《数字图像处理》课程思政教学案例设计_杨晓玲.pdf

第 31 卷 第 4 期 2023 年 8 月Vol.31 No.4Aug.2023电脑与信息技术Computer and Information Technology文章编号：1005-1228（2023）04-0119-03数字图像处理课程思政教学案例设计杨晓玲（珠海科技学院 电子信息工程学院 广东 珠海519041）摘要：数字图像处理是一门集理论难和实践性强为一体的综合性专业课程，学生通过掌握本课程相关的基本概念、基础原理知识、基本理论方法的基础上，能够通过编程语言实现相关图像处理案例及应用并解决具体问题。数字图像处理作为一门应用性极强的专业课，思政元素的教学融入可以很好地帮助培养学生的爱国情怀、大局观念、工匠精神和职业责任感等。本课程思政教学方案设计通过对课程内容进行梳理，把知识点分类归纳整理成理论基础环节、综合设计环节和实践应用环节为教学主线融入思政元素，引导学生建立科学创新意识，将个人职业规划与国家发展相联系，在创新和实践中践行社会主义核心价值观。关键词：图像处理；课程思政；教学融入；价值观；中图分类号：G712；TP391.41文献标识码：ADigital Image Processing Course Educations Teaching Case DesignYANG Xiao-ling（School of electronic information engineering，Zhuhai College of Jilin University,Zhuhai 519041,China）Abstract：Digital image processing is a comprehensive professional course of hard theory and strong practicality,on the basis of mastering the basic concepts,basic principles and basic theoretical methods related to this course,students can realize relevant image processing cases and applications and solve specific problems through programming language.Digital image processing is a professional course with strong applicability.The content of ideological and political teaching can stimulate students patriotism,overall concept,craftsman spirit and professional responsibility.Education teaching this course design combing through the course content,the knowledge classified into basic link theory,integrated design and practical application link thread into the ideological elements for the teaching,guide students to establish scientific innovation consciousness,the personal career planning and national development,in the practice of the innovation and practice of the socialist core values.Key words:image processing;curriculum thought and politics;teaching integration;values;收稿日期：2022-08-17基金项目：广东省教学质量与教学改革工程建设项目（高等教育教学改革项目）（项目编号：2021009）广东省教育科学规划课题（项目编号：2022GXJK087）；广东省创新强校工程项目（省级重点平台和重大科研项目）（项目编号：2020ZDZX3016）广东省基础与应用基础研究基金自然科学基金项目（项目编号：2023A1515011302）。作者简介：杨晓玲（1984-），女，广东珠海人，讲师，硕士，主要研究方向：数字图像处理、人工智能。在本课程教学过程中不仅要求学生掌握数字图像的数字化处理、频域变换、图像增强、图像分割、图像复原和压缩编码等图像处理算法，还要求学生通过程序实现这些算法；在授课过程中融入最新的图像处理技术，例如引入当前冬奥会使用的最新科技，新冠肺炎疫情防控相关的远程医疗、AI 算法诊断等技术，充分挖掘课程中的思政元素，让专业课程和思政教育同向而行，形成协同效应1。1 思政教学案例设计方案数字图像处理是一门实践性较强的课程，要求学生能够掌握基本的图像处理方法并实现。本课程采用李云红、屈海涛主编的二十一世纪规划教材数字图像处理2，该教材内容主要包括数字图像处理基础、图像几何变换、图像的频域变换、图像增强、图像复原、图像分割、数学形态学、彩色图像处理和图像压DOI:10.19414/ki.1005-1228.2023.04.021电脑与信息技术 2023 年 8 月120缩编码等。本课程思政教学通过对课程内容进行梳理，把知识点分类归纳整理成理论基础环节、综合设计环节和实践应用环节为教学主线融入思政元素，设计方案原理图如图 1 所示。图 1思政元素教学融入方案以项目案例应用为核心，以建立核心价值观为导向，根据课程特点调整课程内容，通过科学的设计，推动课程思政卓有成效地开展，具体实施方案见表 1。