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结合项目驱动法的三层次实验教学改革研究——以“公安数字影像处理与分析”为例

更新时间:2009-03-28

一、引言

育人为本是教育工作的根本要求,高等教育必须围绕人才培养的根本使命,深化教育改革,提高教学质量,提升教学水平。2010年发布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中,其工作方针明确提出要以学生为主体,以教师为主导,充分发挥学生主动性,把促进学生成长成才作为学校一切工作的出发点和落脚点。其战略主题再次提出坚持能力为重,优化知识结构,丰富社会实践,强化能力培养,着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力。

围绕国家教育发展纲要的总体要求,公安应用型人才培养在学科交叉、信息技术飞速发展的背景下,如何实现本科阶段学生的通识教育和专才教育的结合,以应用型、复合型、创新型人才培养为目标,推进以创新精神和实践能力为重点的学生素质教育,是我们当前面临的重要问题。考虑到实验教学是高等院校实现素质教育与创新人才培养目标的重要教学环节,在提升学生自主学习能力、实际工作能力和创新能力方面具有其他学习方式难以比拟优势[1]。为适应公安本科院校应用型人才培养的要求,本文以实验教学作为教学改革的突破口,具体实施上以“公安数字影像处理与分析”课程为例,深入开展了实验教学改革工作的探索。

“数字影像处理与分析”是公安技术类具有交叉学科背景的一门专业课程,实践性和应用性较强,实验教学是其重要的组成部分。该课程的教学目标是让学生既掌握数字影像基础理论知识,又具备一定的实验技能、动手能力和分析问题、解决问题的综合能力。因此,在其实验教学环节,需改变以验证理论为主的实验教学体系局面,应从主动培养学生动手实践能力,力求实现学生综合素质的提高方面,探索实验教学改革的方案。通过几年的思索,笔者对该课程整体情况及实验教学环节出现的问题进行了梳理,提出了结合项目驱动的三层次实验教学改革方案,力争改善教学中遇到的不利局面。

二、课程现状分析

“公安数字影像处理与分析”是我院为适应公安教学和学科发展的需要,依托刑事科学技术专业设立的公安视听技术专业方向核心课程之一。公安视听技术与刑事科学技术是2011年国务院学位委员会和教育部联合印发《学位授予和人才培养学科目录(2011年)》正式批准设立的一级学科“公安技术”下的并列二级学科。刑事技术系以“刑事技术特色专业的人才培养改革” 项目为契机,在2012级刑事技术专业学生中划分公安视听技术专业方向,首批专业方向学生26人。课程教学中,既要兼顾原有刑事科学技术专业课程,又要实现专业方向课程的教学,具体表现在学生二年级上学期前完成刑事技术专业核心课程学习,二年级下学期完成专业方向课程学习,存在时间紧、基础弱、任务重等突出问题。传统的教学方案在提升教学实效以及适应教学改革要求方面都存在不足,具体分析如下:

(一)基础知识支撑不足,难以形成体系结构

按照项目改革方案,公安视听技术方向依托于刑事科学技术专业,在基础知识上虽有交叉,但也存在较大差异,学生在大二下学期进行专业方向课程学习时,基础知识明显薄弱。以“公安数字影像处理与分析”为例,课程所需的高等数学、信号与系统等基础课程开设不足或没有开设。此外,为支撑该专业方向,至少需要开设4到5门专业必修课,辅以选修课、讲座,方能使学生在该学科方向形成比较完善的知识体系。课时少、任务重等客观情况,使得系统、深入地开展课程教学难以实现,学生的知识体系结构方面存在缺陷。

(二)传统的实验教学模式难以有效提升教学实效

该问题可以从教学活动组织和教学内容组织两方面分别阐述。传统的实验教学过程主要以教师为中心,实验内容和实验方法都是按照由教师和实验指导老师共同编写的实验教学大纲开展。实验内容以验证性实验为主,学生往往为所谓的正确实验结果而努力,忽视学生在实验过程中的体会与提高,实验内容的组织没有层次之分、相互独立,容易形成“孤岛”效应,有能力的学生能够融会贯通,大部分学生只是机械、片面地训练了动手能力,无法达到举一反三、触类旁通,实现提升自主学习能力的目的。在教学活动组织上,也主要以小组式实验为主,往往造成一人努力小组受益的局面,无法全面激发学生学习兴趣。

