面向创新能力培养的数字视频处理课程改革

徐琨

摘 要 将创新能力培养作为数字视频处理课程改革的核心内容，结合工程实际，优化了教学内容，构建了多层次的项目体系，将专题讨论和项目设计引入到课程教学和课程考评的各个环节。实践表明，这一探索极大地激发了学生学习的主动性和团队协作精神，促进了创新能力和科研能力的培养。

關键词 创新能力 数字视频处理 项目设计 专题讨论

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.09.043

Exploration on the Reform of Digital Video Processing Course

Oriented to Creative Ability

XU Kun

（School of Information Engineering， Changan University， Xian， Shaanxi 710064）

Abstract The innovation ability as the core content of digital video processing of the curriculum reform， combined with the engineering practice， optimize teaching contents， to build a multi-level system， each link to the Symposium and project design is introduced into the course teaching and course evaluation. Practice has shown that this exploration has greatly stimulated the initiative and team spirit of students' learning， and promoted the training of innovative ability and scientific research ability.

Keywords innovative ability； digital video processing； project design； thematic discussion

研究生教育的核心内容之一是创新人才培养，研究生的课程教学是培养创新人才的基础和前提，关系到研究生的培养质量和创新能力的提高。随着计算机和数字媒体技术的飞速发展，数字视频处理这门课程已成为一门重要的信息类专业研究生的选修课程。该课程内容广泛，理论性和应用性都很强。我校信息工程学院的研究生生源分散，能力和知识水平差距较大，这些为课程的教学带来了许多困难，为面向创新能力培养的教学目标提出了很多挑战。

在实际的教学过程中，不断总结，探索出“分层项目设计+专题讨论+项目评估”的创新能力培养教学模式。本文从课程内容梳理、项目专题设计、多样化课堂教学模式改革和项目评估考核等方面对面向创新能力培养的课程教学模式改革进行总结与思考，希望能对同行提供一些参考。

1 优化教学内容

面向创新能力培养的课程内容一方面要保证基础，为学生开展创新型研究奠定扎实的理论基础。同时，还要创新教学内容，激发学生的兴趣，培养创新意识。数字视处理课程是一门理论性和应用性都极强的课程，以往的课程内容保留了电视机基本原理、MPEG编码标准等传统内容，这些内容相对枯燥，缺乏理论创新空间，难以培养科研创新能力。而且，这些内容也很少被用于学生的日后科学研究中。在进行这些内容的课堂教学中，学生的学习兴趣普遍不高。因此，首先需要梳理课程的知识体系、优化教学内容。

在保证基本理论、方法和算法的基础上，淘汰陈旧的、过渡性的知识点，增加新技术、新方法、前沿领域动态所占的比重，突显内容的学术性和研究性；合理编排教学内容，保证各构成要素具有科学合理的逻辑关系，使教学内容具有结构型和连续性；实现课程内容由浅入深的模块化设计。优化后的课程内容包括两部分：数字图像处理部分和视频处理部分。数字图像处理部分主要包括图像预处理、图像分割、形态学滤波和特征提取与表示。视频处理部分包括视频模型、图像匹配、二维运动估计、目标检测、运动跟踪、视频分割和视频编码等内容。优化后的课程教学内容如图1所示。

图1 数字视频处理课程教学内容

2 分层项目设计与教学

数字视频处理课程实践性强，与实际工程应用密切相关。在多年的教学实践中，我们发现缺乏成就感是学生学习缺乏兴趣的关键因素。只有通过大量的工程项目的设计与实现，才能体会到各种处理方法和技术的作用，感受到知识的力量，激发创新热情。

结合我校研究生生源知识水平和实践能力差距较大的特点，引入分层项目教学模式，开展基于工程实践项目的教学实践。在项目设计环节中，充分利用了研究生的学习特点和课程优势，紧贴课堂内容，构建了由基础项目、应用项目和拓展项目构成的分层项目体系，如图2所示。基础项目包括摄像机标定、基于特征点的图像匹配方法、光流法的运动估计；应用项目包括视频监控系统中的车流统计、闯红灯检测、自动驾驶系统中的行人检测、视觉疲劳检测、手势交互控制；拓展项目包括裂缝自动检测系统中的三维重建、视频检索中的视频分割方法。

