面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的數(shù)字視頻處理課程改革

徐琨

摘 要 將創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為數(shù)字視頻處理課程改革的核心內(nèi)容，結(jié)合工程實際，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建了多層次的項目體系，將專題討論和項目設(shè)計引入到課程教學(xué)和課程考評的各個環(huán)節(jié)。實踐表明，這一探索極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和團隊協(xié)作精神，促進了創(chuàng)新能力和科研能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)新能力 數(shù)字視頻處理 項目設(shè)計 專題討論

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.09.043

Exploration on the Reform of Digital Video Processing Course

Oriented to Creative Ability

XU Kun

（School of Information Engineering， Changan University， Xian， Shaanxi 710064）

Abstract The innovation ability as the core content of digital video processing of the curriculum reform， combined with the engineering practice， optimize teaching contents， to build a multi-level system， each link to the Symposium and project design is introduced into the course teaching and course evaluation. Practice has shown that this exploration has greatly stimulated the initiative and team spirit of students' learning， and promoted the training of innovative ability and scientific research ability.

Keywords innovative ability； digital video processing； project design； thematic discussion

研究生教育的核心內(nèi)容之一是創(chuàng)新人才培養(yǎng)，研究生的課程教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基礎(chǔ)和前提，關(guān)系到研究生的培養(yǎng)質(zhì)量和創(chuàng)新能力的提高。隨著計算機和數(shù)字媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字視頻處理這門課程已成為一門重要的信息類專業(yè)研究生的選修課程。該課程內(nèi)容廣泛，理論性和應(yīng)用性都很強。我校信息工程學(xué)院的研究生生源分散，能力和知識水平差距較大，這些為課程的教學(xué)帶來了許多困難，為面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)提出了很多挑戰(zhàn)。

在實際的教學(xué)過程中，不斷總結(jié)，探索出“分層項目設(shè)計+專題討論+項目評估”的創(chuàng)新能力培養(yǎng)教學(xué)模式。本文從課程內(nèi)容梳理、項目專題設(shè)計、多樣化課堂教學(xué)模式改革和項目評估考核等方面對面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程教學(xué)模式改革進行總結(jié)與思考，希望能對同行提供一些參考。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程內(nèi)容一方面要保證基礎(chǔ)，為學(xué)生開展創(chuàng)新型研究奠定扎實的理論基礎(chǔ)。同時，還要創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。數(shù)字視處理課程是一門理論性和應(yīng)用性都極強的課程，以往的課程內(nèi)容保留了電視機基本原理、MPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)等傳統(tǒng)內(nèi)容，這些內(nèi)容相對枯燥，缺乏理論創(chuàng)新空間，難以培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力。而且，這些內(nèi)容也很少被用于學(xué)生的日后科學(xué)研究中。在進行這些內(nèi)容的課堂教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣普遍不高。因此，首先需要梳理課程的知識體系、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。

在保證基本理論、方法和算法的基礎(chǔ)上，淘汰陳舊的、過渡性的知識點，增加新技術(shù)、新方法、前沿領(lǐng)域動態(tài)所占的比重，突顯內(nèi)容的學(xué)術(shù)性和研究性；合理編排教學(xué)內(nèi)容，保證各構(gòu)成要素具有科學(xué)合理的邏輯關(guān)系，使教學(xué)內(nèi)容具有結(jié)構(gòu)型和連續(xù)性；實現(xiàn)課程內(nèi)容由淺入深的模塊化設(shè)計。優(yōu)化后的課程內(nèi)容包括兩部分：數(shù)字圖像處理部分和視頻處理部分。數(shù)字圖像處理部分主要包括圖像預(yù)處理、圖像分割、形態(tài)學(xué)濾波和特征提取與表示。視頻處理部分包括視頻模型、圖像匹配、二維運動估計、目標(biāo)檢測、運動跟蹤、視頻分割和視頻編碼等內(nèi)容。優(yōu)化后的課程教學(xué)內(nèi)容如圖1所示。

圖1 數(shù)字視頻處理課程教學(xué)內(nèi)容

2 分層項目設(shè)計與教學(xué)

數(shù)字視頻處理課程實踐性強，與實際工程應(yīng)用密切相關(guān)。在多年的教學(xué)實踐中，我們發(fā)現(xiàn)缺乏成就感是學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏興趣的關(guān)鍵因素。只有通過大量的工程項目的設(shè)計與實現(xiàn)，才能體會到各種處理方法和技術(shù)的作用，感受到知識的力量，激發(fā)創(chuàng)新熱情。

結(jié)合我校研究生生源知識水平和實踐能力差距較大的特點，引入分層項目教學(xué)模式，開展基于工程實踐項目的教學(xué)實踐。在項目設(shè)計環(huán)節(jié)中，充分利用了研究生的學(xué)習(xí)特點和課程優(yōu)勢，緊貼課堂內(nèi)容，構(gòu)建了由基礎(chǔ)項目、應(yīng)用項目和拓展項目構(gòu)成的分層項目體系，如圖2所示。基礎(chǔ)項目包括攝像機標(biāo)定、基于特征點的圖像匹配方法、光流法的運動估計；應(yīng)用項目包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的車流統(tǒng)計、闖紅燈檢測、自動駕駛系統(tǒng)中的行人檢測、視覺疲勞檢測、手勢交互控制；拓展項目包括裂縫自動檢測系統(tǒng)中的三維重建、視頻檢索中的視頻分割方法。

