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李振波老师面向新工科和新农科建设对信息类人才和新兴交叉学科培养的迫切需求,针对农业大学本科生、研究生人才信息素养和技能培养,积极开展信息类和新兴交叉类人才融通培养模式创新和探索,开展拔尖创新人才培养模式的改革与实践创新研究;积极开展教学方式和教学模式改革创新,开展以工程教育专业认证和案例教学、混合教学以及课程思政建设为导向的教学模式改革。
面向计算机视觉与图形图像类课程建设,积极开展混合式教学改革。李振波老师承担计算机科学与技术专业研究生专业选修课《计算机视觉算法与应用》,并多年主讲《数字图像处理》课程,参与《计算机图形学》国家精品在线课程建设。在教育部产学合作协同育人项目“《数字图像处理》课程内容体系优化与教学资源建设”和学校混合课程建设项目“《计算机视觉算法与应用》混合课程建设”项目支持下,注重图形图像与视觉类课程教学体系和在线教学资源建设,以教育教学产出为导向,一方面使同学们掌握技术发展的前沿,具备分析和解决工程实践问题的创新意识和创新设计能力,另一方面引导学生应用计算机视觉和图像图像处理方法解决生产生活中的实际问题,学会分析问题,建立解决问题的算法,用软硬件实现算法,逐步具有应用先进设计工具解决工程实际问题的能力,实现了图像图像与视觉类课程本科与研究生课程知识的分层与融汇贯通。教学中采用混合式教学方式,计算机视觉和图形图像技术涵盖技术范围广,仅通过课堂有限时间进行学习无法真正掌握这门学科知识,所以自学和预习显得尤为重要,课前,为了学生更好地学习和理解,设置了预习模块,学生可以根据学习任务通过在线学习平台上观看视频、浏览自制课件、阅读辅导资料,完成预习任务,充分发挥学生的自主能动性和钻研能力。课中,开展面授辅导,进行重难点答疑并组织讨论。课后,学生利用在线学习在平台上完成任务式测验、综合测试以及参与在线讨论等。鼓励学生采用课程外的新理论、新方法去应用解决现实问题,培养学生的创新能力,激发了学生的探索兴趣。李振波老师主持的“《计算机视觉算法与应用》混合课程建设”项目结题获得优秀,参与的《计算机图形学》的MOOC课程建设获得国家首批精品在线课程并获得2017年学校教学成果特等奖,其中主要负责真实感图形学与图形学发展前沿部分内容,该课程成为中国大学MOOC平台第一批上线慕课课程,学生人数超过3万人;根据每次课后的调查问卷反馈,该混合式教学模式在学生中反应效果较好,得到学生的广泛支持。
面向人工智能和程序设计类课程,开展线上线下融入课程思政的教学改革探索。人工智能技术的快速发展,为课程知识的学习带来了挑战,传统的教学方式在时间、空间和设备等方面存在制约,学生无法快速系统学习人工智能算法,为提高学生利用人工智能知识解决复杂工程问题的能力,在学校全英文课程建设项目支持下,引进斯坦福CS221、CS224N、CS246等和加州大学伯克利分校CS188等国际一流课程内容,实现了课程资源与国际一流大学相关课程的接轨,并与我国信息产业发展所面临的卡脖子技术为例,课程内容融入思政元素,鼓励同学们用于创新。程序设计课程思政结合线上线下相结合的教学模式,讲练结合促进知识的消化吸收,共设置150多道编程题目,题目的设置与讲授内容均结合课程思政案例,能够及时给出程序编写正确与否的反馈,并引导学生应用高等数学、概率论、线性代数等数学方法和计算机方法的基本原理相结合,培养了学生系统性思维,对相关知识点进行综合分析、表达,培养其解决复杂工程问题的思维方法和实践能力。教育教学过程中采用项目制设计管理,学生可在任意时间完成实验操作,自主进行方案制定和系统设计,并对实验项目进行研讨。教学过程中后台实时记录学生学习全部过程,并根据实验各模块目标达成度对实验结果和成绩进行综合评价。通过问卷的形式对学生课程满意度调查结果显示,学生对整体课程效果与课堂氛围满意度较高,课堂知识与思政内容接受也较为容易。
