“一體化、全要素圖像理解”課程思政教學(xué)模式探索與實踐*

劉麗 魯斌

（華北電力大學(xué)計算機系）

圖像理解（Image Understanding,IU）是對圖像的語義進行理解。它是以圖像為對象，知識為核心，研究圖像中有什么目標(biāo)、目標(biāo)之間的相互關(guān)系、圖像是什么場景以及如何應(yīng)用場景的一門學(xué)科，是研究用計算機系統(tǒng)解釋圖像，實現(xiàn)類似人類視覺系統(tǒng)理解外部世界的一門科學(xué)。“圖像理解”課程是計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程專業(yè)領(lǐng)域的一門研究生課程，涉及多個交叉學(xué)科領(lǐng)域，其目標(biāo)是使學(xué)生學(xué)習(xí)了本課程之后，具備解決智能化檢測與識別、控制等應(yīng)用問題的初步能力，為以后從事模式識別、計算機視覺、圖像通訊、多媒體技術(shù)等領(lǐng)域的研究與開發(fā)工作打下扎實的基礎(chǔ)[1,2]。

一、“一體化、全要素”的課程思政教學(xué)模式

課程思政建設(shè)是實現(xiàn)課程高階性的重要保障[3,4]，教學(xué)理念的深化與創(chuàng)新是開展課程思政教學(xué)模式改革的基礎(chǔ)，教師的政治素養(yǎng)、師德修養(yǎng)是教學(xué)理念轉(zhuǎn)變的根本保障，“圖像理解”課程思政基于系統(tǒng)化建設(shè)原則，遵循教學(xué)活動規(guī)律，實施整體性構(gòu)建，在“創(chuàng)新中國工匠精神偉大復(fù)興中國夢”同向同行的課程思政育人目標(biāo)指引下，形成了“一體化、全要素”課程思政教學(xué)模式，實現(xiàn)了覆蓋教學(xué)準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課下延伸、學(xué)習(xí)評價的課程思政教學(xué)鏈全要素的有機融合?！皥D像理解”課程思政教學(xué)內(nèi)容開展了以“3S”+“五感”為支撐的教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)，這里的“3S”指史、時、勢，即歷史、現(xiàn)狀和趨勢，“五感”包括滿足感、歸屬感、認(rèn)同感、成就感和動力感。為使課程具有較強的應(yīng)用性和實踐性，課程內(nèi)容包含了圖像理解基礎(chǔ)理論、圖像采集、景物重建、場景解釋四個知識模塊，通過在各模塊中融入圖像工程發(fā)展史的展現(xiàn)、圖像理解的中國現(xiàn)狀與進步，以及新一輪科技革命深入發(fā)展的新時代背景下視覺圖像產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，傳遞這些知識中隱含的新時代中國特色社會主義思想、社會主義核心價值觀、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、工匠精神、科學(xué)精神等價值核心，使學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)收獲滿足感、歸屬感、認(rèn)同感、成就感和動力感?！耙惑w化、全要素圖像理解”課程思政教學(xué)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 “一體化、全要素”課程思政教學(xué)架構(gòu)

教學(xué)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的重點是專業(yè)知識體系、思政元素的融合與設(shè)計，通過對思政理念的深刻領(lǐng)悟，積極創(chuàng)新探索，參加課程思政培訓(xùn)和校外交流借鑒，以課程大綱為指導(dǎo)，收集多載體、多類型的課程思政資源，并在此過程中增進教師專業(yè)素養(yǎng)與思政理念、能力、情感的融合與積淀。

課堂教學(xué)環(huán)節(jié)是課程思政開展的主陣地，是思政價值傳遞的核心環(huán)節(jié)。課堂教學(xué)通過“理論知識+思政案例+聯(lián)系實際+拓展反思”的教學(xué)設(shè)計，以“講授+演示+情景+互動+翻轉(zhuǎn)+探究”的教學(xué)手段[5,6]，深化專業(yè)技能的培養(yǎng)和課程思政的內(nèi)涵，在師生互動、生生互動中，感悟核心價值，實現(xiàn)師生情感的共鳴。

