工科课程思政教学设计与实践
［摘要］在新工科背景下，理工科专业课引进课程思政教学，对实现“三全育人”具有重要意义。数字图像处理在许多领域得到广泛应用，因其理论性与技术性较强，与人工智能关系密切而备受学生青睐。通过梳理了“数字图像处理”课程从专题导言、理论算法及实践等方面进行课程思政设计的思路，展示了课程思政的典型案例，并对专业课开展课程思政教学的路径和举措进行了探索和实践，为新工科背景下的专业课程提升课程思政育人效果提供了参考。
［关键词］课程思政；教学设计；数字图像处理；新工科
［基金项目］2014年度国家自然科学基金“基于静电感应的航空发动机滑油系统全流量在线监测及寿命预测方法研究”
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2023）09-0000-04［收稿日期］2022-07-06
课程思政是近年来高校思想政治工作和专业课程融合建设的新理念，是国家对高校课程建设的新要求［1-2］。高校教师将思政元素融入专业课程教学，完成立德树人的根本任务，已成为一项紧迫的时代课题［3］。数字图像处理作为一门综合性交叉边缘学科，理论性和实践性都很强，是我校交通运输工程专业的一门重要专业课程。课程包括理论讲解和实验指导，在思想政治育人方面具有很大的优势。首先，数字图像处理技术与人工智能关系密切，新形势下在许多领域得到广泛应用，也与国家“高精尖”技术的战略发展高度契合［4-5］。在理论知识点中挖掘思政元素，并从头到尾贯穿于课堂教学内容中，能引导学生增强民族自信与国家情怀；在实验指导中融入思政元素，不仅培养学生科学、严谨的实验态度，还有利于培养创新精神、团队合作精神、社会责任感及工匠精神［6-7］。因此，本文从德融教学设计和教学实施两个关键环节探讨“数字图像处理”课程思政的实践。
一、德融教学设计
（一）德融教学总体设计
德融教学充分发挥课堂主渠道作用。教师可以在PPT中，将数字图像处理理论或算法的PPT图片替换为涉及思想政治育人的图片，将思政元素融入课程的细微处，起到润物细无声的效果。如在讲解图像降噪时选用全民战“疫”的图片替换习惯上的Lena头像，在《位平面分解》章节中将常用的美元图片替换为中国名胜古迹或古代文物照片，而在《图像增强》章节，选用中国载人航天神州飞船相关照片等。
德融教学设计的总体思想是：以专业课程教学为基本载体，从科学本源、求真出发，避免喧宾夺主，将德育和智育结合自然，通过案例式、启发式教学，激发学生对所学专业的自豪感和对中国交通工程的使命感，增强对行业领域的发展信心，从而形成自主学习的学习动力。具体落脚点与对应的切入方法主要有三类，主要包括以下三个层次教学设计。
1.在《绪论》章节，总体概括专业发展和课程地位，介绍算法提出时的不凡经历等，引导学生树立合适的专业目标，提升专业素养，增强科技自信。
2.在理论教学环节中，从科学本源出发，将算法原理本身所隐含的哲学道理，由科学上升到哲学，有理有据，自然结合融入德育，完成专业课程传授知识培养能力与思想政治教育的双重功能。
3.在实验教学环节中，不仅要锻炼学生的实验动手能力，而且要坚持实事求是和严谨认真的态度，引导学生乐于观察，善于思考，在不断分析问题解决问题中培养严谨专注和精益求精的大国工匠精神。
根据以上设计思想，德融教学的具体内容如表1所示。
（二）德融教学设计案例
1.《绪论》章节课程思政设计。本章知识点包括数字图像处理发展史、发展现状及相关技术领域的前沿动态，举例说明数字图像处理的技术需求在本领域的体现。
德融教学过程在讲述数字图像处理发展现状与应用实例时，把应用实例分成正反两方面：（1）正面应用实例着重介绍数字图像处理在智能交通运输工程的重要的地位，尤其在航空航天、轨道等领域；图像处理技术结合计算机视觉、模式识别等人工智技术，举例说明数字图像处理技术实现对车辆、航空器的检测，以及裂纹的检测与识别、自动跟踪的应用现状。（2）反面应用实例介绍数字图像技术对影像真实性产生的重大影响及随之出现的法律伦理问题。如《洛杉矶时报》的著名摄影记者布莱恩·沃尔斯基对伊拉克前线新闻照片进行篡改，成为数字时代拷问新闻摄影德底线的一个符号。又如方便快捷的人脸识别系统同时也带来诸多新的安全风险，有不法分子利用该技术，现场“换脸”破解“刷脸登录”认证系统，从事不法活动。
通过上述正反两方面的实例，让学生明白科学技术本身并没有好坏属性，科技创新是一把双刃剑，学生不仅要专注于学习专业知识和技能，还要掌握正确的科技创新方向，从而树立正确的专业学习目标。
2.数字图像的频域变换教学思政设计。该知识点主要讲授图像的傅里叶变换原理和性质，以及图像的频谱分析和频域滤波方法。德融教学主要包括两点：（1）简要介绍频域变换中傅里叶变换方法的来