淺析課程思政對課程教學支撐畢業要求的強化作用*
——以數字圖像處理課程為例

馮思為

蘇州大學計算機科學與技術學院 江蘇蘇州 215031

0 引言

高校承載“立德樹人”的重要任務，課程思政能夠以構建全員、全程、全課程育人格局的形式，充分挖掘各類課程思想政治資源，發揮各課程的育人作用，全面提高人才培養質量[1]。

目前，我國高校將思政教育延伸到各類課程的工作正如火如荼地開展，作者教授的數字圖像處理課程，雖因其工科專業課程屬性的特點，思政元素融入課堂內容有一定的難度，但仍不乏有許多積極探索的優秀案例，例如：朱潔皓[2]從圖形圖像處理課程的教學內容、教學模式、教學評價三個維度挖掘可融入的思政元素，通過課前、課中、課后三個環節進行展開，最后基于過程性評價、終結性評價和社會評價進行探索；酒明遠等[3]基于數字圖像處理實施課程思政改革的優勢和思政元素融入課程教學的方式，分別從專業內容、就業、課程實驗等三方面論述了具體的思政元素內容與融入方式；陸玲[4]將法治意識、人文精神、愛國情懷、文化自信、社會責任等思政元素內容，通過教學管理、教師自身、教學方法等三個路徑進行了融入；于力等[5]結合數字圖像處理課程教學大綱內容，根據相應教學內容，從不同角度挖掘課程思政元素及課程思政的設計思路；陳業欣[6]通過數字圖像處理課程，介紹了教學中實施思政教育與課程技能培養的融合方法，通過案例分析對若干課堂教學環節進行了剖析；鄧運生等[7]從課前準備、授課手段和工程應用等方面挖掘和提煉思政元素，在數字圖像處理課程的若干教學單元、教學內容和思政融入點間形成對應關系，進而實現課程思政；黃潔慧等[8]從數字圖像處理課程實施思政教育的優勢出發，通過課程思政教育的融入點，開展課程思政教學探索。

從高校本科人才培養質量要求看，尤其是專業認證背景下，一個專業制定的畢業要求必須能支撐該專業培養目標的達成，而畢業要求的達成情況則完全依賴于其課程體系及對應課程內容的實施，換言之，課程教學應全方位實現支撐學生的畢業要求。由此可見，課程思政元素的充分挖掘與拓展，從技術層面也有利于強化課程教學對畢業要求支撐的實現。

1 專業認證理念與要求

專業認證是一種專業質量外部保障機制，用于判定專業人才培養質量是否達到既定質量標準，是否有持續改進提高質量的機制，實質就是質量保障與持續改進，其核心理念有三，即：以學生為中心（Students-Centered，SC）、產出/成果導向（教育）（Outcome-Based Education，OBE）和持續改進（Continuous-Quality Improvement，CQI），具體如圖1 所示。剖析圖1 課程體系對畢業要求的支撐特征發現，具有較為完善的課程體系，在形式上可形成對畢業要求的支撐，但如何實現支撐及如何證明支撐？顯然，從產出導向的教育教學體系看，須通過課程的教學加以支撐的實現，須通過課程的考核評價加以支撐的證明，產出導向的局部教育教學體系如圖2 所示。

圖1 專業認證理念

圖2 產出導向的局部教育教學體系

工程教育認證標準（2017 年11 月修訂）[9]制定的專業畢業要求通用標準共有12 條，即：

（1）工程知識；

（2）問題分析；

（3）設計/開發解決方案；

（4）研究；

（5）使用現代工具；

（6）工程與社會；

（7）環境和可持續發展；

（8）職業規范；

（9）個人和團隊；

（10）溝通；

（11）項目管理；

（12）終身學習。

其中，畢業要求1 ～4 屬專業能力，畢業要求5、9～11屬通用能力，畢業要求6～8、12屬社會素養，若粗線條劃分，也可將畢業要求1 ～5 歸屬為專業知識與能力，畢業要求6 ～12 歸屬為非專業知識與能力。

2 數字圖像處理課程簡介

數字圖像處理是集計算機科學、電子學、信息論、光學、數學、控制論、物理學、心理學和生理學等學科的一門綜合性邊緣學科。筆者現任教的課程選用教材為《數字圖像處理與分析》[10]，其內容為：緒論、數字圖像表示及其處理、圖像增強、圖像編碼與壓縮、圖像復原、圖像重建、圖像分割技術、圖像特征提取與分析、圖像匹配與識別、基于MATLAB數字水印系統設計、車輛牌照識別系統設計。該教材可作為高校計算機科學、電子工程、自動化、生物醫學、遙感、地質、礦業、通信、氣象、農業等相關專業的高年級本科生教材，也可供相關領域的大學教師、科研人員和工程技術人員參考。根據專業要求，課程教學目標制定如下：

課程教學目標1：掌握數字圖像的基本概念、數字圖像形成的基本原理與基本模型。

課程教學目標2：掌握數字圖像處理與分析的理論基礎和技術方法，著重掌握數字圖像的增強、復原、壓縮和分割、特征提取與分析、圖像匹配與識別的基本理論和實現方法。

課程教學目標3：通過教學實驗，培養學生對數字圖像處理的感性認識和實踐動手能力以及使用現代工具對復雜系統進行分析和設計的能力，為將來從事相關領域工作和科學研究奠定堅實基礎。

