計算機視覺在科研訓練計劃中作用
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【摘要】隨著我國高等教育改革進程的不斷加快，大學生科研訓練計劃開始逐漸實施并迅速推廣，對于培養(yǎng)大學創(chuàng)新能力和提升科研素養(yǎng)都發(fā)揮了十分重要的作用。而在現(xiàn)代科技的推動下，計算機視覺技術在諸多行業(yè)領域內(nèi)得到了廣泛應用，在大學生科研訓練計劃中發(fā)揮了十分重要的作用，很多高校也將計算機視覺課程視為一門重要的信息類基礎課程。本文主要對計算機視覺在大學生科研訓練計劃中的具體作用進行分析，并探究相應的策略，以便有效推進計算機視覺在大學生科研訓練計劃中的應用實踐，為大學生科研訓練計劃提供有效的技術支持，提升科研訓練計劃的成效。
【關鍵詞】計算機視覺；大學生；科研訓練計劃；作用；實踐
一、實施大學生科研訓練計劃的重要性
隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，對我國高等教育提出了重要要求，傳統(tǒng)的教育教學模式已經(jīng)難以滿足高校人才培養(yǎng)的需要。長期以來我國大學生在科研訓練方面存在明顯的不足，降低了大學生人才培養(yǎng)能力，而實施大學生科研訓練計劃，對于全面提升大學生的積極性和主動性以及培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識等都具有十分重要的意義。
（一）提升積極性和主動性
隨著我國高等教育的不斷發(fā)展，對學生的培養(yǎng)已經(jīng)從知識型轉(zhuǎn)向素質(zhì)型，培養(yǎng)的重點越來越集中于學生的學習能力、動手能力以及綜合解決問題等方面的能力。通過大學生科研訓練計劃，可以促使學生轉(zhuǎn)變學習理念，使其意識到只有從基礎實踐做起才能更好地開展科研。但從現(xiàn)實來看，很多學生的積極性和主動性較低，尤其是對科研工作存在一定的畏懼，不愿意主動參與到各類科研計劃中。而通過實施大學生科研訓練計劃，可以使得學生充分認識到參加科研訓練的重要性。同時，科研訓練計劃還能夠引導學生從被動學習轉(zhuǎn)向主動探索和自主學習，提升其學習能力、實踐操作能力、查閱文獻資料的能力、研究能力等，不僅開拓學生的視野，還能不斷優(yōu)化知識結構，充分磨煉意志。通過科研訓練計劃，學生可以與導師進行更多交流，以鍛煉個性品質(zhì)，形成嚴謹?shù)难芯繎B(tài)度和工作態(tài)度，在培養(yǎng)大學生積極性和主動性的同時，提升其綜合素質(zhì)。
（二）培養(yǎng)創(chuàng)新意識和能力
傳統(tǒng)模式下，高校在教育教學過程中過于強調(diào)嚴謹認真的態(tài)度，要求學生按部就班學習，過于重視學生的考試分數(shù)，不注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力，因此學生普遍缺乏創(chuàng)新精神。近年來隨著各行業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐的不斷加快，大學生的就業(yè)壓力與日俱增，各行各業(yè)對大學生科研創(chuàng)新能力和動手能力提出了更高水平的要求。加快培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力成為當前高校教育教學的重點，很多高校受到傳統(tǒng)教學理念的影響，在培養(yǎng)和提升大學生創(chuàng)新意識和能力方面存在很多的問題。通過科研訓練計劃使得學生能夠在學習理論知識的同時，直接參與科研活動，通過持續(xù)性的實踐，進而有效提升學生的觀察力和分析問題解決問題的能力，以充分激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，提升其專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，有助于大學生將來更好地就業(yè)創(chuàng)業(yè)，也為其職業(yè)發(fā)展奠定良好的基礎。