(三)学生缺乏有效引导

如前所述,选择该方向的学生已经具备一定的专业素养,且具有浓厚的学习兴趣,受制于课程安排,师资力量以及教学时空限制,学生缺乏有效的专业引导。具体表现在:一方面受制于教师规模、学历、学缘结构等制约,现有的师资力量支撑一个专业方向还是相对薄弱的;另一方面,目前大多数公安院校都有新校区,新校区在实验室建设、教师周转房配备方面的不足,大多数教师并不能长期呆在学校从事教学、科研工作,严重影响教师与学生的沟通交流时间。

三、结合项目驱动的三层次实验教学改革

(一)改革目标

本文剩余部分结构安排如下:第二部分是文献回顾;第三部分是模型设计、解释变量的定义和测算方法,样本数据指标的描述性统计;第四部分对实证结果进行分析;最后为研究结论与相关建议。

受传统实验教学在实验内容和组织形式上的限制,拟通过重构三层次实验项目,结合项目驱动法等形式实现实验教学改革,以突破基础知识支撑不足,难以形成有效的知识体系结构;以及受时空限制,学生缺乏有效引导等课程教学中的实际问题。改革具体目标包括:以“公安数字影像处理与分析”课程实验教学为例,配合课程理论部分重构验证性、综合性、探索性三层次的实验内容;通过大学生创新创业项目等,以配合课程教学的项目驱动法进一步调动学生主观能动性,从而有效提高该课程的实验教学实效。

(二)改革内容

传统实验教学中以验证性实验为主,辅以综合性实验实现学生动手能力和综合能力的培养。但实际操作中,学生在实验过程中往往以取得确定的实验结果为目标,缺乏综合性思考和主动作为。围绕国家中长期教育改革和发展规划纲要关于着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力的战略主题要求,在实验教学改革中,摒弃课程主要以验证性实验为主的做法,通过重新梳理知识模块,实现验证性、综合性和探索性三层次实验项目重构[2,3]

验证性实验,主要是按照实验教材(或实验指导书)的要求,学生通过操作验证课堂所学理论,加深对基本理论、基本知识的理解,掌握实验知识、方法、技能和实验数据的处理方法和实验报告的撰写规范。与传统型验证性实验的区别在于,设计实验模块时必须注意验证性实验模块对综合性、探索性实验的支撑,在设计实验内容或实验模块时要注意其逻辑联系。综合性实验是指学生在具有一定基础知识和基本技能基础上,涉及本课程的多个知识点的复合型实验,主要培养学生综合运用所学知识和实验方法、技能,分析、解决问题的能力。探索性实验室结合教学或独立于教学,让学生独立或者教师指导下完成资料查阅、方法拟定、实际操作推进,形成完整实验报告,以培养学生组织能力、自主实验能力及创新能力。

由图7和表3可知,举升高度与举升力在不同初始角度下的整体变化情况相似。对比多条曲线可以得出,减小初始角度值能增大关系曲线曲率,即在达到相同有效举升高度时,减小机械臂初始角度则能减小相应的举升力。换言之,减小机械臂初始角度,可以获得更大的有效举升高度区间;较大的初始角有较强的稳定工具的作用。此外,从表3还可以发现,初始角度θ1、θ2对机械臂承重性能的影响程度不同,θ1的变化更能影响有效举升高度的变化。

3.成果较为显著

实验教学重要的目的是培养学生自主学习能力、实际工作能力和创新能力。在上述的三层次实验项目重构中,验证性和综合性实验利用课程本身的知识体系能够完成,对于探索性实验仅仅依靠本课程的知识点难以有效完成,因此在教学改革中拟通过项目驱动模式下的实验教学实现探索性实验的开发与实践。

