“一體化、全要素圖像理解”課程思政教學模式探索與實踐*

劉麗 魯斌

（華北電力大學計算機系）

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、目標之間的相互關系、圖像是什么場景以及如何應用場景的一門學科，是研究用計算機系統(tǒng)解釋圖像，實現類似人類視覺系統(tǒng)理解外部世界的一門科學。“圖像理解”課程是計算機科學與技術、軟件工程專業(yè)領域的一門研究生課程，涉及多個交叉學科領域，其目標是使學生學習了本課程之后，具備解決智能化檢測與識別、控制等應用問題的初步能力，為以后從事模式識別、計算機視覺、圖像通訊、多媒體技術等領域的研究與開發(fā)工作打下扎實的基礎[1,2]。

一、“一體化、全要素”的課程思政教學模式

課程思政建設是實現課程高階性的重要保障[3,4]，教學理念的深化與創(chuàng)新是開展課程思政教學模式改革的基礎，教師的政治素養(yǎng)、師德修養(yǎng)是教學理念轉變的根本保障，“圖像理解”課程思政基于系統(tǒng)化建設原則，遵循教學活動規(guī)律，實施整體性構建，在“創(chuàng)新中國工匠精神偉大復興中國夢”同向同行的課程思政育人目標指引下，形成了“一體化、全要素”課程思政教學模式，實現了覆蓋教學準備、課堂教學、課下延伸、學習評價的課程思政教學鏈全要素的有機融合。“圖像理解”課程思政教學內容開展了以“3S”+“五感”為支撐的教學內容重構，這里的“3S”指史、時、勢，即歷史、現狀和趨勢，“五感”包括滿足感、歸屬感、認同感、成就感和動力感。為使課程具有較強的應用性和實踐性，課程內容包含了圖像理解基礎理論、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、圖像理解的中國現狀與進步，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、科學精神等價值核心，使學生通過課程學習收獲滿足感、歸屬感、認同感、成就感和動力感。“一體化、全要素圖像理解”課程思政教學架構如圖1所示。

圖1 “一體化、全要素”課程思政教學架構

教學準備環(huán)節(jié)的重點是專業(yè)知識體系、思政元素的融合與設計，通過對思政理念的深刻領悟，積極創(chuàng)新探索，參加課程思政培訓和校外交流借鑒，以課程大綱為指導，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)。課堂教學通過“理論知識+思政案例+聯系實際+拓展反思”的教學設計，以“講授+演示+情景+互動+翻轉+探究”的教學手段[5,6]，深化專業(yè)技能的培養(yǎng)和課程思政的內涵，在師生互動、生生互動中，感悟核心價值，實現師生情感的共鳴。

課下探索環(huán)節(jié)的重點是如何開展教學活動的延續(xù)，針對專業(yè)特點和課程性質，本課程以課上課下協同互動為目標，搭建了微信互動課堂，以“固定主題+特色主題”開展課下延伸。“固定主題”以技術發(fā)展大家談方式進行，學生以文獻推薦、數據搜索、技術追蹤方式，分享課程內容的拓展學習成果；“特色主題”以高分遙感衛(wèi)星圖像技術的應用發(fā)展為切入點，對遙感圖像的應用展開大討論。總之，學習不斷線，思考不斷涌，學生在潛移默化中提升專業(yè)技能和思政育人功效。

結合教學準備、課堂教學、課下探索環(huán)節(jié)的思政設計開展學習評價與思政評價的協同反饋，使課程思政的建設形成閉環(huán)。

精準融入、分層推進實現“浸潤”式課程思政，從內容安排到教學設計呈現了思政元素的專業(yè)知識內涵化和專業(yè)知識內容思政元素顯性化的教學理念，無縫式銜接，使學生在對課程知識理解、掌握的基礎上，產生情感共鳴。將知識、能力、素質有機融合，以學生發(fā)展為中心，致力于激發(fā)學生的內在潛力和學習動力，培養(yǎng)學生敢于質疑的創(chuàng)新精神。突破傳統(tǒng)教學理念、方式、手段等，重組教學要素，采取線上線下教學方式，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)內容是對傳統(tǒng)理論教學內容表達、呈現的突破,以體驗和觀感對理論知識深度挖掘，激勵學習自驅力的形成；悟、學、踐、思、行融入教育全過程，培根鑄魂、啟智潤心。

二、以學為核，以用為標的課程思政教學實踐

“以學為核”是指以學生為中心，以學會為核心；“以用為標”是指要將學以致用作為課程學習效果的檢測標準，學習知識要有用武之地，要能解決實際問題，要為社會創(chuàng)造價值。課程教學的本質在于將課程大綱規(guī)定的內容無縫遷移到學生的知識庫中，基于此能夠獨立進行學術創(chuàng)新研究和解決工程實踐問題。因此，實現這一目標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。在長期的教學實踐中，課程組逐漸摸索出了一套行之有效的教學方法和手段，簡單歸納如下：

（一）目標引領

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

（二）亮出“翻轉課堂，研究性教學，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，課程教學內容也逐步融入學生的知識體系之中，走實走心。

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

（三）線上線下混合

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

（四）課內外結合

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

（五）校內外結合。

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

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

三、專業(yè)與思政雙評價機制

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

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

一方面，“雙評價”體現在內容上。也就是說，既要評價專業(yè)知識的學習程度，也要評價課程思政的育人效果。專業(yè)評價是對教學過程的檢驗，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%；組間互評是互相學習并評價打分的過程，占15%；項目論文是對項目的總結和凝煉，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、團隊協作、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”也體現在方式上。也就是說，除了教師對學生的評價，也結合了學生之間、學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、調查問卷、交流訪談等方式獲得學評教及課程教學后評價反饋，促進課程動態(tài)優(yōu)化，教學水平和質量得以不斷完善提升。

四、結語

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，教學過程中課程組設計了“一體化、全要素”課程思政教學架構，采用“3S+五感”專業(yè)知識與價值引領雙融合教學模式，實現覆蓋教學準備、課堂教學、課下延伸、學習評價的課程思政教學鏈全要素耦合、聯動，實施以學為核，以用為標，“翻轉課堂，研究性教學，項目牽引”的多類型教學方式和手段的融合聚集，并構建了專業(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（North China Electric Power University），簡稱華電（NCEPU），是中華人民共和國教育部直屬、由國家電網有限公司等12家特大型電力集團和中國電力企業(yè)聯合會組成的理事會與教育部共建的全國重點大學，國家“雙一流”“211工程”建設高校，入選“985工程優(yōu)勢學科創(chuàng)新平臺，上海合作組織大學能源學中方牽頭院校，全球能源互聯網大學聯盟、北京高科大學聯盟、CDIO工程教育聯盟成員，中國電力高校聯盟、電力行業(yè)卓越工程師培養(yǎng)校企聯盟發(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、國家建設高水平大學公派研究生項目、國家級新工科研究與實踐項目、中國政府獎學金來華留學生接收院校、國家創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地。