“大思政”格局下綜合性實驗設計與實踐

曹亞麗 李梅梅 管瑩 宋愛娟

［摘 要］將思政教育融入實驗教學是當前實驗教學改革的新理念。文章以綜合性實驗項目為例，深入探討了實驗教學內容、實驗方案設計、實驗實施過程的具體步驟。整個實驗過程將教學目標和德育目標相結合，針對如何融入思政元素進行探索和實踐。實驗結果表明，開設綜合性實驗不僅有助于培養學生解決實際問題的能力，還能激發他們的創新意識，并加深他們的愛國情懷，從而達到立德樹人的目的。

［關鍵詞］綜合性實驗；課程思政；教學改革；立德樹人

［中圖分類號］G642［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）01-0100-04

教育是國之大計、黨之大計，培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人是教育的根本問題。2019年3月，習近平總書記指出，“思政課要引導學生立德成人、立志成才。只有打動學生，才能引導學生。教師在課堂上展現的情懷最能打動人，甚至會影響學生的一生，真信才有真情，真情才能感染人”，“思政課教師，要給學生心靈埋下真善美的種子，引導學生扣好人生第一?？圩印盵1]。習近平總書記關于課程思政的指示精神，為我們勇當一個好老師提供了標準。自此，課程思政已成為全國各高校教育教學改革的重要內容，并推出了一系列具有特色且切實可行的建設舉措。

覃波等人從教學目標、教學設計、教學內容、教學安排等方面，針對如何融入思想政治元素進行探索和實踐，證明了課程改革較好地落實了專業課程教學中的立德樹人根本任務[2]。劉紅梅等人圍繞辯證思想、愛國情懷、科學精神等方面挖掘課程中的思想政治教育元素，并以“工程熱力學”課程為例，進行了課程思政教育方案設計[3]。蔡軍對整個實驗教學過程進行了改革，構建了學生思政教育成果考核方法，實現了專業課教學與思想政治理論課教學的緊密結合[4]。陸玲梳理了“數字圖像處理”課程所蘊含的思政元素，將思想教育融入課堂教學的各個環節，從而實現了思想政治教育與知識體系教育的有機統一[5]。黃潔慧等人從修改教學大綱、革新傳統課堂授課形式、提高教師思想道德素養、建立科學的課程思政考核模式等方面著手改革，旨在引導大學生增強社會責任感與職業使命感[6]。

一、專業實驗課程融入思政教育的重要性

習近平總書記在黨的二十大報告中強調，“必須堅持守正創新”，“守正才能不迷失方向、不犯顛覆性錯誤，創新才能把握時代、引領時代。我們要以科學的態度對待科學、以真理的精神追求真理，堅持馬克思主義基本原理不動搖，堅持黨的全面領導不動搖，堅持中國特色社會主義不動搖”[7]。習近平總書記的話再次強調了大學生思政建設工作是現階段教育教學工作的重要環節。在高校教學工作中，高校應深入挖掘潛在的思政內容，確保所有課程與思想政治理論課保持一致，共同發揮育人作用。

高校教師中，專業教師占比高達80%，專業課程占據總課程的80%，而學生80%的學習時間也用于專業學習。多年的調查顯示，80%的大學生認為專業課和專業教師對其世界觀、人生觀、價值觀影響最為深遠。因此，專業課教師是思想政治工作的“主力軍”，專業課教學是做思想政治教育的“主戰場”[8]，專業課的課堂是進行思政教育的“主渠道”。將思政教育融入教學中，能引導學生積極向黨組織靠攏，為國家和民族的發展貢獻力量。

二、課程思政實驗教學設計

以數字圖像處理實驗課程為例，該課程以教材為基礎，緊扣教學目標，從圖像處理的總體設計角度出發， 引導學生掌握數字圖像處理實驗課程中的理論知識和實踐技能。該課程強調學生綜合運用專業知識的能力，確保他們能夠根據教學要求完成圖像處理的設計任務。實驗內容遵循由淺入深、循序漸進的層次化原則，從基礎開始，逐步融合創新元素。根據學生的個體差異，實驗項目的設計難度各不相同，真正實現因材施教，有效提升學生的實踐能力。在達到知識目標的同時，本課程將思政元素與知識點有機融合，實現知識傳授與價值引領的雙重目標，從而提高實驗教學的整體質量。有關本課程的部分思政元素與案例結合情況如表1所示。