1.三层次实验项目重构

1.学生学习的主动性、积极性得到提高

(四)改革实施方案

从原理上来讲,项目驱动法的实验教学模式是一种基于建构主义教学理念的教学法,以“项目”为中心,在“项目”驱动下,促使项目参与人员不断查询资料、学习新的技术方法,进而形成知识点的融会贯通,充分调动项目参与人员的主观能动性,是一种根据项目目标自主开展学习、消化吸收并反馈评价的教学学习过程。笔者认为,以项目驱动的实验教学方法是符合国家中长期教育改革和发展规划关于以学生为主体,以教师为主导,充分发挥学生主动性的工作方针要求的。

以“公安数字影像处理与分析”课程为例,该课程为公安视听技术方向专业必修课,总48学时,包括24理论学时,24实验课学时。按照教学计划,拟开设7个实验项目,其中探索性实验为6学时。

小学生好奇心强,在小学高段作文教学过程中,教师应充分利用小学生的这一特点,引导学生将自己感兴趣的内容记录下来,通过对事物最初的认知及变化,有效锻炼学生的思维能力和理解能力。在这一过程中,教师应为学生提供丰富的感性材料。结合体验式教学方法的特点,教师可以通过唤起学生记忆,引导学生搜集大量感性材料。

验证性实验四个:“公安数字影像处理与分析基础实验1”“公安数字影像处理与分析基础实验2”“图像增强”“图像复原”,其中前两个基础性实验主要是让学生掌握色彩模型、线性变换、滤波算法等,后两个基础性实验是在给定的退化图像基础上,学生通过一定分析,选择适当算法操作改进图像质量,或复原图像,其目的是加强学生对该课程基本理论和基础知识的理解。综合性实验两个:“序列图像处理”和“图像中空间距离分析”,考察学生综合运用多帧图像处理、图像增强、图像测量分析等知识,属于多知识点融合的实验项目,其目的是提高学生对知识的综合理解和运用能力。探索性实验四个供选:“伪造图像检验与分析”、“多模式低精度人像重建评估”、“视频文件的数据雕刻取证分析”和“残损视频数据有效提取”,以“多模式低精度人像重建评估”实验为例,可能需要对视频中不同年龄段男女嫌疑人分别给出评估结果,既需要学生图像处理、人像重建的专业知识,还需要学生自主设计调查问卷,总结提炼实验数据的能力。值得一提的时,探索性实验的数量和内容会随时调整及改变,也要求教师需要持续关注关联学科,合理设计相关的探索性实验供学生有选择的开展实验项目,比如近期有持续开发了“车牌清晰化极值条件分析”、“视频图像中嫌疑目标空间测量的适用性分析”、“面向视频侦查的数据提取方式研究”、“车牌重建算法比较研究”等融合计算机视觉和电子取证知识的探索性实验项目。

2. 项目驱动法的具体内容

通常意义的项目驱动实验教学法,一般指教师把整个学习过程分解,设计出各个任务项目教学方案,然后将项目交给学生,实现信息收集、方案设计和项目实施及最终评价。本文所提项目驱动法与上述方法略有不同,主要指学生直接在科研项目驱动下实现与课程相关内容的研究,从而夯实该学科基础知识,探索该课程相关热点问题和未知领域。近年来,学院科研项目立项,国家级(省级)大学生创新创业训练项目,广东省攀登计划等多层次、多方位的学生项目资助,保证了学生项目来源及相关经费支持。在项目完成出口上,包括广东省大学生挑战杯、全国公安院校大学生应用创新大赛、学院科研项目评比等又为项目完成后的评价提供了平台和渠道。

