史彩娟　黃曉紅

摘? 要 為了培養(yǎng)創(chuàng)新型研究生人才，對(duì)數(shù)字圖像處理與分析課程進(jìn)行教學(xué)改革，構(gòu)建“學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔”的創(chuàng)新型研究生人才培養(yǎng)模式，通過(guò)采用多源驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，創(chuàng)建視覺(jué)信息處理研究實(shí)驗(yàn)室，改革課程考核方法，加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)等多種途徑，培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)新型研究生人才;數(shù)字圖像處理與分析;教學(xué)改革;實(shí)驗(yàn)室;實(shí)踐基地

中圖分類號(hào)：G642.3??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）19-0093-03

1 前言

近年來(lái)，隨著人工智能、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像處理與分析技術(shù)也得到極大發(fā)展。圖像處理及分析技術(shù)已經(jīng)滲透到人們生活和生產(chǎn)工作的方方面面，如軍事、公共安全、通信、教育、工業(yè)、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域。目前，數(shù)字圖像處理與分析課程已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外許多大學(xué)（如清華大學(xué)、北京大學(xué)、北京交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等）信號(hào)與信息處理碩士專業(yè)及相關(guān)碩士專業(yè)的重要專業(yè)課程，該課程對(duì)研究生學(xué)術(shù)思維的訓(xùn)練、科研能力的提升以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要作用，成為培養(yǎng)信號(hào)與信息處理及相關(guān)專業(yè)創(chuàng)新型研究生人才的重要基石[1-2]。

2 數(shù)字圖像處理與分析課程教學(xué)對(duì)創(chuàng)新型研究生人才培養(yǎng)的局限性

華北理工大學(xué)給本科生開(kāi)設(shè)數(shù)字圖像處理課程多年，但是數(shù)字圖像處理與分析研究生課程教學(xué)還處于起步階段，沒(méi)有形成一套適合創(chuàng)新型研究生人才培養(yǎng)的教學(xué)培養(yǎng)模式，在教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境、考核方法及師資隊(duì)伍建設(shè)等方面還存在很大的局限性。例如：教學(xué)方法單一，教師講授為主，學(xué)生接受學(xué)習(xí)為輔;教學(xué)環(huán)境還停留在教室，缺乏先進(jìn)的教學(xué)和科研設(shè)備及環(huán)境;課程考核方法和評(píng)價(jià)體系不利于研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng);師資隊(duì)伍教學(xué)科研水平偏低，學(xué)術(shù)視野有待進(jìn)一步提高;等等。這些局限性不僅不利于研究生對(duì)數(shù)字圖像處理與分析相關(guān)知識(shí)的掌握，而且限制了研究生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的形成，阻礙了創(chuàng)新型研究生人才的培養(yǎng)。

3 “學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔”的創(chuàng)新型研究生人才培養(yǎng)模式

根據(jù)數(shù)字圖像處理與分析研究生課程特點(diǎn)和創(chuàng)新型研究生人才培養(yǎng)要求，構(gòu)建“學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔”的創(chuàng)新型研究生人才培養(yǎng)模型，從教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境、考核方法及師資隊(duì)伍建設(shè)四個(gè)方面對(duì)數(shù)字圖像處理與分析課程進(jìn)行教學(xué)改革，培養(yǎng)模型及改革內(nèi)容如圖1所示。

多源驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法

1）以學(xué)術(shù)論文為驅(qū)動(dòng)，立足經(jīng)典算法，緊跟學(xué)科前沿。在課程教學(xué)過(guò)程中不再局限于教師講解一本教材，而是以學(xué)術(shù)論文為驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生主動(dòng)接觸前沿的專業(yè)學(xué)術(shù)論文。指導(dǎo)學(xué)生閱讀兩類論文，一類是經(jīng)典理論和算法，一類是發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊和會(huì)議（如IEEE Transactions on

Pattern Analysis and Machine Intelligence，IEEE Tran-

saction on multimedia，CVPR，ICCV，ECCV等）上的最新研究成果[3]。在教學(xué)過(guò)程中，教師發(fā)揮方法指導(dǎo)作用，指導(dǎo)學(xué)生如何查閱文獻(xiàn)資料、閱讀學(xué)術(shù)論文，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索精神。研究生作為學(xué)習(xí)的主體，積極主動(dòng)查詢相關(guān)文獻(xiàn)，了解論文研究背景、技術(shù)方法，對(duì)算法進(jìn)行復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)等，最后對(duì)論文資料的學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)報(bào)告。通過(guò)學(xué)術(shù)論文驅(qū)動(dòng)教學(xué)，大大提升了研究生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性、學(xué)術(shù)資料的閱讀能力，同時(shí)使研究生對(duì)圖像處理及分析的經(jīng)典算法和重要思想的理解更加深刻，學(xué)術(shù)視野得到極大拓展。

