“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解釋圖像，實現類似人類視覺系統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新是開展課程思政教學模式改革的基礎，教師的政治素養、師德修養是教學理念轉變的根本保障，“圖像理解”課程思政基于系統化建設原則，遵循教學活動規律，實施整體性構建，在“創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展的新時代背景下視覺圖像產業的發展趨勢，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、中華優秀傳統文化、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

教學準備環節的重點是專業知識體系、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素養與思政理念、能力、情感的融合與積淀。

課堂教學環節是課程思政開展的主陣地，是思政價值傳遞的核心環節。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]，深化專業技能的培養和課程思政的內涵，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。

課下探索環節的重點是如何開展教學活動的延續，針對專業特點和課程性質，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”以高分遙感衛星圖像技術的應用發展為切入點，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技能和思政育人功效。

結合教學準備、課堂教學、課下探索環節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。

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知識內涵化和專業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，以學生發展為中心，致力于激發學生的內在潛力和學習動力，培養學生敢于質疑的創新精神。突破傳統教學理念、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，課程思政和專業教育相得益彰；“史、時、勢”圖像工程故事融合專業內容是對傳統理論教學內容表達、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，要為社會創造價值。課程教學的本質在于將課程大綱規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，激發學習興趣和鉆研精神，培養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，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表；部分學生還到校外培養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，在學習評價環節、后續追蹤環節，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》課程構建了專業與思政雙評價機制，促進課程內涵式、發展型建設。

一方面，“雙評價”體現在內容上。也就是說，既要評價專業知識的學習程度，也要評價課程思政的育人效果。專業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，促進課程動態優化，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理論性、行業實踐性、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，并構建了專業與思政雙評價機制，力求課程思政“落地生根”，迸發出育人活力。

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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工程優勢學科創新平臺，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、電力行業卓越工程師培養校企聯盟發起單位，入選國家“111計劃”、教育部卓越工程師教育培養計劃、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、國家創新人才培養示范基地。