課下探索環(huán)節(jié)的重點是如何開展教學(xué)活動的延續(xù)，針對專業(yè)特點和課程性質(zhì)，本課程以課上課下協(xié)同互動為目標(biāo)，搭建了微信互動課堂，以“固定主題+特色主題”開展課下延伸?！肮潭ㄖ黝}”以技術(shù)發(fā)展大家談方式進行，學(xué)生以文獻推薦、數(shù)據(jù)搜索、技術(shù)追蹤方式，分享課程內(nèi)容的拓展學(xué)習(xí)成果；“特色主題”以高分遙感衛(wèi)星圖像技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展為切入點，對遙感圖像的應(yīng)用展開大討論?？傊瑢W(xué)習(xí)不斷線，思考不斷涌，學(xué)生在潛移默化中提升專業(yè)技能和思政育人功效。

結(jié)合教學(xué)準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課下探索環(huán)節(jié)的思政設(shè)計開展學(xué)習(xí)評價與思政評價的協(xié)同反饋，使課程思政的建設(shè)形成閉環(huán)。

精準(zhǔn)融入、分層推進實現(xiàn)“浸潤”式課程思政，從內(nèi)容安排到教學(xué)設(shè)計呈現(xiàn)了思政元素的專業(yè)知識內(nèi)涵化和專業(yè)知識內(nèi)容思政元素顯性化的教學(xué)理念，無縫式銜接，使學(xué)生在對課程知識理解、掌握的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生情感共鳴。將知識、能力、素質(zhì)有機融合，以學(xué)生發(fā)展為中心，致力于激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在潛力和學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑的創(chuàng)新精神。突破傳統(tǒng)教學(xué)理念、方式、手段等，重組教學(xué)要素，采取線上線下教學(xué)方式，打造多融性課堂。有效利用多媒體資源，課程思政和專業(yè)教育相得益彰；“史、時、勢”圖像工程故事融合專業(yè)內(nèi)容是對傳統(tǒng)理論教學(xué)內(nèi)容表達、呈現(xiàn)的突破,以體驗和觀感對理論知識深度挖掘，激勵學(xué)習(xí)自驅(qū)力的形成；悟、學(xué)、踐、思、行融入教育全過程，培根鑄魂、啟智潤心。

二、以學(xué)為核，以用為標(biāo)的課程思政教學(xué)實踐

“以學(xué)為核”是指以學(xué)生為中心，以學(xué)會為核心；“以用為標(biāo)”是指要將學(xué)以致用作為課程學(xué)習(xí)效果的檢測標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)知識要有用武之地，要能解決實際問題，要為社會創(chuàng)造價值。課程教學(xué)的本質(zhì)在于將課程大綱規(guī)定的內(nèi)容無縫遷移到學(xué)生的知識庫中，基于此能夠獨立進行學(xué)術(shù)創(chuàng)新研究和解決工程實踐問題。因此，實現(xiàn)這一目標(biāo)絕不是單一方法和手段能夠解決的，必然是多方式融合，多手段聚集運用的過程。在長期的教學(xué)實踐中，課程組逐漸摸索出了一套行之有效的教學(xué)方法和手段，簡單歸納如下：

（一）目標(biāo)引領(lǐng)

課程學(xué)習(xí)得有目標(biāo)，否則難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)活力和興趣。目標(biāo)可以有多種，比如與研究方向相結(jié)合，可以進行研究創(chuàng)新，形成學(xué)術(shù)論文；未來打算從事該領(lǐng)域的工作，學(xué)好課程為實習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)；對競賽感興趣，可以將所學(xué)用于比賽，獲取優(yōu)異成績，等等。教師要將這些思想傳遞給學(xué)生，幫學(xué)生樹立目標(biāo)。有了目標(biāo)，學(xué)習(xí)就有了動力，就有了拼搏的信心和勇氣，就有了成為優(yōu)秀學(xué)生的潛力。