三、綜合性實驗設計與實踐

（一）綜合性實驗項目的學情分析

北方秋冬季節霧霾嚴重，導致圖像采集設備受到介質顆粒影響，視頻能見度大幅下降，圖像質量退化，進而增加了交通事故的風險。為此，本文選擇了這一綜合性實驗項目，旨在解決這一具體問題，該項目具有良好的實用性和工程性[9]。該實驗項目包括視頻圖像采集、存儲、處理、顯示等環節，涉及系統分析、軟件設計、硬件電路和模塊調試等實驗內容。

（二）綜合性實驗項目的理論分析與設計

光從物體反射進入人眼時，會受到空氣中懸浮顆粒的影響，產生散射、輻射和吸收現象，導致部分光線無法到達人眼或視頻捕捉設備，從而造成霧天圖像退化降質。為解決這一問題，關鍵在于解決霧霾對光的散射。1963年，埃德溫·蘭德提出了基于色彩恒常性的Retinex 算法。該算法通過去除原始圖像的低頻分量，保留高頻部分，來增強圖像邊緣信息，使輪廓更清晰。但Retinex算法在亮度差異很大的區域會產生光暈效果，這是該算法在高光區域增強的明顯缺陷。

為了解決Retinex算法產生的色彩偏移問題，一般采用帶色彩恢復因子的多尺度Retinex算法（MSRCR， Multi?Scale Retinex with Color Restoration）。MSRCR算法通過引入色彩恢復因子[Ci]，有效彌補了圖像局部對比度增強和噪聲重疊導致的圖色彩失真，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個通道的色彩恢復系數，用于調節3個通道顏色的權重，函數[f（x）]是顏色空間的映射函數。該算法通過色彩恢復因子[Ci]，凸顯圖像中相對較暗的區域，提高圖片的對比度，使整體亮度更高，顏色更符合人的視覺感知，具有較好的顏色恒常性和較大的動態范圍。

在系統分析階段，主要目標是培養學生分析問題和解決問題的能力[10]，強調追根溯源。然而，學生在實驗中通常只追求表面結果，機械地參考網絡資料，缺乏對理論知識和實驗原理的深入理解。通過學習基礎理論知識，應引導學生樹立重視基礎學習的理念，明白創新源于基礎，扎實的基礎知識是取得突破的關鍵，正所謂“九層之臺，起于累土”。在科學研究中，學生應具備堅韌不拔、求真務實的科學精神，頑強不屈、鍥而不舍的拼搏精神，以及獨立思考、自信自強的思辨精神。

（三）綜合性實驗項目的實驗結果

1.工程建立

系統硬件設計以DM6437開發板為實驗平臺。DM6437開發板上集成了眾多外設，處理器主頻率為600MHz，具有雙倍速率DDR2、動態隨機存儲器DRAM和雙路模擬視頻編解碼芯片等器件。實驗設備如圖1所示。

啟動CCS開發環境后，進入View->Project Explorer菜單欄，在Project Explorer窗口的空白區域單擊右鍵，選擇New->CCS Project來建立新工程，并配置相應的參數，具體操作如圖2所示。

2.工程內容

工程建立后，需編寫初始化主程序、核心算法代碼子程序、部分硬件模塊初始化程序，以及系統鏈接庫和視頻輸入輸出子程序等文件。具體的工程庫文件如圖3所示。

3.實驗結果

在Debug窗口中，右鍵選擇Open Gel Files View，隨后在彈出的Gel Files 窗口中，右鍵Remove現有Gel文件，再右鍵重新裝載Gel文件Line?Trans.gel。接著，在菜單欄Scripts中選擇Line Trans，再選擇Change One Frame。在Function：Change One Frame窗口中，輸入1顯示視頻處理結果，輸入0則重新啟動當前活動視頻。具體的參數設置如圖4所示。

