“數(shù)字圖像處理”課程思政的初步探索

楊京輝

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)〔北京〕 信息工程學(xué)院，北京 100083）

引言

習(xí)近平總書記在2016年全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個(gè)根本問題。要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面［1］。2020年，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出，把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量［2］。

課程思政是將高校思想政治教育融入課程教學(xué)和改革的各環(huán)節(jié)、各方面，實(shí)現(xiàn)立德樹人潤(rùn)物無聲。圍繞“知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)相結(jié)合”的課程目標(biāo)，強(qiáng)化顯性思政，細(xì)化隱性思政，構(gòu)建全課程育人格局［3］。

一、“數(shù)字圖像處理”課程特點(diǎn)

“數(shù)字圖像處理”課程是面向電子信息工程、地理信息系統(tǒng)等信息科學(xué)類專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)必修核心基礎(chǔ)課程。課程融合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、地理信息、遙感等多種不同學(xué)科，是一門多學(xué)科交叉課程，具有如下特點(diǎn)：涉及內(nèi)容具有極廣的覆蓋面、具有較強(qiáng)的理論性、對(duì)選課學(xué)生的綜合能力有較高的要求。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)在軍事、工業(yè)、商業(yè)、智能交通、醫(yī)療、公共安全、遙感、教育、通信等多個(gè)領(lǐng)域都有極為廣泛的應(yīng)用，這也同時(shí)推動(dòng)了本課程的不斷進(jìn)步與發(fā)展，使本課程具有極強(qiáng)的實(shí)踐性［4］。

二、“數(shù)字圖像處理”課程思政建設(shè)優(yōu)勢(shì)

“數(shù)字圖像處理”課程的目的是使學(xué)生在了解數(shù)字圖像處理的發(fā)展、應(yīng)用、研究熱點(diǎn)、應(yīng)用前景的基礎(chǔ)上，掌握數(shù)字圖像處理的基本概念、基礎(chǔ)理論原理、基本分析方法、典型實(shí)現(xiàn)方案，熟練使用數(shù)字圖像處理編程基本工具，積極鍛煉利用理論知識(shí)來解決實(shí)際問題的能力?！皵?shù)字圖像處理”課程面向的是大三、大四的學(xué)生，他們具有“高等數(shù)學(xué)”“信號(hào)處理”“信息論”等課程知識(shí)的儲(chǔ)備。相比于單純的知識(shí)點(diǎn)講授，如何引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的理想信念、學(xué)會(huì)正確的思維方法更為重要，在畢業(yè)前，在學(xué)生心里埋下真善美的種子，引導(dǎo)其扣好人生第一粒扣子具有重要意義。

筆者所承擔(dān)的“數(shù)字圖像處理”課程在以往的教學(xué)中，僅考慮對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的講解，未考慮到思想政治教育內(nèi)容的嵌入，沒有挖掘課程所蘊(yùn)含的相關(guān)思政元素。之前的教學(xué)方法已經(jīng)不能體現(xiàn)價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授“三位一體”的教學(xué)理念，因此，如何結(jié)合專業(yè)及課程特色，將“數(shù)字圖像處理”課程所蘊(yùn)含的思政元素有機(jī)融入課程教學(xué)各環(huán)節(jié)，達(dá)到潤(rùn)物無聲的育人效果，是需要長(zhǎng)期深入探索的一項(xiàng)重要工作。

三、“數(shù)字圖像處理”課程思政探索現(xiàn)狀

通過在中國(guó)知網(wǎng)進(jìn)行檢索，可以看到近幾年針對(duì)“數(shù)字圖像處理”課程思政的建設(shè)及探索在逐步展開，并取得了不錯(cuò)的效果。

