在《计算机视觉》课程中引入研讨式教学模式

收稿日期：２０１３一０３—３８ 作者简介：陈芳林（１９８３一），男。湖南株洲人，讲师，博士，主要从事模式识别研究。 １１２
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（２）选修学生的专业方向多样，包括：通信与信息工程、系 统工程、模式识别与智能系统、计算机应用与技术、电子科 学与技术等，各专业学生对课程的要求深度不一致，前期 的基础不一致，学生之间采用分组学习更有利于共同提 高。（３）本课程为选修课程，部分学生选修此课程最初的 目的大多是扩展知识面、以了解为主。（４）计算机视觉技 术作为一门起步较晚、发展迅速的技术，历史仅有几十年， 学习它的发展历史和研究方法，对学生将来的科研工作来 讲有引导、促进的意义。 计算机视觉技术应用广泛、算法原理涉及面广：涉及 到概率与数理统计、信号与系统、图像等基础知识。《计算 机视觉》是一门重要的控制类、电子类及计算机类专业研 究生的选修课程，它内容广泛、综合性强，对研讨能力的培 养显得非常关键。
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讨，互相补充、互相提高。
马尔可夫性指的是一个随机变量序列按时间先后关 系依次排开时，第Ｎ＋１时刻的分布特性，与Ｎ时刻以前的 随机变量的取值无关。为了更直观的理解马尔科夫性，笔 者仍然拿庄稼地打比方，如果任何一块地里种的庄稼的种 类仅仅与它邻近的地里种的庄稼的种类有关，与其它地方 的庄稼的种类无关，这种性质就是马尔科夫性。 符合上述两个特征，那么这些地里种的庄稼的集合， 就是一个马尔可夫随机场。通过案例式教学，笔者发现可 以加深加快学生对课程内容的理解，提高教师讲解环节的 效率。
进入２ｌ世纪，创新型人才的培养成为各国政府和高等 教育界关注的一个焦点。世界各国的研究型大学的共同 特点是在研究生教育阶段致力于培养富有创新意识和能 力的高级人才…。研讨式教学是培养研究生创新精神、科 研能力的有效途径。本文首先对研讨式教学进行了概念 界定以及理论阐述，进而结合《计算机视觉》课程的特点， 论述了一种新的研讨式教学模式，从整个课程准备到每堂 课的具体设计，从教师授课安排到学生小组讨论计划，详 细阐述了本模式的整个过程，期望通过本模式的应用达到 对学生科研能力的培养，包括查阅文献、提出问题、创新思 想、小组讨论、论文撰写、汇报工作等。
一研讨式教学的内涵
所谓研讨式教学，就是学生选定课题，教师指导研究， 教学活动以课题研究为主线，通过教研结合的方式提高学 生理论水平和教育、教学、教研能力的一种教学形式拉Ｊ。 教学中运用研讨法，可以调动学生积极思考、参与教学的 主动性，加深对某些重点、热点问题的理解和把握，增强对 前沿知识的兴趣，提高学生研究问题、解决问题的能力。 研讨式课程在课堂上几乎完全以学生讲解和学生之 间提问、讨论为主，教师只起一个辅助作用，或者说是“课 程秘书”的作用。在西方大学教学中，ｓｅｍｉｎａｒ是一种拓展 和深化教学的利器，教学改革的媒介，素质教育的实验 平台。 我国大学研讨式教学方法借鉴了国外Ｓｅｍｉｎａｒ教学方 式经验。Ｓｅｍｉｎａｒ最早发源于１８世纪的德国大学之中，这
教学具有三个特点：（１）协作（学生与学生之间的关系）； （２）新（研究工作能够产生部分或完全新的知识或见解）； （３）分享（研讨的结果或要点可以传播）。
二《计算机视觉》课程的特点
＜计算机视觉》是《数字图像处理》和《模式识别》等课 程的后续课程。该课程重点在于图像或者图像序列的分 析理解。课程知识在机器人导航、侦查、测绘、测量、精密加 工和目标跟踪等多个领域都有广泛的应用＂１。近年来基 于视觉信息的控制反馈也开始受到广泛关注。国内高校 一般都为相关专业研究生开设了此门课程。 ＜计算机视觉》课程有四个特点一。：（Ｉ）计算机视觉技 术日益更新和丰富，教师很难将它已取得的所有成就系统 地传授给学生的同时还能全面涉及当前所有发展热点。
３．课程讲解——案例教学
案例教学已经成功地应用于数学、计算机科学等领域 的教学。通过案例，学生可以很快地掌握相应的概念、算 法的步骤等，从而提高教师讲解部分的效率。例如，在讲 解马尔科夫随机场时，笔者通过案例式教学，将马尔科夫 随机场用一个生活中的例子来向学生解释。首先，将马儿 可夫随机场分解成两个重要的概念，分别是随机场与马尔 科夫性。然后将它们对应到例子中，帮助学生理解。 随机场包含两个要素：位置（ｓｉｔｅ），相空间（ｐｈａｓｅ ｓｐａｃｅ）。当给每一个“位置”中按照某种分布随机赋予“相 空间”的一个值之后，其全体就叫做随机场（如图ｌ（ａ））。 这个概念非常抽象。难以理解。笔者应用案例式教学，拿 庄稼地来打比方。“位置”好比是一亩亩农田；“相空间”好 比是种的各种庄稼。给不同的地种上不同的庄稼，就好比 给随机场的每个“位置”，赋予“相空间”里不同的值。所 以。可以形象地理解随机场就是在哪块地里种什么庄稼的 布局（如图１（ｂ））。
