課程教學中提升研究生綜合素養的探索與實踐

彭進業 馮曉毅 蔣曉悅 夏召強

摘要培養造就一大批德才兼備的高層次人才，是新時代研究生教育改革發展的核心任務。研究生課程教學是研究生培養的關鍵環節，必須不斷優化研究生課程教學內容，改革教學模式和教學方法，加強課程教學中對研究生綜合能力和綜合素質的培養。本文以“基于內容的視覺信息檢索”課程為例，對研究生專業課程教學中實施研究型教學模式進行了探索和實踐，提出并實施了從教學思路、內容安排設計和教學方法改革等方面教學改革措施，加強堅持德育、智育、體育、美育、勞育“五育”并舉，培養拔尖創新人才。

關鍵詞 課程教學 自主學習 綜合素養

中圖分類號：G643文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.14.013

Exploration and Practice of Improving Graduate Students’ Comprehensive Quality in Course Teaching

PENG Jinye[1]， FENG Xiaoyi[2]， JIANG Xiaoyue[2]， XIA Zhaoqiang[2]

（[1]School of Information Science & Technology， Northwest University， Xi’an， Shaanxi 710127；[2]School of Electronics and Information， Northwestern Polytechnical University， Xi’an， Shaanxi 710072）

AbstractItisthecoretaskofthereformanddevelopmentofgraduateeducationtotrainalargenumberofhigh-leveltalents with both moral and talent. Postgraduate course teaching is the key link of postgraduate training， and it is necessary to optimize the teaching content， reform the teaching mode and methods， and strengthen the cultivation of the comprehensive abilityandqualityofpostgraduates.Takingthecourseofcontent-basedvisualinformationretrievalasanexample，thispaper explores and practices the implementation of research-based teaching mode in the teaching of postgraduate professional courses， puts forward andimplementsthe teachingreform measuresfrom the aspectsof teachingideas， content arrangement design and teaching method reform， to strength the "five educations" of moral education， intellectual education， physical education， aestheticeducation and labor education， and cultivate top-notch innovative talents.

Keywordscourse teaching； autonomous learning； comprehensive quality

2020年9月，教育部等三部門聯合發布《關于加快新時代研究生教育改革發展的意見》，意見指出研究生教育肩負著高層次人才培養和創新創造的重要使命，是國家發展、社會進步的重要基石，是應對全球人才競爭的基礎布局，要堅持育人為本，以研究生德智體美勞全面發展為中心，把立德樹人成效作為檢驗研究生教育工作的根本標準。因此，高等學校迫切需要在課程教學、科研實踐等人才培養的各個環節，德智體美勞五育并舉，著力加強研究生綜合素質教育，培養拔尖創新人才。

目前，我國研究生課程教學主要是以傳承知識為重點的傳授型教學模式，對專業理論的實踐多是階段性、驗證性實驗，缺乏專業技術的完整和系統深入研究。這種教學模式下，教師仍是教學主體，學生處于被動接受的地位，學生的自主學習、科研創新的積極性難以得到激發，思想品德和人文素質方面的培養也明顯不足，遠遠滿足不了新時代對研究生綜合素質和綜合能力的高要求。

“基于內容的視覺信息檢索”課程是人工智能領域研究生教育的重要課程之一，在文化、教育、軍事、醫學、商業、娛樂等各個領域廣泛應用。結合新時代我國研究生綜合能力和綜合素質培養的新要求，本課程在教學中將傳統的教學模式改為“以學生為中心”的研究型教學模式，并以“激發學生自主學習，注重德智體美勞五育并舉”為指導思想，開展教學內容、教學組織、考核方式等多方面改革，加強教學案例設計，通過課程教學提升研究生綜合素質。

1研究生專業課程教學的改革思路

1.1以學生為中心的研究型教學

教育部在2014年發布的《關于改進和加強研究生課程建設的意見》中就已經指出，要高度重視課程學習在研究生培養中的重要作用，立足研究生能力培養和長遠發展，加強課程建設。因此，研究生課程教學應以學生知識積累、能力培養和素質提高為教學目標，堅持知識學習與能力提升并重，堅持教學和科研融合。

研究型教學模式的核心是在“教”和“學”的全過程都貫穿著研究性的特征。在該模式下，學生成為在學習過程中的主體，教師從知識的灌輸者轉變為為學生主動學習和能力素質培養而服務的組織者、指導者、幫助者和促進者，課程學習過程轉變為教師引導學生主動構建知識的過程，提高其科研創新能力和綜合素質的過程。

