產教融合背景下機器視覺課程教學改革與實踐研究

關鍵詞：產教融合；機器視覺；教學改革

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）36-0152-02"開放科學（資源服務） 標識碼（OSID） ：

1 研究背景與現狀

1.1 研究背景

近年來，國家高度重視產教融合，出臺了一系列政策措施，鼓勵高校與企業合作，共同培養符合市場需求的高素質技術技能人才[1]。隨著人工智能、智能制造等新興產業的快速發展，對機器視覺技術的需求日益增長。國家政策也明確提出要加快人工智能等新興技術的發展，培養相關領域的專業人才。機器視覺技術在工業檢測、智能安防、醫療診斷、自動駕駛等領域得到廣泛應用，技術更新迅速，對從業人員的知識和技能要求不斷提高。企業對具備實際操作能力和解決實際問題能力的高素質技術技能人才需求迫切。傳統的教學模式難以滿足企業對人才的高要求，需要通過產教融合的方式，提高學生的實踐能力和創新能力。機器視覺作為人工智能技術應用專業核心課程，需要深化產教融合，提升人才培養質量。

1.2 研究現狀

廣東開放大學機器人學院基于“崗課賽證”融通的機器視覺課程改革，構建出“一崗雙師三面”的教學模式[2]；湖北工程學院物理與電子信息工程學院，基于產教研融合的機器視覺類課程進行探索與實踐，提出一種將產業需求、教育教學以及教師科研三者相結合的教學方法[3]；西安工業大學，實施新工科背景下機器視覺課程的問題式教學法改革，提出了基于崗課賽證的機器視覺課程融合教學模式實踐路徑，為機器視覺課程的教學模式創新提供有益啟示，通過崗課賽證的融合應用提升學生的綜合素質，為其未來職業發展打下堅實基礎[4]。

由于人工智能技術應用專業在高職院校開設起步較晚，2022年在高職院校得到普及。機器視覺課程產教融合改革與實施經驗不足。鑒于以上問題，深化教育教學改革，加強產教深度融合建設機器視覺課程，對提升學生的崗位技術能力有重要意義。研究成功后，對省內相關課程的產教融合建設與實施具備顯著的指導和示范意義。

2 機器視覺課程特點

課程具有跨學科性，涉及計算機科學、圖像處理、模式識別等多個領域，要求學生具備多學科知識；理論與實踐結合，涵蓋圖像處理、模式識別等理論知識，并通過實訓和項目訓練提升學生的動手能力；實際應用廣泛，涵蓋工業檢測、智能安防、醫療診斷等多個領域，培養學生的綜合能力和解決實際問題的能力；技術前沿性，更新速度快，機器視覺技術發展迅速，緊跟最新的圖像處理算法和深度學習框架，課程內容需要不斷更新，引入最新的研究成果和技術進展。鼓勵學生持續關注和學習最新的技術和工具，保持知識的更新。

3 當前機器視覺課程教學存在的問題

1） 理論與實踐脫節。理論教學過多，實踐資源有限；一些院校過度強調理論教學，缺乏與企業實際需求緊密結合的實訓環節，導致學生理論知識豐富但動手能力不足[5]；部分院校的實訓設備和實訓室資源有限，無法滿足所有學生的實踐教學需求，學生畢業后難以迅速勝任相關工作。此外，課程內容更新滯后于行業發展，難以跟上機器視覺技術的日新月異。

2） 教學內容更新滯后。內容陳舊，案例缺乏；機器視覺技術發展迅速，但一些院校的課程內容更新滯后，未能及時引入最新的研究成果和技術進展。課程中使用的案例和項目往往缺乏實際應用場景，難以激發學生的學習興趣。

3） 教師隊伍參差不齊。師資不足，企業合作不足；部分院校缺乏具有機器視覺背景的專職教師，依賴于其他學科的教師進行教學，影響教學質量。部分院校與企業的合作不夠緊密，教師缺乏實際項目經驗，難以將最新的行業動態融入教學。

4） 學生基礎參差不齊。數學基礎薄弱，編程能力不足；機器視覺課程涉及較多的數學知識，部分學生的數學基礎較為薄弱，影響學習效果。部分學生缺乏編程經驗，難以快速掌握機器視覺相關的編程技術。

5） 教學方法單一。傳統教學模式，個性化教學不足；一些教師仍采用傳統的填鴨式教學方法，缺乏互動和實踐環節，難以激發學生的學習興趣。缺乏針對不同學生需求的個性化教學方法，難以滿足所有學生的學習需求。

4 產教融合指導下的機器視覺課程改革設計

在產教融合的指導思想下，機器視覺課程的改革設計應當緊密圍繞行業需求，整合企業資源，更新教學內容，創新教學方法，以培養學生的實踐能力和創新精神。通過引入企業資源和最新技術，提升課程的實用性和前沿性提升教學質量；增加實踐教學環節，提高學生的動手能力和解決實際問題的能力，增強實踐能力；培養學生的創新意識和團隊合作精神，提高綜合素質，促進創新思維；確保課程內容與行業需求接軌，培養符合市場需求的高素質技術技能人才，滿足市場需求。結合學院實際，產教融合背景下的機器視覺課程改革通過以下兩方面實現。

4.1 建立三方協同、產教融合機制

學校與企業合作，調研行業需求，確保課程內容與實際應用緊密結合，開發，深度學習、工業應用等新的課程模塊，確保課程內容的前沿性和實用性；招聘具有企業背景的教師，同時邀請企業專家擔任兼職教師，分享行業經驗和最新技術；定期組織教師到企業進行培訓，提升教師的實踐能力和教學水平；與企業合作共建實驗室，提供先進的設備和軟件，增強學生的實踐操作能力。建立校內外實訓基地，提供真實的項目環境和設備。建立企業項目庫，提供多種類型的項目供學生選擇。教師和企業專家共同指導學生完成項目，確保項目的順利實施和質量。從項目成果、團隊合作、個人貢獻等多個維度進行評估。