（三）加強創(chuàng)新人才培養(yǎng)
一直以來，受到傳統(tǒng)教育教學思維的影響，大部分學校將課堂教學視為大學生教育的重點，在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方面缺乏必要的意識、渠道和能力，因此導致越來越多的大學畢業(yè)生難以滿足企業(yè)發(fā)展對創(chuàng)新人才的需求，使得高校人才培養(yǎng)與企業(yè)崗位人才需求之間存在脫節(jié)，也在很大程度上加大了大學生的就業(yè)問題，不利于高校創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。在雙創(chuàng)背景下，通過開展大學生科研訓練計劃，吸引越來越多的學生參與到各類科研項目中，通過文獻資料查閱、事前準備、科研實施、成果評估等一系列環(huán)節(jié)，使得學生對學習和科研有了新的認知，進而有效提升高校對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)能力，更好地滿足各行業(yè)發(fā)展對人才的需求。
二、計算機視覺在大學生科研訓練計劃中的作用
計算機視覺的應用范圍很廣，比如數(shù)字圖像處理、移動機器人導航、人機交互、工業(yè)診斷、圖像檢索以及虛擬現(xiàn)實等，均是借助成像系統(tǒng)代替視覺器官作為輸入敏感手段，借助計算機完成處理和解釋工作。進而使其像人一樣能夠通過視覺觀察并理解世界，因此具有自主適應環(huán)境方面的能力。在大學生科研訓練計劃中，計算機視覺有著良好應用，發(fā)揮了重要作用。
（一）計算機視覺訓練項目現(xiàn)狀
從本質(zhì)上講，計算式視覺是利用機器感知環(huán)境，人們借助計算對目標進行識別、跟蹤和測量，并對其進行有效處理，進而使其更好代替人眼進行觀察。目前計算機視覺已經(jīng)發(fā)展成為一門重要學科，組件大學生在相關領域訓練，研究其相關理論和技術，構建完善的人工智能系統(tǒng)，使學生更加有效地進行科學感知。計算機視覺涉及諸多內(nèi)容，綜性較強，具體來說其特點主要是：第一，內(nèi)容廣泛，且理論較為抽象，學生理解的難度較大，需要學生花費較多的時間，并經(jīng)過多次訓練之后才能逐漸了解和掌握相關的內(nèi)容。同時，在現(xiàn)代化信息技術發(fā)展的推動下，計算機視覺課程內(nèi)容持續(xù)擴大，因此學習內(nèi)容在快速更新，對學生的學習和掌握能力提出了更大的挑戰(zhàn)。第二，計算機視覺課程與各學科都具有十分緊密的聯(lián)系，各學科在教育教學和發(fā)展過程中都可能用到計算機視覺相關內(nèi)容，這也在很大程度上加大了學生學習的難度。第三，計算機視覺具有較強的實踐性，其內(nèi)容來自不同的專業(yè)和領域，因此學生需要在具備專業(yè)綜合能力的基礎上才能進行相應的操作和實踐，并根據(jù)內(nèi)容的不斷變化進行持續(xù)性的實踐，以此提升大學生對計算機視覺及其應用的掌握能力。
（二）計算機視覺是大學生基礎課程的主要交叉點
隨著各行各業(yè)發(fā)展對專業(yè)人才的需求不斷提升，強化大學生基礎課程教學是提升大學生專業(yè)能力和綜合素質(zhì)的關鍵性舉措，尤其是在新工科背景下，對大學生基礎課程學習和教學提出了新要求。從現(xiàn)實情況來看，計算機視覺基礎內(nèi)容和實踐應用涉及到諸多專業(yè)和領域，是計算機研究領域中一門綜合性的前沿交叉學科，可以與不同專業(yè)課程進行有效的連接，使其成為多學科學習的交叉點，目前計算機視覺已經(jīng)成為大學生基礎課程的重要內(nèi)容，它有助于將不同專業(yè)的基礎課程內(nèi)容進行緊密相連，以提升學習效果和對各專業(yè)知識的掌握及應用能力。
（三）計算機視覺是大學生深入人工智能的奠基石
