数字图像处理课程思政探索及实践

张丽红

山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006

根据习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上的讲话，思想政治教育要与专业课程同向同行。培养什么人、如何培养人才以及为谁培养人是高等教育要重点考虑的问题。高校工作中立德树人的成效是检验人才培养质量的重要标准。要实现立德树人的育人目标，必须将价值引领、知识教授和能力提高三者融为一体、不可分割。推进高等学校课程思政建设，将价值观引领融于专业知识教授和专业能力培养之中，使学生能够在潜移默化中塑造出正确的世界观、人生观和价值观以指导未来的人生之路，此为高校人才培养的目的和意义。

办好做实课程思政工作是高校的时代责任。如何将数字图像处理课程与思政结合是我们应该思考的问题。课程思政是落实立德树人根本任务的关键环节，是培养一代又一代社会主义建设者和接班人的重要保障。应坚持社会主义办学方向，落实立德树人根本任务，紧紧围绕新时代人才培养、如何培养、为谁培养的教育基本问题，努力推进电子信息类专业课程的思政建设跨上一个台阶。

一、数字图像处理课程的思政作用

（一）课程现状及其特点

数字图像处理课程中的相关内容以及相应技术的发展涉及信息科学、计算机科学、数学、物理以及生物等学科，与计算机视觉、人工智能范畴相交叉，而近年的统计数据中，人工智能落地应用中29%属于计算机视觉方面。数字图像处理主要包括以下内容：几何处理、算术处理、图像增强、图像复原、图像重建、图像编码、图像识别及图像理解等，其广泛应用于交通、空间探测、遥感、生物医学、安防、人工智能、工业检测等多个领域。近年来，图像处理等人工智能技术迅猛发展且应用广泛，但是其潜在的风险和引发的问题也不容忽视。

（二）课程目标和育人目标

将社会主义核心价值观的国家层面、社会层面和个人层面的基本内容与思政实例融入专业课程教学中，使学生能够在掌握数字图像处理基础理论和相关技术的同时，形成和建立比较完善的图像处理、分析和理解的整体理论结构体系，理解和掌握当前常用的图像处理、分析和理解技术，培养学生运用基本理论解决图像处理方面实际工程问题的创新思维和创新能力，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，培养其科学奉献精神和爱国情怀。通过探索发掘图像处理专业知识中的思政元素，提高具有正确价值观、工匠精神和高尚职业道德的新工科人才的培养质量，推动政治思想教育和数字图像处理方面理论知识体系教学的和谐统一，使学生能够努力提升自身专业知识和综合能力，为实现中国智造和未来中国真正跻身世界之巅奠定基础。

该课程思政建设和实践有利于学生充分认识数字图像处理技术和正确利用新兴技术，让学生能够把握数字图像处理发展的正确方向，把强化正确的价值引领、塑造共同的理想信念作为新时代大学课堂的鲜明特色；能构建起全课程育人的格局，以社会主义核心价值观引领学生图像处理技术和理论发展的正确方向。另外，将社会主义核心价值观基本内容融入该课程，能够激发学生的爱国热情，激励其为中华民族的崛起腾飞和伟大复兴而努力学习、奋斗。

设计数字图像处理课程教学目标，将教学内容和思想政治教育元素进行有机融合，形成数字图像处理课程思政体系，通过系统设计、全程融入，把价值观培育和塑造“基因式”融入课程，润物细无声，立德树人；把做人做事的基本道理，社会主义核心价值观的要求，实现民族复兴的理想和责任等内容融入教学中，促进并实现思想政治教育和知识体系教学的和谐统一、价值引领和能力培养的和谐统一、知识传授和立德树人的和谐统一，使思政元素和专业课程内容相辅相成、同向同行，达到协同育人的效果；建设全课程、全方位育人过程体系，使广大学生坚定“四个自信”，激发其爱国主义情怀和民族自豪感，以社会主义核心价值观引领当代青年价值观和图像处理相关人工智能发展方向。

二、精心设计课程体系，构建课程育人格局

专业课程思政是将专业类课程教学和思想政治理论教育相融合，与思想政治理论课程的教学相辅相成，形成协同效应，进而达到全员育人、全程育人、全方位育人的新型教育理念，这也是高校教学改革的一个热点课题。对于数字图像处理课程思政的研究主要集中于两点：1.如何基于数字图像处理课程的特点，找准思政教育的切入点；2.如何在数字图像处理课程教学过程中实现知识的传授与价值观引领的有效结合。