表 1思政教学案例实施方案教学单元教学内容部分思政元素数字图像处理基础色度学、图像的数字化、直方图、图像文件格式科学百科：通过数字图像技术的介绍，让同学们认识技术的快速发展，树立文化自信和科技自信，通过“霓虹灯的发明”案例引入阐述彩色图像处理技术对生活带来的美丽和便捷图像频域变换图像的傅里叶变换、离散余弦变换、小波变换人脸识别系统的应用，结合相应知识点阐述图像增强技术的创新应用图像增强点运算、空域滤波、频域滤波根据图像增强处理知识点，以历史文物恢复与保护案例结合实际应用提炼出重要思政教育点图像复原图像退化和退化模型、代数复原法、频域复原法通过案例“警察利用作案现场的图像通过技术手段寻找线索”引导学生的法制观念，得到“只要留下蛛丝马迹，即可追本溯源”的警示教育 图像分割图 像 的 阈 值 分割、区域分割、边缘检测中国步态识别技术再获突破，图像分割获美专利授权数学形态学及其应用二值形态学、灰度形态学、形态学滤波、骨架提取科学家们发明的技术，可以让1mm 的虫子清晰展现出来彩色图像处理三基色与彩色模型、抖动技术、伪彩色增强、真彩色增强通过“中国古风水墨画色调调色”弘扬传统文化，培养学生阳光向上的审美价值图像压缩编码熵编码、DCT 变换编码、预测编码、混合编码五彩斑斓的多媒体信息得到了快速处理，助推了大数据技术的广泛应用2思政教学案例库本着思政案例创新性、先进性和工程性的原则，结合本课程相关的学生实践项目、教师科研项目、学生大创项目、专业综合设计项目、毕业设计项目等和数字图像处理技术相关的项目提炼课程思政教学案例。共收集、整理、创作得到二十几例思政案例，包含小视频、故事 ppt、课程实验等，列举部分思政案例见表 2。表 2部分思政教学案例序号案例名称页数1AI 教练与裁判系统观君小冰系统102霓虹灯的发明153人脸识别系统及应用124加强文物保护，弘扬中华文化145图像复原助力警察破案176国际专利中国步态识别技术107科学家的发明让 1mm 的虫子清晰展现14 8中国古风水墨画色调调色119医学图像处理案例1810彩色编码成像技术123思政教学案例实施3.1思政元素挖掘数字图像处理课程在生活中有非常重要的实践与应用，每个章节的数字图像处理相关技术都能在日常生活中找到应用原型，综合本门课程的实践性和应用性，根据本课题已经积累的利用人工智能技术进行数字图像处理课程教学改革实践基础，利用人工智能技术和图像处理技术相结合挖掘本课程的创新元素、科技元素、育人元素等。3.2 案例实施示例将理论知识相关原理、背景和本块知识点的应用实践相结合进行讲解授课，突出知识的案例应用，以知识的应用启发过程融入思政元素教育；主要通过画龙点睛式、专题嵌入式、元素化合式、隐形渗透式等方式实施思政元素融入教学实践。下面以其中两个典型思政案例讲述具体实施内容，让学生感受科技服务生活、科技改变生活、科技创造生活，培养学生积极乐观、乐于进取的精神。3.2.1 表情图像混合案例（1）思政目标为人：身正德高，价值引领为学：创新思维，逻辑思维，计算思维第 31 卷 第 4 期121杨晓玲，数字图像处理课程思政教学案例设计为事：实事求是，自主创新（2）案例实施过程案例中体现情感互动、人文关怀；通过对人类共同情感的探索，与身边的人共情，关心他人，增进社会和谐。对图 2 中的两张表情图像进行图像混合操作3：图 2不同表情的两张图像 效果如图 3 所示：图 3混合后的图像本案例通过优化本课程的内容设置，充分发挥课堂教学的主作用，合理嵌入育人要素，使课堂的教学过程成为引导学生学习知识、锤炼心志、涵养品行的过程。3.2.2 观君小冰系统（1）思政目标为人：大国方略，价值引领，理想信念为学：创新思维，计算思维，批判性思维为事：自主创新，科技强国（2）案例实施过程通过给同学们演示在 2022 年北京冬奥会上出现的人类历史上首位在空中技巧正赛上执裁的 AI 裁判观君，如图 4 所示4。在案例中体现科技创新、大国情怀、人文关怀。图 4观君小冰系统这套由小冰公司研发的 AI 裁判与教练系统，利用人工智能和数字图像处理技术相结合，从最初仅能实现空中动作评分，迅速提升到覆盖起跳、空中、落地三个阶段的全流程评判工作。对于观君来说，在做裁判的同时，也担起了自由式滑雪空中技巧项目“虚拟教练”的职责。此次夺金是人工智能与图像处理技术在具有重大影响力的国际赛事中的实战应用，具有里程碑意义5。北京 2022 年冬奥会最新科技充分利用了人工智能技术和数字图像处理技术的结合应用，让学生体会到科技给我们的生活带来的巨大变化，增强民族自豪感与自信心。3.3未来优化方向数字图像处理课程思政教学可以让学生了解很多“很神奇”的功能，例如人脸捕捉、语言识别等，体会程序设计的惊人力量。如何巧妙地把思政元素融入教学中，并在不断地教学实践和总结调整中臻于佳境，进一步发挥本课程的育人功能，未来将从两方面进行优化完善。一是更精确地评估学生的教学反馈，改革现有的课堂项目实践并结合作业和考试情况，未来考虑通过小组讨论和设计教学评估量表的方式量化评估思政教学效果；二是更精准地设计教学内容和形式，即在量化评估教学效果的基础上，有针对性地更新教学素材、案例，调整理论侧重点，创新教学形式，以使课程思政教学取得思想政治教育和专业知识传授相互促进、相得益彰的育人效果。4结束语在本课程的思政教学设计中，能够结合数字图像处理课程内容的特点，充分挖掘与课程知识点相互渗透的最新科技元素，提炼课程思政教学素材。通过优化数字图像处理课程的内容设置，从本课程的教学大纲、教学目标、授课计划、教案设计、实验内容设置、毕业设计、指导学生项目等方面针对性地融入思政教育元素，深度挖掘具有数字图像处理技术和人工智能技术相关的项目，通过案例实践充分发挥课堂教学的主作用，合理嵌入育人要素，以润物细无声的方式将正确的价值观传递给学生，使课堂的教学过程成为引导学生学习知识、锤炼心志、涵养品行的过程6。参考文献：1 何勇.“立