工程教育認(rèn)證背景下《光纖通信》課程思政的教學(xué)改革與實(shí)踐

陳 琳 王計(jì)元 賈振堂 李高芳 薛 亮 初鳳紅 朱 武

（上海電力大學(xué)電子與信息工程學(xué)院 上海 200090）

工程教育認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，秉承“學(xué)生中心”“目標(biāo)導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”三個(gè)基本理念。以學(xué)生為中心，要求圍繞學(xué)生培養(yǎng)設(shè)立教育目標(biāo)，聚焦學(xué)生能力的培養(yǎng)；以目標(biāo)為導(dǎo)向，要求以大學(xué)生學(xué)習(xí)成果來設(shè)計(jì)教學(xué)方案、課程體系和評(píng)價(jià)體系；必須有針對(duì)性地對(duì)專業(yè)課程進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，滿足國際工程教育認(rèn)證要求，獲得行業(yè)的國際通行資格[1]。

課程思政要求高校挖掘思政元素，緊抓立德樹人、鑄魂育人這一根本任務(wù)，打破思想政治教育與專業(yè)課之間的壁壘，將中國特色社會(huì)主義和中國夢(mèng)、社會(huì)主義核心價(jià)值觀等貫徹到高校課堂教學(xué)中，引導(dǎo)大學(xué)生樹立正確的理想信念、家國情懷、文化素養(yǎng)[2]。

《光纖通信》是通信工程專業(yè)、光電信息工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課。該課程蘊(yùn)含了豐富的思政元素，學(xué)生可對(duì)光纖通信的基本原理、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)、光纖通信的基本技術(shù)和最新發(fā)展有較為全面的了解，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和從事本專業(yè)的工作打下堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，并且還可培養(yǎng)他們的愛國精神、工匠意識(shí)，有助于提高大學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

1 《光纖通信》教學(xué)現(xiàn)狀和改革思路

我校《光纖通信》課程歷經(jīng)市重點(diǎn)課程、校重點(diǎn)核心課程、校思政課程建設(shè)，已開設(shè)了15屆。此次課程思政建設(shè)，擬充分挖掘思政素材，圍繞德育頂層內(nèi)容體系，結(jié)合光纖通信的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)特點(diǎn)、創(chuàng)新意識(shí)、職業(yè)素養(yǎng)等培養(yǎng)要求進(jìn)行改革和探索。

《光纖通信》運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理及光學(xué)的知識(shí)，融入典型思政元素：科學(xué)思維、探索精神、責(zé)任意識(shí)、工匠精神，介紹光纖通信系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)、組成和設(shè)計(jì)。要求學(xué)生了解光纖通信的發(fā)展歷程，熟悉光纖的射線和波動(dòng)理論、分析方法，掌握光纖通信關(guān)鍵器件的原理和技術(shù)要求，熟悉光纖通信系統(tǒng)的各部分構(gòu)成，了解波分復(fù)用技術(shù)、光放大器、全光系統(tǒng)、光OFDM等新技術(shù)，幫助學(xué)生建立起光纖通信的系統(tǒng)概念，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。該課程總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)38學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)10學(xué)時(shí)，共設(shè)5個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，包括“半導(dǎo)體激光器P-I特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)”“多模光纖衰減測(cè)試實(shí)驗(yàn)”“模擬信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)”“數(shù)字光纖通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)”和“光纖通信網(wǎng)中的時(shí)分復(fù)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)”[3-4]。

2 思政教學(xué)改革方法和措施

2.1 修訂課程標(biāo)準(zhǔn)，明確教學(xué)目標(biāo)

深入挖掘《光纖通信》課程中的德育素材和內(nèi)涵，將德育與專業(yè)知識(shí)傳授相結(jié)合，在教學(xué)過程中引起學(xué)生的情感共鳴和價(jià)值觀的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力，提升社會(huì)責(zé)任感和職業(yè)認(rèn)同感。將思政教育中三觀教育、中國夢(mèng)、社會(huì)主義核心價(jià)值觀與《光纖通信》專業(yè)課程內(nèi)容相關(guān)聯(lián)[5]，使學(xué)生在潛移默化中接受主流價(jià)值觀的熏陶，在體現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)特點(diǎn)的同時(shí)，具有“全球視野、家國情懷、創(chuàng)新精神、專業(yè)素養(yǎng)”。

2.2 挖掘思政元素，以學(xué)生為中心，優(yōu)化課堂教學(xué)

結(jié)合《光纖通信》課程標(biāo)準(zhǔn)，立足學(xué)生的興趣點(diǎn)，圍繞社會(huì)主義核心價(jià)值觀、科研精神、職業(yè)道德等內(nèi)容，找到思政元素與課程的“觸點(diǎn)”，深入挖掘和提煉思想性強(qiáng)、充滿正能量、有教育啟發(fā)意義的思政元素，將其“無痕”融入《光纖通信》知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中。

