浅析课程思政对课程教学支撑毕业要求的强化作用*——以数字图像处理课程为例

冯思为

苏州大学计算机科学与技术学院 江苏苏州 215031

0 引言

高校承载“立德树人”的重要任务，课程思政能够以构建全员、全程、全课程育人格局的形式，充分挖掘各类课程思想政治资源，发挥各课程的育人作用，全面提高人才培养质量[1]。

目前，我国高校将思政教育延伸到各类课程的工作正如火如荼地开展，作者教授的数字图像处理课程，虽因其工科专业课程属性的特点，思政元素融入课堂内容有一定的难度，但仍不乏有许多积极探索的优秀案例，例如：朱洁皓[2]从图形图像处理课程的教学内容、教学模式、教学评价三个维度挖掘可融入的思政元素，通过课前、课中、课后三个环节进行展开，最后基于过程性评价、终结性评价和社会评价进行探索；酒明远等[3]基于数字图像处理实施课程思政改革的优势和思政元素融入课程教学的方式，分别从专业内容、就业、课程实验等三方面论述了具体的思政元素内容与融入方式；陆玲[4]将法治意识、人文精神、爱国情怀、文化自信、社会责任等思政元素内容，通过教学管理、教师自身、教学方法等三个路径进行了融入；于力等[5]结合数字图像处理课程教学大纲内容，根据相应教学内容，从不同角度挖掘课程思政元素及课程思政的设计思路；陈业欣[6]通过数字图像处理课程，介绍了教学中实施思政教育与课程技能培养的融合方法，通过案例分析对若干课堂教学环节进行了剖析；邓运生等[7]从课前准备、授课手段和工程应用等方面挖掘和提炼思政元素，在数字图像处理课程的若干教学单元、教学内容和思政融入点间形成对应关系，进而实现课程思政；黄洁慧等[8]从数字图像处理课程实施思政教育的优势出发，通过课程思政教育的融入点，开展课程思政教学探索。

从高校本科人才培养质量要求看，尤其是专业认证背景下，一个专业制定的毕业要求必须能支撑该专业培养目标的达成，而毕业要求的达成情况则完全依赖于其课程体系及对应课程内容的实施，换言之，课程教学应全方位实现支撑学生的毕业要求。由此可见，课程思政元素的充分挖掘与拓展，从技术层面也有利于强化课程教学对毕业要求支撑的实现。

1 专业认证理念与要求

专业认证是一种专业质量外部保障机制，用于判定专业人才培养质量是否达到既定质量标准，是否有持续改进提高质量的机制，实质就是质量保障与持续改进，其核心理念有三，即：以学生为中心（Students-Centered，SC）、产出/成果导向（教育）（Outcome-Based Education，OBE）和持续改进（Continuous-Quality Improvement，CQI），具体如图1 所示。剖析图1 课程体系对毕业要求的支撑特征发现，具有较为完善的课程体系，在形式上可形成对毕业要求的支撑，但如何实现支撑及如何证明支撑？显然，从产出导向的教育教学体系看，须通过课程的教学加以支撑的实现，须通过课程的考核评价加以支撑的证明，产出导向的局部教育教学体系如图2 所示。

图1 专业认证理念

图2 产出导向的局部教育教学体系

工程教育认证标准（2017 年11 月修订）[9]制定的专业毕业要求通用标准共有12 条，即：

（1）工程知识；

（2）问题分析；

（3）设计/开发解决方案；

（4）研究；

（5）使用现代工具；

（6）工程与社会；

（7）环境和可持续发展；

（8）职业规范；

（9）个人和团队；

（10）沟通；

（11）项目管理；

（12）终身学习。

其中，毕业要求1 ～4 属专业能力，毕业要求5、9～11属通用能力，毕业要求6～8、12属社会素养，若粗线条划分，也可将毕业要求1 ～5 归属为专业知识与能力，毕业要求6 ～12 归属为非专业知识与能力。

2 数字图像处理课程简介

数字图像处理是集计算机科学、电子学、信息论、光学、数学、控制论、物理学、心理学和生理学等学科的一门综合性边缘学科。笔者现任教的课程选用教材为《数字图像处理与分析》[10]，其内容为：绪论、数字图像表示及其处理、图像增强、图像编码与压缩、图像复原、图像重建、图像分割技术、图像特征提取与分析、图像匹配与识别、基于MATLAB数字水印系统设计、车辆牌照识别系统设计。该教材可作为高校计算机科学、电子工程、自动化、生物医学、遥感、地质、矿业、通信、气象、农业等相关专业的高年级本科生教材，也可供相关领域的大学教师、科研人员和工程技术人员参考。根据专业要求，课程教学目标制定如下：

课程教学目标1：掌握数字图像的基本概念、数字图像形成的基本原理与基本模型。

课程教学目标2：掌握数字图像处理与分析的理论基础和技术方法，着重掌握数字图像的增强、复原、压缩和分割、特征提取与分析、图像匹配与识别的基本理论和实现方法。

课程教学目标3：通过教学实验，培养学生对数字图像处理的感性认识和实践动手能力以及使用现代工具对复杂系统进行分析和设计的能力，为将来从事相关领域工作和科学研究奠定坚实基础。