（二）亮出“翻轉(zhuǎn)課堂，研究性教學(xué)，項目牽引”組合拳

從實際工程中精心選取“高分遙感圖像解譯”作為教學(xué)實踐性課程項目，將其全面性、開放性、實用性、代表性等特點充分發(fā)揮出來，自課程起始至課程結(jié)束貫穿始終，以點帶線，以線帶面，將課程主要知識點牽引成串，隨著實踐項目的有序推進，課程教學(xué)內(nèi)容也逐步融入學(xué)生的知識體系之中，走實走心。

為實現(xiàn)研究生課程教學(xué)的實踐性和應(yīng)用型，課程教學(xué)過程中開展項目制，將全體學(xué)生分為3人一組，并指定1人為組長，組長帶領(lǐng)組員制定進度計劃，分工協(xié)作。課內(nèi)學(xué)時中，學(xué)生是主角，交流研討，匯報質(zhì)詢，審視進展；教師是配角，其任務(wù)是引入新方法、新技術(shù)，拋出項目相關(guān)的問題，啟迪思考，督促學(xué)生項目進度，及時答疑解惑。由于課內(nèi)學(xué)時有限，要求學(xué)生課下拿出2-3倍的時間查詢資料，鉆研技術(shù)，研討方案，推進項目。這種以學(xué)生為中心、課內(nèi)外統(tǒng)籌的項目驅(qū)動式教學(xué)策略很好地將課堂教學(xué)內(nèi)容延展出去，拓展了學(xué)生思路，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和鉆研精神，培養(yǎng)學(xué)生團隊合作意識及自主學(xué)習(xí)的能力，有利于學(xué)生學(xué)得懂、學(xué)得深、學(xué)得牢、用得上。

（三）線上線下混合

疫情常態(tài)化促使線上教學(xué)普及開來，然而即使沒有疫情，教學(xué)也離不開線上方式。畢竟線下學(xué)時有限，尤其是對于《圖像理解》這類多學(xué)科交叉課程而言，僅憑課堂教學(xué)是遠遠不夠的，必須結(jié)合微課堂、課堂派、慕課、網(wǎng)絡(luò)資源等多種線上學(xué)習(xí)方式對線下進行補充，發(fā)揮線上學(xué)習(xí)的隨時性、碎片化特點，積少成多，從而克服跨學(xué)科課程教學(xué)的難度和復(fù)雜性。

（四）課內(nèi)外結(jié)合

研究生課程“圖像理解”的32個課內(nèi)學(xué)時不足以使學(xué)生學(xué)會并掌握課程既定教學(xué)內(nèi)容，必須利用課下時間繼續(xù)深入學(xué)習(xí)，特別是對于圖像理解基礎(chǔ)知識、前序知識以及2D圖像理解領(lǐng)域知識的學(xué)習(xí)，一般1:3比較合適，以彌補課內(nèi)學(xué)時的不足。

（五）校內(nèi)外結(jié)合。

單純的校內(nèi)教學(xué)帶來的一個弊端就是很可能與工程實際背景脫節(jié)，所學(xué)知識不能很好地用于解決工程實踐問題。校外的工程現(xiàn)場給我們提供了真實場景和案例，校內(nèi)外二者結(jié)合是一種有效的互促手段，既有助于課堂知識的學(xué)習(xí)，又有助于工程實際問題的解決，真正踐行產(chǎn)教融合策略和方針。

教學(xué)團隊的校外兼職教師除了親臨教學(xué)現(xiàn)場3-4次外，還以遠程指導(dǎo)方式進行項目實踐過程的輔導(dǎo)和應(yīng)用背景解釋，拉近了學(xué)生與實際場景之間的距離。課程結(jié)束后，教師會鼓勵那些優(yōu)秀學(xué)生將項目成果整理、總結(jié)和凝煉提升，申請專利或撰寫學(xué)術(shù)論文并發(fā)表；部分學(xué)生還到校外培養(yǎng)基地進行為期一年的圖像理解方面的實習(xí)實踐，有了前期課程打下的基礎(chǔ)，實習(xí)得心應(yīng)手。