2）以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐及創(chuàng)新能力。依托授課教師主持的國(guó)家級(jí)、省部級(jí)和市廳級(jí)關(guān)于圖像處理及分析方向的縱向科研項(xiàng)目以及相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目，使研究生參加到實(shí)際項(xiàng)目的研究工作中來(lái)[4-5]，同時(shí)鼓勵(lì)指導(dǎo)他們自己申請(qǐng)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目。在項(xiàng)目研究過(guò)程中充分調(diào)動(dòng)研究生的研究主動(dòng)性，讓他們真正進(jìn)行項(xiàng)目方案的設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)及仿真，并最終撰寫研究報(bào)告或者科研論文。教師對(duì)學(xué)生遇到的問(wèn)題及時(shí)給予指導(dǎo)，定期進(jìn)行小組討論，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。

另外，鼓勵(lì)學(xué)生參加企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目研究，如校企實(shí)踐基地項(xiàng)目、教師橫向項(xiàng)目等，讓學(xué)生切實(shí)了解如何將所學(xué)的圖像處理及分析相關(guān)知識(shí)與技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際，從而能夠更加深入地理解和掌握所學(xué)相關(guān)知識(shí)。通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，不僅使學(xué)生對(duì)所學(xué)的圖像處理及分析相關(guān)知識(shí)有了更深入、更直接的認(rèn)識(shí)和理解，也使研究生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、科研能力及團(tuán)隊(duì)合作精神都有了大幅提升，從而促進(jìn)了創(chuàng)新型研究生人才的培養(yǎng)。

3）以學(xué)術(shù)會(huì)議、專題講座為驅(qū)動(dòng)，開(kāi)拓學(xué)生學(xué)術(shù)視野和創(chuàng)新思維。學(xué)術(shù)會(huì)議及專題講座是學(xué)生了解學(xué)科知識(shí)的重要途徑，可以在課程授課過(guò)程中邀請(qǐng)圖像處理與分析相關(guān)領(lǐng)域的知名專家學(xué)者來(lái)校做專題報(bào)告，為學(xué)生介紹前沿學(xué)科知識(shí)及研究方法。另外，鼓勵(lì)學(xué)生及教師參加校外相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)會(huì)議和專題培訓(xùn)，如參加中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（CCF）

計(jì)算機(jī)視覺(jué)專委會(huì)走進(jìn)高校系列講座，ICCV、ECCV、ICSP等國(guó)際會(huì)議等。通過(guò)學(xué)術(shù)會(huì)議、專題講座等形式的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解圖像處理與分析方向最前沿的知識(shí)和技術(shù)，更好地拓展學(xué)術(shù)視野及創(chuàng)新思維，增強(qiáng)科研興趣。

創(chuàng)建視覺(jué)信息處理研究實(shí)驗(yàn)室及實(shí)踐基地，為研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供良好環(huán)境? 建設(shè)視覺(jué)信息處理研究實(shí)驗(yàn)室，購(gòu)置圖像處理與分析相關(guān)儀器設(shè)備及軟件，為數(shù)字圖像處理與分析課程的授課、實(shí)驗(yàn)、科學(xué)研究提供良好的軟硬件平臺(tái)和環(huán)境。研究生和教師可以在視覺(jué)信息處理研究實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)字圖像處理與分析課程教學(xué)，良好的設(shè)備使教學(xué)手段和教學(xué)方法更加多樣化，從而使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有更直觀的認(rèn)識(shí)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解;研究生和教師可以充分利用實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備及環(huán)境進(jìn)行科學(xué)研究，良好的軟硬件支撐加速了研究進(jìn)展，促進(jìn)了科研成果的取得，如進(jìn)行基于圖像處理與分析的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、圖像及視頻標(biāo)注檢索等。通過(guò)該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，不僅使研究生對(duì)所學(xué)圖像處理與分析方面的知識(shí)有了更好的掌握，同時(shí)很好地鍛煉了他們的實(shí)踐動(dòng)手能力。更為重要的，該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室極大地促進(jìn)了研究生創(chuàng)新思維的形成和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

另外，與圖像處理相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)公司設(shè)立校企實(shí)踐基地，建立長(zhǎng)久合作?；貫檠芯可峁?shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)和環(huán)境，為培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力提供很好的契機(jī)，同時(shí)為就業(yè)創(chuàng)造一定的機(jī)會(huì)。