2020年，東華理工大學(xué)的陸玲等人從教學(xué)管理、教師自身及教學(xué)方法等方面探索了思政元素與課程內(nèi)容融入的路徑［5］；山東理工大學(xué)的黃潔慧等人從教學(xué)大綱修訂、授課形式轉(zhuǎn)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(xué)［6］。2021年，安徽科技學(xué)院的李銳等人在課堂管理、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法中加強(qiáng)課程思政建設(shè)［7］；鄭州大學(xué)的酒明遠(yuǎn)等人分別從專業(yè)內(nèi)容、本科就業(yè)和課程實(shí)驗(yàn)三個(gè)角度出發(fā)建設(shè)，使課程思政貫穿教學(xué)各環(huán)節(jié)［8］；電子科技大學(xué)的于力等人對(duì)“數(shù)字圖像處理”課程思政的典型案例進(jìn)行了具體展示［9］；蚌埠學(xué)院的鄧運(yùn)生等人對(duì)思政融入點(diǎn)、課程教學(xué)單元、教學(xué)內(nèi)容之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了梳理［10］；蘭州理工大學(xué)的徐志剛等人同樣將課程部分知識(shí)點(diǎn)與挖掘的對(duì)應(yīng)思想政治元素進(jìn)行嵌入結(jié)合［11］；東北大學(xué)的遲劍寧等人借鑒機(jī)器學(xué)習(xí)中的深度學(xué)習(xí)概念，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)資源、教學(xué)機(jī)制、教學(xué)行為等層面與課程思政進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，提出一種深度學(xué)習(xí)式思政教學(xué)模式［12］；南京理工大學(xué)的劉紅毅等人以課程中的圖像變換單元為例，詳細(xì)介紹了進(jìn)行課程思政教學(xué)建設(shè)的相關(guān)思路［13］。2022年，北京交通大學(xué)的阮秋琦等人指出對(duì)于“數(shù)字圖像處理”核心課程的建設(shè)要突出思政內(nèi)容的自然融入，并且列舉了一些很好的思政素材［14］；溫州醫(yī)科大學(xué)的張?chǎng)蔚热藦娜诤喜呗?、框架制定、教學(xué)環(huán)節(jié)和課程考核四方面，積極開展在專業(yè)課程教學(xué)中融入課程思政的應(yīng)用探索［15］；河南大學(xué)的張帆通過借助案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)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(xué)研究人員已經(jīng)對(duì)“數(shù)字圖像處理”課程思政的建設(shè)進(jìn)行了多種多樣的探索及實(shí)踐，并提供了很多有價(jià)值的參考。同時(shí)，對(duì)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(shù)字圖像處理”課程思政建設(shè)的初步探索

結(jié)合中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）開設(shè)的“數(shù)字圖像處理”課程的實(shí)際有關(guān)情況，重點(diǎn)探索其課程思政的建設(shè)路徑。本課程現(xiàn)有理論課32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課16學(xué)時(shí)，共計(jì)48學(xué)時(shí)。選用的教材為國(guó)外電子與通信教材系列中的《數(shù)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(xué)生根據(jù)自身水平進(jìn)行參考。由于課時(shí)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(chǔ)部分。主要包括第1章《緒論》，第2章《數(shù)字圖像基礎(chǔ)》，第3章《灰度變換與空間濾波》，第4章《頻率域?yàn)V波》。第二部分為具體應(yīng)用部分。主要包括第5章《圖像復(fù)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(tài)學(xué)圖像處理》，第10章《圖像分割》。

本著價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授“三位一體”的教學(xué)理念，主要從課程教師思想政治教育能力提升、課程知識(shí)點(diǎn)思政元素融入、課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、課程考核誠(chéng)信宣傳四方面進(jìn)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(jìn)課程思政建設(shè)，教師是關(guān)鍵［2］。教師通過廣泛閱讀經(jīng)典，不斷探討、發(fā)掘思政元素，并及時(shí)整理、更新對(duì)應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)。同時(shí)，教師積極參加中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）課程思政研究中心舉辦的課程思政示范課建設(shè)與教學(xué)設(shè)計(jì)專題研修班、北京卓越國(guó)培教育科技發(fā)展中心舉辦的全國(guó)高校課程思政內(nèi)涵建設(shè)與教師課程思政教學(xué)能力提升研修班等相關(guān)培訓(xùn)活動(dòng)，通過多位資深專家分享的課程思政經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)到一些思政元素融入的技巧與手段，也反思了課程教學(xué)中存在的一些問題。通過不斷學(xué)習(xí)與積累，教師積極努力地提升自身的思想政治教育意識(shí)與能力。

（二）課程知識(shí)點(diǎn)思政元素融入

通過分析本課程的特點(diǎn)，思政元素適合在講解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)作為輔助材料融入課程，尤其是在進(jìn)行理論課第二部分具體應(yīng)用部分的相關(guān)講解時(shí)，引入與數(shù)字圖像實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的案例。具體章節(jié)的幾個(gè)相關(guān)案例如下所示。

第5章《圖像復(fù)原與重建》，通過對(duì)嫦娥五號(hào)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(mèng)、天宮遨游、天問問天、北斗環(huán)宇等大家耳熟能詳?shù)闹卮笾袊?guó)航天成就，后續(xù)介紹航天精神，雖然經(jīng)歷了無數(shù)的研發(fā)困境和阻礙，但憑借中國(guó)航天人的不斷堅(jiān)持和努力，攻克一個(gè)個(gè)難題。由此增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感與自信心，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

第6章《彩色圖像處理》，引入為中國(guó)留住“色彩”的鄒競(jìng)院士的科學(xué)精神。鄒競(jìng)院士秉承以國(guó)家召喚為先，以專業(yè)急需為本的態(tài)度，積極投身于彩色膠卷研制。本著中國(guó)人一定能依靠自己的力量研制生產(chǎn)出能與世界名牌相媲美的彩色膠卷的信念，鄒競(jìng)院士先后成功研制開發(fā)了三代感光度為ISO100的樂凱彩色膠卷，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)彩色膠卷的從無到有。通過鄒競(jìng)院士的科學(xué)精神培養(yǎng)學(xué)生探索未知、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感，引導(dǎo)學(xué)生敢于擔(dān)當(dāng)、不懈奮斗。