圖2 分層項目體系

學(xué)生依據(jù)自身情況在課程開課初期選擇項目，自由組合，每組1～2人。在日后的課程學(xué)習(xí)中，通過查閱有關(guān)文獻和技術(shù)資料，在教師的指導(dǎo)下，完成算法設(shè)計，并編程實現(xiàn)，然后撰寫項目報告，最后進行項目答辯與討論。

在此過程中，在教師的不斷引導(dǎo)下，學(xué)生通過查閱文獻資料、設(shè)計項目方案、分析實驗數(shù)據(jù)與整理歸納出規(guī)律性的結(jié)論，最終形成知識。學(xué)生主動應(yīng)用這些知識解釋項目研究過程中的現(xiàn)象，解決遇到的問題，不僅掌握了所學(xué)知識，而且提高了工程實踐的能力和創(chuàng)新能力。endprint

3 開展專題討論等多種形式的課堂教學(xué)方式

在研究生的課堂教學(xué)中，教師的主要職責(zé)在于培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識、發(fā)現(xiàn)問題、收集資料、分析問題、解決問題以及從事實中得出結(jié)論的能力。因此，我們一改以往教師填鴨式的單一課堂教學(xué)模式，開展專題討論、效果展示與引導(dǎo)等多種形式的課堂教學(xué)活動，極大地提高了課堂教學(xué)的吸引力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新欲望。

授課教師一方面針對同學(xué)們所選項目，教師首先講授每個項目涉及的基礎(chǔ)知識、理論和常用方法，在此基礎(chǔ)上，教師提出若干個問題。學(xué)生經(jīng)過幾周課后研究，形成解決方案，制作PPT，并上臺進行答辯，并與老師和同學(xué)進行討論，修改補充后形成最終的項目報告。在這一過程中要求每位學(xué)生必須閱讀至少一篇英文參考文獻。

另一方面教師在課堂上播放經(jīng)典算法示例視頻或科研項目成果的演示視頻。如自動駕駛系統(tǒng)的前車測距與車道檢測、行人檢測、手勢交互控制等。然后，學(xué)生就看到的視頻展開討論，分析需要解決的關(guān)鍵問題和可以采用的關(guān)鍵技術(shù)。最后，教師由老師進行點評與總結(jié)。建立學(xué)生對課程內(nèi)容本身和教師學(xué)術(shù)水平的認(rèn)同感，進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4 采用基于項目評估的考評機制

學(xué)生考評機制的出發(fā)點是促進教育質(zhì)量的提高，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向。作為研究生教育中不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)，考評機制不僅有助于良好學(xué)風(fēng)和濃厚學(xué)術(shù)氛圍的形成，而且是改善教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效途徑。

數(shù)字視頻處理這門課程以前主要依據(jù)考勤和期末大作業(yè)，其中期末大作業(yè)包括一篇英文翻譯和一篇研究報告。只要按時上課，下載一篇相關(guān)論文，使用翻譯軟件全文翻譯，課程學(xué)習(xí)就算過關(guān)。這種考核方式造成學(xué)生為考核而學(xué)習(xí)，難以真實反映學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時，也制約了學(xué)生進行拓展思維和創(chuàng)新性研究。

結(jié)合多層項目體系，進行基于項目評估的全面考核。在項目評估過程中，綜合考慮小組實驗效果、組員在小組內(nèi)的貢獻權(quán)重、項目實施過程中的記錄、報告等表現(xiàn)。項目評估內(nèi)容包括以下5個方面：一是項目運行效果。檢測項目程序運行的可靠性、準(zhǔn)確率、運行時間等；二是答辯效果。檢測項目答辯描述的完整性、邏輯性、表現(xiàn)力、語言表達能力等；三是研究論文的寫作情況。考核論文撰寫的規(guī)范性、邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性。四是創(chuàng)新性。在項目完成中所采用的技術(shù)的先進性、靈活性及項目實施中的方法創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新或知識創(chuàng)新；五是英文閱讀能力。英文文獻是否是最新研究成果，英文文獻的中文翻譯是否文筆流暢，專業(yè)術(shù)語翻譯是否合理。

經(jīng)過兩年的教學(xué)實踐，采用基于項目評估的考評機制客觀全面地反映了學(xué)生的真實學(xué)術(shù)水平和創(chuàng)新能力，實現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的主動性內(nèi)化，充分調(diào)動教與學(xué)雙方在整個課程教學(xué)過程中的積極性和主動性。

5 結(jié)論

本文從數(shù)字視頻處理課程的特點出發(fā)，對課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式進行了深入研究和積極探索。教學(xué)實踐表明，面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的數(shù)字視頻處理課程改革探索激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生體會到在實踐中探尋知識的樂趣，促進了創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高了學(xué)生的工程實踐能力和團隊協(xié)作精神。

參考文獻

[1] 郭小勤，曹廣忠.計算機視覺課程的CDIO教學(xué)改革實踐理工高教研究.理工高教研究，2010.29（5）：98-100.

[2] 韓紅，焦李成.談計算機視覺課程的教學(xué)創(chuàng)新.計算機教育，2010.19：84-86.

[3] 孟倩，王忠芝.數(shù)字視頻技術(shù)在“數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)中的應(yīng)用.中國林業(yè)教育，2015.33（1）：62-64.

[4] 朱紅，李文利，左祖晶.我國研究生創(chuàng)新能力的現(xiàn)狀及其影響機制.高等教育研究，2011.32（1）：74-82.

[5] 岳昌君，呂媛.碩士研究生創(chuàng)新精神特征及影響因素分析.復(fù)旦教育論壇，2015.13（6）：20-25.

[6] 宋曉煒，魏平俊，楊蕾.數(shù)字視頻課程體系的整合與探索.中原工學(xué)院學(xué)報，2013.24（6）：52-54.endprint