1.2以綜合素質和能力培養為主要目標

2018年9月，習近平總書記在全國教育大會上強調，要努力構建德智體美勞全面培養的教育體系，形成更高水平的人才培養體系。

因此，研究生教學過程以學生綜合素質和能力培養為目標，德智體美勞五育并舉。但結合具體課程特點，五育并舉并非五育并重，結合工科研究生專業課程特點，在專業課程教學中更適合側重德育和智育培養，加強美育培養，兼顧體育和勞育素質培養。如在課程教學中需要梳理課程的思想元素，通過潛移默化地引入思想政治教育內容，加強學生的德育素質培養，如道德意識、責任意識、團隊精神、進取精神等。

2教學內容安排和教學設計

“基于內容的視覺信息檢索”課程的課堂學時是40學時，結合課程特點和課程內容，制定了模塊化教學模式，設計了研究課題，通過學生自己對課題的研究、討論、寫作及答辯等環節，使學生參與教和學的全過程并成為教學主體。

在本課程教學中，除了概述（2個課時）外，我們將該課程的內容分為5個模塊：基于手工特征提?。伾卣?、紋理特征、形狀特征、多特征融合）的圖像檢索（10個課時）、基于相關反饋的圖像檢索（4個課時）、基于手工特征提取的視頻檢索（8個課時）、基于文本和內容相結合的圖像/視頻檢索（8個課時）、基于深度學習的圖像/視頻檢索（10個課時）。

每個模塊的教學安排如下：首先利用2課時到4課時的時間進行基本理論和經典方法研討，然后結合學生的不同研究方向和研究興趣，安排與課程內容相關的不同課題任務作為課程的課后實踐工作。對每個課題任務，學生首先選擇某種感興趣的主流方法并進行實現，然后進行實驗分析，根據實驗結果提出改進思路和實現改進方法，最終寫出技術報告，包括不同方法及實驗結果比較、方法的改進等。在每個模塊的教學過程中，課題任務的具體實現是在課后進行的，課堂的內容主要是學生的理論知識研討和研究工作分享、對學生研究工作及存在問題的討論和指導，以及學生的課題研究互動。

以基于手工特征提取的圖像檢索為例，考慮到課程內容比較多，而且是首個教學模塊，安排了5個學習單元（每個單元2課時）。第一個單元開始前，將本模塊要探討的問題發布給學生，并將課程PPT和相關參考文獻（經典教材內容、研究論文等）提供給學生，供學習課前自學預習。第一單元課堂上利用探討方式集中學習典型的顏色特征及基于顏色特征的圖像檢索方法，然后引導學生根據個人研究興趣確定相關研究課題并據此將學生分為不同課題組，各課題組分別采用不同的顏色特征提取方法，在課后進行相關文獻檢索，開展圖像檢索研究（給學生提供紅花、大海、草原三種數據庫）；第二單元是方法和實驗的分享和討論，每個課題組首先用5分鐘左右時間進行實驗方法和結果的分享，以及存在的問題及下一步改進思路，然后教師組織其他同學進行提問、討論和建議，然后教師進一步進行存在的問題的分析和解決思路的指導互動，師生初步確定每個課題組下一步的方法改進方向，并對各課題組的結果及方法進行比較分析，最后，每個課題組課后進行改進方法的實現，并完成研究報告；第三單元各課題組首先分享改進方法的實現結果并進行簡單討論，至此結束基于顏色特征的圖像檢索研究性教學，然后開始典型的紋理特征和形狀特征的理論教學，并繼續將學生分為不同課題組，分配基于不同的紋理和形狀特征提取方法的圖像檢索課題任務（給學生提供數據庫），學生課后完成相關工作并豐富研究報告；第四單元首先是組織不同課題組進行方法和實驗的分享和討論，以及三種圖像檢索方法結果的比較，然后教師引導學生總結出基于顏色特征、紋理特征、形狀特征的圖像檢索方法各自的應用優勢方向，并進一步安排學生進一步開展基于三種顏色特征融合的圖像檢索方法及研究工作。第五單元是擂臺賽，各課題組展示自己的研究結果并分享研究報告正文，最后師生評選出最佳研究課題小組。

考慮到不同學生的研究基礎差異，為了使學生集中本課程內容的研究，在課程初期為學生提供matlab和QC兩種版本的程序框架，學生可以選擇基于該框架進行方法的研發，也可以自己全部研發。

