2021年6月
第21卷第2期
廊坊师范学院学报(自然科学版)
Journal of Langfang Normal University(Natural Science Edition)
Jun.2021
Vol.21No.2
新工科背景下《数字图像处理》课程思政教学探索
邓运生，王艳春，薛大为，黄迎辉
(蚌埠学院，安徽蚌埠233030)
【摘要】“课程思政”是一个十分重要的概念，它不仅能够激发学生课程学习的积极性，而且有效促使课程育人功能的实现。《数字图像处理》课程具有实践性强、知识点多的显著特点，传统的课堂教学已经无法适应新形势。随着新工科建设的推进，在课堂中融入思政元素不仅可以激发学生的积极性，而且能
增强学生的专业知识应用意识培养。实践证明，教学改革有效提高了学生的课程学习兴趣和应用能力。
【关键词】新工科；课程思政；教学探索
Exploration on Ideological and Political Teaching of Digital Image Processing in the Context of New Engineering
Deng Yunsheng,Wang Yanchun,Xue Dawei,Huang Yinghui
(Bengbu University,Bengbu233030,China)
[Abstract]"Ideological and Political Teaching"is a very important concept,which can not only stimulate the enthusiasm of curriculum learning,but also effectively promote the realization of curriculum education function.Digital Image Processing course is featured with strong practicality and many knowledge points,and the traditional classroom has been unable to adapt to the new situation.With the advancement of new engineering construction,integrating ideological and political elements in­to the classroom can not only stimulate students'enthusiasm,but also enhance the cultivation of students'sense of application of professional knowledge.Practice has proved that the teaching reform has effectively improved students*interest in learning and application ability.
[Keywords]new engineering;ideological and political teaching;exploration of teaching
〔中图分类号〕G642〔文献标识码〕A〔文章编号〕1674-3229(2021)02-0112-04
0引言
2019年8月，中共中央和国务院办公厅联合印发了《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》，围绕课程思政主题，对示范高校、示范课程以及教学名师和团队、教学研究示范中心等方面的建设目标提出了明确要求叫课程是育人的重要载体，提高课堂思政内涵和水平则是专业课教学的重要使命，在新工科建设背景下，探索诸如《数字图像处理》等实践性极强的课程思政教学具有重要的现实意义。
1《数字图像处理》课程现状
《数字图像处理》是一门应用性很强的专业课程，具有知识点多、数学基础要求高等特点，该课程不仅要求学生具备高等数学等前期理论基础，而且还要拥有程序语言设计等相关知识。在该课程教学大纲中明确了课程性质和任务，是信息工程专业的重要专业课，随着计算机的发展以及应用领域的不断加深和扩展，数字图像处理技术已取得长足的