三、專業(yè)與思政雙評價機制

課程建設(shè)不是簡單的一次教學(xué)演示，一節(jié)課的教學(xué)過程，一學(xué)期的教學(xué)活動，而是具有生命力的長期教學(xué)實踐，因此，在學(xué)習(xí)評價環(huán)節(jié)、后續(xù)追蹤環(huán)節(jié)，加強課程教學(xué)效果的反饋機制建立是打通課程“一體化、全要素”教學(xué)模式“最后一公里”的有效手段。

《圖像理解》課程構(gòu)建了專業(yè)與思政雙評價機制，促進課程內(nèi)涵式、發(fā)展型建設(shè)。

一方面，“雙評價”體現(xiàn)在內(nèi)容上。也就是說，既要評價專業(yè)知識的學(xué)習(xí)程度，也要評價課程思政的育人效果。專業(yè)評價是對教學(xué)過程的檢驗，由“課堂互動+小組展示+組間互評+項目論文”四部分組成，其中，課堂互動是教師與學(xué)生之間的交流，占15%；小組展示是項目組展示項目成果并以Poster（海報）方式介紹完成情況和答辯，占45%；組間互評是互相學(xué)習(xí)并評價打分的過程，占15%；項目論文是對項目的總結(jié)和凝煉，占25%。在專業(yè)評價過程中，充分融合著思政育人效果的評價，通過日常表現(xiàn)、團隊協(xié)作、項目進展等方面，加強對思政育人效果的檢驗。

另一方面，“雙評價”也體現(xiàn)在方式上。也就是說，除了教師對學(xué)生的評價，也結(jié)合了學(xué)生之間、學(xué)生對教師的評價反饋。圍繞課程專業(yè)知識傳授和思政育人效果，通過心得體會、調(diào)查問卷、交流訪談等方式獲得學(xué)評教及課程教學(xué)后評價反饋，促進課程動態(tài)優(yōu)化，教學(xué)水平和質(zhì)量得以不斷完善提升。

四、結(jié)語

考慮到研究生“圖像理解”課程具備很強的專業(yè)理論性、行業(yè)實踐性、思政價值性特點，教學(xué)過程中課程組設(shè)計了“一體化、全要素”課程思政教學(xué)架構(gòu)，采用“3S+五感”專業(yè)知識與價值引領(lǐng)雙融合教學(xué)模式，實現(xiàn)覆蓋教學(xué)準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課下延伸、學(xué)習(xí)評價的課程思政教學(xué)鏈全要素耦合、聯(lián)動，實施以學(xué)為核，以用為標(biāo)，“翻轉(zhuǎn)課堂，研究性教學(xué)，項目牽引”的多類型教學(xué)方式和手段的融合聚集，并構(gòu)建了專業(yè)與思政雙評價機制，力求課程思政“落地生根”，迸發(fā)出育人活力。

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華北電力大學(xué)（North China Electric Power University），簡稱華電（NCEPU），是中華人民共和國教育部直屬、由國家電網(wǎng)有限公司等12家特大型電力集團和中國電力企業(yè)聯(lián)合會組成的理事會與教育部共建的全國重點大學(xué)，國家“雙一流”“211工程”建設(shè)高校，入選“985工程優(yōu)勢學(xué)科創(chuàng)新平臺，上海合作組織大學(xué)能源學(xué)中方牽頭院校，全球能源互聯(lián)網(wǎng)大學(xué)聯(lián)盟、北京高科大學(xué)聯(lián)盟、CDIO工程教育聯(lián)盟成員，中國電力高校聯(lián)盟、電力行業(yè)卓越工程師培養(yǎng)校企聯(lián)盟發(fā)起單位，入選國家“111計劃”、教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計劃、國家建設(shè)高水平大學(xué)公派研究生項目、國家級新工科研究與實踐項目、中國政府獎學(xué)金來華留學(xué)生接收院校、國家創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地。