创新创业教育背景下“以赛促教”教学模式探究——以《计算机视觉》为例

创新创业教育背景下“以赛促教”教学模式探究——以《计算机视觉》为例

张一帆1，王艳娟2，*，刘丽娟2

大连交通大学 机车车辆工程学院，2.大连交通大学 软件学院116028

摘要:《计算机视觉》课程是人工智能专业核心课程，对《计算机视觉》课程的教学改革研究是培养满足社会需要的新时期复合型人工智能人才的关键。该研究本着 “以赛促教、以赛促学”的改革思路，从课程体系、教学手段、实践环节、创新能力等方面对《计算机视觉》课程进行了教学改革与研究。探索 “双创”背景下复合型人才培养模式和教学方法。

关键词：计算机视觉；教学改革；以赛促学；创新创业

1. 引言

创新创业教育是当前教育部门密切关注的热点领域，是实施创新驱动发展的重大举措，并对促进经济结构转型和改善就业结构起到重要作用。自20世纪90年代以来，复旦大学、浙江大学等就开始举办科技创新活动和创业实践活动，政府对创新创业教育的重视程度也逐年提升，积极鼓励大学生开展创新创业活动并提供有利于大学生创新创业的政策环境[1]。创新创业教育是促进高校大学生职业能力提升和创新意识培养的重要途径。进入社会后，高校学生将会面临社会就业和生存发展的考验，创新创业教育是在校期间提升学生全面能力的重要手段和良好契机。然而，我国部分应用型高校“双创”教育质量和研究能力仍有较大差距。究其原因，应用型高校“双创”教育生态体系发展不平衡，存在创新能力不足、优势资源不聚焦、课程体系设置僵化、教师队伍参差不齐、实践条件缺位等问题[2]。所以，探索“双创”教育背景下如何“以赛促教、以赛促学”，探究专业课程教学与大学生创新创业大赛协同发展的内在耦合机制是对专业课程教学方法的优化，也是提升学生学习兴趣，提高学生学习积极主动性，让学生能够做到学以致用的重要途径，对大学生知识和能力素养的提升具有重要意义。

2. 计算机视觉课程现状分析

计算机视觉课程是人工智能领域的重要专业课程之一，很多高校的计算机类专业都开设了这门课程。计算机视觉具有广泛的实际应用，比如移动机器人导航、工业诊断、数字图书馆图像复原、人机交互、图像检索、医学图像处理、虚拟现实等，应用性极强就业前景广阔，而且，在大学生创新创业大赛中也是一个非常热门的方向。但是传统的教学模式无法适应新兴学科的培养要求，也对学生参加各类大学生竞赛没有直接的帮助，不利于对学生创新实践能力的提高，学生学习的积极性不高。传统教学模式主要存在的问题有：(1)课程体系滞后，无法跟上日新月异的技术进展步伐，不能将最新的技术热点引入课堂。另外，对思政教育不够重视，没有将思政元素融入教学。(2)教学手段单一，传统课堂教学是以教师讲授为主，学生对知识进行被动的接收，参与承度不高，难以调动学生的自主思维，不利于学生创新能力的培养。(3)对实践环节不够重视，学生实践应用能力不强。(4)对学生科研创新能力培养重视不足，与实际应用脱节。

3. 计算机视觉课程“以赛促教、以赛促学”教学模式的优化方法

3.1优化课程内容

近年来，机器学习，特别是深度学习的研究取得了长足发展，深度学习具有端到端的特点，具备自动提取特征的能力，在有监督条件下可以完成图像分类、物体识别等任务，所以应将深度学习理论与计算机视觉教学内容进行有机融合，以深度网络模型理论为基础，在教学中将深度学习作为解决传统计算机视觉任务的一种解决方案[3]。同时设计与深度学习相融合的实验题目，增强学生对知识进行综合运用的能力。另外，在课程教学过程中，要主动挖掘前沿热点技术和关系国计民生的重大需求，不断丰富课程内容，保持知识体系与时俱进，实现知识体系增量式更新。