（一）丰富课程知识内涵，有机融合思政元素

将课程知识点和思政内容进行有机融合。在教学目标中体现“三位一体”课程教学目标和思政目标，即知识传授、能力培养和价值塑造相结合，并根据数字图像处理的最新发展调整课程教学内容、设计，构建思想政治教育融入体系，改革教学方法和教学手段，将专业课程教学和思政教学进行有机融合，润物细无声，使得德育渗透教学卓有成效。

数字图像处理广泛应用于各行各业，教师在讲授数字图像处理这门课时，既要侧重于行业应用，又要高或者引领行业的发展。人类获取的信息80%以上来自视觉，图像是人们接受、表达、传递信息的快捷方式。近年来，人工智能技术、信息处理技术和电子技术发展迅速，数字图像处理技术已经成为信息技术领域中的核心技术之一，并在国民经济的各个领域得到了广泛的应用，在推动社会进步和提高人民生活质量方面起着越来越重要的作用，在全球各个尖端领域都有广阔的发展前景。如电视系统和互联网中的图像压缩处理、格式变换、视频合成，多媒体和流媒体系统中动静态图像的获取、处理、编码、传输、解码和存贮等，在文化传播中起到了重要作用；数字图像处理技术在身份认证、产品防伪、水印技术等方面的应用意义重大；在公安、金融和交通方面，业务图片和视频监控的分析和研判、活体检测、指纹识别、行人识别、自动收费系统、车牌识别、停车导引系统以及根据交通监控进行事故分析等，都是图像处理技术成功应用的例子。这些都告诫学生要知法守法，让学生明白没有规矩，不成方圆的道理。遵纪守法是大学生的基本素质和义务，要让大学生形成“以遵纪守法为荣、以违法乱纪为耻”的社会主义道德观念。图像处理方法作为当前智能信息认知中最富代表性的研究成果，是课程学习和国家人工智能战略结合的代表性窗口。结合我国当下图像处理发展技术以及急需发展方向，在学习数字图像处理的过程中，学生不仅要系统学习相关的科学知识，而且要深刻体会数字图像处理在农业、工业、航空航天、测绘学、大气科学、医学、天文学、公安、商业和军事等方面的成功应用及巨大发展前景。科技革命能直接或间接地作用于人们的生活方式，并且能促进经济和社会发展，造福于人类。通过学习数字图像处理课程，学生更加坚定自己努力学习、为国家科技创新不断奋斗的理想。正确发展和运用图像处理等科学技术，能够为人类造福，创造出更多的社会财富和经济利益，有利于实现科技强国，有利于把我国建设成为富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。

图像本身蕴含着巨大的思想政治教育价值，思想政治教育借助图像化思维模式可以使抽象思辨的理论变得直观、立体、形象、有温度，可以让蕴含积极、向善主流价值的思政教育更好地深入人心。应选取正能量图片，如体现历史文化的古迹图片、祖国大好河山图片、革命历史图片、优秀人物图片等，将中国优秀传统文化、学习优秀人物的优秀品质、唯物辩证法及历史唯物论贯穿到课程教学中，将思政工作贯穿教育教学全过程，润物细无声，在课程思政的持续深化中赋予数字图像处理新的含义。

在知识点设计方面，应适当融入思政元素。如讲解图像代数运算时，“华南虎事件”给我们的启示是在图像合成等处理方面要遵从法律底线和道德规范。该案件为人们提供了一部生动的教材和一面自省的镜子，给大学生提供了一次思想升华的机会。在特征提取及识别算法方面，应注意算法设计特征提取的全面性、数据集的完备性和公平公正问题，避免出现性别歧视和种族歧视问题。在讲解人眼视觉特性时，同时指出对比效应是指人眼对某个区域的亮度感觉并不仅仅取决于该区域的亮度，而是与该区域的背景亮度或周围的亮度有关的特性。这启发我们在分析时要着眼立足于整体，追求系统整体的最佳效应，防止和反对以局部利益来损害整体利益的现象；同时也要重视和充分发挥局部的积极作用，注意各个局部的特点和要求，既要统揽全局，又要兼顾局部，有针对性地解决突出问题。数字图像处理往往离不开卷积，而卷积中蕴含的“不积跬步无以至千里”启示我们在日常的学习生活中，要不忘初心，努力钻研，踏实作事，打下坚实的专业知识和科研基础，为社会和国家作出贡献。在学习图像增强和恢复时，以革命时期旧照片为素材进行处理修复，让学生在进一步学习专业知识的同时感受革命精神，丰富文化内涵。

