“數字圖像處理”課程思政的初步探索

楊京輝

（中國地質大學〔北京〕 信息工程學院，北京 100083）

引言

習近平總書記在2016年全國高校思想政治工作會議上強調，高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。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［1］。2020年，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》指出，把思想政治教育貫穿人才培養體系，全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養質量［2］。

課程思政是將高校思想政治教育融入課程教學和改革的各環節、各方面，實現立德樹人潤物無聲。圍繞“知識傳授與價值引領相結合”的課程目標，強化顯性思政，細化隱性思政，構建全課程育人格局［3］。

一、“數字圖像處理”課程特點

“數字圖像處理”課程是面向電子信息工程、地理信息系統等信息科學類專業開設的一門專業必修核心基礎課程。課程融合了計算機科學、人工智能、數學、電子學、地理信息、遙感等多種不同學科，是一門多學科交叉課程，具有如下特點：涉及內容具有極廣的覆蓋面、具有較強的理論性、對選課學生的綜合能力有較高的要求。

隨著科學技術的不斷發展，數字圖像處理技術在軍事、工業、商業、智能交通、醫療、公共安全、遙感、教育、通信等多個領域都有極為廣泛的應用，這也同時推動了本課程的不斷進步與發展，使本課程具有極強的實踐性［4］。

二、“數字圖像處理”課程思政建設優勢

“數字圖像處理”課程的目的是使學生在了解數字圖像處理的發展、應用、研究熱點、應用前景的基礎上，掌握數字圖像處理的基本概念、基礎理論原理、基本分析方法、典型實現方案，熟練使用數字圖像處理編程基本工具，積極鍛煉利用理論知識來解決實際問題的能力。“數字圖像處理”課程面向的是大三、大四的學生，他們具有“高等數學”“信號處理”“信息論”等課程知識的儲備。相比于單純的知識點講授，如何引導學生樹立正確的理想信念、學會正確的思維方法更為重要，在畢業前，在學生心里埋下真善美的種子，引導其扣好人生第一粒扣子具有重要意義。

筆者所承擔的“數字圖像處理”課程在以往的教學中，僅考慮對應知識點的講解，未考慮到思想政治教育內容的嵌入，沒有挖掘課程所蘊含的相關思政元素。之前的教學方法已經不能體現價值塑造、能力培養、知識傳授“三位一體”的教學理念，因此，如何結合專業及課程特色，將“數字圖像處理”課程所蘊含的思政元素有機融入課程教學各環節，達到潤物無聲的育人效果，是需要長期深入探索的一項重要工作。

三、“數字圖像處理”課程思政探索現狀

通過在中國知網進行檢索，可以看到近幾年針對“數字圖像處理”課程思政的建設及探索在逐步展開，并取得了不錯的效果。

2020年，東華理工大學的陸玲等人從教學管理、教師自身及教學方法等方面探索了思政元素與課程內容融入的路徑［5］；山東理工大學的黃潔慧等人從教學大綱修訂、授課形式轉變、教師自身提升、考核模式變化等方面著手，將思想政治教育融入課程教學［6］。2021年，安徽科技學院的李銳等人在課堂管理、教學內容和教學方法中加強課程思政建設［7］；鄭州大學的酒明遠等人分別從專業內容、本科就業和課程實驗三個角度出發建設，使課程思政貫穿教學各環節［8］；電子科技大學的于力等人對“數字圖像處理”課程思政的典型案例進行了具體展示［9］；蚌埠學院的鄧運生等人對思政融入點、課程教學單元、教學內容之間的對應關系進行了梳理［10］；蘭州理工大學的徐志剛等人同樣將課程部分知識點與挖掘的對應思想政治元素進行嵌入結合［11］；東北大學的遲劍寧等人借鑒機器學習中的深度學習概念，在教學目標、教學資源、教學機制、教學行為等層面與課程思政進行有機結合，提出一種深度學習式思政教學模式［12］；南京理工大學的劉紅毅等人以課程中的圖像變換單元為例，詳細介紹了進行課程思政教學建設的相關思路［13］。2022年，北京交通大學的阮秋琦等人指出對于“數字圖像處理”核心課程的建設要突出思政內容的自然融入，并且列舉了一些很好的思政素材［14］；溫州醫科大學的張鑫等人從融合策略、框架制定、教學環節和課程考核四方面，積極開展在專業課程教學中融入課程思政的應用探索［15］；河南大學的張帆通過借助案例驅動教學模式在課程中引入了課程思政［16］。

通過上述分析可以看到，許多教學研究人員已經對“數字圖像處理”課程思政的建設進行了多種多樣的探索及實踐，并提供了很多有價值的參考。同時，對于如何在課程中更好地融入思政元素仍然有極大的探索空間。

四、“數字圖像處理”課程思政建設的初步探索

結合中國地質大學（北京）開設的“數字圖像處理”課程的實際有關情況，重點探索其課程思政的建設路徑。本課程現有理論課32學時，實驗課16學時，共計48學時。選用的教材為國外電子與通信教材系列中的《數字圖像處理》，由Gonzalez、Woods著，阮秋琦、阮宇智等譯，其配套的英文原版和中文譯版由學生根據自身水平進行參考。由于課時原因，所涉及的理論講解主要分成兩大部分。第一部分為理論基礎部分。主要包括第1章《緒論》，第2章《數字圖像基礎》，第3章《灰度變換與空間濾波》，第4章《頻率域濾波》。第二部分為具體應用部分。主要包括第5章《圖像復原與重建》，第6章《彩色圖像處理》，第8章《圖像壓縮》，第9章《形態學圖像處理》，第10章《圖像分割》。

