計算機視覺在科研訓(xùn)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(xué)生科研訓(xùn)練計劃開始逐漸實施并迅速推廣，對于培養(yǎng)大學(xué)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(shù)在諸多行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，在大學(xué)生科研訓(xùn)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(chǔ)課程。本文主要對計算機視覺在大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃中的具體作用進行分析，并探究相應(yīng)的策略，以便有效推進計算機視覺在大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃中的應(yīng)用實踐，為大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃提供有效的技術(shù)支持，提升科研訓(xùn)練計劃的成效。

【關(guān)鍵詞】計算機視覺；大學(xué)生；科研訓(xùn)練計劃；作用；實踐

一、實施大學(xué)生科研訓(xùn)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(xué)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(xué)生在科研訓(xùn)練方面存在明顯的不足，降低了大學(xué)生人才培養(yǎng)能力，而實施大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃，對于全面提升大學(xué)生的積極性和主動性以及培養(yǎng)學(xué)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(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手能力以及綜合解決問題等方面的能力。通過大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃，可以促使學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)理念，使其意識到只有從基礎(chǔ)實踐做起才能更好地開展科研。但從現(xiàn)實來看，很多學(xué)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(xué)生科研訓(xùn)練計劃，可以使得學(xué)生充分認(rèn)識到參加科研訓(xùn)練的重要性。同時，科研訓(xùn)練計劃還能夠引導(dǎo)學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動探索和自主學(xué)習(xí)，提升其學(xué)習(xí)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(xué)生的視野，還能不斷優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，充分磨煉意志。通過科研訓(xùn)練計劃，學(xué)生可以與導(dǎo)師進行更多交流，以鍛煉個性品質(zhì)，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度和工作態(tài)度，在培養(yǎng)大學(xué)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(xué)過程中過于強調(diào)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，要求學(xué)生按部就班學(xué)習(xí)，過于重視學(xué)生的考試分?jǐn)?shù)，不注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，因此學(xué)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(xué)生的就業(yè)壓力與日俱增，各行各業(yè)對大學(xué)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(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力成為當(dāng)前高校教育教學(xué)的重點，很多高校受到傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響，在培養(yǎng)和提升大學(xué)生創(chuàng)新意識和能力方面存在很多的問題。通過科研訓(xùn)練計劃使得學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)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(xué)生的觀察力和分析問題解決問題的能力，以充分激發(fā)學(xué)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(xué)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(chǔ)。

（三）加強創(chuàng)新人才培養(yǎng)

一直以來，受到傳統(tǒng)教育教學(xué)思維的影響，大部分學(xué)校將課堂教學(xué)視為大學(xué)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(dǎo)致越來越多的大學(xué)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(xué)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(xué)生科研訓(xùn)練計劃，吸引越來越多的學(xué)生參與到各類科研項目中，通過文獻資料查閱、事前準(zhǔn)備、科研實施、成果評估等一系列環(huán)節(jié)，使得學(xué)生對學(xué)習(xí)和科研有了新的認(rèn)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(xué)生科研訓(xùn)練計劃中的作用

計算機視覺的應(yīng)用范圍很廣，比如數(shù)字圖像處理、移動機器人導(dǎo)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(yīng)環(huán)境方面的能力。在大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃中，計算機視覺有著良好應(yīng)用，發(fā)揮了重要作用。

（一）計算機視覺訓(xùn)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(biāo)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(xué)科，組件大學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域訓(xùn)練，研究其相關(guān)理論和技術(shù)，構(gòu)建完善的人工智能系統(tǒng)，使學(xué)生更加有效地進行科學(xué)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(xué)生理解的難度較大，需要學(xué)生花費較多的時間，并經(jīng)過多次訓(xùn)練之后才能逐漸了解和掌握相關(guān)的內(nèi)容。同時，在現(xiàn)代化信息技術(shù)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(xué)習(xí)內(nèi)容在快速更新，對學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)科都具有十分緊密的聯(lián)系，各學(xué)科在教育教學(xué)和發(fā)展過程中都可能用到計算機視覺相關(guān)內(nèi)容，這也在很大程度上加大了學(xué)生學(xué)習(xí)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(lǐng)域，因此學(xué)生需要在具備專業(yè)綜合能力的基礎(chǔ)上才能進行相應(yīng)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(xué)生對計算機視覺及其應(yīng)用的掌握能力。

