融入人工智能創新發展思政的《數字圖像處理》課程教改初探

馬慧敏，焦 俊，時國龍，朱 誠

（安徽農業大學信息與計算機學院，安徽 合肥 230036）

1 背景現狀

目前，世界發達國家為了引領人工智能和機器人的產業發展，以取得和保持人工智能產業鏈的競爭優勢，都在大力發展人工智能。我國政府也提出了“機器換人”、“互聯網+”、《中國制造2025》、供給側改革等一系列政策，以大力推進智能制造業發展。由此可見，在未來幾年我國人工智能相關的產業必將保持高速發展。人工智能是計算機科學的一個分支，包括機器視覺，人臉識別，專家系統，智能控制，機器人學，目標識別，機器翻譯等主要應用方面。

隨著人工智能在人類生活各個領域的不斷滲透，它所帶動的智能技術浪潮正在不斷擴大，并對社會、文化、教育的發展發揮了巨大的作用。教育部關于印發《高等學校人工智能創新行動計劃》指出，全面貫徹黨的十九大精神，以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，貫徹創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念，圍繞科教興國、人才強國、創新驅動發展、軍民融合等戰略實施，加快構建高校新一代人工智能領域人才培養體系和科技創新體系，全面提升高校人工智能領域人才培養、科學研究、社會服務、文化傳承創新、國際交流合作的能力，推動人工智能學科建設、人才培養、理論創新、技術突破和應用示范全方位發展，為我國構筑人工智能發展先發優勢和建設教育強國、科技強國、智能社會提供戰略支撐。其中機器視覺是人工智能的一個重要分支，近幾年人工智能的發展，很大程度是在機器視覺及圖像處理方面的應用突破。作為機器視覺的核心技術基礎——《數字圖像處理》是當下人工智能應用的一門重要的基礎課程。中國工程院院士鄭南寧指出：“中國要成為世界科技創新強國，發展人工智能已成為這一偉大事業的重要基礎。”要發展人工智能，就要在高校里，通過“課程思政”教育，培育出政治站位高，具有創造力和創新精神的人工智能創新發展人才。2016年，在全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記提出：“要用好課堂教學這個主渠道，提升思想政治教育親和力和針對性，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。”因此，高校《數字圖像處理》課程在教學過程中融入人工智能創新發展思政教育的元素和內核，讓學生在掌握專業知識的同時，又啟迪激勵學生堅定理想信念、勇擔時代使命，進而推動人工智能的未來發展，為我國成為世界科技強國添磚加瓦。

2 數字圖像處理思政學情分析

《數字圖像處理》是電子信息類、通信工程類、模式識別類專業重要的必修專業課。隨著計算機技術、電子技術及人工智能的快速發展，數字圖像處理技術已被廣泛應用于機器視覺、模式識別、交通運輸、醫學和軍事等各個領域，且在這些領域發揮著越來越重要的作用。近年來，全國開設《數字圖像處理》課程的院校及專業越來越多。安徽農業大學（以下簡稱“我校”）電子信息類專業、物聯網工程專業、電氣工程專業的教學大綱里都把《數字圖像處理》課程定位為專業核心課程。一直以來，《數字圖像處理》課程是一門理論及實踐性強、應用廣的課程，在人工智能大背景下更突顯出該課程的重要性。該課程在思政教育育人上具有很大的優勢。首先，本課程培養目標是培養學生的科學探索精神、解決實際問題的能力和科研創新能力，有利于實施思政教育。其次，思政教育元素從頭到尾貫穿于課堂教學內容中。通過引導學生了解我國數字圖像處理發展歷史和人工智能發展形勢下的科學研究成果，增強學生的民族自信，塑造學生的人生觀，培養學生的遠大理想和信念；通過實驗操作，培養學生科學、嚴謹的實驗態度；針對本專業特點，引入一些與人工智能相關的實踐項目作為教學案例，通過這些案例的介紹、分析和實施把價值觀引導潛移默化地融入到課堂知識傳授和學生能力培養中。