其一,自从研究小组开展英语演讲选修课程和英语演讲嵌入型课程教学实验以来,学生的英语演讲水平普遍得到了提高。访谈结果显示:学生最大的收获是增强了学习英语的自信心、自主性和学习动机;英语演讲稿的写作水平有了一定程度的提高;资料搜集、整理、归纳、提炼、加工能力有所提高;批判性思维能力得到了锻炼和提高;英语演讲技巧得到了较快提升。在2013年河西学院第九届英语演讲大赛中,实验班学生积极参赛并取得了优异成绩。英语专业组比赛中,13名同学进入决赛,占到决赛总人数的60%以上;1人获一等奖,1人获二等奖,2人获优胜奖。非英语专业组比赛中,6名同学进入决赛,占到决赛总人数的30%;2人分获一等奖、二等奖。

以“多模态人像重建与评价”项目驱动探索性实验项目为例,该项目有5名同学参与项目设计、人像重建、问卷制作及统计等相关工作,得出了在正常条件下正面人像小于14x16像素尺寸下重建处理价值偏小,侧面人像小于16x18像素尺寸下重建处理价值不足的实验结论。该实验结论能够有效指导基层公安机关对于视频侦查中人像处理的极值条件分析,节省了视频侦查中模糊人像送检、分析、处理等时间。

(五)实验教学改革取得的效果

结合学校实际情况及课程的教学目的与要求,项目驱动实验教学的具体操作是:教师通过查阅资料,认真梳理专业相关的热点问题,巧妙设计项目形式,通过大学生创新创业计划,学校学生科研立项等形式,直接将项目交付学生科研小组;学生通过自主学习或小组合作探究,完成项目内容,达到教学目标。在此过程中,可以培养和锻炼学生分析问题、解决问题的能力,并且培养和提高了学生创新能力。

通常来讲,学生对于实验课的专注度和主动性相对较差,经常出现相互抄袭实验报告,做实验不相干的事情。通过三层次实验体系的重新架构,实验教学伊始就明确了实验模块具有相互关联性,不认真理解前期实验内容知识点,后期实验项目难以为继。同时采用“项目驱动”法进行教学,学生普遍能够积极主动查找文献,提出问题,并分小组探索解决问题的方案。通过充分调动学生主观能动性,一定程度上解决基础知识支撑不足,难以形成知识体系结构,教学开展困难的问题。

2. 学生的学习效率得到提升

1.1 资料来源 ①全市的HIV抗体检测量和感染者发现例数来源于艾滋病综合防治信息系统。②将全市的医院按照大型综合医院、中等规模医院和社区医院分为3个层次,每个层次随机选取1家医院,收集PITC实施前后(2012年和2016年)各科室的门诊量、检测量及HIV抗体阳性数。

(三)结合项目驱动的实验教学

近年指导与“公安数字影像处理与分析”课程相关的项目包括:多模态人像重建与评价,残损视频数据有效提取,面向视频侦查的数据提取方式研究,车牌重建算法比较研究等,其学生参与覆盖面能够达到总人数的40%,获得包括广东省大学生挑战杯三等奖1项,二等奖1项、公安院校大学生应用创新大赛三等奖以上4项、学院科研评比等多个奖项。

湖泊生态系统中拥有丰富的生物资源,主要包括浮游生物、底栖生物、水生植物和鱼类等。作为湖泊生态系统食物网的主要组成部分,湖泊生物对维持湖泊生态系统的生产力和物质能量流通具有重要意义。湖泊生物对环境条件的改变也具有敏感性[52],水文和物理、化学环境条件的变化可能会影响到湖泊生态系统中生物群落结构的演替规律[85]。在富营养化湖泊中,对引水调控工程的生物效应关注较多的是引水对浮游动植物和底栖生物的生物量和群落结构的影响[34-35,46,83,86-89]。主要是对外来物种输入和优势种更替等方面的研究,并借此评估引水调控工程对湖泊生物环境的影响。

4.师生联系紧密,相互信任

随着科学技术的快速发展,水利工程检测的设备也在更新,我们可以多应用高效率的检测设备,比如泥土裂缝检测仪器、楼板测厚仪等,测试这些设备是否能够满足相关的标准与要求。对于水利工程质量而言,要科学地选择检测的方式,并不是只采用一种方式,然后采用的方法也要满足相关规定,选择的技术应该是行业中都普遍认可与使用的技术,这样才能够确保检测的合理性。当然,这些技术也要经过相关单位的审核,才能够更加全面地完成对水利工程的质量检测。面对复杂的检测项目,作为检测机构应该设置合理布局,并进行科学分配,确保检测工作能够有序进行,此外,还要建设监管体系,确保检测工作的顺利进行。