（二）計算機視覺是大學(xué)生基礎(chǔ)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(xué)生基礎(chǔ)課程教學(xué)是提升大學(xué)生專業(yè)能力和綜合素質(zhì)的關(guān)鍵性舉措，尤其是在新工科背景下，對大學(xué)生基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)和教學(xué)提出了新要求。從現(xiàn)實情況來看，計算機視覺基礎(chǔ)內(nèi)容和實踐應(yīng)用涉及到諸多專業(yè)和領(lǐng)域，是計算機研究領(lǐng)域中一門綜合性的前沿交叉學(xué)科，可以與不同專業(yè)課程進行有效的連接，使其成為多學(xué)科學(xué)習(xí)的交叉點，目前計算機視覺已經(jīng)成為大學(xué)生基礎(chǔ)課程的重要內(nèi)容，它有助于將不同專業(yè)的基礎(chǔ)課程內(nèi)容進行緊密相連，以提升學(xué)習(xí)效果和對各專業(yè)知識的掌握及應(yīng)用能力。

（三）計算機視覺是大學(xué)生深入人工智能的奠基石

在現(xiàn)代化信息技術(shù)發(fā)展的推動下，人工智能在各領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)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(xué)的重要內(nèi)容，提升大學(xué)生在人工智能方面學(xué)習(xí)和應(yīng)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(chǔ)。計算機視覺使得人們借助計算機對目標(biāo)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(chǔ)。隨著新技術(shù)的不斷推進，計算機視覺所涵蓋及應(yīng)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(xué)生科研訓(xùn)練計劃中應(yīng)用計算機視覺可以為大學(xué)生的人工智能學(xué)習(xí)和實踐提供有效幫助，使其能夠?qū)⑷斯ぶ悄艹浞謶?yīng)用到科研訓(xùn)練計劃的各個環(huán)節(jié)，提升科研訓(xùn)練項目組成員的人工智能研究能力，以更好地培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

（四）計算機視覺是大學(xué)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(xué)理念的推動下，高校越來越重視通過科技競賽提升對學(xué)生的實踐教學(xué)效果，科技競賽也逐漸成為學(xué)生學(xué)以致用和提升科技創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)。科技競賽是對計算機等信息技術(shù)的有效應(yīng)用，而計算機視覺實現(xiàn)了對各學(xué)科的綜合，代表了現(xiàn)代計算機技術(shù)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(xué)會主辦的大數(shù)據(jù)及人工智能領(lǐng)域算法挑戰(zhàn)及應(yīng)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(xué)影像、姿態(tài)識別、實例分割等領(lǐng)域。基于計算機視覺項目的科研訓(xùn)練項目，使得大學(xué)生在計算機視覺應(yīng)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(xué)生科研訓(xùn)練計劃中的實踐應(yīng)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(xué)生科研訓(xùn)練計劃中得到了廣泛應(yīng)用并發(fā)揮了重要作用，如何強化計算機視覺的應(yīng)用成為當(dāng)前應(yīng)該考慮的重要問題。因此，通過結(jié)合團隊多年實踐經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)代計算機視覺特點及大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃的需求，強化計算機視覺在大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃中的實踐和應(yīng)用，總結(jié)歸納出如下策略。

（一）樹立多層次訓(xùn)練目標(biāo)

高校是各學(xué)科專業(yè)人才培養(yǎng)基地，在新工科教學(xué)中，高校所開設(shè)的專業(yè)不斷增多，對專業(yè)的細(xì)分程度進一步強化，學(xué)生所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識和涉足的領(lǐng)域不斷增多。一直以來，我國高校在人才培養(yǎng)目標(biāo)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(biāo)，因此導(dǎo)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(xué)生在學(xué)習(xí)能力、專業(yè)基礎(chǔ)、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(xué)生的個性特點，堅持從學(xué)生的主體地位出發(fā)，在推進計算機視覺應(yīng)用在大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃中也要樹立多層次的訓(xùn)練目標(biāo)，充分鼓勵學(xué)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(xué)生可以在科研訓(xùn)練計劃的不同階段、不同環(huán)節(jié)、不同內(nèi)容中科學(xué)應(yīng)用計算機視覺，而不能設(shè)定統(tǒng)一的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和訓(xùn)練目標(biāo)，以充分滿足不同專業(yè)領(lǐng)域和不同興趣愛好學(xué)生在科研訓(xùn)練計劃中的需求，使得各專業(yè)學(xué)科的學(xué)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(xùn)練計劃導(dǎo)師要加強對學(xué)生的引導(dǎo)，通過與學(xué)生進行密切的溝通交流，根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)能力、專業(yè)領(lǐng)域、性格特點及愛好為其制定差異化的科研訓(xùn)練目標(biāo)，并根據(jù)大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃的實施對大學(xué)生的日常學(xué)習(xí)、訓(xùn)練能力進行分層，及時調(diào)整科研訓(xùn)練目標(biāo)，其目的主要是充分發(fā)揮學(xué)生自身的優(yōu)勢，以更好地推進計算機視覺在大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃中的實踐應(yīng)用。

