“大思政”格局下综合性实验设计与实践

曹亚丽 李梅梅 管莹 宋爱娟

［摘 要］将思政教育融入实验教学是当前实验教学改革的新理念。文章以综合性实验项目为例，深入探讨了实验教学内容、实验方案设计、实验实施过程的具体步骤。整个实验过程将教学目标和德育目标相结合，针对如何融入思政元素进行探索和实践。实验结果表明，开设综合性实验不仅有助于培养学生解决实际问题的能力，还能激发他们的创新意识，并加深他们的爱国情怀，从而达到立德树人的目的。

［关键词］综合性实验；课程思政；教学改革；立德树人

［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）01-0100-04

教育是国之大计、党之大计，培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题。2019年3月，习近平总书记指出，“思政课要引导学生立德成人、立志成才。只有打动学生，才能引导学生。教师在课堂上展现的情怀最能打动人，甚至会影响学生的一生，真信才有真情，真情才能感染人”，“思政课教师，要给学生心灵埋下真善美的种子，引導学生扣好人生第一粒扣子”[1]。习近平总书记关于课程思政的指示精神，为我们勇当一个好老师提供了标准。自此，课程思政已成为全国各高校教育教学改革的重要内容，并推出了一系列具有特色且切实可行的建设举措。

覃波等人从教学目标、教学设计、教学内容、教学安排等方面，针对如何融入思想政治元素进行探索和实践，证明了课程改革较好地落实了专业课程教学中的立德树人根本任务[2]。刘红梅等人围绕辩证思想、爱国情怀、科学精神等方面挖掘课程中的思想政治教育元素，并以“工程热力学”课程为例，进行了课程思政教育方案设计[3]。蔡军对整个实验教学过程进行了改革，构建了学生思政教育成果考核方法，实现了专业课教学与思想政治理论课教学的紧密结合[4]。陆玲梳理了“数字图像处理”课程所蕴含的思政元素，将思想教育融入课堂教学的各个环节，从而实现了思想政治教育与知识体系教育的有机统一[5]。黄洁慧等人从修改教学大纲、革新传统课堂授课形式、提高教师思想道德素养、建立科学的课程思政考核模式等方面着手改革，旨在引导大学生增强社会责任感与职业使命感[6]。

一、专业实验课程融入思政教育的重要性

习近平总书记在党的二十大报告中强调，“必须坚持守正创新”，“守正才能不迷失方向、不犯颠覆性错误，创新才能把握时代、引领时代。我们要以科学的态度对待科学、以真理的精神追求真理，坚持马克思主义基本原理不动摇，坚持党的全面领导不动摇，坚持中国特色社会主义不动摇”[7]。习近平总书记的话再次强调了大学生思政建设工作是现阶段教育教学工作的重要环节。在高校教学工作中，高校应深入挖掘潜在的思政内容，确保所有课程与思想政治理论课保持一致，共同发挥育人作用。

高校教师中，专业教师占比高达80%，专业课程占据总课程的80%，而学生80%的学习时间也用于专业学习。多年的调查显示，80%的大学生认为专业课和专业教师对其世界观、人生观、价值观影响最为深远。因此，专业课教师是思想政治工作的“主力军”，专业课教学是做思想政治教育的“主战场”[8]，专业课的课堂是进行思政教育的“主渠道”。将思政教育融入教学中，能引导学生积极向党组织靠拢，为国家和民族的发展贡献力量。

二、课程思政实验教学设计

以数字图像处理实验课程为例，该课程以教材为基础，紧扣教学目标，从图像处理的总体设计角度出发， 引导学生掌握数字图像处理实验课程中的理论知识和实践技能。该课程强调学生综合运用专业知识的能力，确保他们能够根据教学要求完成图像处理的设计任务。实验内容遵循由浅入深、循序渐进的层次化原则，从基础开始，逐步融合创新元素。根据学生的个体差异，实验项目的设计难度各不相同，真正实现因材施教，有效提升学生的实践能力。在达到知识目标的同时，本课程将思政元素与知识点有机融合，实现知识传授与价值引领的双重目标，从而提高实验教学的整体质量。有关本课程的部分思政元素与案例结合情况如表1所示。