課程教學目標4：通過對數字圖像處理與分析的基礎理論和前沿技術的教學，使學生了解國內外數字圖像處理領域的應用現狀與前景，了解其發展的新理論、新技術、新動態。

與參考文獻[11]課程目標支撐畢業要求情況略有不同，根據上述課程目標，結合本課程教學內容，對標畢業要求制定的專業畢業要求，從專業知識與能力培養角度看，本課程的教學能支撐畢業要求1 ～5 相應指標點的達成。

3 課程思政的強化作用

3.1 教學案例

在講授第四章“圖像編碼與壓縮”時，筆者先通過一道計算題，引申出圖像編碼與壓縮的必要性與可行性。針對必要性，結合工程與社會、環境與可持續發展、職業要求與素養等，筆者融入了相應思政元素與教學內容，以期發揮課程的育人作用；針對可行性，筆者逐次推進，以期完成該章節的專業內容教學與課程目標實現，具體安排如下。

教學內容：計算720×480 像素、播放速率30幀/秒的2 小時彩色電影的數據量。

所屬章節：第四章 圖像編碼與壓縮。

計算步驟：

1）每幀圖像大小=（720×480 像素）×（3色通道）×（8 bit/像素）=8 294 400 bit；

2）每秒視頻數據量=（8 294 400 bit）×（30幀/秒）=248 832 000 bit/s；

3）2 小時電影數據量=（248 832 000 bit/s）×（7 200 s）=224 GB。

結論：

1）在線播放該電影將引發極差觀影體驗；

2）播放和存儲該電影將占有大量的計算和存儲資源。

從上面結論首先引申出圖像編碼與壓縮的必要性，即：1）實現同等通信效率前提下的通信質量提升；2）達到計算量和存儲成本的大幅降低；3）與加密算法結合的數據安全保障。

針對必要性2），從資源節約型、環境友好型社會建設的意義、內涵、措施等出發，結合《中華人民共和國節約能源法》，重點強調節約型、環境友好型社會的建設是我國推進經濟結構調整、轉變增長方式的必由之路，是貫徹落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會的重要舉措，是可持續社會發展模式的自然選擇，是維護中華民族長遠利益的必然要求。

針對必要性3），結合《中華人民共和國網絡安全法》《中華人民共和國數據安全法》《中華人民共和國個人信息保護法》《數據安全管理辦法》《重要數據識別指南》等法律法規，分別從法律、政策、標準規范、專項行動等層面，突出數據安全保障對個人、家庭、社會、民族、國家的重要性，強調個人在數據安全保障中的作用與意義。

隨后，引申出圖像編碼與壓縮的可行性，根據教學內容安排與課程進度表，逐次推進專業知識的教學，即分別從空間冗余壓縮、結構冗余壓縮、編碼冗余壓縮、時間冗余壓縮及無損壓縮等方面展開，在相應專業知識傳授的過程中讓學生深刻理解并掌握實現圖像編碼與壓縮的技術要素與可行性，以實現課程的專業教學目標。

3.2 強化作用

從上述案例可見，通過專業知識的教學，結合相應的思政元素挖掘與拓展，不僅讓學生掌握了相關的理論知識，對學生諸如工程與社會、環境與可持續發展等社會素養的提升有較好的促進作用，在潛移默化中，樹立科技強國和創新意識。

根據上述課程所列不同章節，設計不同的思政思路，筆者梳理歸納出“數字圖像處理”課程思政案例設計內容（限于篇幅，主要章節僅羅列一個案例），同時，對照專業認證各畢業要求屬性，根據對應的思政內容，詳盡羅列了這些內容可強化支撐的畢業要求（未對各畢業要求指標點進行分解，也未明晰支撐畢業要求的強與弱），詳見表1 所示。這充分說明在產出導向的教育教學體系框架下，專業課程教學不只是可實現對畢業要求中專業能力的支撐，相應課程思政元素的拓展及課程思政內容的教學實施，還可助力實現對畢業要求中非專業能力支撐的強化作用，結合圖2，課程若建立合理的考核評價，進而可證明所實施的課程思政教學對畢業要求的支撐。擴展而言，若眾多專業課程從多維度出發都配有一定量的課程思政教學內容，也可助力課程體系對畢業要求形式支撐的強化作用。

表1 課程思政案例設計及其對畢業要求的支撐

4 結論

本文基于工程教育認證產出導向的教育教學體系，從課程教學支撐畢業要求角度出發，結合“數字圖像處理”課程思政案例內容，剖析了對其畢業要求尤其是相關社會素養要求項的支撐作用。結果表明：專業課程教學不只是可實現對畢業要求中專業能力的支撐，相應課程思政元素的有效拓展及課程思政內容的合理實施，還可助力實現對畢業要求中非專業能力支撐的強化作用，若結合考核評價，進而可證明相應教學對畢業要求的支撐，有益于人才培養質量的提高，也有益于合格的社會主義事業建設者和接班人的培養。