在現(xiàn)代化信息技術發(fā)展的推動下，人工智能在各領域都得到了廣泛應用，各行業(yè)的發(fā)展也因此實現(xiàn)了數(shù)據(jù)化、智能化和信息化。人工智能成為新一輪科技革命的代表，成為新工科教學的重要內(nèi)容，提升大學生在人工智能方面學習和應用能力，可以有效強化其綜合實踐能力，是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要基礎。計算機視覺使得人們借助計算機對目標進行識別、跟蹤和測量，并對其進行有效處理，進而在處理和觀察方面替代了人的作用，因此成為人工智能發(fā)展的重要基礎。隨著新技術的不斷推進，計算機視覺所涵蓋及應用的范圍不斷拓寬，進而推動了人工智能的快速發(fā)展。在大學生科研訓練計劃中應用計算機視覺可以為大學生的人工智能學習和實踐提供有效幫助，使其能夠?qū)⑷斯ぶ悄艹浞謶玫娇蒲杏柧氂媱澋母鱾€環(huán)節(jié)，提升科研訓練項目組成員的人工智能研究能力，以更好地培養(yǎng)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
（四）計算機視覺是大學生科技類競賽的重要方向
隨著高等教育的不斷發(fā)展，尤其是在新工科教學理念的推動下，高校越來越重視通過科技競賽提升對學生的實踐教學效果，科技競賽也逐漸成為學生學以致用和提升科技創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)?？萍几傎愂菍τ嬎銠C等信息技術的有效應用，而計算機視覺實現(xiàn)了對各學科的綜合，代表了現(xiàn)代計算機技術的前沿和發(fā)展方向。CCF大數(shù)據(jù)與計算智能大賽是由中國計算機學會主辦的大數(shù)據(jù)及人工智能領域算法挑戰(zhàn)及應用創(chuàng)新大型賽事，主要包括算法賽和方案賽兩類，涉及OCR、人臉識別、自動駕駛、醫(yī)學影像、姿態(tài)識別、實例分割等領域?；谟嬎銠C視覺項目的科研訓練項目，使得大學生在計算機視覺應用方面有廣闊發(fā)展空間，對于科技型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)發(fā)揮了重要作用。
三、計算機視覺在大學生科研訓練計劃中的實踐應用策略
如前所述，計算機視覺以其諸多優(yōu)勢和特點在大學生科研訓練計劃中得到了廣泛應用并發(fā)揮了重要作用，如何強化計算機視覺的應用成為當前應該考慮的重要問題。因此，通過結合團隊多年實踐經(jīng)驗，結合現(xiàn)代計算機視覺特點及大學生科研訓練計劃的需求，強化計算機視覺在大學生科研訓練計劃中的實踐和應用，總結歸納出如下策略。
（一）樹立多層次訓練目標
高校是各學科專業(yè)人才培養(yǎng)基地，在新工科教學中，高校所開設的專業(yè)不斷增多，對專業(yè)的細分程度進一步強化，學生所學習的專業(yè)知識和涉足的領域不斷增多。一直以來，我國高校在人才培養(yǎng)目標方面都相對籠統(tǒng)，各專業(yè)缺乏明確的、特色的人才培養(yǎng)計劃和目標，因此導致其在人才培養(yǎng)質(zhì)量方面難以得到有效提升。由于不同專業(yè)學生在學習能力、專業(yè)基礎、綜合素質(zhì)以及職業(yè)發(fā)展等方面存在較大的差異性，所以必須充分尊重學生的個性特點，堅持從學生的主體地位出發(fā)，在推進計算機視覺應用在大學生科研訓練計劃中也要樹立多層次的訓練目標，充分鼓勵學生養(yǎng)成發(fā)散性思維、創(chuàng)新性思維。在具體實施過程中，使得學生可以在科研訓練計劃的不同階段、不同環(huán)節(jié)、不同內(nèi)容中科學應用計算機視覺，而不能設定統(tǒng)一的應用標準和訓練目標，以充分滿足不同專業(yè)領域和不同興趣愛好學生在科研訓練計劃中的需求，使得各專業(yè)學科的學生都能夠?qū)⒂嬎銠C視覺與其自身專業(yè)進行有效融合。在這一過程中，科研訓練計劃導師要加強對學生的引導，通過與學生進行密切的溝通交流，根據(jù)學生的基礎能力、專業(yè)領域、性格特點及愛好為其制定差異化的科研訓練目標，并根據(jù)大學生科研訓練計劃的實施對大學生的日常學習、訓練能力進行分層，及時調(diào)整科研訓練目標，其目的主要是充分發(fā)揮學生自身的優(yōu)勢，以更好地推進計算機視覺在大學生科研訓練計劃中的實踐應用。
