數字圖像處理課程思政探索及實踐

張麗紅

山西大學物理電子工程學院，山西 太原 030006

根據習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話，思想政治教育要與專業課程同向同行。培養什么人、如何培養人才以及為誰培養人是高等教育要重點考慮的問題。高校工作中立德樹人的成效是檢驗人才培養質量的重要標準。要實現立德樹人的育人目標，必須將價值引領、知識教授和能力提高三者融為一體、不可分割。推進高等學校課程思政建設，將價值觀引領融于專業知識教授和專業能力培養之中，使學生能夠在潛移默化中塑造出正確的世界觀、人生觀和價值觀以指導未來的人生之路，此為高校人才培養的目的和意義。

辦好做實課程思政工作是高校的時代責任。如何將數字圖像處理課程與思政結合是我們應該思考的問題。課程思政是落實立德樹人根本任務的關鍵環節，是培養一代又一代社會主義建設者和接班人的重要保障。應堅持社會主義辦學方向，落實立德樹人根本任務，緊緊圍繞新時代人才培養、如何培養、為誰培養的教育基本問題，努力推進電子信息類專業課程的思政建設跨上一個臺階。

一、數字圖像處理課程的思政作用

（一）課程現狀及其特點

數字圖像處理課程中的相關內容以及相應技術的發展涉及信息科學、計算機科學、數學、物理以及生物等學科，與計算機視覺、人工智能范疇相交叉，而近年的統計數據中，人工智能落地應用中29%屬于計算機視覺方面。數字圖像處理主要包括以下內容：幾何處理、算術處理、圖像增強、圖像復原、圖像重建、圖像編碼、圖像識別及圖像理解等，其廣泛應用于交通、空間探測、遙感、生物醫學、安防、人工智能、工業檢測等多個領域。近年來，圖像處理等人工智能技術迅猛發展且應用廣泛，但是其潛在的風險和引發的問題也不容忽視。

（二）課程目標和育人目標

將社會主義核心價值觀的國家層面、社會層面和個人層面的基本內容與思政實例融入專業課程教學中，使學生能夠在掌握數字圖像處理基礎理論和相關技術的同時，形成和建立比較完善的圖像處理、分析和理解的整體理論結構體系，理解和掌握當前常用的圖像處理、分析和理解技術，培養學生運用基本理論解決圖像處理方面實際工程問題的創新思維和創新能力，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養其科學奉獻精神和愛國情懷。通過探索發掘圖像處理專業知識中的思政元素，提高具有正確價值觀、工匠精神和高尚職業道德的新工科人才的培養質量，推動政治思想教育和數字圖像處理方面理論知識體系教學的和諧統一，使學生能夠努力提升自身專業知識和綜合能力，為實現中國智造和未來中國真正躋身世界之巔奠定基礎。

該課程思政建設和實踐有利于學生充分認識數字圖像處理技術和正確利用新興技術，讓學生能夠把握數字圖像處理發展的正確方向，把強化正確的價值引領、塑造共同的理想信念作為新時代大學課堂的鮮明特色；能構建起全課程育人的格局，以社會主義核心價值觀引領學生圖像處理技術和理論發展的正確方向。另外，將社會主義核心價值觀基本內容融入該課程，能夠激發學生的愛國熱情，激勵其為中華民族的崛起騰飛和偉大復興而努力學習、奮斗。

設計數字圖像處理課程教學目標，將教學內容和思想政治教育元素進行有機融合，形成數字圖像處理課程思政體系，通過系統設計、全程融入，把價值觀培育和塑造“基因式”融入課程，潤物細無聲，立德樹人；把做人做事的基本道理，社會主義核心價值觀的要求，實現民族復興的理想和責任等內容融入教學中，促進并實現思想政治教育和知識體系教學的和諧統一、價值引領和能力培養的和諧統一、知識傳授和立德樹人的和諧統一，使思政元素和專業課程內容相輔相成、同向同行，達到協同育人的效果；建設全課程、全方位育人過程體系，使廣大學生堅定“四個自信”，激發其愛國主義情懷和民族自豪感，以社會主義核心價值觀引領當代青年價值觀和圖像處理相關人工智能發展方向。

二、精心設計課程體系，構建課程育人格局

專業課程思政是將專業類課程教學和思想政治理論教育相融合，與思想政治理論課程的教學相輔相成，形成協同效應，進而達到全員育人、全程育人、全方位育人的新型教育理念，這也是高校教學改革的一個熱點課題。對于數字圖像處理課程思政的研究主要集中于兩點：1.如何基于數字圖像處理課程的特點，找準思政教育的切入點；2.如何在數字圖像處理課程教學過程中實現知識的傳授與價值觀引領的有效結合。