第8章《圖像壓縮》，主要分析圖像壓縮在遙感領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹遙感應(yīng)用領(lǐng)域中的芯片“雅芯-天圖”，在衛(wèi)星獲取高質(zhì)量遙感圖像方面，該芯片提供了重要技術(shù)支撐。這款芯片的特別之處在于它是由中國(guó)自主研制的首顆宇航級(jí)高速圖像壓縮處理芯片，它研發(fā)及應(yīng)用的成功使中國(guó)星上圖像壓縮系統(tǒng)擺脫了之前對(duì)外國(guó)芯片的依賴局面。由此引導(dǎo)學(xué)生珍惜韶華、腳踏實(shí)地、努力學(xué)習(xí)，利用自身專業(yè)知識(shí)，為建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興添磚加瓦。

第9章《形態(tài)學(xué)圖像處理》，通過利用遙感圖像進(jìn)行基于形態(tài)學(xué)處理結(jié)果的展示與分析，引入我國(guó)遙感的發(fā)展，由此介紹我國(guó)遙感領(lǐng)域?qū)＜依钚∥脑菏俊＠钚∥脑菏慨?dāng)年拒絕國(guó)外豐厚的條件毅然回國(guó)，在遙感領(lǐng)域默默奉獻(xiàn)，為祖國(guó)培養(yǎng)了大批人才，帶領(lǐng)中國(guó)遙感不斷進(jìn)步。通過李小文院士淡泊名利、追求真理的精神，引導(dǎo)學(xué)生珍惜學(xué)習(xí)時(shí)光，心無旁騖，求知問學(xué)，要有家國(guó)情懷，要立志扎根人民、奉獻(xiàn)國(guó)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(yī)學(xué)影像分割示例展示，介紹可以進(jìn)行機(jī)器智能輔助閱片的深度學(xué)習(xí)技術(shù)，引入深度學(xué)習(xí)技術(shù)漫長(zhǎng)且曲折的發(fā)展歷史。盡管目前深度學(xué)習(xí)技術(shù)在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用，但發(fā)展幾經(jīng)寒冬，最終是在眾多科學(xué)研究人員不斷堅(jiān)持探索下迎來了如今的爆發(fā)階段。通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)的曲折發(fā)展和科學(xué)研究人員的堅(jiān)持，引導(dǎo)學(xué)生要有不懈奮斗的精神，樂觀向上的人生態(tài)度，要能在艱苦奮斗中錘煉意志品質(zhì)。

（三）課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

針對(duì)16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，將實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)理論實(shí)驗(yàn)和小項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)兩部分。其中小項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自由分組，以團(tuán)隊(duì)協(xié)作方式來完成，通過布置如指紋識(shí)別、人臉識(shí)別等小項(xiàng)目課題任務(wù)，學(xué)生分工進(jìn)行文獻(xiàn)資料查找、編程實(shí)現(xiàn)、報(bào)告提交，最終請(qǐng)每組派代表走上講臺(tái)進(jìn)行項(xiàng)目匯報(bào)與展示，鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。通過這種實(shí)驗(yàn)方式引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立分析問題、思考問題，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)，鍛煉了實(shí)踐能力。

（四）課程考核誠(chéng)信宣傳

課程的考核主要由平時(shí)成績(jī)的40%和閉卷考試卷面成績(jī)的60%組成。平時(shí)成績(jī)主要由課堂考勤、作業(yè)情況及平時(shí)表現(xiàn)構(gòu)成，引導(dǎo)學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度。在最后一節(jié)課進(jìn)行閉卷考試誠(chéng)信宣傳，提醒學(xué)生注意考風(fēng)考紀(jì)，營(yíng)造公平公正的考試環(huán)境。通過誠(chéng)信考試引導(dǎo)學(xué)生做到誠(chéng)實(shí)守信、有堂堂正正的人格，不斷提升學(xué)生的思想水平與道德品質(zhì)，讓學(xué)生成為德才兼?zhèn)?、全面發(fā)展的人。

結(jié)語

以價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授“三位一體”的教學(xué)理念為指引，結(jié)合課程自身特點(diǎn)，進(jìn)行了“數(shù)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(shí)點(diǎn)思政元素融入、課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、課程考核誠(chéng)信宣傳四個(gè)方面展開。而如何將思政元素有機(jī)融入專業(yè)課教學(xué)，達(dá)到潤(rùn)物無聲的育人效果，仍是需要長(zhǎng)期深入探索的一項(xiàng)重要工作。