改革課程考核方法，構(gòu)建合理評(píng)價(jià)體系? 本著培養(yǎng)創(chuàng)新型研究生人才的目標(biāo)，對(duì)數(shù)字圖像處理與分析課程的考核方法進(jìn)行改革。課程采用考核制，考核成績(jī)由三部分組成，分別是文獻(xiàn)查閱成績(jī)、科學(xué)項(xiàng)目研究成績(jī)、論文撰寫及PPT報(bào)告成績(jī)。文獻(xiàn)查閱能力是研究生的必備能力，快速準(zhǔn)確地從海量文獻(xiàn)中查找相關(guān)資料，并能很快理解論文的核心思想及算法，是進(jìn)行科學(xué)研究的首要步驟。

給學(xué)生布置主題，根據(jù)他們對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的查閱及理解情況給出一次成績(jī)，占總成績(jī)的30%。

科學(xué)項(xiàng)目研究能力是研究生應(yīng)具備的核心能力，也是他們創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的體現(xiàn)。給學(xué)生設(shè)定任務(wù)要求，要求完成項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)及仿真。教師根據(jù)學(xué)生的研究情況，如方案設(shè)計(jì)合理與否，算法推導(dǎo)正確與否，仿真實(shí)驗(yàn)做得如何，等等，給出一次公正合理的成績(jī)，占總成績(jī)的40%。

論文撰寫及PPT報(bào)告講解是對(duì)研究成果進(jìn)行展示的基本體現(xiàn)，論文的撰寫情況和PPT講解情況直接體現(xiàn)了學(xué)生的科學(xué)研究能力及表達(dá)能力。因此，授課教師對(duì)學(xué)生的論文撰寫及PPT講解情況給出一次成績(jī)，占總成績(jī)的30%。

最后匯總文獻(xiàn)查閱成績(jī)、科學(xué)項(xiàng)目研究成績(jī)、論文撰寫及PPT報(bào)告講解成績(jī)，給出數(shù)字圖像處理與分析課程的總成績(jī)。通過(guò)這種考核方法，可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，很好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力。

加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，提升教師教學(xué)和科研水平? 講授數(shù)字圖像處理與分析課程的教師組建為一個(gè)教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，積極開(kāi)展各種教學(xué)和科研活動(dòng)[6]。例如：開(kāi)辦數(shù)字圖像處理與分析公開(kāi)課，教師通過(guò)學(xué)習(xí)借鑒其他優(yōu)秀教師的教學(xué)方法和教學(xué)思路來(lái)提升自身的授課水平;授課教師申請(qǐng)與圖像處理與分析相關(guān)的縱向和橫向科研課題，通過(guò)課題研究提升科研水平，增加科研成果，同時(shí)為學(xué)生提供很好的助研崗位，使他們獲得更好的科研機(jī)會(huì)及平臺(tái);授課教師參加數(shù)字圖像處理相關(guān)方向?qū)ｎ}培訓(xùn)、國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議、國(guó)內(nèi)外訪學(xué)等，學(xué)習(xí)最新的圖像處理與分析領(lǐng)域知識(shí)及技術(shù)，開(kāi)闊學(xué)術(shù)視野，了解本領(lǐng)域的學(xué)術(shù)前沿及發(fā)展動(dòng)態(tài)。

通過(guò)以上多種方式，數(shù)字圖像處理與分析課程的授課教師不僅提升了教學(xué)和科研素質(zhì)與水平，也為培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力做了良好的師資準(zhǔn)備，從而可以更好地培養(yǎng)創(chuàng)新型研究生人才。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)構(gòu)建“學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔”的創(chuàng)新型研究生人才培養(yǎng)模型，深化了研究生對(duì)數(shù)字圖像處理與分析課程所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，培養(yǎng)了創(chuàng)新型研究生人才：采用多源驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，如以原始論文為驅(qū)動(dòng)、以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)、以學(xué)術(shù)會(huì)議和專題講座為驅(qū)動(dòng)，很好地拓展了學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，培養(yǎng)了科研思維和創(chuàng)新思維、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力;創(chuàng)建視覺(jué)信息處理研究實(shí)驗(yàn)室及校企聯(lián)合實(shí)踐基地，為深化研究生課程學(xué)習(xí)及科研工作提供良好平臺(tái)和環(huán)境;改革課程考核方法，構(gòu)建更加合理的評(píng)價(jià)體系，為創(chuàng)新型研究生人才培養(yǎng)提供了很好的評(píng)價(jià)和刺激機(jī)制;加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，提升教師教學(xué)和科研素質(zhì)與水平，進(jìn)一步促進(jìn)創(chuàng)新型研究生人才的培養(yǎng)。

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