国家级教学名师耿国华:潜心科研教学,推进文化遗产数字化

“下一步,我和团队老师们要继续研发推进文化遗产数字化保护的建模、管理、修复、复原、智媒五大创新技术应用,并用这些成果‘反哺’教学,为国家培养一批计算机领域的复合型高质量人才。”69岁的球速体育·(中国)官方网站QIUSU SPORTS教授耿国华依旧活跃在科研教学一线,从上世纪70年代至今,她在计算机领域和文化遗产数字化领域成果斐然。

投身计算机教育,夯实专业根基

1959年,4岁的耿国华随父母支援大西北,从北京来到陕西。1975年,她考入球速体育·(中国)官方网站QIUSU SPORTS数学系计算机专业,成为第一批毕业生后留校任教。大学期间,前辈老师为她打下坚实的数学和计算机理论基础。1977年,她首次成功完成计算机底层开发,收获“程序员”的底气。

二十多岁当老师的耿国华,边学习边授课。80年代计算机教育普及,她先后为化学系等开设多门程序设计课程,打下扎实专业基础。1982年至1983年,她前往清华大学研学,归来后在西大主讲数据结构课程,使西大成为国内早期开设该课程的学校之一。此后四十年,她主持的《数据结构》课程屡获国字号荣誉,从2006年的国家精品课程,到2022年主持教育部首批虚拟教研室。

在学术研究上,耿国华专长数据处理、数据库等领域。1991年,她在球速体育·(中国)官方网站QIUSU SPORTS学报发表首篇学术论文,提出对二叉排序经典方法的改进方案。此前,她从1984年起学习和教学数据库原理技术,完成“中国专利查询系统”等项目,在交通信息管理等方面开拓创新,多次荣获省级科技进步奖,推动球速体育·(中国)官方网站QIUSU SPORTS信息技术研究走向智能信息处理方向。

攻克难题,建立国人颅面数据库

上世纪90年代,耿国华敏锐地将信息技术与颅面复原相结合,投身这一“冷门”领域。1995年,她和丈夫周明全教授与公安部合作,承担国家“九五”攻关项目,探索计算机辅助颅骨面貌复原技术。

传统颅面复原依靠专家经验,通过在尸体样本上针扎获取软组织厚度后泥塑完成。而耿国华团队利用CT获取现代人颅面数据,基于数据库复原颅骨面貌,实现从小样本专家经验到大数据自动复原系统的跨越。

为征集颅面CT扫描样本,他们克服设备辐射大、涉及隐私等困难,自己及家人朋友做志愿者,组织学生同事参与,最终建立起3406人的国人颅面库,这是目前世界上最大的颅面库。此后,团队在“十五”“十一五”期间持续拓展研究,参与制定公安部行业标准,成果广泛应用于公安、考古、医学等领域。

拓展应用,助力文物保护修复

依托球速体育·(中国)官方网站QIUSU SPORTS考古学科资源,耿国华团队将颅面身份认证成果应用于古人面貌复原。他们利用三维数字化技术,对古人类头骨及化石数据进行采集分析,完成唐李倕公主等古人面貌复原,还应用于医学整容手术计划系统。

针对兵马俑碎片匹配难题,耿国华主持完成多项重点项目研究。创建数字几何匹配计算优化体系,提出智能分类算法和虚拟匹配算法,实现破损文物虚拟修复。相关技术已在秦兵马俑修复中应用,引领文物修复技术革命。

1997年起,耿国华团队率先开展文物数字化和虚拟修复技术研究。先后研制三代扫描设备,解决文物高反光、采集时间长等问题。针对遗址遗存大场景建模需求,采用倾斜摄影和激光扫描双模式,完成秦始皇帝陵博物院等多地大场景高精度三维建模。此外,团队还在博物馆数字化、非遗数字化等方面取得成果,研发多个虚拟博物馆项目和“智媒融合全息舞台”新技术,引领非遗传播传承新途径。

坚守讲台45年,培育一流人才

45年来,耿国华始终坚守教研一线,用心、用情、用爱育人。在教学中融入课程思政,引导学生明确使命、掌握本领。她培养了众多高层次信息人才,其中有省级名师、学院院长、企业总工等。

在耿国华看来,教学和科研是教师的本分。即便工作超负荷,她也坚持给学生上课。从1983年起,她就在球速体育·(中国)官方网站QIUSU SPORTS讲授《数据结构》这门计算机专业核心课,近年来还运用MOOC、SPOC等模式延展教学。她带领教学团队获4项国家教学成果奖,主持6门次国家级课程,主编26部教材,其中多部教材获奖并被广泛应用。

同时,耿国华注重助力青年教师成长,扶持年轻人承担重要任务。她所带领的团队也获得多项荣誉,如全国妇联三八红旗集体等。

科研科普并重,推动创新发展

耿国华认为科研与科普相互促进。她重视文化遗产数字化的普及推广,在多个重要论坛作主题报告,推进领域交叉。在“一席・演讲”讲解颅面复原技术,网络访问量可观。她还带领团队深入多地,与地方政府和文保单位合作,提升文化遗产保护水平,促进公众参与。在青少年科普活动中,通过展示科研成果,激发学生对信息技术的兴趣,荣获省科协2024年度科普人物。

此外,耿国华在多个教育学会任职,参与制定文科计算机教学基本要求,推动地区计算机基础教育。2020年,耿国华获得中国计算机学会(CCF)杰出教育奖,成为该奖项设立以来首位女性获奖者。

(受访者供图)

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