3教學方法改革

“基于內容的視覺信息檢索”課程的特點是既有前沿理論，但最終又服務于實際應用，因此，其本身技術理論的發展就是圍繞實際應用中的問題而來的。對于研究生而言，不管是研究生階段的論文工作還是畢業后的科研工作，一個最基本最重要的能力就是發現問題并解決問題。因此，在每個專題的理論教學中，始終貫穿著問題的提出、問題的解決、解決方法的不足（新的問題的提出）、進一步的解決思路等，引導學生去發現問題并思考如何解決問題。如在第一個教學模塊開始，給學生展示一個包含大量紅花、大海、草原的圖片庫以及商標、樹葉、輪胎的數據庫，然后發布問題，讓學生思考如何檢索出所有大海的圖片，引導學生從顏色的角度進行三類圖片的區分，進而引入基于顏色特征提取的圖像檢索方法，在學生課后課題研究結果分析的基礎上，引導學生對顏色特征進行圖像檢索的優缺點進行深刻理解，并引出基于紋理特征和形狀特征的圖像檢索。在問題驅動教學模式下，學生的理論知識得到有效構建和關聯，科學探索的興趣得到激發和培養。

為了進一步通過課程教學提升學生的科研能力和科研素質，“基于內容的視覺信息檢索”課程同時采用了研討式教學方式，注重以學生為教學主體，強化師生之間、生生之間的互動。通過研討式教學，既強調教師不可或缺的指導作用，保證知識體系傳遞的效率，也充分發揮學生的主動性，從而促使學生進行個性化的深度學習和創造性學習。學生課下進行資料調研、團隊溝通、方法實現，課堂上展現自己、師生討論，同時鍛煉能力、增長知識，實現自我價值，從被動學到主動學，到自我展示，再到主動講解，經過艱苦且系統的鍛煉，最終全面提升學生主動學習、思考、溝通和創新等方面的能力。

在課程教學中，還注重學生的科研素質培養。一方面，在分組完成專題任務過程中，學生充分進行交流研討、密切合作，培養團隊協作精神；另一方面，學生任務不斷完善和匯報過程中，逐步樹立責任感和追求卓越的精神。

在課程教學中，還注重對照課程技術知識點，不斷挖掘相關思政資源，并有機融入課程互動中。例如在引導學生完成對基于顏色的圖像檢索方法進行改進后，提出大到國家、小到個人，都需要不斷面對問題并積極解決問題，才能越來越走向發展、走向成功，鼓勵學生坦然接受面臨的問題和困難，并積極尋求解決方法，引導學生鍥而不舍，追求卓越，要具備發現問題的敏銳性、分析問題的深度和邏輯和解決問題的精準性；在對研究結果存在問題的分析過程中，引導學生培養凡事要透過問題的表面看本質，并力求抓住關鍵問題的素質等；在開展“基于多特征融合的圖像檢索”部分研討教學中，潛移默化引入“多角度看問題”問題，引導學生在日常生活中處理問題時也要學會轉換角度、轉換領域，多方面多視角地解決問題，當遇到困難時，往往換個思路去思考，就會柳暗花明又一村了。

在課程教學中，還注重通過課題任務設計，兼顧對研究生美育素質的培養。比如在基于多特征融合的圖像檢索課題任務中，引導學生開展藝術畫類型的自動識別和檢索、油畫風格和作畫年代的自動識別和檢索等研究，促進學生提升美學素養、審美能力，強化對于形象思維、對美的把握能力，進一步發展個性、升華情感；在基于形狀特征的典型建筑物圖像檢索課題分析討論中，精心選擇精美的建筑物圖片，實用和美學兼顧的建筑圖片，引導學生感受中國傳統建筑的對稱之美，以及現代建筑的不對稱之美，激發學生發現美追求美創造美的熱情，培養學生的審美觀。

為了全面考核學生在德智體美勞五育方面的收獲和進步，將學生在各課題研究的實現質量（包括任務的難度、工作量、創新性，以及研究報告質量）、課堂討論情況、科研創新能力、綜合能力提升、綜合素質表現等都納入課程的平時學習情況考核中，占總成績的80%。整個課程學習的總結報告占總成績的20%。為了激勵學生向優秀看齊，不斷積極進取，每位學生每個課題任務的實現質量包括教師評價、學生自我評價、其他學生評價三部分，促使學生在學和評中發現問題并反饋解決，肯定點滴進步并總結經驗。

考核方法在課程學習的開始告知學生，以促進學生在課程學習中注重全面能力提升和素質培養。

4結論

作為研究生專業課程，“基于內容的視覺信息檢索”課程在教學思路、教學內容組織和教學模式等方面開展了積極探索。以綜合素質和能力培養為主要目標，以學生為教學主體，通過課程內容的模塊化組織和研究探討性教學模式相結合，在引導研究生主動學習相關基本理論和技術的基礎上，培養研究生的德育、智育、美育等素質。本文所討論的研究型教學方法，其教學實踐已初見成效，學生評價和教學效果證明該改革有效實現了學生的知識、能力、素養提升。

參考文獻

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