（二）提供便利的實驗條件
大學生科研訓練計劃的參與主體是本科生，但由于其課程任務較多，訓練的時間相對較少，同時很多高校由于計算機設備不足或者設備相對落后，因此使得學生在計算機視覺應用方面面臨來自時間和設備上的阻礙。因此，學校要為大學生科研訓練計劃提供便利的實驗條件，以確保學生能在有限的時間內(nèi)提升對計算機視覺應用的效果。
（三）選取合適的工程場景
計算機視覺尋求人類視覺系統(tǒng)能夠完成的自動化任務，其任務包括獲取、處理、分析和理解數(shù)字信號的方法及處理現(xiàn)實世界中提取高維數(shù)據(jù)，因此計算機視覺在應用過程中需要以特定場景為基礎。
（四）設計健全的訓練機制
大學生科研訓練計劃是高校在新工科背景下強化對學生實踐能力、科技創(chuàng)新能力進行培育的關鍵，而計算機視覺的應用對大學生科研訓練計劃的實施提供了更為廣闊的空間。但科研訓練計劃涉及諸多層面的內(nèi)容，是高校教育教學過程中一項十分復雜的工程，必須要有相應的訓練機制作為保障，但從現(xiàn)實情況來看，很多高校在開展大學生科研訓練計劃過程中，還沒有制定專門的訓練機制，導致大學生科研訓練計劃具有盲目性和隨意性，降低了科研訓練的效果。所以，高校要充分結合不同專業(yè)學生科研訓練計劃的要求，設計和實施完善的訓練機制，制定訓練方案。
（五）探索有效的考核標準
一直以來，高校在對大學生科研項目計劃考核過程中，往往過于重視考核結果而忽視了作品本身所蘊含的科技創(chuàng)新精神及科技手段等因素，導致考核標準不科學，降低了大學生的參與積極性，不利于推進大學生科研項目計劃。要想強化計算機視覺在大學生科研訓練計劃中的應用，必須要探索有效的考核標準。首先，要明確考核內(nèi)容，將大學生科研訓練計劃本身的創(chuàng)意、科研項目所帶來的實際價值、對計算機視覺的應用程度、科研項目的成果、項目團隊合作力等都視為重要的考核內(nèi)容，以確?？己说娜嫘院屯暾?。同時，要完善考核方式，摒棄單純以裁判導師打分的考核方式，而是要通過大學生自我打分、項目指導教師打分、評委打分等方式，還要引入外部相關企業(yè)進行打分，在加權基礎上得出大學生科研項目考核結果，以確保考核結果的客觀性和科學性。最后，要強化對考核結果的應用，在完成考核之后，高?？梢愿鶕?jù)考核結果鼓勵大學生在研究生領域繼續(xù)深入計算機視覺領域的研究。
（六）加快推進指導教師隊伍建設
不管是計算機視覺技術還是大學生科研訓練計劃，其在實施過程中都對大學生的專業(yè)素質(zhì)、學習能力等提出了重要挑戰(zhàn)，單純依賴學生自己難以順利實施大學生科研訓練計劃，而強化指導教師隊伍建設成為關鍵舉措。當前很多高校在計算機視覺應用于大學生科研訓練計劃方面還缺乏專業(yè)化的師資團隊。
五、總結
大學生科研訓練計劃為大學生培養(yǎng)提供廣闊的科研創(chuàng)新平臺，有助于培養(yǎng)和提升學生動手能力、創(chuàng)新能力、解決實際問題等方面的能力，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W研究態(tài)度及團隊合作精神。隨著新工科教育的不斷發(fā)展，計算機視覺對各學科及教學工作的開展都產(chǎn)生了重要影響，成為各專業(yè)學生必須要掌握的重要技能。從當前的情況來看，計算機視覺在大學生科研訓練計劃中起著重要的作用，其應用范圍也越來越廣，高校應該充分結合計算機視覺及各專業(yè)學生的需要，開展相應的科研訓練計算。因此本研究提出，高校要采取諸如梳理多層次訓練目標、提供便利的實驗條件、選取合適的工程場景、設計健全的訓練機制、探索有效的考核標準、強化指導教師隊伍建設等措施，強化計算機視覺在大學生科研訓練計劃中的作用，進一步拓寬計算機視覺的應用空間，以借助大學生科研訓練計劃更好地激發(fā)學生科研興趣和創(chuàng)新精神，為社會發(fā)展培育出更多創(chuàng)新型、高素質(zhì)人才。
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作者:李臘全 鄭申海 單位:重慶郵電大學
