“計算機視覺”課程思政教學(xué)研究

劉德陽，姚 瑋，鄭 馨

（安慶師范大學(xué) 計算機與信息學(xué)院，安徽 安慶 246133）

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出：“要用好課堂教學(xué)這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性”“使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”[1]。習(xí)近平總書記的重要指示精神為我國“大思政”教育格局的形成指明了方向。將思政元素融入國家高等教育過程，對培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者意義重大。相比于本科生教育，研究生教育作為國家更高層次的高等教育，是培養(yǎng)國家高水平、高層次人才的主陣地，如何有效地將思政元素融入到研究生專業(yè)教學(xué)和實踐教學(xué)過程中，將價值引領(lǐng)與專業(yè)知識傳授有機結(jié)合，對培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞母邔哟稳瞬啪哂兄匾饬x。本文以“計算機視覺”課程為例，旨在探討研究生課程思政面臨的挑戰(zhàn)，以及如何提煉思政元素并有機融入專業(yè)教學(xué)過程中。

1 開展“計算機視覺”課程思政面臨的挑戰(zhàn)

“計算機視覺”課程是安慶師范大學(xué)軟件工程專業(yè)碩士研究生的一門專業(yè)核心課程。該課程融合了人工智能、深度學(xué)習(xí)、高等數(shù)學(xué)、機器學(xué)習(xí)，乃至神經(jīng)生物學(xué)等不同領(lǐng)域，是一門高度交叉的學(xué)科，是我校軟件工程專業(yè)數(shù)據(jù)感知與可視計算研究方向重要的課程支撐?；谏疃葘W(xué)習(xí)技術(shù)，該課程主要培養(yǎng)研究生解決圖像識別、檢測與分割、可視化理解等方向科研問題的基本素養(yǎng)，以及獲取新知識的能力，引導(dǎo)研究生樹立正確的人生觀、價值觀。在這些能力的培養(yǎng)過程中，課程思政可以激發(fā)研究生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力，對于知識傳授和精神引領(lǐng)發(fā)揮了巨大作用[2-3]。然而，目前研究生課程思政仍處于初期階段，開展“計算機視覺”課程思政依然面臨一些挑戰(zhàn)。

1.1 課程的專業(yè)性與思政元素的隱蔽性導(dǎo)致二者結(jié)合難度大

研究生課程思政要求在課程教學(xué)過程中將專業(yè)知識與思政元素進行有機融合，進而達到“三全育人”的效果[4]。然而，對于“計算機視覺”課程教學(xué)而言，由于該課程難度系數(shù)較大，挖掘課程知識點、剖析課程重難點仍是課程教學(xué)的主要方向。另外，研究生思政教育資源較為缺乏，且課程教材中思政元素隱蔽性強，也未明確可參考的思政內(nèi)容，導(dǎo)致了該課程融入思政教育元素難度大。由于該課程的專業(yè)性強，生硬刻板地嵌入思政元素，會導(dǎo)致課程思政的形式化，其結(jié)果必然是教學(xué)生硬、刻板、晦澀難懂，達不到協(xié)同育人的效果。因此，如何有針對性地挖掘“計算機視覺”課程思政元素，使該課程教學(xué)既具有知識性，也具有思想引領(lǐng)功能，是解決二者結(jié)合難的關(guān)鍵[5]。