三、综合性实验设计与实践

（一）综合性实验项目的学情分析

北方秋冬季节雾霾严重，导致图像采集设备受到介质颗粒影响，视频能见度大幅下降，图像质量退化，进而增加了交通事故的风险。为此，本文选择了这一综合性实验项目，旨在解决这一具体问题，该项目具有良好的实用性和工程性[9]。该实验项目包括视频图像采集、存储、处理、显示等环节，涉及系统分析、软件设计、硬件电路和模块调试等实验内容。

（二）综合性实验项目的理论分析与设计

光从物体反射进入人眼时，会受到空气中悬浮颗粒的影响，产生散射、辐射和吸收现象，导致部分光线无法到达人眼或视频捕捉设备，从而造成雾天图像退化降质。为解决这一问题，关键在于解决雾霾对光的散射。1963年，埃德温·兰德提出了基于色彩恒常性的Retinex 算法。该算法通过去除原始图像的低频分量，保留高频部分，来增强图像边缘信息，使轮廓更清晰。但Retinex算法在亮度差异很大的区域会产生光晕效果，这是该算法在高光区域增强的明显缺陷。

为了解决Retinex算法产生的色彩偏移问题，一般采用带色彩恢复因子的多尺度Retinex算法（MSRCR， Multi?Scale Retinex with Color Restoration）。MSRCR算法通过引入色彩恢复因子[Ci]，有效弥补了图像局部对比度增强和噪声重叠导致的图色彩失真，算法原理如式（1）和式（2）所示。

[RMSRCRi（x， y）=Ci（x， y）RMSRi（x， y）]             （1）

[Ci（x， y）=f[Ii（x， y）]=f[Ii（x， y）j=1NIj（x， y）]]    （2）

其中，[Ci]表示第i个通道的色彩恢复系数，用于调节3个通道颜色的权重，函数[f（x）]是颜色空间的映射函数。该算法通过色彩恢复因子[Ci]，凸显图像中相对较暗的区域，提高图片的对比度，使整体亮度更高，颜色更符合人的视觉感知，具有较好的颜色恒常性和较大的动态范围。

在系统分析阶段，主要目标是培养学生分析问题和解决问题的能力[10]，强调追根溯源。然而，学生在实验中通常只追求表面结果，机械地参考网络资料，缺乏对理论知识和实验原理的深入理解。通过学习基础理论知识，应引导学生树立重视基础学习的理念，明白创新源于基础，扎实的基础知识是取得突破的关键，正所谓“九层之台，起于累土”。在科学研究中，学生应具备坚韧不拔、求真务实的科学精神，顽强不屈、锲而不舍的拼搏精神，以及独立思考、自信自强的思辨精神。

（三）综合性实验项目的实验结果

1.工程建立

系统硬件设计以DM6437开发板为实验平台。DM6437开发板上集成了众多外设，处理器主频率为600MHz，具有双倍速率DDR2、动态随机存储器DRAM和双路模拟视频编解码芯片等器件。实验设备如图1所示。

启动CCS开发环境后，进入View->Project Explorer菜单栏，在Project Explorer窗口的空白区域单击右键，选择New->CCS Project来建立新工程，并配置相应的参数，具体操作如图2所示。

2.工程内容

工程建立后，需编写初始化主程序、核心算法代码子程序、部分硬件模块初始化程序，以及系统链接库和视频输入输出子程序等文件。具体的工程库文件如图3所示。

3.实验结果

在Debug窗口中，右键选择Open Gel Files View，随后在弹出的Gel Files 窗口中，右键Remove现有Gel文件，再右键重新装载Gel文件Line?Trans.gel。接着，在菜单栏Scripts中选择Line Trans，再选择Change One Frame。在Function：Change One Frame窗口中，输入1显示视频处理结果，输入0则重新启动当前活动视频。具体的参数设置如图4所示。