實驗結果在顯示屏上呈現為兩部分，上面區域顯示原圖像，下面區域顯示去霧后的圖像，實驗結果如圖5所示。

圖5 實驗結果

在實驗實施階段，學生需通過建立工程、編寫程序、調試參數以及運行結果等步驟，完成綜合性實驗項目的調試與仿真。在實驗過程中，優化顯示程序可得到不同的顯示效果；調整參數配置可改變實驗運行速度，而修改操作步驟則會影響實驗結果。在實驗教學中，教師應引導學生認識理論知識的價值，鍛煉他們動手能力、創新意識和持之以恒的精神。以真實案例為引導，鼓勵學生全面思考問題[11]。綜合性實驗的開發不僅是理論認知過程，更是實踐行為過程，實現課程思政與實踐相結合，這正是思政教育的意義所在。

（四）綜合性實驗項目反思與總結

在綜合性實驗項目的研究設計與實現過程中，選擇理論算法時，需充分考慮環境信息的不確定性和復雜性，選擇恰當的算法并進行優化至關重要。不恰當的算法可能導致圖片增強效果與實際存在偏差，或模型過于復雜而無法獲得良好的圖像復原效果。對于硬件實驗平臺的選擇，除考慮開發板的運行速度、內存和價格外，不宜過度追求高性能配置，而應綜合考慮應用場景、價格和實用性。從理論到實踐是一個既對立又統一的過程，也是工程實際中需要平衡的難題。因此，將辯證法融入實驗教學中，有助于學生抓住重點，解決主要矛盾。

四、結語

針對數字圖像處理實驗課程特性，本文構建了“大思政”育人體系，將思政教育融入實驗教學中。以綜合性實驗項目為例，本文從實驗內容、實驗設計和實驗過程等方面滲透思政教學，增強實驗的復雜性和綜合性。通過綜合性實驗，傳授圖像處理教材外的知識，拓寬學生視野，實現教學與育人的雙重目標。這樣，專業技能與思政教育相互融合，實現了實驗課程的教學目標，充分發揮了實驗課程的育人作用。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 習近平.思政課是落實立德樹人根本任務的關鍵課程[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，劉勝.高校專業課程教學中“課程思政”的反思與實踐：以“焊接質量檢測與控制”課程為例[J].湖南工程學院學報（社會科學版），2021 ，31（3）： 110-114.

[3］ 劉紅梅，劉文明，劉雪東.將課程思政融入工科專業課程教學的通用性方法探究：以“工程熱力學”課程為例[J].教育教學論壇，2022（15）：165-168.

[4］ 蔡軍.課程思政在控制類專業實驗課程中的研究與實踐：以自動化與電氣工程類工程實驗課程為例[J].高教學刊，2022，8（15）：181-183.

[5］ 陸玲.“數字圖像處理”課程思政教學探討[J].科教導刊，2019（33）：120-121.

[6］ 黃潔慧，秦勇，郭寶云，等.思政教育融入“數字圖像處理”教學中的探索[J].地理空間信息，2020，18（10）：116-117.

[7] 習近平.高舉中國特色社會主義偉大旗幟 為全面建設社會主義現代化國家而團結奮斗：在中國共產黨第二十次全國代表大會上的報告[EB/OL].（2022-10-25）[2023-06-17].http：//www.qstheory.cn/yaowen/2022-10/25/c_1129079926.htm.

[8］ 劉淑明，嚴菊芳，張丁玲，等.論高校課程思政的實施策略[J].教育理論與實踐，2019，39（15）：44-46.

[9］ 蔡利梅，徐劍韜，李劍，等.信息處理綜合實驗情感化設計與實踐［J］.實驗技術與管理，2019，36（9）：211-214.

[10］ 于力，陳忠道.“新工科”背景下課程思政的案例設計與實施：以“數字圖像處理”課程為例[J].工業和信息化教育，2021（3）：33-36.

[11］ 劉紅毅，張軍，張崢嶸.“數字圖像處理”課程思政教學實踐：以圖像變換單元為例[J].教育教學論壇，2021，12（50）：129-132.

［責任編輯：梁金鳳］