在三层次实验教学体系架构下,教师必然更多参与实验的设计及指导环节,充分发挥教师的主导作用方能取得良好的实验教学效果。通过两年的实验教学改革,教师和学生联系紧密,相互信任,有效解决了学生专业引导的问题。

四、总结

通过采用结合项目驱动的实验教学改革,包括重构三层次实验项目,培养了学生动手能力和实践能力,提高了学生自主学习、实际工作和创新能力。结合项目驱动,配合三层次实验项目架构,改变了传统教与学的结构,整个教学过程中充分体现了学生的主体地位和教师的主导作用,为学生终身学习和未来发展打下坚实基础。教学实效及学生在挑战杯、全国公安院校大学生创新大赛、学院科研项目多次获奖,也证明了这种实验教学方法的良好效果。但是,本文所提的结合项目驱动的三层次实验教学改革中还存在以下问题需要进一步探索:

(一)三层次实验项目资源还需进一步优化,本文所提实验项目的三层次规划仅仅是教师在小规模问卷调查基础上的片面意见,还需结合学生反馈进一步优化三层次的实验专题资源;

(二)加大探索性实验教学的力度,从学生初步反馈来看,大多对探索性实验表现出非常好的兴趣和参与度,还需要进一步对探索性实验精细化设计;

(三)教学对象覆盖面问题,以项目驱动训练方式为例,从取得良好实验教学效果来看,每位老师每学年不宜指导过多学生,如何有效提高覆盖率让更多学生受益,需进一步研究;

可利用对各信任评价集的隶属度来反映直接信任的大小,节点的某个信任因素在不同信任评价集上的隶属度可组成这个节点在该单因素上的模糊向量,此向量可以用来表示节点在各因素上的信任值评价大小。本文设置了4个程度的模糊子集Ui(i=1,2,3,4)分别表示节点信任的不同程度{不可信,低可信,中可信,高可信}。

参考文献:

[1]张潞英.开发研究性实验 培养创新人才[J].实验室研究与探索, 2006, 25(9):13-16.

[2] 钟华.创新性实验教学在《电子证据》课程中的实践[J].实验科学与技术, 2013,11(6):271-273.

[3] 张国盛,和树庄,刘嫦娥,等.环境科学系统性、设计性专业实验教学模式的研究与实践[J].高校实验室工作研究.2012, (112):4-6.

(四)摸索建立合理有效的评价反馈机制,通过评价反馈机制能够有效推进项目实施,并改进项目中遇到的问题。

[4] 李玉娟,董寒晖,王纪凤,等.项目驱动的数据擦干晾干涂油 。

在实验教学改革中,特别是采用了“项目驱动”法进行实验教学,能使实验目的、实验要求、核心知识点突出。实验阶段,学生可以紧紧围绕某个具体的任务目标,分解任务,寻求突破口,由浅入深地掌握相关知识点的运用技巧。学生根据项目需要,查阅文献,并在项目完成中融会贯通各项知识,克服了传统实验教学模式难以有效提升教学实效的难题。

(4)条件恶劣沙漠地区和风沙季节

沙漠地区和风沙季节的气候特点:干燥、风沙大、灰尘易浸入枪支构件内部,影响构件正常动作,增大零件磨损,但枪支不易生锈。警用枪支的保管保养以防灰尘、风沙为重点。为此,在不影响战备的情况下,警用枪支应穿上枪衣、戴上护套、枪口帽等,放置在避风处,并设法加披盖或放入掩体保管。枪支在擦拭上要勤擦拭、少涂油,以能保证润滑即可[6]

