應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式下的機器視覺研究型課程建設

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1、應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式下的機器視覺研究型課程建設【摘要】隨著工業(yè)4.0時代的來臨，傳統(tǒng)的制造業(yè)逐漸向智能化發(fā)展，智能化是傳統(tǒng)制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的關鍵。機器視覺課程與制造業(yè)的發(fā)展有著緊密的聯(lián)系，其課程建設與課程研究密不可分。本文基于教學、生產(chǎn)和科研三者的緊密聯(lián)系，提出建設和調(diào)整機器視覺課程新的教學目標、教學內(nèi)容、教學手段和考核機制等方面研究，最終實現(xiàn)機器視覺研究型課程的建設，達到培養(yǎng)適應新時代應用創(chuàng)新型本科優(yōu)秀人才的目的。中國8/vie　　【關鍵詞】機器視覺；研究型教學；課程建設；應用創(chuàng)新型　　0背景　　2013年德國提出的工業(yè)4.0，用于提升本國制造業(yè)的智能化水平，為德國制造業(yè)的競爭

2、力持續(xù)領先奠定理論基礎；隨著我國向生產(chǎn)強國邁進，政府于2014年提出中國版的工業(yè)4.0-中國制造2025，為我國制造業(yè)的智能化發(fā)展指明理論方向。智能化是傳統(tǒng)制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的關鍵，機器視覺是制造業(yè)智能化的關鍵。為了適應當前生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展和機器視覺技術應用人才的需求不斷增加。為此，根據(jù)應用創(chuàng)新型本科人才培養(yǎng)模式的特點，改革現(xiàn)有教學內(nèi)容和方法，結合最新教學手段和移動網(wǎng)絡模式，實現(xiàn)教學現(xiàn)代化，提高學生整體素質，全面實現(xiàn)應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標[1]。　　1機器視覺課程建設　　當今機器視覺課程開設的高校較少，本科階段開設的更少。主要在于該課程是一門交叉課程，需要學生掌握多門相關學科的知識，如

3、圖像處理、模式識別、圖像處理、傳感器、光學成像、計算機等。根據(jù)光電信息工程專業(yè)的培養(yǎng)方案和適應長三角地方產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我系開設了這門與制造企業(yè)密切相關的課程―機器視覺?！　‘斍皺C器視覺教學過程中主要存在以下幾個突出的教學問題：1）注重教材知識點的講解，忽略與產(chǎn)業(yè)的結合；2）注重教師為中心，忽略學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的發(fā)展；3）注重傳統(tǒng)教學建設，忽略網(wǎng)絡時代下的教學建設。為了提高學生的學習興趣，適應地方產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我院在應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式下進行機器視覺研究型課程教學改革[2]?！　⊙芯啃徒虒W課程建設以全面培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力為目標，以教師為輔，學生為主，自主

4、研究性學習為手段，全面提高學生的創(chuàng)新能力。為了實現(xiàn)研究型教學課程建設的目標，需要對現(xiàn)有的教學內(nèi)容和教學方式進行有效的改革[3]?！　?.1教學內(nèi)容設計　　機器視覺是人工智能快速發(fā)展的一個重要分支，也是產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的關鍵。為了適應長三角地方產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要對現(xiàn)有機器視覺課程內(nèi)容進行有效的改革，增加與地方產(chǎn)業(yè)相適應的內(nèi)容，為此需從不同產(chǎn)業(yè)獲取經(jīng)典的實際案例講解，將所講內(nèi)容蘊含在實際案例中。實際教學過程中，其內(nèi)容主要涉及5個部分：　　1）機器視覺的基本概念　　包括機器視覺的背景、應用、發(fā)展歷史、主要組成和機器視覺分類方法以及發(fā)展趨勢，使學生了解機器視覺研究的內(nèi)容和未來發(fā)展的趨勢，掌握機

5、器視覺的基本方法和基本原理?！　?）機器視覺的硬件技術　　涉及機器視覺的硬件：鏡頭技術、攝像機技術、光源技術、采集技術以及相機的標定技術，使學生了解機器視覺的基本硬件的原理，從而為機器視覺的進一步應用提供必須的基礎?！　?）圖像處理技術　　圖像處理技術是機器視覺中的關鍵，為進一步處理提供有利的保證。主要涉及到圖像增強、圖像分割和圖像的配準等內(nèi)容，使學生掌握機器視覺中所用到的圖像處理的基本知識和基本原理。　　4）模式識別技術　　模式識別是機器視覺中一項重要內(nèi)容，也是機器視覺中能面向實際應用的關鍵，這部分內(nèi)容主要涉及到分類的一些知識：如最近鄰分類、Fisher分類、貝葉斯分類、神經(jīng)網(wǎng)

6、絡和支持向量機等分類法，使學生掌握分類中一些基本方法和一些基本理論，同時了解一些當前比較熱模式識別技術如深度學習等內(nèi)容。　　5）基于機器視覺的實際案例　　面向實際應用，設計相關所學內(nèi)容的演示和課后完成的實際實踐內(nèi)容，使學生能夠應用所學到的機器視覺的一些基本知識和基本原理實現(xiàn)一些簡單的來源生產(chǎn)中的一些應用，為將來就業(yè)提供一些有效的經(jīng)驗?！　?.2實驗內(nèi)容設計　　實驗是機器視覺研究型課程的重要環(huán)節(jié)。設計讓學生感興趣并且貼近企業(yè)生產(chǎn)的實驗有利于研究型課程目標的實現(xiàn)。根據(jù)所學內(nèi)容的需要，設計幾個有代表性的且切近生產(chǎn)實際的實驗，如傘齒輪上缺陷的檢測和分類，潤滑油品質檢測和彩虹工件尺寸測試等

7、實驗?！　?.3教學手段設計　　對于研究型課程來說，課程所涉及到的實驗或者課后作業(yè)一般很難在有限的課堂時間內(nèi)完成，因此學生需要學會通過網(wǎng)絡查閱相關資料、了解實驗或課后作業(yè)的目的，不斷通過發(fā)現(xiàn)問題，提出問題和解決問題，全面提高自身創(chuàng)新能力。所設實驗或課后作業(yè)都是來源生產(chǎn)實際，因此是若干個知識點的融合所形成。在實踐過程中規(guī)定了教學目標、方法和實踐步驟以及評價方法。一般是要求學生分組完成，并且分階段討論匯報，在反思中不斷改進所用的方法，提高實驗的質量，同時也在不算提高自己的發(fā)現(xiàn)問題，解