始開設(shè)python這門課。所以我們在設(shè)計教學內(nèi)容的時候，可以著重介紹一下python的Numpy包的強大科學運算功能，并且這門語言比之前的數(shù)學軟件MATLAB更具有免費、開源和靈活等特點。因為學生已經(jīng)具備python這門課的基礎(chǔ)，我們只需要告訴學生實現(xiàn)函數(shù)表達、求極限、求導(dǎo)等知識的程序代碼格式即可。然后布置小的單元作業(yè)，學生可以在晚自習的實踐時間到機房上實現(xiàn)。

4、借助網(wǎng)絡(luò)平臺，開展第二課堂，拓展學生能力

在數(shù)學教學過程中，采取靈活多樣的教學方法，借助信息化教學手段展示思政元素。利用“遇見數(shù)學、數(shù)苑”等微信公眾號、智慧樹、慕課這些平臺以及教學課件，推送一些與教學內(nèi)容相關(guān)的數(shù)學史、數(shù)學家、數(shù)學思想等數(shù)學背景知識，開展對學生的思政教育。豐富的背景知識可以讓學生感受到數(shù)學的美妙和數(shù)學家勤奮探索的科研精神，讓學生認識到數(shù)學對科學的推動作用。用數(shù)學家嚴謹踏實的鉆研學習精神來激勵學生樹立嚴謹?shù)目茖W觀，腳踏實地，珍惜求學的好時光，迎難而上，學知識，長本領(lǐng)，將來做對社會、對國家有用的人才。同時通過這種方式激發(fā)學習興趣，加強學生的創(chuàng)新能力和職業(yè)素養(yǎng)，有效的把“課上”與“課下”聯(lián)系起來。另一方面，結(jié)合社團活動，讓學習基礎(chǔ)比較好的同學多參加一下社會活動，比方做一些社會問題的調(diào)研報告，利用他們學的專業(yè)課python進行數(shù)據(jù)采集和抓取，然后根據(jù)數(shù)據(jù)完成相應(yīng)的報告。

總結(jié)

高等數(shù)學與人工智能專業(yè)的緊密結(jié)合，讓學生們更深刻的體會到數(shù)學與人工智能的本質(zhì)聯(lián)系，校企合作的人工智能專業(yè)發(fā)展將幫助我們的基礎(chǔ)課程實現(xiàn)突破性的改革，而我們課程的全面改革也必將會助力于人工智能的進一步發(fā)展。教學改革所達到的全方位育人效果，也必將受益于我們的學生。

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作者簡介：

劉浩 （1981年-），女，漢，威海文登區(qū)，青島職業(yè)技術(shù)學院，講師，研究生，應(yīng)用數(shù)學

基金項目：2021年山東省職業(yè)教育研究項目21SVE132：”高等數(shù)學助力人工智能專業(yè)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的路徑研究”