1.2 教學(xué)模式單一與課程考核評價的缺失限制了課程思政功能的發(fā)揮

在“計算機視覺”課程教學(xué)過程中，大都是利用具體算法或模型的講解來引導(dǎo)研究生解決實際問題。灌輸式的教學(xué)模式仍是主流。然而這種單一的教學(xué)模式必然帶來思政元素生硬、枯燥地嵌入，既不能很好地給研究生灌輸正確的價值觀，又可能引發(fā)研究生的厭學(xué)情緒，最終導(dǎo)致育人效果不佳[6-7]。此外，高效的課程思政育人效果考核評價機制是促進課程思政育人體系完善的重要舉措[8]。然而，目前該課程的考核評價主要集中在可量化的指標(biāo)上，如知識掌握程度、期末試卷成績及教學(xué)工作量等，而缺乏對思政育人情況及效果的考核評價指標(biāo)。這直接弱化了授課教師對課程思政的重視程度，帶來的直接后果就是思政育人任務(wù)得不到有效落實。因此，如何打破單一的教學(xué)模式并構(gòu)建完善的思政育人考核評價標(biāo)準(zhǔn)，是有效發(fā)揮思政育人功能的關(guān)鍵。

2 落實“計算機視覺”課程思政的思路與實踐

為進一步發(fā)揮課程思政育人功能，尋求專業(yè)知識與思政元素的巧妙融合，本文以“計算機視覺”課程為例，從專題式思政元素挖掘、教學(xué)模式和思政形式創(chuàng)新，以及課程思政考核評價標(biāo)準(zhǔn)完善三個方面系統(tǒng)探討了研究生思政育人新思路。

2.1 挖掘?qū)ｎ}式思政元素，促進專業(yè)教育與思政教育融匯貫通

推進“計算機視覺”課程思政的關(guān)鍵在于充分挖掘思政元素，并與課程知識點進行有機融合[9]。通常情況下，專業(yè)課教師大都基于該課程相關(guān)知識點來挖掘思政元素，對研究生進行灌輸式思政教育[5]。但是，僅在課程知識點層面上融合思政元素是遠遠不夠的，其直接結(jié)果就是會形成課程思政的“孤島”，導(dǎo)致育人效果不佳[10]。因此，本文根據(jù)專業(yè)課程知識點特征，深度挖掘思政元素，提出構(gòu)建思政專題的教育模式，將思政專題引入到課程教學(xué)過程中，系統(tǒng)性地對專業(yè)教育與思政教育進行有機融合（圖1）。

“計算機視覺”課程知識點主要包含計算機視覺概念、前沿與研究問題、難點及解決方法，圖像識別方法與分類器，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編程，圖像分類網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)檢測跟蹤網(wǎng)絡(luò)等?；谠撜n程知識點，可挖掘的思政元素有民族自豪感、“四個認(rèn)同”、吃苦耐勞、職業(yè)操守、工匠精神、科學(xué)精神等。為了更好地契合研究生課程教學(xué)實際[11]，本文對所挖掘的思政元素進行分類，構(gòu)建了家國情懷、專業(yè)素養(yǎng)與職業(yè)道德、學(xué)術(shù)道德以及科學(xué)發(fā)展觀四個思政專題，并與教學(xué)內(nèi)容進行結(jié)合，進一步突出了思政元素與專業(yè)內(nèi)容的點、線、面有機融合，使得專業(yè)知識與思政元素相互促進。圖1系統(tǒng)梳理了思政專題的構(gòu)建及其與課程知識點結(jié)合的對應(yīng)關(guān)系。

圖1 思政專題構(gòu)建及其與課程知識點結(jié)合的對應(yīng)關(guān)系

以目標(biāo)跟蹤問題為例進行具體闡述。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來說，基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)跟蹤算法大致可以分為基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤算法、基于遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤算法、基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤算法以及基于自編碼器的目標(biāo)跟蹤算法。在教學(xué)過程中，可要求研究生給出這四類基于深度學(xué)習(xí)算法的模型框架。引導(dǎo)學(xué)生以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度去分析這四類目標(biāo)跟蹤網(wǎng)絡(luò)模型的差異，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度。同時，指導(dǎo)研究生掌握特征提取過程、池化過程、生成對抗網(wǎng)絡(luò)模型以及自編碼模型搭建過程等。通過熟悉基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)跟蹤網(wǎng)絡(luò)模型搭建，將目標(biāo)跟蹤與圖像分類、圖像分割串聯(lián)起來，形成系統(tǒng)知識面，達到專業(yè)教育的目的。而在思政育人方面，在培養(yǎng)研究生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、攻堅克難的品質(zhì)同時，教師還可將其擴展到吃苦耐勞、責(zé)任心、職業(yè)操守、思想進取、學(xué)風(fēng)建設(shè)以及實事求是等多個思政專題，實現(xiàn)思政元素由點到面的輻射，達到專業(yè)知識與思政元素相互促進的目的。