（二）探索创新教学过程，全程融入思政理念

教师要提升自身的素养。国家的兴旺发达、社会的进步、人类文明的发展等都和教育息息相关。作为一名教师，应时刻牢记自己对社会、对学生承担的责任。教师平时应加强政治理论学习，提升理论修养，努力做到政治强、情怀深、思维新、视野广、自律严、人格正，把爱国情感、社会责任、理想信念、职业道德等内容传授给学生，引导学生自觉培育和践行社会主义核心价值观。教师要善于把握学生的思想脉搏，掌握好教育的时机和分寸，运用各种方式方法，从学生的实际出发，区分层次，以理服人，讲求实效，以情感人。教师要坚持“以德立身、以德立学、以德施教”，通过以身示范与言行感染，帮助学生树立崇高的人生理想，努力把学生培养成为担当民族复兴大任的时代新人。

丰富教学手段，打造精彩课堂，在教学方法上进行探索与创新。挖掘背景材料，通过引入热点话题、案例教学等方式，寻求二者的有机衔接。如结合疫情介绍数字图像处理与分析技术从军事到民用、从医学到生活等方面的发展过程，结合新冠肺炎的诊疗手段、CT 图像识别和图像分析技术，启发学生潜心学习，努力掌握技能，争取像钟南山、李兰娟院士那样用知识与能力为祖国效力，引导学生从我做起、为国分忧。教学方法方面，在教学中通过工程案例讲授，如人脸识别技术及其正确运用，注重将专业知识讲授与德育元素结合，做到深入浅出。在职业道德方面，教师除了使学生能够准确地理解和掌握专业知识，还要在职业道德方面尽心引导和教育，使学生懂得工匠精神、责任心和爱国情怀的重要性，让学生明白个人的职业发展和国家发展密不可分，以此培养学生的家国情怀、精益求精的精神和勤俭朴实的精神。在教学图像压缩编码时，介绍哈夫曼编码的发明者哈夫曼教授，他没有为其科学成果申请任何专利，也没有因此获得其他经济利益，而是默默地为社会奉献和服务。通过向学生介绍国内外图像处理和人工智能领域的有关名人轶事，让学生了解身边的图像处理应用领域，将蕴含其中的爱国、敬业、奉献、诚信、友爱等品质精神传递给学生，让学生更好地践行社会主义核心价值观。可开展团队合作来完成项目，同时遵循客观规律，使学生学会独立思考和团队合作，培养其团队合作能力。

挖掘课程教学中的思想政治内涵，既要注重知识技能的传授，又要强调价值观的培养，关注学生人格的健康发展。思想政治教育既要鲜明，又要潜移默化，把德育教育分解到课程中，运用多种手段挖掘课程的思想内涵。数字图像处理课程与思想政治课应形成合力，通过挖掘课程思想政治元素，将思想政治内容与课程内容有机结合起来，以此提高大学生的综合素质，为其走向未来打下基础。

我们对科技发展的认识不应该是单一维度的“前进”或“后退”。道德伦理与科技进步不是对立的关系，道德伦理为科技进步提供了新的向度与要求。数字图像处理的发展亦是如此，应遵循图像处理技术的道德底线。图像处理等新兴技术的应用，如同打开一扇门，为人们的生活提供便利。尽管人们常说“技术是中立的”，然而“技术的社会使用”却从来都不是中立的。随着图像处理技术的提高，越来越多的新功能出现在人们的眼前，从早已出现的滤镜、抠图、美颜，到最新的AI 换脸。如果将蕴含巨大力量的新兴技术当成手中的“燃烧弹”，将扬起漫天黄沙，最终却难免玩火自焚。所有人都应该坚守底线，保持对科学的敬畏与自爱。

三、结束语

文章通过对数字图像处理课程实施课程思政教学改革，将思政元素和教学内容相结合，形成数字图像处理课程思政体系，系统设计、全程融入，在教学内容、教学方法及教学过程等方面进行改革探索和实践，促进了实现思想政治教育和知识体系教学的和谐统一、价值引领和能力培养的和谐统一、知识传授和立德树人的和谐统一。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。