本著價值塑造、能力培養、知識傳授“三位一體”的教學理念，主要從課程教師思想政治教育能力提升、課程知識點思政元素融入、課程實驗環節設計、課程考核誠信宣傳四方面進行本課程思政的探索。

（一）課程教師思想政治教育能力提升

全面推進課程思政建設，教師是關鍵［2］。教師通過廣泛閱讀經典，不斷探討、發掘思政元素，并及時整理、更新對應的教學設計。同時，教師積極參加中國地質大學（北京）課程思政研究中心舉辦的課程思政示范課建設與教學設計專題研修班、北京卓越國培教育科技發展中心舉辦的全國高校課程思政內涵建設與教師課程思政教學能力提升研修班等相關培訓活動，通過多位資深專家分享的課程思政經驗，學習到一些思政元素融入的技巧與手段，也反思了課程教學中存在的一些問題。通過不斷學習與積累，教師積極努力地提升自身的思想政治教育意識與能力。

（二）課程知識點思政元素融入

通過分析本課程的特點，思政元素適合在講解相關知識點時作為輔助材料融入課程，尤其是在進行理論課第二部分具體應用部分的相關講解時，引入與數字圖像實際應用相關的案例。具體章節的幾個相關案例如下所示。

第5章《圖像復原與重建》，通過對嫦娥五號回傳影像的展示與分析，引入嫦娥探月，并由此拓展到神舟逐夢、天宮遨游、天問問天、北斗環宇等大家耳熟能詳的重大中國航天成就，后續介紹航天精神，雖然經歷了無數的研發困境和阻礙，但憑借中國航天人的不斷堅持和努力，攻克一個個難題。由此增強學生的民族自豪感與自信心，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當。

第6章《彩色圖像處理》，引入為中國留住“色彩”的鄒競院士的科學精神。鄒競院士秉承以國家召喚為先，以專業急需為本的態度，積極投身于彩色膠卷研制。本著中國人一定能依靠自己的力量研制生產出能與世界名牌相媲美的彩色膠卷的信念，鄒競院士先后成功研制開發了三代感光度為ISO100的樂凱彩色膠卷，實現了國產彩色膠卷的從無到有。通過鄒競院士的科學精神培養學生探索未知、勇攀科學高峰的責任感和使命感，引導學生敢于擔當、不懈奮斗。

第8章《圖像壓縮》，主要分析圖像壓縮在遙感領域內的應用，重點介紹遙感應用領域中的芯片“雅芯-天圖”，在衛星獲取高質量遙感圖像方面，該芯片提供了重要技術支撐。這款芯片的特別之處在于它是由中國自主研制的首顆宇航級高速圖像壓縮處理芯片，它研發及應用的成功使中國星上圖像壓縮系統擺脫了之前對外國芯片的依賴局面。由此引導學生珍惜韶華、腳踏實地、努力學習，利用自身專業知識，為建設社會主義現代化強國、實現中華民族偉大復興添磚加瓦。

第9章《形態學圖像處理》，通過利用遙感圖像進行基于形態學處理結果的展示與分析，引入我國遙感的發展，由此介紹我國遙感領域專家李小文院士。李小文院士當年拒絕國外豐厚的條件毅然回國，在遙感領域默默奉獻，為祖國培養了大批人才，帶領中國遙感不斷進步。通過李小文院士淡泊名利、追求真理的精神，引導學生珍惜學習時光，心無旁騖，求知問學，要有家國情懷，要立志扎根人民、奉獻國家，成為有大愛大德大情懷的人。

第10章《圖像分割》，通過日常生活中的具體醫學影像分割示例展示，介紹可以進行機器智能輔助閱片的深度學習技術，引入深度學習技術漫長且曲折的發展歷史。盡管目前深度學習技術在各行各業得到廣泛應用，但發展幾經寒冬，最終是在眾多科學研究人員不斷堅持探索下迎來了如今的爆發階段。通過深度學習技術的曲折發展和科學研究人員的堅持，引導學生要有不懈奮斗的精神，樂觀向上的人生態度，要能在艱苦奮斗中錘煉意志品質。

（三）課程實驗環節設計

針對16學時的實驗環節，將實驗分為基礎理論實驗和小項目實驗兩部分。其中小項目實驗由學生自由分組，以團隊協作方式來完成，通過布置如指紋識別、人臉識別等小項目課題任務，學生分工進行文獻資料查找、編程實現、報告提交，最終請每組派代表走上講臺進行項目匯報與展示，鍛煉學生的表達能力。通過這種實驗方式引導學生獨立分析問題、思考問題，同時培養了學生的綜合素質，鍛煉了實踐能力。

（四）課程考核誠信宣傳

課程的考核主要由平時成績的40%和閉卷考試卷面成績的60%組成。平時成績主要由課堂考勤、作業情況及平時表現構成，引導學生端正學習態度。在最后一節課進行閉卷考試誠信宣傳，提醒學生注意考風考紀，營造公平公正的考試環境。通過誠信考試引導學生做到誠實守信、有堂堂正正的人格，不斷提升學生的思想水平與道德品質，讓學生成為德才兼備、全面發展的人。

結語

以價值塑造、能力培養、知識傳授“三位一體”的教學理念為指引，結合課程自身特點，進行了“數字圖像處理”課程思政的初步探索，主要從課程教師思想政治教育能力提升、課程知識點思政元素融入、課程實驗環節設計、課程考核誠信宣傳四個方面展開。而如何將思政元素有機融入專業課教學，達到潤物無聲的育人效果，仍是需要長期深入探索的一項重要工作。