图2 分层项目体系

学生依据自身情况在课程开课初期选择项目，自由组合，每组1～2人。在日后的课程学习中，通过查阅有关文献和技术资料，在教师的指导下，完成算法设计，并编程实现，然后撰写项目报告，最后进行项目答辩与讨论。

在此过程中，在教师的不断引导下，学生通过查阅文献资料、设计项目方案、分析实验数据与整理归纳出规律性的结论，最终形成知识。学生主动应用这些知识解释项目研究过程中的现象，解决遇到的问题，不仅掌握了所学知识，而且提高了工程实践的能力和创新能力。endprint

3 开展专题讨论等多种形式的课堂教学方式

在研究生的课堂教学中，教师的主要职责在于培养学生主动获取知识、发现问题、收集资料、分析问题、解决问题以及从事实中得出结论的能力。因此，我们一改以往教师填鸭式的单一课堂教学模式，开展专题讨论、效果展示与引导等多种形式的课堂教学活动，极大地提高了课堂教学的吸引力，激发了学生的学习兴趣和创新欲望。

授课教师一方面针对同学们所选项目，教师首先讲授每个项目涉及的基础知识、理论和常用方法，在此基础上，教师提出若干个问题。学生经过几周课后研究，形成解决方案，制作PPT，并上台进行答辩，并与老师和同学进行讨论，修改补充后形成最终的项目报告。在这一过程中要求每位学生必须阅读至少一篇英文参考文献。

另一方面教师在课堂上播放经典算法示例视频或科研项目成果的演示视频。如自动驾驶系统的前车测距与车道检测、行人检测、手势交互控制等。然后，学生就看到的视频展开讨论，分析需要解决的关键问题和可以采用的关键技术。最后，教师由老师进行点评与总结。建立学生对课程内容本身和教师学术水平的认同感，进一步激发学生的学习兴趣。

4 采用基于项目评估的考评机制

学生考评机制的出发点是促进教育质量的提高，引导学生的学习方向。作为研究生教育中不可或缺的一个重要环节，考评机制不仅有助于良好学风和浓厚学术氛围的形成，而且是改善教学质量、培养创新型人才的有效途径。

数字视频处理这门课程以前主要依据考勤和期末大作业，其中期末大作业包括一篇英文翻译和一篇研究报告。只要按时上课，下载一篇相关论文，使用翻译软件全文翻译，课程学习就算过关。这种考核方式造成学生为考核而学习，难以真实反映学生的创新能力。同时，也制约了学生进行拓展思维和创新性研究。

结合多层项目体系，进行基于项目评估的全面考核。在项目评估过程中，综合考虑小组实验效果、组员在小组内的贡献权重、项目实施过程中的记录、报告等表现。项目评估内容包括以下5个方面：一是项目运行效果。检测项目程序运行的可靠性、准确率、运行时间等；二是答辩效果。检测项目答辩描述的完整性、逻辑性、表现力、语言表达能力等；三是研究论文的写作情况。考核论文撰写的规范性、逻辑性和严谨性。四是创新性。在项目完成中所采用的技术的先进性、灵活性及项目实施中的方法创新、技术创新或知识创新；五是英文阅读能力。英文文献是否是最新研究成果，英文文献的中文翻译是否文笔流畅，专业术语翻译是否合理。

经过两年的教学实践，采用基于项目评估的考评机制客观全面地反映了学生的真实学术水平和创新能力，实现了学生学习知识的主动性内化，充分调动教与学双方在整个课程教学過程中的积极性和主动性。

5 结论

本文从数字视频处理课程的特点出发，对课程的教学内容、教学方式和考核方式进行了深入研究和积极探索。教学实践表明，面向创新能力培养的数字视频处理课程改革探索激发了学生学习的主动性，使学生体会到在实践中探寻知识的乐趣，促进了创新能力的培养，提高了学生的工程实践能力和团队协作精神。

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