［收稿日期］2020-10-24
［基金项目］安徽省质量工程教育教学研究项目“基于工程实践的数字图像处理课程教学研究”(2020jyxml146)；安徽省质量工程大规模在线课程(2017mooc252)；安徽省教育厅自然科学基金重点资助项目“基于数字图像处理
的自动上下料机械手系统关键技术研究”(KJ2016A452)；安徽省质量工程项目安徽科达自动化集团实践教
育基地(2O18sjjdO93)；蚌埠学院校级教研项目"基于工程实践的数字图像处理课程研究”(2017JYXML21)［作者简介］邓运生(1983-)，男，硕士，蚌埠学院电子与电气工程学院讲师，研究方向：数字图像、信号处理和检测技术。
第21卷•第2期邓运生等：新背景下緻字图像处理沁思政教学探索2021年6月
进展，并在军事、公安、航空、航天、遥感、医学等方面得到广泛的应用，已成为电子信息、光电信息、计算机科学及其相关专业的一个热门研究课题，也是_门多学科交叉、理论性和实践性都很强的综合性课程。本课程的任务是使学生牢固掌握数字图像处理的基本原理和基本分析方法，了解数字图像的获取、显示、存储等基本技术，深刻理解图像变换、压缩编码、增强、复原、分割、分类、描述和图像知识表示等基本原理，并能结合MATLAB图像处理工具箱，使用C、VC等语言编程解决实际问题。
本校采用的教材是许录平等主编的国家级电子通信类特专业规划教材《数字图像处理》，该教材分为九章内容，主要包括绪论、数字图像处理基础、图像变换、图像增强、图像恢复、图像压缩编码、图像分割、图像描述和图像分类识别，学生在学习该门课程时普遍存在兴趣不大、理论掌握较难和应用性不强等突出问题。
该课程知识点多、实践性强、应用领域广泛，如何在课程教学中融入思政元素，从而激发学生对课程兴趣和实践探究，是当前面临的紧迫问题。
电子信息工程和电子信息科学等专业开设的《数字图像处理》课程共有48学时，其中理论40学时，实验8学时。结合地方性高校的学情和定位，在该课程中开展思政教育，其主要内容在于以课程重难知识点为基础，以实际工程案例为核心，以核心价值观为引领，加快项目库建设，结合学生职业生涯教育让其充分感受专业的人文价值，努力实现集“知识传授、能力培养和价值引领”为一体的育人目标叭
2基于思政元素的教学内容整合和设计
根据专业人才培养方案和课程教学大纲的有关要求，将重要知识点及其对应的思政元素一一梳理⑷，按照循序渐进的教育教学规律进行整合，最终形成融入思政元素的课程教育教学模块，其教学单元、教学内容和思政融入点之间的对应关系如表1所示。
表1《数字图像处理》课程教学单元、教学内容和思政融入点之间对应关系教学单元 教学内容思政融入点
度学基础颜空间和模型，两种典型模型的转换等
图像数字化图像的采样和量化等
图像变换和压缩图像的离散余弦变换和小波变换
图像平滑空间域平滑和频域滤波
图像锐化空间域锐化和频域滤波
图像恢复退化模型和复原方法
图像编码编码基本理论和常见方法
图像定位、分割和识别定位的概念和常见方法
霓虹灯和中国结：社会发展与文化自信
模拟电视-数字电视-高清电视：电子技术快速发展与制造强国
遥感卫星通讯技术日新月异，传回地球的高价值图像离不开这些原理
奠定了交互式特点的数字图像处理GUI软件开发的基础
为快速提取物体轮廓等信息提供条件，比如天安门图像信息
刑侦警察从作案现场的图像中通过技术手段去寻线索，具有"只要留下蛛丝
马迹，即可追本索源"的警示教育意义
五彩斑娴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
智慧社会建设中各种疑犯和违法人员的精准定位、处理和识别
2.1绪论引入
在绪论部分主要带领学生了解图像的基本概念和主要应用领域，熟悉数字图像处理技术发展的历史。近年来，随着人工智能、计算机技术和思维科研的迅猛发展，数字图像处理技术正向着更高更深的层次发展，尤其在遥感航天、生物医药和工业工程发展方面发挥了巨大作用。在讲述遥感航天领域的应用时可以通过各国的发展现状生动地向学生诠释“科技是第一生产力”的道理：在国际上很多国家在侦查