3.2 丰富教学手段

《计算机视觉》是一门知识点复杂、应用范围广、与热点问题联系紧密的课程。为了培养学生的创新能力、工程实践能力和解决实际问题的能力，必须对传统的以讲授型为主的教学模式进行改革。课堂上，采用研讨式、案例式等教学手段，针对每个知识点精心设计和制作案例库，课上围绕案例和技术要点进行深入剖析，确保基础知识掌握牢固。然后，教师根据案例提出问题，组织学生进行小组讨论，激发学生的思维，启发学生深入思考，分享自己对该部分知识的认识和见解，拓展学生的认识。把班级同学每5-6人分为一个小组，课前将问题抛出，课下以小组为单位对所提问题进行资料收集和初步学习，课上设计小组讨论环节，学生针对此问题进一步的讨论和交流，同时进行组间评比。在讨论过程中，教师可以进一步了解学生问题所在，并进行及时的指导和讲解。相比传统的教学模式，课堂上多了许多师生或学生间交流的机会，能够充分激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛。

3.3 “以赛促教”加强实践环节建设

《计算机视觉》课程的教学目标是使学生掌握图像理解和计算机视觉的基本理论，具备解决智能化检测与识别问题的初步能力，而各类大学生竞赛中模式识别、目标检测、智慧城市等课题是非常热点的参赛题目，深受广大评委和参赛师生欢迎。所以，在教学中要增加明显的工程应用背景，将多个知识点内容融合在一起解决一个系统的工程问题，使学生能够将所学知识融汇贯通与实际工程问题相结合，解决实际工程问题。例如智能交通辅助驾驶中的人脸检测与状态分析，可以将数字图像的基本处理、人脸识别、特征匹配等多项知识点内容融合在一起。在实验方法上不局限于基于 MATLAB平台，而是可以根据个人需求来选择 MATLAB 平台或者 Python函数库，重点考察实验效果是否满足题目要求和应用场景。通过课内综合实践内容的学习和训练可以为学生参加各类大学生竞赛打下良好的基础。

3.4 “以赛促学”培养学生科研创新能力

开展多途径全过程的创新创业教育。积极鼓励学生参加各类学科竞赛、大学生创新创业项目、企业实习实训、教育部产学合作协同育人等项目，在实际的竞赛与项目中让学生的科研创新能力得到锻炼和提高，同时也提高学生对课程学习的重视程度，达到“以赛促学”的目的。

4、结论

在大学生“双创”建设的大背景下，社会对学生的专业知识、实践创新能力、和综合实践素养提出了更高要求。本文针对《计算机视觉》课程当前存在的问题，从“以赛促教”的思路出发，对《计算机视觉》课程提出了一种新的改革思路，为培养符合时代发展的复合型人才做出努力。

参考文献

[1]许礼刚, 周怡婷, 徐美娟. "学, 练, 竞, 践"四位一体"双创"型人才培养模式研究[J]. 实验技术与管理, 2021.

[2]肖荣辉, 刘磊. 基于多元协同的高校"双创"教育生态链构建研究[J]. 黑龙江高教研究, 2022, 40(2):127-132.

[3]陈川, 陈柘, 丁双惠. 深度学习发展形势下计算机视觉教学内容革新[J]. 计算机与现代化, 2020, No.298(06):111-117.

基金项目：2021年度大连交通大学本科教学改革研究项目：““新工科”背景下人工智能专业核心课程教学改革与研究——以《计算机视觉》为例”

2021年度大连交通大学本科教学改革研究项目：“创新课堂教学改革模式的路径探究”

全国高等院校计算机基础教育研究会计算机基础教育教学研究项目：2022-AFCEC-221，2022-AFCEC-222

2022年大连交通大学大学生创新创业训练计划项目：202210150062