結合課程教學的大學生創新訓練項目案例及成效分析

□石蘊玉 吳先宇

一、大學生創新訓練項目實施方式

大學生創新訓練項目是大學生創新創業訓練計劃三大項目之一，由本科生個人或團隊在導師的指導下，自主完成創新性研究項目設計、研究條件準備和項目實施、研究報告撰寫、成果交流等工作，通常簡稱為“大創項目”。開展大創項目可以促進高等學校轉變教育思想觀念，改革人才培養模式，強化創新創業能力訓練，增強高校學生的創新能力和在創新基礎上的創業能力，培養適應創新型國家建設需要的高水平創新人才。

在上海工程技術大學，大學生創新創業訓練計劃已經進入人才培養方案和教學計劃。大創項目結題驗收后，項目負責人和參加人員將自動獲得2學分的創新學分，符合第二課堂學分的認定標準。此外，學校已經組織建設與創新訓練有關的創新思維與創新方法等選修課程以及與創業訓練有關的項目管理等選修課程。并且，制定了本校大學生創新創業訓練計劃學生項目的管理辦法，在項目申請、項目實施、項目變更、項目經費、項目結題等事項方面具有非常規范的管理制度，建立了中期檢查、結題驗收等質量監控機制以及承擔項目學生的經費使用及報銷流程。

每年12月份左右，學校及學院將發布大創項目申報相關事項，在教師及學生之間廣泛宣傳聯絡，在此期間組織學生進行課題確認、團隊組隊、成員分工等工作，以此為契機深入討論項目的來源、意義及任務目標，并根據項目申報書完成相應內容的填寫，包括研究內容、項目方案、進度安排、預期成果和經費預算等。在第二年3月份左右完成正式申報，學院將組織相關專家對申報項目進行打分排序并給出評定意見，提交學校審核后確定市級、校級項目名單，學院、指導老師、項目成員簽訂項目合同表明項目的正式開展。在項目開展期間，以項目團隊成員為主導，緊扣任務安排和人員分工定期進行項目梳理，并完成每月總結文檔；按照項目合同書上注明的中期檢查日期，項目負責人(學生)應于中期檢查日期前向學院提交中期檢查記錄表、項目經費使用明細清單及每月小結，學院組織本學科專家對項目進行中期檢查，主要檢查項目進度完成情況，如若檢查不通過教務處將中止項目的進行，并收回項目剩余經費。

項目組對照大創項目申請書中的預期成果，填寫結題申請表，并準備好各項附件材料，例如論文錄用或發表證明、軟著授權證書等。項目結題驗收由學校統一組織實施，采用答辯方式，即項目組負責人借助幻燈片向學校專家組匯報項目內容、創新點、取得的成果及在項目過程中獲得的創新體驗等，隨后接受專家提問。經過答辯合格的大創項目可通過項目驗收，至此一項大創項目即完成了從申請至執行完畢的整個流程。

二、結合課程教學的大學生創新訓練項目實施案例

在大創項目的實施過程中，項目來源或課題確認是一個非常重要且基礎的問題，與項目成員知識儲備、項目開展進度安排等均有關聯。在近幾年的教學實踐過程中，已嘗試將專業課程教學與創新項目開展進行對應聯系，在理論知識聯系實際應用的基礎上，進一步將知識應用進行創新性擴展，逐步探討科學、技術及工程之間的聯系。

由專業培養計劃可知，課程教學是課程體系的一個組成部分。課程體系是培養目標的具體化和依托，本專業不同課程門類按照一定順序進行排列，包含特定的課程目標、課程內容、課程結構和課程活動方式，決定了學生通過學習所獲得知識結構。教學的主要任務是傳授和學習理論知識，在教學過程中應堅持理論聯系實際，運用多種多樣的活動形式，用理論分析實際，用實際驗證理論，使學生從理論和實際的結合中理解和掌握知識，做到學以致用，達到以學促行、以學促教的目標，培養學生獨立運用知識解決實際問題的能力。

根據課程設置可知，數字圖像處理和計算機視覺是分別是學院學科基礎平臺課和計算機科學與技術專業選修課。其中，數字圖像處理是通過計算機對圖像進行去除噪聲、增強、復原、分割、提取特征等處理的方法和技術；計算機視覺是用攝影機和電腦代替人眼對目標進行識別、跟蹤和測量等機器視覺，從信息處理的層次研究視覺信息的認知過程，以及視覺信息處理的計算理論、表達與計算方法。這兩門課程面向視覺媒體處理及分析，涉及多類學科，理論深度難度均較高，需求應用也非常廣泛。近年來計算機、數學、生物醫學、通信技術的迅猛發展，推動著數字圖像處理和計算機視覺課程中教學內容和教學方式的不斷更新。