课程的特点，提出了～种新的适合于《计算机视觉》课程教 学的研讨式教学模式。下面分别从课程准备、课堂安排两 方面进行阐述。 １．课程准备 首先，结合《计算机视觉》课程内容广泛、技术日益更 新和丰富的特点，将课程３６学时分为１２次课，每次课为３ 小时，每堂课教师讲解一个专题。这种设计。一方面可以 更广地涉及计算机视觉的各个领域，另一方面以专题的形 式来讲解，可以将学生带入到该专题，介绍基本背景、理 论、知识和方法，让学生有一个初步的了解，方便课后学生 对感兴趣的专题进一步深入挖掘与研究。 其次，在课程开始之前，教师仔细统筹，安排好每次课 的专题，如表１所示，这样既方便学生一开始对整个课程有 一个整体的了解，也方便学生选择课堂研讨的题目与内容。 最后，在第一次上课之前，先联系两组同学（一般为本 实验室或教研室的研究生），让他们先行准备第一次课的 研讨。
三《计算机视觉》课程的研讨式教学新模式
研究生研讨式教学是一种新的教学方式和模式。本节 结合前面笔者对研讨式教学内涵的理解，及《计算机视觉＞
表１课程安排表
・ｎ（ｍ）：ＩＩ表示第ｎ组，ｎｌ表示第ｍ次演讲
２．课堂安排 每堂课安排为３小时，教师授课１个半小时左右，剩下 时间交给学生，进行研讨。教师讲授部分，对每个专题的 理论进行讲解，主要是对内容分好层次，对方法进行分类， 力图在较短的时间内，让学生对该专题有较全面的认识。 例如，在讲解图像分割时，由于图分割方法非常多，可以将 分割方法分为若干个大类，每个大类只讲ｌ一２个方法。 研究生往往刚刚开始进行研究，为了引导他们慢慢步 入研究的殿堂，将研讨分为两大部分。专题研究与课程设 计。专题研究要求学生自选一个专题，进行文献查阅，然 后综述．锻炼学生阅读文献、了解科研前沿领域知识的能 力；课程设计要求学生选择一个具体应用．设计算法或对 已有算法进行改进，并且构架系统、代码实现自己的想法， 最后撰写报告进行总结。这两大部分体现了一个循序渐
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四
结语
在《计算机视觉》课程中引入研讨式教学，已经在３个 班次上进行了尝试。通过引导学生小组协作、课后自学、 课堂研讨，开阔了学生的思路，如有学生在讨论课中针对
人的视觉系统的特点，讨论了如何借鉴人的高效的物体识
别能力，来求取视频中的不动点，得到了有价值的设计方 案。通过本次教学改革，笔者体会到如果要提高教学效
进的过程：先学习再动手，有利于学生兴趣的保持和自信 心的培养。同时，每个部分又分成两个小部分，分别为“选 题”与“结题”，要求学生按时间节点完成，使整个课程任务 均匀分布在一个学期中。 结合研讨式教学的特点，将学生按自愿组队的方式分 为ｌＯ个小组，以达到“协作”的目的；要求学生对两个部分 的内容，均要做报告，与其他学生讨论，体现“分享”的特 点；要求学生在课程设计报告中，阐明自己的想法、讲解和 发现，以突出研讨式教学“新”的特点。每个小组的专题研 究与课程设计两部分，均安排有三次演讲，演讲的时间分 别为第一次ｌＯ分钟，第二次２０分钟，第三次３０分钟，体现 本研讨式教学模式循序渐进、逐渐引导的特点，有助于学 生由浅入深、充分发挥。每次演讲之后安排有２一１０分钟 的提问与讨论环节，让学生与学生进行更细致的交流与探
果，培养学生的主动性是第一位的，同时也要注意提高学
生的兴趣。
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（１＇）地里庄稼分布 图ｌ
（责任编校龙四清）
以庄稼地为例讲解马尔科夫随机场
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在《计算机视觉》课程中引入研讨式教学模式
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 陈芳林， 刘亚东， 沈辉 国防科学技术大学机电工程与自动化学院,湖南长沙,410005 当代教育理论与实践 Theory and Practice of Contemporary Education 2013,5(7)
种独立自由的学术研究与学习方式对现代研究型大学的 建立起到了重要作用，例如欧洲大学的讲座机制与该模式 紧密联系”Ｊ。Ｓｅｍｉｎａｒ指的是一种研究方式，同时它也是一 种教学方式，一般来讲，Ｓｅｍｉｎａｒ用于研究生的专业课程教 学中，他们在教师的引导下就某些专业的理论进行学习并 开展研究，与教师定期讨论他们的心得或者研究成果，这 种教学方式的主要群体是研究生，如今已经成为最受欢迎 的课程形式Ｈ Ｊ。 笔者认为研讨式教学重点在于探究或调查活动，通过 这些活动，可以对学科某个子领域的发展做出原创性的贡 献。研讨式既要强调学生研讨性学习的原创性，也要肯定 学生科研在不同学生间的差异性。因此，笔者认为研讨式