企業實施技術反哺與資源共享，開放自身的技術資源，參與課程設計，提供實際案例和數據集供教學使用，贊助建設實訓基地，讓學生在真實的生產線上進行學習。通過技術講座、工坊等形式，將一線經驗帶入校園，拉近理論與實踐的距離。實現人才孵化與雙向交流，企業設立獎學金、競賽獎項，鼓勵學生創新，選拔優秀人才加入企業實習計劃，畢業后直通就業。同時，建立校企人才雙向流動機制，讓企業員工進入學校授課，學校教師赴企業深造，增進雙方的相互理解和合作深度。

強化學生技能與自驅力培養，鼓勵學生主動探索和學習，不僅要掌握基礎理論知識，更要積極尋求實踐機會，在企業項目中應用所學，通過實習、比賽等方式提升綜合技能。同時，關注行業動態，自我拓寬視野，增強對未來趨勢的敏感度。

通過以上具體做法，可以有效實現學生、學校、企業三方協同、產教融合，提升機器視覺課程的教學質量和學生的實踐能力，培養更多符合市場需求的高素質技術技能人才。

4.2 深化“實戰賦能，知行合一”的課程設計理念，構建課程體系

校企合作貫穿教學全程，聯合多家人工智能技術相關企業共同制訂人工智能技術應用專業人才培養方案，結合企業需求開發機器視覺課程教學標準，結合企業項目共建產教融合課程資源、共組“雙師型”教師隊伍、共拓AI基礎應用教學基地，共建AI創新工作室。深化“實戰賦能，知行合一”的課程設計理念，“實戰賦能”主要體現在通過具體的企業項目，給學生帶來實際操作的機會，讓他們的能力在真刀真槍的環境下得以鍛煉和提升；“知行合一” 則強調了理論知識與實踐行動緊密結合的思想，主張在做中學，在學中做，使學生既能掌握扎實的理論基礎，又能將其熟練運用于解決實際問題，達到學以致用的效果。

通過項目化教學構建實踐環節，形成“基礎認知—理論拓展—實踐應用—綜合提升”的層次化實踐教學體系。“基礎認知”階段圍繞機器視覺在自動駕駛、工業視覺、人機交互等領域的應用，培養學生信息歸納及概化能力，提升學習興趣與內驅力。“理論拓展階段”，將理論知識分解為若干子項，通過項目訓練的形式將理論深化，明確機器視覺系統設計原則，硬件選型的依據與方法，掌握機器視覺識別中應用的顏色轉換、圖像二值化、特例匹配等算法的應用場景和參數設置方法，強化學生自主學習、特征觀察能力。

“實踐應用”階段將企業實際工程項目“藥瓶印刷缺陷檢測系統設計”作為教學項目，通過項目化教學方式，逐步訓練學生運用機器視覺理論解決實際的工程問題的能力，以企業研發流程實施教學流程，推進學生完成視覺硬件系統設計與缺陷檢測算法，并結合項目結果進行方案改進，培養學生工程思維、團隊協作能力。“綜合提升”通過項目總結，培養學生知識遷移能力，養成項目協作開發思維，熟悉企業研發工作流程。

積極推進崗、課、賽融合，將課程項目延伸到競賽環節，課程團隊還通過高階性的視覺檢測項目實踐篩選出部分能力突出的學生參與項目班和競賽精英班和實戰訓練。近年來先后培養學生團隊參與智能視覺檢測課題，例如“USB孔定位檢測系統”“金屬缺陷檢測”“字符缺陷檢測”等項目；在四川省職業院校技能大賽“人工智能技術與應用”賽項中多次取得一等獎，金磚國家職業技能大賽獎項多項。

5 課程改革成效

1） 課程內容與行業需求高度契合，通過聯合調研和課程設計，課程內容緊密貼合行業需求，涵蓋了最新的圖像處理算法、深度學習框架和實際應用案例。學生不僅掌握了扎實的理論基礎，還了解了行業前沿技術和發展趨勢。2） 實踐能力顯著提升，學校與企業共建實驗室，提供了先進的實驗設備和軟件，學生能夠在真實環境中進行實驗和項目開發。通過企業提供的真實項目，學生在實踐中應用所學知識，解決了實際問題，動手能力和解決復雜問題的能力顯著提升。3） 師資隊伍結構優化，引進具有企業背景的教師，邀請企業專家擔任兼職教師，形成了“雙師型”教師隊伍。4） 教師的實踐經驗和教學水平顯著提升，能夠更好地指導學生進行項目開發和研究。5） 學生就業競爭力增強，企業提供實習崗位，安排企業導師指導學生，學生在實習期間積累了寶貴的工作經驗。6） 畢業生的就業率和就業質量明顯提高，受到企業的廣泛認可。校企合作不僅提升了學生的綜合素質和就業競爭力，也為企業輸送了高素質的技術技能人才。學校通過與企業的深度合作，提高了教學質量和科研水平，實現了多方共贏的良好局面。

6 結束語

產教融合下的機器視覺課程教學改革通過建立三方協同、產教融合機制，深化“實戰賦能，知行合一”的課程設計理念，構建課程體系；為其他工科專業提供了一個可借鑒的模式，展示了將理論知識轉化為實踐技能、提升教育效能的可行性路徑。顯著提升了課程的教學質量和學生的實踐能力，培養了更多符合市場需求的高素質技術技能人才。