课程教学目标4：通过对数字图像处理与分析的基础理论和前沿技术的教学，使学生了解国内外数字图像处理领域的应用现状与前景，了解其发展的新理论、新技术、新动态。

与参考文献[11]课程目标支撑毕业要求情况略有不同，根据上述课程目标，结合本课程教学内容，对标毕业要求制定的专业毕业要求，从专业知识与能力培养角度看，本课程的教学能支撑毕业要求1 ～5 相应指标点的达成。

3 课程思政的强化作用

3.1 教学案例

在讲授第四章“图像编码与压缩”时，笔者先通过一道计算题，引申出图像编码与压缩的必要性与可行性。针对必要性，结合工程与社会、环境与可持续发展、职业要求与素养等，笔者融入了相应思政元素与教学内容，以期发挥课程的育人作用；针对可行性，笔者逐次推进，以期完成该章节的专业内容教学与课程目标实现，具体安排如下。

教学内容：计算720×480 像素、播放速率30帧/秒的2 小时彩色电影的数据量。

所属章节：第四章 图像编码与压缩。

计算步骤：

1）每帧图像大小=（720×480 像素）×（3色通道）×（8 bit/像素）=8 294 400 bit；

2）每秒视频数据量=（8 294 400 bit）×（30帧/秒）=248 832 000 bit/s；

3）2 小时电影数据量=（248 832 000 bit/s）×（7 200 s）=224 GB。

结论：

1）在线播放该电影将引发极差观影体验；

2）播放和存储该电影将占有大量的计算和存储资源。

从上面结论首先引申出图像编码与压缩的必要性，即：1）实现同等通信效率前提下的通信质量提升；2）达到计算量和存储成本的大幅降低；3）与加密算法结合的数据安全保障。

针对必要性2），从资源节约型、环境友好型社会建设的意义、内涵、措施等出发，结合《中华人民共和国节约能源法》，重点强调节约型、环境友好型社会的建设是我国推进经济结构调整、转变增长方式的必由之路，是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重要举措，是可持续社会发展模式的自然选择，是维护中华民族长远利益的必然要求。

针对必要性3），结合《中华人民共和国网络安全法》《中华人民共和国数据安全法》《中华人民共和国个人信息保护法》《数据安全管理办法》《重要数据识别指南》等法律法规，分别从法律、政策、标准规范、专项行动等层面，突出数据安全保障对个人、家庭、社会、民族、国家的重要性，强调个人在数据安全保障中的作用与意义。

随后，引申出图像编码与压缩的可行性，根据教学内容安排与课程进度表，逐次推进专业知识的教学，即分别从空间冗余压缩、结构冗余压缩、编码冗余压缩、时间冗余压缩及无损压缩等方面展开，在相应专业知识传授的过程中让学生深刻理解并掌握实现图像编码与压缩的技术要素与可行性，以实现课程的专业教学目标。

3.2 强化作用

从上述案例可见，通过专业知识的教学，结合相应的思政元素挖掘与拓展，不仅让学生掌握了相关的理论知识，对学生诸如工程与社会、环境与可持续发展等社会素养的提升有较好的促进作用，在潜移默化中，树立科技强国和创新意识。

根据上述课程所列不同章节，设计不同的思政思路，笔者梳理归纳出“数字图像处理”课程思政案例设计内容（限于篇幅，主要章节仅罗列一个案例），同时，对照专业认证各毕业要求属性，根据对应的思政内容，详尽罗列了这些内容可强化支撑的毕业要求（未对各毕业要求指标点进行分解，也未明晰支撑毕业要求的强与弱），详见表1 所示。这充分说明在产出导向的教育教学体系框架下，专业课程教学不只是可实现对毕业要求中专业能力的支撑，相应课程思政元素的拓展及课程思政内容的教学实施，还可助力实现对毕业要求中非专业能力支撑的强化作用，结合图2，课程若建立合理的考核评价，进而可证明所实施的课程思政教学对毕业要求的支撑。扩展而言，若众多专业课程从多维度出发都配有一定量的课程思政教学内容，也可助力课程体系对毕业要求形式支撑的强化作用。

表1 课程思政案例设计及其对毕业要求的支撑

4 结论

本文基于工程教育认证产出导向的教育教学体系，从课程教学支撑毕业要求角度出发，结合“数字图像处理”课程思政案例内容，剖析了对其毕业要求尤其是相关社会素养要求项的支撑作用。结果表明：专业课程教学不只是可实现对毕业要求中专业能力的支撑，相应课程思政元素的有效拓展及课程思政内容的合理实施，还可助力实现对毕业要求中非专业能力支撑的强化作用，若结合考核评价，进而可证明相应教学对毕业要求的支撑，有益于人才培养质量的提高，也有益于合格的社会主义事业建设者和接班人的培养。