飞机中应用数字图像处理技术，对目标地区采集到的空中图像应用数字图像处理技术进行分析，这样不仅可以节省人力、物力资源，还能对图像进行分析，获取到更多有价值的信息。其中最有代表性的案例就是以美国为首的西方国家早在上世纪六十年代通过发射遥感卫星来获取和分析图像，然而当时由于成像技术比较差，通过采取多波段扫描器来进行扫描成像的数字图像处理技术，再将其转化为数字信号来处理。通过这些案例让学生真实地感受到我国与发达国家技术上的明显差距，从而激发学习和创造的热情。
2021年6月廊坊师范学院学报（自然科学版）第21卷•第2期
2.2课程内容设计
数字图像处理是一门应用性很强的课程，其重点内容和方法均能与重要应用结合起来。往往图像处理和当下热门的机器视觉技术是紧密联系的，其应用领域日益广泛，已经渗透到公共安全、工业控制和医疗保健等各个行业，在人们的日常生活和工作中起到了举足轻重的作用⑷。图像处理识别技术的典型应用场景如表2所示。
表2图像处理识别技术的典型应用场景
有关领域典型应用场景
工业控制产品自动分类和无损检测等
医疗保健核磁共振、病灶检测等
公共安全指纹验证和人脸识别门禁系统等
智能交通车牌抓拍系统和无人驾驶等
通过表格中典型应用场景和有关领域的对应关系，让学生直观地感受到数字图像处理技术的价值所在，进而引导学生将这个应用与课程的相关内容紧密结合，充分体现课程的社会意义。例如学习图像增强这一节内容，围绕教学目标精心设计授课环节，力求达到思想政治和专业教育的高度统一O 具体内容设计如下。
（1）明确图像增强的原理。图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时，消弱或去除某些不需要的信息的处理方法，其主要目的是处理后的图像对某些特定的应用比原来的图像更加有效，促使学生去思考局部和整体、背景和物体之间的辩证关系，达到学以致用的效果。
（2）掌握常见的图像增强方式。图像增强技术主要有宜方图修正处理、图像平滑化处理、图像尖锐化处理和彩处理技术等，而宜方图修正法则是最常见的增强方式，直方图是多种空间城处理技术的基础，也是图像的最基本的统计特征，它反映的是图像的灰度值的分布情况。在授课时可以引入具体案
例。下面给出用灰度变换法来增强图像对比度的教学过程：首先，准备好装有MATLAB程序的计算机；其次具有待处理图像的U盘之类的设备；最后携带纸和笔等必要的物品。现场编写一段程序：
Al=imread（'D:\image\玫瑰.JPG'）;%读入图像
A=rgb2gray（Al）
subplot（2,3,1）,imshow（Al）;
subplot（2,3,2）,imshow（A）;%显不图像
subplot（2,3,3）,imhist（A）;%显示图像的直方图Jl=imadjust（A,[0.150.55],[]）;
%函数将图像在0.3*255~0.7*255灰度之间的值通过线性变换映射到0-255之间
subplot（2,3,4）,imshow（Jl）;%输出图像效果图
subplot（2,3,5）,imhist（jl）
经过调试和运行，最终得到如下系列图像（图Do
局部直方图均衡化通过上述讲解、分析和实验演示仿真结果逐渐使学生明白一个道理：任何现象的发生都有因可循，正所谓透过现象看本质。
（3）根据图像增强的功能，结合实际应用提炼出“加强文物保护，弘扬中华文化”的重要思政教育点。直方图均衡化是图像增强的一种重要方式，被广泛地应用。其目的是使图像在整个灰度值动态变化范围内的分布均匀化，改善图像的亮度分布状态，从而增强图像的视觉效果。同样现场进行计算机操作，先读取一幅符合要求的图像，接着对其进行均衡化处理，其程序如下：
A=imread（'菩萨.jpg'）;
I=histeq（A）；调用函数完成宜方图均衡化
subplot（l,2,1）,imshow（A）；直方图均衡化前的图像效果
subplot（l,2,2）,imshow（l）；宜方图均衡化后的图像效果
figure,subplot（1,2,1）,imhist（A）；均衡化前的直方图
subplot（1,2,2）,imhist⑴；均衡化后的直方图
实验仿真结果如图2和3所示。通过处理前后
第21卷•第2期邓运生等：新背景下繳字图像处理沁思政教学探索2021年6月
的图像直方图和图像本身变化可知处理后的图像直方图分布更均匀，图像在每个灰度级上都有像素点，直观地揭示出图像均衡化的本质特征就是以牺牲图像的灰度等级数来换取图像对比度的扩大。从处理前后的图像可以看出，许多在原始图像中看不清楚的细节在增强处理后的图像中都变得十分清晰。这样讲解和演示过程让学生真实感受到课程的应用价值，同时在学生心中深深埋下了“保护文物就是弘扬文化”的种子。
