蔡利梅中國礦業(yè)大學信息與電氣工程學院　江蘇徐州　221116

依托科研項目的圖像工程課程群建設探索

蔡利梅
中國礦業(yè)大學信息與電氣工程學院江蘇徐州221116

目前，課程群建設大都以知識點的梳理與整合為目標，缺乏清晰的知識主線與著力點。針對這個問題，本文探討了依托科研項目的圖像工程課程群建設思路，依據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)目標，精選工程項目，分解項目的關鍵技術，并與課程的知識點相對應，相互聯(lián)系成“整體：分解：系統(tǒng)”的學習模式，增強學生對知識的綜合性、系統(tǒng)化理解，能更好地培養(yǎng)學生的專業(yè)知識綜合應用能力。

科研項目；圖像工程；課程群建設

高校專業(yè)課程銜接是構建現(xiàn)代高等教育體系的核心問題，其實質是高校專業(yè)課程的組織與安排問題，精確的定位課程群的結構，使教學更具針對性和系統(tǒng)性。最終實現(xiàn)教和學的目標一致是建設課程群的關鍵。[1]

圖像工程是一門系統(tǒng)地研究運用各種圖像理論、技術和設備的綜合應用學科，包括圖像處理、圖像分析和圖像理解三個層次。由于其廣泛地應用，圖像工程的相關技術是現(xiàn)代信息處理技術的研究熱點，各大學相關專業(yè)都開設了相關課程。目前，我校在圖像工程方面開設的課程有“圖像處理”“圖像通信”“模式識別”“計算機圖形學”，這些課程實際上都是圖像工程技術中的不同方面，彼此之間具有密切相關、相承、滲透、互補的關系，如圖1所示。如何很好地處理各課程之間的關系，最大限度地理解掌握圖像工程學科的相應知識，培養(yǎng)具有創(chuàng)新性圖像工程人才是目前教學中一個重要的問題。

圖1　課程之間相關性示意圖

目前，教學中的知識點相對獨立，缺乏清晰的知識主線與著力點，學生在學習的過程中，難以形成系統(tǒng)化的概念，缺乏綜合性地理解，對知識應用的靈活性不高，不利于學生的學習和發(fā)展。如圖像工程系列課程，在“圖像處理”課程中學習到諸多處理算法，“模式識別”課程中學習各種識別算法。然而，這些具體算法彼此之間有什么樣的銜接關系，在實際問題中如何應用，僅僅通過課程的學習很難形成清晰的概念。

本文結合中國礦業(yè)大學信息工程專業(yè)特色，探討圖像工程課程群建設，依托科研項目，通過分解項目的關鍵技術，將課程群的教學目標層層剖析，融合課程內容，使教學內容系統(tǒng)化、整體化、層次化、動態(tài)化、發(fā)展化，避免出現(xiàn)孤島式的知識點，促進學生對圖像工程技術的綜合理解，培養(yǎng)學生工程系統(tǒng)性、綜合性的應用能力。

1　圖像工程課程群建設思路

科研項目，尤其是具體的工程項目，往往是一個綜合性的課題，涉及方方面面的知識點。將科研項目與教學相結合，通過分析系統(tǒng)需求，分解系統(tǒng)的關鍵技術，與課程的知識點相結合，相互聯(lián)系成“整體：分解：系統(tǒng)”的學習模式，有利于學生把握系統(tǒng)整體與局部之間的相互關系，增強學生對知識的綜合性、系統(tǒng)化理解，能更好地培養(yǎng)工程技術人才。

中國礦業(yè)大學以礦業(yè)為特色，所從事的科研項目多數(shù)與礦業(yè)相關，“煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)”是目前煤礦為保證安全生產而普遍裝備的安全監(jiān)測系統(tǒng)之一，“智能視頻監(jiān)控”正處于發(fā)展之中，構建一個完善的“煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)”，涉及圖像工程系列課程。因此，依托科研項目“煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)”實現(xiàn)圖像工程課程群建設，實現(xiàn)知識點的分解與課程體系、內容的優(yōu)化。

2　圖像工程課程群建設方法

2.1項目技術分解與課程群知識點對應

通過分析，一個完善的“煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)”技術需求主要包括四個方面：巷道三維可視化模型建立、圖像獲取與顯示、圖像傳輸、異?，F(xiàn)象自動檢測識別，關鍵技術所涉及的核心理論分別隸屬圖像工程課程群不同科目，可以通過該系統(tǒng)將課程群知識點進行有效梳理與鏈接。該項目與課程的關系如表1所示。

表1　項目與課程關系表

圖像傳輸井上下各生產現(xiàn)場圖像的壓縮、有線/無線傳輸面向信源的視頻壓縮技術　圖像處理面向信道的壓縮技術、傳輸技術及通信系統(tǒng)圖像通信異?，F(xiàn)象自動檢測識別對違規(guī)操作、設備異常、重點監(jiān)控區(qū)及煙火水等異?，F(xiàn)象的檢測與識別智能視頻技術　圖像處理特征提取與選擇、分類器設計與識別　模式識別

在課程初始，通過教師的講解，介紹項目所需技術，對其進行知識點分解。根據(jù)分解的具體知識點，統(tǒng)一編寫各門課程教學大綱，協(xié)調各課程的教學內容，注重知識點的邏輯順序，避免知識點的重復或割裂。