（一）豐富課程知識內涵，有機融合思政元素

將課程知識點和思政內容進行有機融合。在教學目標中體現“三位一體”課程教學目標和思政目標，即知識傳授、能力培養和價值塑造相結合，并根據數字圖像處理的最新發展調整課程教學內容、設計，構建思想政治教育融入體系，改革教學方法和教學手段，將專業課程教學和思政教學進行有機融合，潤物細無聲，使得德育滲透教學卓有成效。

數字圖像處理廣泛應用于各行各業，教師在講授數字圖像處理這門課時，既要側重于行業應用，又要高或者引領行業的發展。人類獲取的信息80%以上來自視覺，圖像是人們接受、表達、傳遞信息的快捷方式。近年來，人工智能技術、信息處理技術和電子技術發展迅速，數字圖像處理技術已經成為信息技術領域中的核心技術之一，并在國民經濟的各個領域得到了廣泛的應用，在推動社會進步和提高人民生活質量方面起著越來越重要的作用，在全球各個尖端領域都有廣闊的發展前景。如電視系統和互聯網中的圖像壓縮處理、格式變換、視頻合成，多媒體和流媒體系統中動靜態圖像的獲取、處理、編碼、傳輸、解碼和存貯等，在文化傳播中起到了重要作用；數字圖像處理技術在身份認證、產品防偽、水印技術等方面的應用意義重大；在公安、金融和交通方面，業務圖片和視頻監控的分析和研判、活體檢測、指紋識別、行人識別、自動收費系統、車牌識別、停車導引系統以及根據交通監控進行事故分析等，都是圖像處理技術成功應用的例子。這些都告誡學生要知法守法，讓學生明白沒有規矩，不成方圓的道理。遵紀守法是大學生的基本素質和義務，要讓大學生形成“以遵紀守法為榮、以違法亂紀為恥”的社會主義道德觀念。圖像處理方法作為當前智能信息認知中最富代表性的研究成果，是課程學習和國家人工智能戰略結合的代表性窗口。結合我國當下圖像處理發展技術以及急需發展方向，在學習數字圖像處理的過程中，學生不僅要系統學習相關的科學知識，而且要深刻體會數字圖像處理在農業、工業、航空航天、測繪學、大氣科學、醫學、天文學、公安、商業和軍事等方面的成功應用及巨大發展前景。科技革命能直接或間接地作用于人們的生活方式，并且能促進經濟和社會發展，造福于人類。通過學習數字圖像處理課程，學生更加堅定自己努力學習、為國家科技創新不斷奮斗的理想。正確發展和運用圖像處理等科學技術，能夠為人類造福，創造出更多的社會財富和經濟利益，有利于實現科技強國，有利于把我國建設成為富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國。

圖像本身蘊含著巨大的思想政治教育價值，思想政治教育借助圖像化思維模式可以使抽象思辨的理論變得直觀、立體、形象、有溫度，可以讓蘊含積極、向善主流價值的思政教育更好地深入人心。應選取正能量圖片，如體現歷史文化的古跡圖片、祖國大好河山圖片、革命歷史圖片、優秀人物圖片等，將中國優秀傳統文化、學習優秀人物的優秀品質、唯物辯證法及歷史唯物論貫穿到課程教學中，將思政工作貫穿教育教學全過程，潤物細無聲，在課程思政的持續深化中賦予數字圖像處理新的含義。

在知識點設計方面，應適當融入思政元素。如講解圖像代數運算時，“華南虎事件”給我們的啟示是在圖像合成等處理方面要遵從法律底線和道德規范。該案件為人們提供了一部生動的教材和一面自省的鏡子，給大學生提供了一次思想升華的機會。在特征提取及識別算法方面，應注意算法設計特征提取的全面性、數據集的完備性和公平公正問題，避免出現性別歧視和種族歧視問題。在講解人眼視覺特性時，同時指出對比效應是指人眼對某個區域的亮度感覺并不僅僅取決于該區域的亮度，而是與該區域的背景亮度或周圍的亮度有關的特性。這啟發我們在分析時要著眼立足于整體，追求系統整體的最佳效應，防止和反對以局部利益來損害整體利益的現象；同時也要重視和充分發揮局部的積極作用，注意各個局部的特點和要求，既要統攬全局，又要兼顧局部，有針對性地解決突出問題。數字圖像處理往往離不開卷積，而卷積中蘊含的“不積跬步無以至千里”啟示我們在日常的學習生活中，要不忘初心，努力鉆研，踏實作事，打下堅實的專業知識和科研基礎，為社會和國家作出貢獻。在學習圖像增強和恢復時，以革命時期舊照片為素材進行處理修復，讓學生在進一步學習專業知識的同時感受革命精神，豐富文化內涵。