如在講解光纖通信發(fā)展歷程時(shí)，通過介紹光纖通信之父──高錕，以激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)、刻苦鉆研、戰(zhàn)勝困難、矢志不渝的科學(xué)精神。高錕在1966年發(fā)表的題為《光頻率介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》論文中，開創(chuàng)性地提出利用石英基玻璃纖維進(jìn)行長距離信息傳送的思路。高錕的理論當(dāng)時(shí)并未獲認(rèn)同，但他并未放棄，直到1971年世界上第一條1公里長的光纖問世，1981年第一代光纖通信系統(tǒng)啟用。利用石英玻璃制成的光纖應(yīng)用越來越廣泛，全世界掀起了一場(chǎng)光纖通信的革命。通過對(duì)高錕生平的介紹，引導(dǎo)學(xué)生走近科學(xué)家，了解科學(xué)研究的曲折性和未盡性，激發(fā)學(xué)生對(duì)科技創(chuàng)新的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)精神。

如在講解光孤子通信時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生要有敏銳的觀察力。孤立子現(xiàn)象，源于1834年英國海軍工程師Scott Russell沿運(yùn)河行走時(shí)偶然觀察到的一種奇特水波：在快速行進(jìn)過程中，水波的形狀、幅度和速度都基本保持不變。直到1973年，光孤子的存在由貝爾實(shí)驗(yàn)室的A.Hasegawa博士提出了光孤子的概念，從理論上證明了光孤子的形成是光纖中的群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡的結(jié)果。通過介紹光孤子的發(fā)現(xiàn)過程，使學(xué)生了解到：科學(xué)研究作為創(chuàng)造性的活動(dòng)，其過程往往具有戲劇性，奇異的現(xiàn)象有時(shí)會(huì)出乎意料地出現(xiàn)，我們應(yīng)當(dāng)具有一雙好奇敏銳的眼睛，在偶然的事件中，發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律。

如在講解通信用光器件時(shí)，讓學(xué)生了解中國光通信行業(yè)的現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的愛國主義熱情。中國擁有大量的光器件企業(yè)，但大部分是中小型企業(yè)，自主研發(fā)和投入實(shí)力比較弱，產(chǎn)品也比較單一。光電芯片實(shí)現(xiàn)電信號(hào)和光信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換，是光電技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，處于光通信領(lǐng)域的金字塔尖，這是技術(shù)制高點(diǎn)。國內(nèi)能夠生產(chǎn)光電芯片的企業(yè)并不多，能力相對(duì)比較薄弱，高端光電芯片嚴(yán)重依賴歐美進(jìn)口。通過對(duì)光芯片現(xiàn)狀的介紹，激發(fā)愛國熱情，自主投入到課程的學(xué)習(xí)當(dāng)中。

2.3 改進(jìn)教學(xué)方法，改革評(píng)價(jià)體系，融入育人目標(biāo)

傳統(tǒng)課堂以老師為中心，教學(xué)是單向培養(yǎng)活動(dòng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)的主動(dòng)性被忽視。課程組依托智慧樹教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)，建設(shè)課程資源庫，分享名校名師的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，讓手機(jī)變?yōu)榻叹?，形成交互式的教學(xué)氛圍，提高教學(xué)效果，逐步培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題、溝通交流協(xié)作等系列能力。課后，引導(dǎo)學(xué)生積極總結(jié)，運(yùn)用智慧樹平臺(tái)和QQ在線答疑，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)鞏固和消化，做好課后鞏固及拓展，以此提升學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力。

理論教學(xué)中融入基于OptiSystem仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果。以強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)單模光纖系統(tǒng)為例，采用的是常規(guī)的單模光纖，傳輸損耗是0.2dB/km，傳輸長度是50km。該系統(tǒng)由隨機(jī)序列產(chǎn)生器、非歸零脈沖發(fā)生器、激光器、馬赫曾德爾調(diào)制器、PIN光電檢測(cè)器、低通貝塞爾濾波器等組成。為了觀測(cè)時(shí)域波形和信號(hào)頻譜，設(shè)置了光譜儀、光時(shí)域信號(hào)觀察儀及誤碼率分析儀等。要求學(xué)生在器件庫中選取相應(yīng)的器件，設(shè)計(jì)搭建光纖通信系統(tǒng)，并利用虛擬頻譜分析儀來觀察輸出結(jié)果。利用OptiSystem軟件，學(xué)生可以直觀地了解光通信系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的波形特點(diǎn)，加深了印象。

傳統(tǒng)的考核方式通常以作業(yè)、考勤和期末考試三者按一定比例組成，不能全面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，無法滿足工程教育對(duì)人才培養(yǎng)的評(píng)價(jià)。課程組采用過程化考核，依托智慧樹教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)，充分運(yùn)用隨堂測(cè)試、團(tuán)隊(duì)合作、小組討論、分組競(jìng)賽等方法，制定過程化全方位的評(píng)價(jià)體系。

3 結(jié)語

綜上所述，在工程教育認(rèn)證理念下，課題組教師將愛國精神、工匠意識(shí)和先進(jìn)理念等思政元素融入《光纖通信》專業(yè)課程中，不僅能提高大學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和專業(yè)素養(yǎng)，還能培養(yǎng)其正確的三觀和良好的道德修養(yǎng)，從而有效提升高校育人質(zhì)量，為社會(huì)主義建設(shè)培養(yǎng)有用人才。