融入人工智能創(chuàng)新發(fā)展思政的《數(shù)字圖像處理》課程教改初探

馬慧敏，焦 俊，時國龍，朱 誠

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與計算機(jī)學(xué)院，安徽 合肥 230036）

1 背景現(xiàn)狀

目前，世界發(fā)達(dá)國家為了引領(lǐng)人工智能和機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以取得和保持人工智能產(chǎn)業(yè)鏈的競爭優(yōu)勢，都在大力發(fā)展人工智能。我國政府也提出了“機(jī)器換人”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、《中國制造2025》、供給側(cè)改革等一系列政策，以大力推進(jìn)智能制造業(yè)發(fā)展。由此可見，在未來幾年我國人工智能相關(guān)的產(chǎn)業(yè)必將保持高速發(fā)展。人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，包括機(jī)器視覺，人臉識別，專家系統(tǒng)，智能控制，機(jī)器人學(xué)，目標(biāo)識別，機(jī)器翻譯等主要應(yīng)用方面。

隨著人工智能在人類生活各個領(lǐng)域的不斷滲透，它所帶動的智能技術(shù)浪潮正在不斷擴(kuò)大，并對社會、文化、教育的發(fā)展發(fā)揮了巨大的作用。教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》指出，全面貫徹黨的十九大精神，以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念，圍繞科教興國、人才強(qiáng)國、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、軍民融合等戰(zhàn)略實施，加快構(gòu)建高校新一代人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系和科技創(chuàng)新體系，全面提升高校人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會服務(wù)、文化傳承創(chuàng)新、國際交流合作的能力，推動人工智能學(xué)科建設(shè)、人才培養(yǎng)、理論創(chuàng)新、技術(shù)突破和應(yīng)用示范全方位發(fā)展，為我國構(gòu)筑人工智能發(fā)展先發(fā)優(yōu)勢和建設(shè)教育強(qiáng)國、科技強(qiáng)國、智能社會提供戰(zhàn)略支撐。其中機(jī)器視覺是人工智能的一個重要分支，近幾年人工智能的發(fā)展，很大程度是在機(jī)器視覺及圖像處理方面的應(yīng)用突破。作為機(jī)器視覺的核心技術(shù)基礎(chǔ)——《數(shù)字圖像處理》是當(dāng)下人工智能應(yīng)用的一門重要的基礎(chǔ)課程。中國工程院院士鄭南寧指出：“中國要成為世界科技創(chuàng)新強(qiáng)國，發(fā)展人工智能已成為這一偉大事業(yè)的重要基礎(chǔ)?！币l(fā)展人工智能，就要在高校里，通過“課程思政”教育，培育出政治站位高，具有創(chuàng)造力和創(chuàng)新精神的人工智能創(chuàng)新發(fā)展人才。2016年，在全國高校思想政治工作會議上，習(xí)近平總書記提出：“要用好課堂教學(xué)這個主渠道，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)?！币虼?，高?！稊?shù)字圖像處理》課程在教學(xué)過程中融入人工智能創(chuàng)新發(fā)展思政教育的元素和內(nèi)核，讓學(xué)生在掌握專業(yè)知識的同時，又啟迪激勵學(xué)生堅定理想信念、勇?lián)鷷r代使命，進(jìn)而推動人工智能的未來發(fā)展，為我國成為世界科技強(qiáng)國添磚加瓦。

2 數(shù)字圖像處理思政學(xué)情分析

《數(shù)字圖像處理》是電子信息類、通信工程類、模式識別類專業(yè)重要的必修專業(yè)課。隨著計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)及人工智能的快速發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺、模式識別、交通運(yùn)輸、醫(yī)學(xué)和軍事等各個領(lǐng)域，且在這些領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。近年來，全國開設(shè)《數(shù)字圖像處理》課程的院校及專業(yè)越來越多。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)（以下簡稱“我?！保╇娮有畔㈩悓I(yè)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)、電氣工程專業(yè)的教學(xué)大綱里都把《數(shù)字圖像處理》課程定位為專業(yè)核心課程。一直以來，《數(shù)字圖像處理》課程是一門理論及實踐性強(qiáng)、應(yīng)用廣的課程，在人工智能大背景下更突顯出該課程的重要性。該課程在思政教育育人上具有很大的優(yōu)勢。首先，本課程培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神、解決實際問題的能力和科研創(chuàng)新能力，有利于實施思政教育。其次，思政教育元素從頭到尾貫穿于課堂教學(xué)內(nèi)容中。通過引導(dǎo)學(xué)生了解我國數(shù)字圖像處理發(fā)展歷史和人工智能發(fā)展形勢下的科學(xué)研究成果，增強(qiáng)學(xué)生的民族自信，塑造學(xué)生的人生觀，培養(yǎng)學(xué)生的遠(yuǎn)大理想和信念；通過實驗操作，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度；針對本專業(yè)特點(diǎn)，引入一些與人工智能相關(guān)的實踐項目作為教學(xué)案例，通過這些案例的介紹、分析和實施把價值觀引導(dǎo)潛移默化地融入到課堂知識傳授和學(xué)生能力培養(yǎng)中。