实验结果在显示屏上呈现为两部分，上面区域显示原图像，下面区域显示去雾后的图像，实验结果如图5所示。

图5 实验结果

在实验实施阶段，学生需通过建立工程、编写程序、调试参数以及运行结果等步骤，完成综合性实验项目的调试与仿真。在实验过程中，优化显示程序可得到不同的显示效果；调整参数配置可改变实验运行速度，而修改操作步骤则会影响实验结果。在实验教学中，教师应引导学生认识理论知识的价值，锻炼他们动手能力、创新意识和持之以恒的精神。以真实案例为引导，鼓励学生全面思考问题[11]。综合性实验的开发不仅是理论认知过程，更是实践行为过程，实现课程思政与实践相结合，这正是思政教育的意义所在。

（四）综合性实验项目反思与总结

在综合性实验项目的研究设计与实现过程中，选择理论算法时，需充分考虑环境信息的不确定性和复杂性，选择恰当的算法并进行优化至关重要。不恰当的算法可能导致图片增强效果与实际存在偏差，或模型过于复杂而无法获得良好的图像复原效果。对于硬件实验平台的选择，除考虑开发板的运行速度、内存和价格外，不宜过度追求高性能配置，而应综合考虑应用场景、价格和实用性。从理论到实践是一个既对立又统一的过程，也是工程实际中需要平衡的难题。因此，将辩证法融入实验教学中，有助于学生抓住重点，解决主要矛盾。

四、结语

针对数字图像处理实验课程特性，本文构建了“大思政”育人体系，将思政教育融入实验教学中。以综合性实验项目为例，本文从实验内容、实验设计和实验过程等方面渗透思政教学，增强实验的复杂性和综合性。通过综合性实验，传授图像处理教材外的知识，拓宽学生视野，实现教学与育人的双重目标。这样，专业技能与思政教育相互融合，实现了实验课程的教学目标，充分发挥了实验课程的育人作用。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 习近平.思政课是落实立德树人根本任务的关键课程[EB/OL].（2020-08-31）[2023-06-17].http：//cpc.people.com.cn/n1/2020/0831/c64094-3184336?

8.html.

[2］ 覃波，朱云，刘胜.高校专业课程教学中“课程思政”的反思与实践：以“焊接质量检测与控制”课程为例[J].湖南工程学院学报（社会科学版），2021 ，31（3）： 110-114.

[3］ 刘红梅，刘文明，刘雪东.将课程思政融入工科专业课程教学的通用性方法探究：以“工程热力学”课程为例[J].教育教学论坛，2022（15）：165-168.

[4］ 蔡军.课程思政在控制类专业实验课程中的研究与实践：以自动化与电气工程类工程实验课程为例[J].高教学刊，2022，8（15）：181-183.

[5］ 陆玲.“数字图像处理”课程思政教学探讨[J].科教导刊，2019（33）：120-121.

[6］ 黄洁慧，秦勇，郭宝云，等.思政教育融入“数字图像处理”教学中的探索[J].地理空间信息，2020，18（10）：116-117.

[7] 習近平.高举中国特色社会主义伟大旗帜 为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗：在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告[EB/OL].（2022-10-25）[2023-06-17].http：//www.qstheory.cn/yaowen/2022-10/25/c_1129079926.htm.

[8］ 刘淑明，严菊芳，张丁玲，等.论高校课程思政的实施策略[J].教育理论与实践，2019，39（15）：44-46.

[9］ 蔡利梅，徐剑韬，李剑，等.信息处理综合实验情感化设计与实践［J］.实验技术与管理，2019，36（9）：211-214.

[10］ 于力，陈忠道.“新工科”背景下课程思政的案例设计与实施：以“数字图像处理”课程为例[J].工业和信息化教育，2021（3）：33-36.

[11］ 刘红毅，张军，张峥嵘.“数字图像处理”课程思政教学实践：以图像变换单元为例[J].教育教学论坛，2021，12（50）：129-132.

［责任编辑：梁金凤］