（二）探索創新教學過程，全程融入思政理念

教師要提升自身的素養。國家的興旺發達、社會的進步、人類文明的發展等都和教育息息相關。作為一名教師，應時刻牢記自己對社會、對學生承擔的責任。教師平時應加強政治理論學習，提升理論修養，努力做到政治強、情懷深、思維新、視野廣、自律嚴、人格正，把愛國情感、社會責任、理想信念、職業道德等內容傳授給學生，引導學生自覺培育和踐行社會主義核心價值觀。教師要善于把握學生的思想脈搏，掌握好教育的時機和分寸，運用各種方式方法，從學生的實際出發，區分層次，以理服人，講求實效，以情感人。教師要堅持“以德立身、以德立學、以德施教”，通過以身示范與言行感染，幫助學生樹立崇高的人生理想，努力把學生培養成為擔當民族復興大任的時代新人。

豐富教學手段，打造精彩課堂，在教學方法上進行探索與創新。挖掘背景材料，通過引入熱點話題、案例教學等方式，尋求二者的有機銜接。如結合疫情介紹數字圖像處理與分析技術從軍事到民用、從醫學到生活等方面的發展過程，結合新冠肺炎的診療手段、CT 圖像識別和圖像分析技術，啟發學生潛心學習，努力掌握技能，爭取像鐘南山、李蘭娟院士那樣用知識與能力為祖國效力，引導學生從我做起、為國分憂。教學方法方面，在教學中通過工程案例講授，如人臉識別技術及其正確運用，注重將專業知識講授與德育元素結合，做到深入淺出。在職業道德方面，教師除了使學生能夠準確地理解和掌握專業知識，還要在職業道德方面盡心引導和教育，使學生懂得工匠精神、責任心和愛國情懷的重要性，讓學生明白個人的職業發展和國家發展密不可分，以此培養學生的家國情懷、精益求精的精神和勤儉樸實的精神。在教學圖像壓縮編碼時，介紹哈夫曼編碼的發明者哈夫曼教授，他沒有為其科學成果申請任何專利，也沒有因此獲得其他經濟利益，而是默默地為社會奉獻和服務。通過向學生介紹國內外圖像處理和人工智能領域的有關名人軼事，讓學生了解身邊的圖像處理應用領域，將蘊含其中的愛國、敬業、奉獻、誠信、友愛等品質精神傳遞給學生，讓學生更好地踐行社會主義核心價值觀。可開展團隊合作來完成項目，同時遵循客觀規律，使學生學會獨立思考和團隊合作，培養其團隊合作能力。

挖掘課程教學中的思想政治內涵，既要注重知識技能的傳授，又要強調價值觀的培養，關注學生人格的健康發展。思想政治教育既要鮮明，又要潛移默化，把德育教育分解到課程中，運用多種手段挖掘課程的思想內涵。數字圖像處理課程與思想政治課應形成合力，通過挖掘課程思想政治元素，將思想政治內容與課程內容有機結合起來，以此提高大學生的綜合素質，為其走向未來打下基礎。

我們對科技發展的認識不應該是單一維度的“前進”或“后退”。道德倫理與科技進步不是對立的關系，道德倫理為科技進步提供了新的向度與要求。數字圖像處理的發展亦是如此，應遵循圖像處理技術的道德底線。圖像處理等新興技術的應用，如同打開一扇門，為人們的生活提供便利。盡管人們常說“技術是中立的”，然而“技術的社會使用”卻從來都不是中立的。隨著圖像處理技術的提高，越來越多的新功能出現在人們的眼前，從早已出現的濾鏡、摳圖、美顏，到最新的AI 換臉。如果將蘊含巨大力量的新興技術當成手中的“燃燒彈”，將揚起漫天黃沙，最終卻難免玩火自焚。所有人都應該堅守底線，保持對科學的敬畏與自愛。

三、結束語

文章通過對數字圖像處理課程實施課程思政教學改革，將思政元素和教學內容相結合，形成數字圖像處理課程思政體系，系統設計、全程融入，在教學內容、教學方法及教學過程等方面進行改革探索和實踐，促進了實現思想政治教育和知識體系教學的和諧統一、價值引領和能力培養的和諧統一、知識傳授和立德樹人的和諧統一。習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。