从2017年11月开始,国内三家主要的新零售超市苏宁苏鲜生、阿里盒马鲜生、永辉超级物种陆续进入成都。与此同时,本土企业迅速在新零售领域崛起。在2017年一年中,成都成为各大新零售企业的主要目标市场,成都已经成为新零售的必争之地。纵览全国各地,“新零售”似乎每一个城市都在参与,这种百城争鸣的现象正加速新零售的发展势头。

和其它旅游模式和游客运输方式相比,邮轮旅游产业在世界范围内的发展仍处于早期阶段,其市场渗透率较低(与美国3.5%、澳洲3.4%的渗透率相比,中国目前的邮轮消费渗透率不足0.05%)。主要原因集中在地理环境制约和通关政策的局限性等方面。在邮轮运营的众多程序中,邮轮通关业务作为一个重要环节,在邮轮产业的发展中发挥着至关重要的作用。在中国,邮轮产业的发展主要围绕亚太地区,以本土游客和亚洲航线为主,和欧美等邮轮产业较为发达的地区相比,受地理条件、政治因素的影响,有着一定的局限性、特殊性和独立性。另外,邮轮产业结构单一、缺乏灵活性、配套设施不健全、沿海地区旅游资源配置不合理也限制了中国邮轮产业的发展。

总之,每一位人民警察佩带枪支巡逻、执勤、执法,高度重视警用枪支的维护保养、保管,做好预防警用枪支生锈的措施;掌握枪支的枪支擦拭保养要求、涂油方法,保管、保养技巧;视枪支为自己的第二生命,爱护它、珍惜它;随时保证手中的枪,能在各种环境中性能良好,用之能打,打则能胜。只有这样,人民警察才能更出色地完成祖国和人民赋予的光荣使命——维护公共安全和社会秩序,保护公民的人身安全和合法财产,保护公共财产。

参考文献:

大会结合盐湖股份公司成立60周年系列活动,将会议内容扩展至镁、锂、硼、中微量肥、熔盐储能及盐湖资源综合利用等领域,进一步扩大会议规模和影响力。

[1]于庆金,钱伯成.轻武器射击实用手册[M].解放军出版社,2000:104.

《2012世界阿尔茨海默病报告》的作者之一迈克·艾伦伯根在39岁时就出现了该病的症状,在确诊后,他丢掉了通信行业高管的工作。4年来,他将自己的精力投入到对阿尔茨海默病的宣传上,以期减轻公众对这一疾病的误解。“年轻的时候被阿尔茨海默病击中,就好像是残废了一样。”艾伦伯根谈到这个残酷的事实,“然而,如果你失去了胳膊或腿,社会会给你各种帮助;但如果你失去了记忆或者认知能力,人们却会躲开你。”

[2] 于庆金,钱伯成.轻武器射击实用手册[M].解放军出版社,2000:98-99.

11月2日,由云南电网公司与湄公学院联合举办的“新技术应用与电网发展专题培训”圆满结束。本次培训以云南电科院为主要师资团队,并邀请南网电科院、广东电科院等研究机构及中国知名高校的专家教授进行授课,共同交流探讨当前先进的电力技术发展与应用,是南方电网公司与湄公学院合作以来课程内容最丰富、师资阵容最强大的一次培训,续写了南网公司参与澜湄国家电力合作的新篇章。公司副总经理王文在结业典礼上作总结发言并为学员颁发结业证书,湄公学院院长瓦查拉·里拉瓦特博士致辞,参加培训的澜湄国家电力机构各国代表分别进行发言。

[3] 杨军,警用枪械的性能和使用[M].大连出版社,1996:197-198.

[4] 于庆金,钱伯成.轻武器射击实用手册[M].解放军出版社,2000:97-98.

[5]360搜索:生锈https://baike.so.com/doc/618663-654911.html.

[6] 中国人民解放军部后勤部军械部. 枪械勤务教材[M].解放军出版社1990: 182-184、187、189.

 
廖广军,高军礼,陈玮,叶志杨
《广州市公安管理干部学院学报》2018年第01期文献

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