3 教改建議

3.1 課程項目設(shè)計，探索案例或項目教學(xué)模式

《數(shù)字圖像處理》課程需要以專業(yè)理論為基礎(chǔ)，面向真實完整的人工智能機(jī)器視覺工程項目設(shè)計實踐內(nèi)容。實踐環(huán)節(jié)可設(shè)置在基礎(chǔ)理論課之后，在案例或項目教學(xué)及實踐環(huán)節(jié)中，引導(dǎo)學(xué)生通過課堂理論學(xué)習(xí)、思考、討論、實驗（包括專題實踐和綜合性實踐）等掌握教學(xué)內(nèi)容，以進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。在人工智能創(chuàng)新行動下，案例或項目設(shè)計要完成對所開課程的覆蓋且具有前瞻性，在已有的實驗項目基礎(chǔ)上完成案例設(shè)計，點(diǎn)面結(jié)合，讓學(xué)生體會到《數(shù)字圖像處理》理論體系與具體實踐的關(guān)系，讓教師在教學(xué)過程中有落腳點(diǎn)來直觀闡述問題。

3.2 改革課堂教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)形式

結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平和專業(yè)背景，創(chuàng)設(shè)適合的數(shù)字圖像處理應(yīng)用情景導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)生的好奇心及主動探索的欲望，營造一個鼓勵學(xué)生創(chuàng)新及開放性思考的課堂氛圍。融合人工智能學(xué)科前沿知識和高新科技，增大課堂信息量，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。加強(qiáng)各學(xué)科的相互滲透和交叉融合，拓寬學(xué)生的思維空間，有利于學(xué)生整體素質(zhì)的提高和創(chuàng)新及探索能力的培養(yǎng)。

3.3 以案例或項目實踐過程為主線的教學(xué)體系建設(shè)

在人工智能創(chuàng)新行動下，《數(shù)字圖像處理》課程實施案例或項目驅(qū)動的教學(xué)模式。目前，《數(shù)字圖像處理》教學(xué)缺乏規(guī)范、完整的實踐流程，這是個突出的問題，也是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一個薄弱環(huán)節(jié)。因此，需要建設(shè)相關(guān)的實踐教學(xué)流程，要建立以標(biāo)準(zhǔn)化項目實施過程為主線的實踐教學(xué)流程，目標(biāo)是使學(xué)生能夠在近乎真實的場景下，以行業(yè)先進(jìn)的設(shè)計工具、開發(fā)環(huán)境進(jìn)行實戰(zhàn)訓(xùn)練，規(guī)范化、系統(tǒng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。采用基于數(shù)字處理圖像理論的教學(xué)和基于人工智能機(jī)器視覺案例實踐相結(jié)合的方式進(jìn)行本專業(yè)《數(shù)字圖像處理》實踐類課程的教學(xué)。以真實項目為主線來驅(qū)動整個教學(xué)過程，通過分析和解決實際問題的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極主動性，從而做到抽象理論與實際應(yīng)用的融會貫通。

3.4 改革和優(yōu)化評價體系，建立完善的創(chuàng)新激勵機(jī)制

采用基于《數(shù)字圖像處理》理論的教學(xué)和基于人工智能機(jī)器視覺案例實踐相結(jié)合的方式進(jìn)行本專業(yè)《數(shù)字圖像處理》實踐類課程的教學(xué)過程，對學(xué)生的評價也更要重視能力的考查，尤其是創(chuàng)新能力的考查?？荚嚪绞娇稍黾幼珜懻{(diào)研報告或論文、參與科研項目等多種形式考核。重點(diǎn)要建立對學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新成果等方面的激勵機(jī)制，即對學(xué)生的各種創(chuàng)新行為和成果給予正面的激勵和獎勵，如我們現(xiàn)在已經(jīng)實行的創(chuàng)新學(xué)分、學(xué)生科研獎勵政策等。

4 結(jié)語

綜上所述，在人工智能發(fā)展的科技潮流下，高校對相關(guān)課程融入人工智能創(chuàng)新發(fā)展思政的改革是非常必要的。筆者認(rèn)為潛移默化地融入人工智能創(chuàng)新發(fā)展思政的《數(shù)字圖像處理》課程教學(xué)改革需重點(diǎn)實現(xiàn)以下幾點(diǎn)：（1）以教材為綱，教學(xué)融入人工智能領(lǐng)域數(shù)字圖像處理方面的創(chuàng)新案例或項目等因素，采用項目驅(qū)動、研究導(dǎo)向或案例教學(xué)等手段，實現(xiàn)多位一體的教學(xué)模式，有效提高教學(xué)質(zhì)量，以適應(yīng)現(xiàn)代人工智能發(fā)展需要的綜合型、高素質(zhì)的專業(yè)人才的需求。（2）在教學(xué)實踐內(nèi)容上，要求學(xué)生既要了解數(shù)字圖像處理在人工智能領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展趨勢，還要掌握國內(nèi)外數(shù)字圖像處理在人工智能前沿領(lǐng)域的新技術(shù)以及先進(jìn)的理念和方法。案例或項目設(shè)計也要以人工智能前沿應(yīng)用為導(dǎo)向。（3）以應(yīng)用為綱，采用案例或項目教學(xué)、研究型問題驅(qū)動等實踐教學(xué)，使學(xué)生作為主體參與教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，拓寬學(xué)生的思維空間，提高學(xué)生整體素質(zhì)和創(chuàng)新及探索能力?？傊ㄟ^在《數(shù)字圖像處理》課程融入人工智能創(chuàng)新實踐教學(xué)，潛移默化弘揚(yáng)精益求精的“工匠精神”，激勵廣大青年走技能成才、技能報國之路，對推動科技創(chuàng)新，加快建設(shè)世界科技強(qiáng)國具有十分重要的意義。