2.2 創(chuàng)新教學(xué)模式和思政形式，推動思政育人效果的落實

創(chuàng)新性的教學(xué)模式和思政育人形式需要同時具備專業(yè)性、娛樂性以及育人性[12]。教學(xué)過程既要注重專業(yè)知識與思政元素的有機結(jié)合，同時還要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)內(nèi)生動力[13]。創(chuàng)新性的教學(xué)模式和思政形式是保障思政育人效果的有效途徑。因此，本文基于“計算機視覺”課程，從教學(xué)模式和思政形式兩個方面進行實踐探討，推動了思政育人效果的達成。

首先，針對灌輸式教學(xué)形式單一、效果不佳的問題，本文提出了“視頻+模型案例”“教師引導(dǎo)+翻轉(zhuǎn)課堂”“線上+線下”三種教學(xué)形式協(xié)同的新模式，將專業(yè)性、娛樂性以及育人性融為一體，促進思政育人效果的高質(zhì)量達成。在課前，針對授課模型案例，搜集或制作課程短視頻，讓學(xué)生直觀地了解模型的主要功能，加深對模型的理解，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在課中，利用課程短視頻，教師對課程知識點進行講授，引導(dǎo)學(xué)生自主挖掘模型案例背后的知識，并通過翻轉(zhuǎn)課堂等形式培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的思維模式。在課后，通過發(fā)布課程相關(guān)的挑戰(zhàn)性題目，讓學(xué)生進行線下解答，教師在線指導(dǎo)，使線上+線下的教與學(xué)實現(xiàn)有機統(tǒng)一，從而確保教學(xué)質(zhì)量。

其次，在充分探索多種教學(xué)模式前提下，本文創(chuàng)新性地建立了多種思政形式，如開展課堂思政研討、學(xué)生自主挖掘思政元素、打造系列講座等，將思政元素巧妙地與專業(yè)知識進行融合，打造思政育人與專業(yè)講授的“共同體”。通過課上的思政引導(dǎo)和課下在學(xué)術(shù)誠信、論文撰寫、實習(xí)就業(yè)等方面的思政滲透，形成導(dǎo)學(xué)相長的“思政大研討”局面價值觀。本課程還嘗試讓研究生通過“學(xué)習(xí)強國”“慕課”等平臺，自主收集思政元素并在課堂上分享，成為傳播思政元素的橋梁。此外，邀請相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜议_展系列講座，分享最新研究成果、科研心得以及治學(xué)精神等，在擴寬學(xué)生知識面的同時，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價值觀。

更具體地，以圖像識別方法相關(guān)知識點為例進行闡述。課前，在研究生課程教學(xué)群里發(fā)布圖像識別技術(shù)在人臉識別智能測溫、刷臉進門，以及口罩檢測等場景應(yīng)用的小視頻（圖2），激發(fā)學(xué)生對圖像識別技術(shù)的興趣。同時，要求學(xué)生各自收集一個基于CNN的圖像識別網(wǎng)絡(luò)模型及其助推科技發(fā)展的應(yīng)用案例。課中，學(xué)生利用翻轉(zhuǎn)課堂分享收集的圖像識別網(wǎng)絡(luò)模型，并在教師引導(dǎo)下進一步分析網(wǎng)絡(luò)模型搭建細(xì)節(jié)以及探索模型實現(xiàn)精準(zhǔn)圖像識別的機理機制。此外，在教學(xué)過程中，穿插介紹學(xué)生收集的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)模型在國家科技發(fā)展過程中的應(yīng)用案例，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和科學(xué)精神。課后，發(fā)布課程作業(yè)，要求學(xué)生對自己收集的圖像識別網(wǎng)絡(luò)模型進行改進，或者搭建新網(wǎng)絡(luò)模型，進一步提升圖像識別準(zhǔn)確率。教師可進行線下或線上輔導(dǎo)，讓學(xué)生對圖像識別有更深層次的認(rèn)識，從而引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價值觀。