图2原始图像及其均衡化
3融入思政元素的教学方法改革
课程思政是一个重要的命题，对《数字图像处理》这样应用性很强的课程来说如何架设从理论到应用的桥梁则是必须考虑的。从教学方法的改革出发，探索融入思政元素的课堂，从而实现真正的课程思政凶。
本课程教学方法可以从课前准备、授课手段和工程应用等方面挖掘和提炼思政元素，使其充满整个教学环节，让学生充分感受到课程思政的魅力，大力提升学习兴趣和应用能力。3.1课前准备
全面提高教师的职业素养，根据最新的技术现状和发展趋势精心设计授课内容。同时结合工程案例导
入加强知识点的讲解，切实激发和提高学生的学习热情。
3.2授课手段
充分利用数字图像处理课程资源来创新授课手段，全面向课堂要效益。针对某些可以挖掘出思政元素的知识点，可以通过网络搜集相关资料特别是当下热门的主流大学生赛事平台。例如互联网+创新创业大赛、全国挑战杯大赛等，通过课程直接相关的作品现场解说甚至演示，激发学生的创新创业动力和巨大潜能，从而培养其正确的价值导向叫3.3工程应用
围绕课程应用性强的特点，选取一个综合应用案例深入分析，引导学生在完成一个个工程案例中获得能力的提升，为其就业和创业打下良好基础。以车牌识别系统为例来说明。众所周知，车牌识别技术应用场景非常多，对于该课程应用来说有着重要意义⑷。其不仅要求学生具备图像的基本处理知识，而且训练其灵活综合应用知识的能力，通过该案例的设计和完成，促使学生不仅要知其然，更应该知其所以然。其知识点涉及到图像数字化、车牌图像的特征分析和提取、车牌区域图像的分析处理、字符分割和模板匹配等一系列环节，是图像处理课程的较完整应用系统。用MATLAB I具箱中的函数结合车牌识别系统构成设计流程，一般程序如图4所示。对照此流程，结合自身所学的图像处理算法设计车牌定位和图像分割等算法，并进行优化和实验探究，最后得出结果。经过课程综合训练，培养了学习兴趣，有效提高了学生的应用能力。
琴图o in。is。飜豊。宇辭。。蹩结
图4车牌识别系统流程
4结语
通过对《数字图像处理》课程思政建设的探索，初步达到了激发兴趣和思政育人的功能，学生的实践应用能力获得较大提升。其中2017和2018级电
（下转第119页）
第21卷•第2期郑洁等：引导式任务驱动法在“园艺植物栽培学实验”教学中的应用2021年6月
不同任务间的评价内容与要求是有所区别的。总体上每个单独任务评价可从态度(积极性、认真度)、质量(及时性、完成度)、附加项(创新度)等几个方面进行考査。考核结果应较为明确，可以采用优秀、良好、中等、合格、基本合格、还需努力等评语，及时反馈给学生任务完成情况评价等级。掌握学生任务达成情况后，有助于教师合理调整课程任务与发布安排。在评价方法方面，鼓励学生以文字、图片、音频、短视频等多种形式回复各项任务要求。如在本项目课前任务②和③中，学生可通过室外录制视频的方式提交任务，教师根据评价考核内容给予任务积分，并选取优秀视频分享至课前资源，进行交流讨论。本项目最终考核结果由课前任务(15%)、课内任务(40%)、课后任务(30%)、交流讨论(5%)和实验操作(10%)共同构成，项目考核更注重对任务完成的过程性考核，兼顾了对学生参与度的评价，使学生有效地“忙”起来，实现项目任务的顺利推进和课程目标的达成。
4结语
为适应当今社会对园艺人才的需求，应以学生为中心改变传统教学体系和模式，持续改革创新O 引入任务驱动法和引导式教学法对园艺植物栽培学实验课程进行教学改革，不仅提高了教学质量，也为社会培养了应用型和创新思维的园艺人才。［参考文献］
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(上接第115页)
子信息工程专业学生成功参加飞思卡尔杯全国大学生智能车大赛，最终获得国家二等奖和省级一等奖的优异成绩。加强课程思政建设其根本意义在于进一步改善课堂的组织形式，有效增强课程的吸引力，大幅提高教育教学质量，将社会主义核心价值观贯彻体现在课程建设的全过程，最终完成“立德树人”任务。
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