2.2項目技術與課程內容

在課程學習中，將“煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)”項目所需技術，與課程內容相對應。在學習基礎理論的基礎上，將項目中技術的應用作為實例、擴展及任務，加深學生對基礎知識的掌握，擴展理解，進一步作為課后任務，方便采用驅動式教學。

知識點與其在項目中應用的對應，完成“整體：分解”學習，同時有兩項作用：一是建立清晰的知識主線，具體的知識點及其應用相聯(lián)系增強學生對知識的理解；二是建立系統(tǒng)化思維，使學生了解工程項目的整體結構。

在表2中，以圖像處理、模式識別為例，列舉課程部分教學內容與相關技術在項目中應用的對應及教學方式。

表2　課程教學內容與項目關鍵技術的對應

2.3遞進學習與教學內容系統(tǒng)化

在各課程中，對每個知識點原理進行學習，并對各基礎算法進行仿真練習，扎實掌握基本知識；了解項目中實際需求技術，并設計具體程序；在“圖像通信”“模式識別”課程的后期學習中，重新梳理所依托工程項目的結構以及各課程知識點在工程項目中的作用。通過程度遞進，實現(xiàn)了“分解：系統(tǒng)”學習，由對局部的理解綜合成對整體的把握。

從項目知識點分解到課程群最終實現(xiàn)的系統(tǒng)學習，整個過程構成“整體：分解：系統(tǒng)”的學習模式。

2.4教學模式

隨著知識點的層次化分解，教師和學生對教和學的參與程度也在變化。對于項目系統(tǒng)需求分析，教師占主導地位；對知識點的技術原理學習，學生參與程度加大；而對于算法仿真，則由學生占主導地位；具體程序開發(fā)可以作為課程后綜合實驗內容，由學生為主、教師為輔完成。采用這種教學模式，可以在保證知識學習的基礎上，增加學生學習的主動性，提高教學效果，鍛煉學生解決工程問題的能力。

3　課程群教學實施平臺建設

3.1教學團隊建設

由于課程群承載著相關專業(yè)培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，協(xié)調著課程之間的關系，建立一支團結互助的教學團隊至關重要。因此，依托科研項目課程群建設的教學團隊應由具備豐富的科研開發(fā)經(jīng)驗相關教師構成，并在發(fā)展中不斷優(yōu)化團隊結構，以德高望重的教師為帶頭人，通過學術交流，用課程群建設成果影響、帶動團隊，乃至整個專業(yè)群，增強團隊的輻射影響力。[2]

3.2實驗平臺建設

依托科研項目的圖像工程課程群建設注重實踐能力、工程能力的培養(yǎng)，實驗平臺建設十分重要。根據(jù)課程群課程特點，建設了基于軟件編程和硬件環(huán)境的實驗平臺，軟件編程采用Matlab或VS進行；硬件環(huán)境采用TMS320C54系列DSP實驗裝置進行；可以實現(xiàn)基礎仿真、綜合練習以及項目模擬設計等不同層次的實驗，根據(jù)學習階段以及學生的愛好和特長進行針對性訓練。

4　結束語

課程群建設是課程建設的高級階段，直接關系到相關專業(yè)的教學質量，關系到專業(yè)人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。依托科研項目的圖像工程課程群的建設，實現(xiàn)了科研項目相關關鍵技術與教學知識點的有效整合，具有清晰的知識主線與著力點，強調在教與學的過程中學生解決問題的參與性，使學生獲得促進其全面發(fā)展的整體化、系統(tǒng)化的專業(yè)知識綜合應用能力。該課程群建設思路也可為不同的專業(yè)課改提供參考方向。

[1] 付八軍，馮曉玲.高校課程群建設:熱潮還是趨勢[J].江蘇高教，2007(4):63-65.

[2] 龍春陽.課程群建設:高校課程教學改革的路徑選擇[J].現(xiàn)代教育科學，2010(2):139-141.

[3] 王者輝，孫紅，董建.論互動平臺的建設與完善對精品課程群建設質量的影響[J].中國電力教育，2013(7):83-84.

[4] 朱振林，課程群建設斷想[J].高教研究與評估，2011(5):93-94.

[5] 王健海，王精明.課程群建設的質量機能展開法研究[J].計算機教育，2012(2):9-12.

Research on Image Engineering Course Group Construction Based on Scientific Projects

Cai Limei
School of Information and Electrical Engineering， Xuzhou 221116， China

Currently， the curriculum group constructionsmainly aim at adjusting teaching content， the knowledgemain line is not clear. In this paper， the idea of image engineering course group construction based on scientific projects was presented. Themain thought is to help students to understand knowledge systematically and synthetically by analyzing project technical requirements， combining key technologies with course knowledge and forming “whole:parts:system” learningmodel.

scientific project； image engineering； course group construction

2014-12-25

蔡利梅，博士，副教授。

江蘇省高等教育教改立項研究課題“圍繞創(chuàng)新人才培養(yǎng)，深化電子信息類專業(yè)信號處理課程群的建設與改革”(編號：2011JSJG273)資助；中國礦業(yè)大學信電學院卓越工程師計劃教學改革項目“圖像工程課程群建設與創(chuàng)新性人才培養(yǎng)”資助。