（二）提供便利的實驗條件

大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃的參與主體是本科生，但由于其課程任務(wù)較多，訓(xùn)練的時間相對較少，同時很多高校由于計算機設(shè)備不足或者設(shè)備相對落后，因此使得學(xué)生在計算機視覺應(yīng)用方面面臨來自時間和設(shè)備上的阻礙。因此，學(xué)校要為大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃提供便利的實驗條件，以確保學(xué)生能在有限的時間內(nèi)提升對計算機視覺應(yīng)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(wù)，其任務(wù)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(yīng)用過程中需要以特定場景為基礎(chǔ)。

（四）設(shè)計健全的訓(xùn)練機制

大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃是高校在新工科背景下強化對學(xué)生實踐能力、科技創(chuàng)新能力進行培育的關(guān)鍵，而計算機視覺的應(yīng)用對大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃的實施提供了更為廣闊的空間。但科研訓(xùn)練計劃涉及諸多層面的內(nèi)容，是高校教育教學(xué)過程中一項十分復(fù)雜的工程，必須要有相應(yīng)的訓(xùn)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(xué)生科研訓(xùn)練計劃過程中，還沒有制定專門的訓(xùn)練機制，導(dǎo)致大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃具有盲目性和隨意性，降低了科研訓(xùn)練的效果。所以，高校要充分結(jié)合不同專業(yè)學(xué)生科研訓(xùn)練計劃的要求，設(shè)計和實施完善的訓(xùn)練機制，制定訓(xùn)練方案。

（五）探索有效的考核標(biāo)準(zhǔn)

一直以來，高校在對大學(xué)生科研項目計劃考核過程中，往往過于重視考核結(jié)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(dǎo)致考核標(biāo)準(zhǔn)不科學(xué)，降低了大學(xué)生的參與積極性，不利于推進大學(xué)生科研項目計劃。要想強化計算機視覺在大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃中的應(yīng)用，必須要探索有效的考核標(biāo)準(zhǔn)。首先，要明確考核內(nèi)容，將大學(xué)生科研訓(xùn)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(yīng)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浴Ｍ瑫r，要完善考核方式，摒棄單純以裁判導(dǎo)師打分的考核方式，而是要通過大學(xué)生自我打分、項目指導(dǎo)教師打分、評委打分等方式，還要引入外部相關(guān)企業(yè)進行打分，在加權(quán)基礎(chǔ)上得出大學(xué)生科研項目考核結(jié)果，以確保考核結(jié)果的客觀性和科學(xué)性。最后，要強化對考核結(jié)果的應(yīng)用，在完成考核之后，高校可以根據(jù)考核結(jié)果鼓勵大學(xué)生在研究生領(lǐng)域繼續(xù)深入計算機視覺領(lǐng)域的研究。

（六）加快推進指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)

不管是計算機視覺技術(shù)還是大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃，其在實施過程中都對大學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)、學(xué)習(xí)能力等提出了重要挑戰(zhàn)，單純依賴學(xué)生自己難以順利實施大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃，而強化指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)成為關(guān)鍵舉措。當(dāng)前很多高校在計算機視覺應(yīng)用于大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃方面還缺乏專業(yè)化的師資團隊。

五、總結(jié)

大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃為大學(xué)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(xué)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(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)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(xué)科及教學(xué)工作的開展都產(chǎn)生了重要影響，成為各專業(yè)學(xué)生必須要掌握的重要技能。從當(dāng)前的情況來看，計算機視覺在大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃中起著重要的作用，其應(yīng)用范圍也越來越廣，高校應(yīng)該充分結(jié)合計算機視覺及各專業(yè)學(xué)生的需要，開展相應(yīng)的科研訓(xùn)練計算。因此本研究提出，高校要采取諸如梳理多層次訓(xùn)練目標(biāo)、提供便利的實驗條件、選取合適的工程場景、設(shè)計健全的訓(xùn)練機制、探索有效的考核標(biāo)準(zhǔn)、強化指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)等措施，強化計算機視覺在大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃中的作用，進一步拓寬計算機視覺的應(yīng)用空間，以借助大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃更好地激發(fā)學(xué)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(xué)