在教學過程中引入了課程前沿技術介紹及應用分析，在此基礎上引導學生理解視頻數據版權保護及視頻濃縮等相關研究內容，例如如何防止盜版視頻資源傳播、如何管理大量的視頻數據、如何讓用戶更高效地瀏覽和搜索視頻信息等。參課學生自發組織的學習小組利用OpenCV視覺庫進行了關鍵幀提取方面的實驗探索，并進行了現有技術的調研分析，例如IBM的QBIC軟件、MIT的PhotoBook系統等；在此基礎上提出了對于特定視頻(例如綜藝視頻或廣告視頻等)的關鍵幀高效提取研究，并申請了市級大學生創新項目。

在項目開展過程中，小組成員進行了細致的分工，并嚴格按照時間節點完成相應的工作內容。對于目前的關鍵幀提取算法，例如基于鏡頭邊界方法、基于運動分析方法、基于圖像信息和鏡頭活動性方法等進行了深入分析，側重于每種方法的不足之處或適用范圍，并根據具體需求進行算法改進并編程實現。再采用視頻幀的結構、色彩等基本特征進行了視頻關鍵幀的提取及分析、采用均值哈希算法進行了視頻關鍵幀的快速提取，完成了視頻關鍵幀提取軟件的開發并進行了多類型視頻測試，對視頻關鍵幀提取算法進行了主觀分析和客觀比較。項目結題時，學生以第一作者身份公開發表了一篇論文、申請并授權一項軟件著作權，提交了一份研究報告，較好地完成了項目的預期任務。

三、結合課程教學的大學生創新訓練項目的成效分析

結合專業課程學習的大學生創新訓練項目的開展整體較為順利，對于項目指導教師和項目組學生在專業知識學習、理論聯系實際、團隊合作溝通、項目管理實施等方面均有所啟示。

對于教師而言，結合課程教學的大學生創新項目的開展實質上對于教學內容的設置提出了更為嚴格的要求，參與指導大學生創新訓練項目的教師應具有一定的技術感知能力，也可以請教企業導師提出來源于企業切實應用的實際課題。除了課程知識的講解，應積極主動引入應用案例并進行深入的分析和前沿技術發展的分享。因而，促進任課教師在課程教學中，采用多種方式通過實例進行知識的講解，課題設置，項目進展、團隊指導等方面，逐步建立一套標準化流程，根據課程需要和學生需求進行靈活實施，進而彌補了實踐教學的不足。

對于學生而言，在專業知識的學習和專業技能的提升方面具有了更強的主動探索能力。在項目開展之前已經了解了相應的基礎知識和技能工具，在此后的學習過程中和項目的開展過程中能夠更加聚焦，深入研究知識點的發展背景及意義，從理論聯系實際這個角度對課程知識內容產生真正的學習興趣，除了課程練習外更加注重知識的擴展和行業的規范。此外，由于公選課或專業選修課等課程類型的不同，團隊成員極有可能來源于不同班級、不同專業甚至不同的學院，這樣在組建團隊時能夠更加深入地明確成員分工和任務安排，促使成員在已有專業知識的基礎上進行跨領域的溝通交流。除了專業知識外，還涉及到項目的管理及實施，包括項目經費使用、項目進度安排、項目預期成果達標等，這在一定程度上可以顯著提升學生的溝通能力、團隊協作能力和領導能力。

基于結合課程教學的大學生創新訓練項目的實施案例及成效分析，在導師作用、學生參與度、個性成長等方面提出以下建議：第一，在大學生創新訓練項目中應當注重學生感受以及尊重學生對項目的把握能力，對項目組成員賦予尊重感和被重視感，項目指導導師的作用應起到切實的引導作用，不能過度包辦，同時也不能獨自完成項目規劃，應確保學生的主體地位，激勵學生主動進行項目的實施及管理。第二，提高學生參與大學生創新訓練項目或類似項目的參與熱情，不僅體現在學生數量上，更應重視學生的參與質量，采用分工協作的方式充分發揮每一位成員的能力，在每年的學生工作中，可以采用高年級帶動低年級或經驗分享的方式增加宣傳力度。項目名額或經費有限實質上可以提高競爭力，從而涌現出更多的好項目。第三，大學生創新訓練項目的參與可以與專業課程學習相結合，還可以與專業競賽相結合，最好與學生的個人成長規劃相結合，從而形成有機的培養體系，從理論深度和實際應用價值方面進行深入發掘。學生參與項目不再只是為了取得培養計劃中的創新學分，而是在知識、技能、協作、溝通等方面取得相應的提升，為學生今后的繼續深造或就業增加競爭優勢。