圖2 圖像識別技術(shù)在疫情防控中的應(yīng)用

2.3 完善課程思政考核評價標(biāo)準(zhǔn)，提升課程思政建設(shè)成效

課程考核評價是提升課程思政建設(shè)成效的有力抓手[14]。本文基于“計算機視覺”課程，探索打破單一量化指標(biāo)的考核評價標(biāo)準(zhǔn)，建立了多維度的考核評價體系。該評價體系分為兩部分：學(xué)生評價體系和教師評價體系。對于前者而言，將學(xué)生的課堂討論情況、翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)、思政元素挖掘情況等全教學(xué)過程列入到研究生期末成績中，全方位考察學(xué)生對專業(yè)知識的掌握程度，以及對國家社會的關(guān)注度和認(rèn)可度，系統(tǒng)評價課程思政育人效果。對于后者而言，則在考核教師教學(xué)工作量的同時，還將不定期邀請學(xué)院教學(xué)督導(dǎo)團聽課，并就思政育人效果給出客觀評價，作為后期改進的方向。此外，在課程教學(xué)結(jié)束后，還將通過研究生調(diào)查問卷、座談等形式，收集學(xué)生對課程思政教學(xué)的意見及評價，并作為授課教師教學(xué)效果評價的重要組成部分。表1為構(gòu)建的“計算機視覺”課程思政考核評價標(biāo)準(zhǔn)及各部分所占比例情況。

表1 課程思政考核評價標(biāo)準(zhǔn)及各部分比重

3 課程思政實踐效果

在“大思政”背景下，如何有效地將思政元素融入到研究生專業(yè)教育和實踐教學(xué)過程中，將價值引領(lǐng)與專業(yè)知識傳授有機結(jié)合，是為國家培養(yǎng)高水平、高層次人才的有效抓手。本文以“計算機視覺”課程為例，深入探討了思政元素挖掘、課程思政教學(xué)模式構(gòu)建，以及課程思政考核評價標(biāo)準(zhǔn)完善三個方面的內(nèi)容，取得了一定的課程改革成效。一、通過課堂觀察以及學(xué)院督導(dǎo)團反饋，我院2020級、2021級軟件工程專業(yè)研究生參與課堂教學(xué)的活躍度大幅提升，對課堂案例以及課后的挑戰(zhàn)性題目興趣濃厚，運用課堂所學(xué)知識解決實際問題的能力得到了有效提升。課堂隨訪以及課程結(jié)束后的問卷調(diào)查和座談顯示，95%以上的研究生認(rèn)為思政元素與教學(xué)內(nèi)容結(jié)合緊密，對原本枯燥的知識點有了深度理解，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。二、思政育人促進了教師及學(xué)生的教學(xué)與科研水平提升。依托該課程思政教學(xué)經(jīng)驗，授課教師獲批了我校首批研究生教育教學(xué)改革重點項目“課程思政背景下研究生線上智慧教學(xué)模式構(gòu)建與實踐”，多名研究生在計算機輔助設(shè)計、Information、Applied Soft Computing等高水平期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文，并獲批多項省級和校級研究生學(xué)術(shù)創(chuàng)新項目?？傊芯可n程思政是落實立德樹人根本任務(wù)的關(guān)鍵，專業(yè)知識與思政元素有機融合可以實現(xiàn)知識傳授與價值引領(lǐng)的同頻共振。