3 教改建議

3.1 課程項目設計，探索案例或項目教學模式

《數字圖像處理》課程需要以專業理論為基礎，面向真實完整的人工智能機器視覺工程項目設計實踐內容。實踐環節可設置在基礎理論課之后，在案例或項目教學及實踐環節中，引導學生通過課堂理論學習、思考、討論、實驗（包括專題實踐和綜合性實踐）等掌握教學內容，以進一步提高教學質量。在人工智能創新行動下，案例或項目設計要完成對所開課程的覆蓋且具有前瞻性，在已有的實驗項目基礎上完成案例設計，點面結合，讓學生體會到《數字圖像處理》理論體系與具體實踐的關系，讓教師在教學過程中有落腳點來直觀闡述問題。

3.2 改革課堂教學模式，優化教學形式

結合學生的認知水平和專業背景，創設適合的數字圖像處理應用情景導入新課，激發學生的好奇心及主動探索的欲望，營造一個鼓勵學生創新及開放性思考的課堂氛圍。融合人工智能學科前沿知識和高新科技，增大課堂信息量，激發學生的創新精神。加強各學科的相互滲透和交叉融合，拓寬學生的思維空間，有利于學生整體素質的提高和創新及探索能力的培養。

3.3 以案例或項目實踐過程為主線的教學體系建設

在人工智能創新行動下，《數字圖像處理》課程實施案例或項目驅動的教學模式。目前，《數字圖像處理》教學缺乏規范、完整的實踐流程，這是個突出的問題，也是創新能力培養的一個薄弱環節。因此，需要建設相關的實踐教學流程，要建立以標準化項目實施過程為主線的實踐教學流程，目標是使學生能夠在近乎真實的場景下，以行業先進的設計工具、開發環境進行實戰訓練，規范化、系統化培養學生的工程能力。采用基于數字處理圖像理論的教學和基于人工智能機器視覺案例實踐相結合的方式進行本專業《數字圖像處理》實踐類課程的教學。以真實項目為主線來驅動整個教學過程，通過分析和解決實際問題的訓練，培養學生學習本課程的積極主動性，從而做到抽象理論與實際應用的融會貫通。

3.4 改革和優化評價體系，建立完善的創新激勵機制

采用基于《數字圖像處理》理論的教學和基于人工智能機器視覺案例實踐相結合的方式進行本專業《數字圖像處理》實踐類課程的教學過程，對學生的評價也更要重視能力的考查，尤其是創新能力的考查。考試方式可增加撰寫調研報告或論文、參與科研項目等多種形式考核。重點要建立對學生的創新意識、創新能力、創新成果等方面的激勵機制，即對學生的各種創新行為和成果給予正面的激勵和獎勵，如我們現在已經實行的創新學分、學生科研獎勵政策等。

4 結語

綜上所述，在人工智能發展的科技潮流下，高校對相關課程融入人工智能創新發展思政的改革是非常必要的。筆者認為潛移默化地融入人工智能創新發展思政的《數字圖像處理》課程教學改革需重點實現以下幾點：（1）以教材為綱，教學融入人工智能領域數字圖像處理方面的創新案例或項目等因素，采用項目驅動、研究導向或案例教學等手段，實現多位一體的教學模式，有效提高教學質量，以適應現代人工智能發展需要的綜合型、高素質的專業人才的需求。（2）在教學實踐內容上，要求學生既要了解數字圖像處理在人工智能領域的國內外發展趨勢，還要掌握國內外數字圖像處理在人工智能前沿領域的新技術以及先進的理念和方法。案例或項目設計也要以人工智能前沿應用為導向。（3）以應用為綱，采用案例或項目教學、研究型問題驅動等實踐教學，使學生作為主體參與教學，提高學生學習熱情，拓寬學生的思維空間，提高學生整體素質和創新及探索能力。總之，通過在《數字圖像處理》課程融入人工智能創新實踐教學，潛移默化弘揚精益求精的“工匠精神”，激勵廣大青年走技能成才、技能報國之路，對推動科技創新，加快建設世界科技強國具有十分重要的意義。