开展“智慧农业”新兴交叉学科人才融通培养模式创新与探索。面向国家智慧农业人才培养的战略需求,以案例教学形式为主,拟定具有学校特色的交叉专业人才培养计划,吸收借鉴相关专业知识和技术,促进学科的交叉融合。主要做法有:(1)将科研进展和科研成果融入交叉创新人才培养中,引入“国家数字乡村建设创新联盟”“农业农村部农业信息获取技术重点实验室”“农业农村部智慧养殖技术重点实验室”“农业农村部国家数字渔业创新中心”“农业农村部精准农业技术集成科学试验基地(畜牧业)”“农业农村部精准农业技术集成科学试验基地(渔业)”等省部级重点实验室和科研基地的科研进展与相关科研成果,支撑智慧农业创新拔尖人才的培养。(2)作为主要负责人筹办了第一届中国国际智慧农业成果展,集中展示了智慧农业发展成果,成果展被中国网、央视网、农事网、科技日报、今日头条、中央人民广播电台、农民日报等报道,展会后半个月百度相关新闻条目超过180多万条,产生了广泛的社会影响。(3)承办CCF-CV走进高校系列报告会(113期)中国农业大学站,研讨计算机视觉前沿技术及应用,聚焦计算机技术在农业中的应用,参会代表超过1000人次,取得了成功;筹办了七届智慧农业创新发展国际研讨会,累计邀请23个国家232人次参会交流,累计参会代表达2000人以上,提升了学生国际化素养。(4)深化教学改革,主持了“2021年研究生综合能力提升学位+项目:智慧农业提升班”和“信息与电气工程学院烟台专项”等教改项目,参与了教改研究项目“电子信息类-计算机技术专业学位研究生实践基地建设与长效机制研究”和“面向“智慧农业”新兴交叉学科的专业型硕士融通培养模式创新”等。(5)为学生提供智慧农业实践培训,组织学生参观智慧农业基地,在智慧农业创新工场开展实践活动,通过实训初步掌握智慧农业的基本实际操作技能,提高了学生对智慧农业的认识和理解,具备良好的学科交叉研究能力。(6)围绕智慧农业发展中计算机视觉关键技术开展研究,面向渔业、畜禽现代化养殖发展的重大需求和关键技术瓶颈,在农业场景图像高精度实例分割、低质农业场景图像增强、养殖目标实时监测与跟踪智慧农业基础算法等方面进行了创新性研究,所培养学生具有较强创新能力,取得一批创新性成果。
近年来,李振波老师围绕智慧农业中以计算机视觉技术为代表的人工智能关键技术基础理论、方法、模型、系统开展研究工作,并进行了应用研究与示范推广,带动了智慧农业技术发展,组建了农业计算机视觉研究实验室,先后主持国家自然科学基金、国家重点研发计划等科研课题和任务12项。在国内外学术期刊和ICCV、ECCV、TIP等人工智能顶级学术会议和期刊上发表高水平论文80多篇,获授权国家发明专利23项,公开国家发明专利25项,获得软件著作权62项,出版专著1部,参编《数智驱动乡村振兴》《农业物联网导论》《中国人工智能2.0发展战略研究》《农业4.0-即将来临的智能农业时代》《互联网+农业 农业供给侧改革必由之路》等多部著作,获省部级一等奖2项,二等奖3项,培养了多名优秀学生,2022年指导的2名研究生分获学校学硕与专硕优秀硕士学位论文(全校学硕10篇,专硕10篇),多名本科生获得全校百篇优秀毕业设计,并获得北京市优秀本科毕业设计。