《光纖通信器件及系統(tǒng)》課程思政研究與教學(xué)實(shí)踐

李念強(qiáng) ，包華龍 ，谷雙全

（1.蘇州大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 蘇州 215006；2.蘇州大學(xué)教育部/江蘇省現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室江蘇省先進(jìn)光學(xué)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 蘇州 215006）

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，教育也在不斷地向前推進(jìn)，高校大學(xué)生尤其是理工科的學(xué)生，他們所學(xué)知識(shí)也日益具有更強(qiáng)的理論性、專(zhuān)業(yè)性，與此同時(shí)他們?cè)谒枷氲赖滤刭|(zhì)方面卻存在隱患，有個(gè)別大學(xué)生由于思想不堅(jiān)定，缺乏獨(dú)立思考的能力，容易被一些不懷好意的人煽動(dòng)，做出一些有悖大眾意愿的事情，愛(ài)國(guó)主義情感薄弱，表現(xiàn)出事不關(guān)己、不諳世事的態(tài)度，集體主義觀念薄弱，社會(huì)道德冷漠，甚至有時(shí)會(huì)為了個(gè)人的一己私利而做出危害社會(huì)公共秩序的違法犯罪行為，內(nèi)在的精神世界空虛。因此，將思政教育融入大學(xué)生教育全過(guò)程培養(yǎng)其正確的三觀變得尤為重要。

習(xí)近平總書(shū)記在2016年召開(kāi)的全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議以及2018年召開(kāi)的全國(guó)教育大會(huì)上分別指出，“高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰(shuí)培養(yǎng)人這個(gè)根本問(wèn)題，要堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人”和“要努力構(gòu)建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系，形成更高水平的人才培養(yǎng)體系；要把立德樹(shù)人融入思想道德教育、文化知識(shí)教育、社會(huì)實(shí)踐教育的各個(gè)環(huán)節(jié)”。站在我國(guó)第二個(gè)百年奮斗的歷史新起點(diǎn)上，大學(xué)生思想政治教育不再是簡(jiǎn)單的停留在專(zhuān)業(yè)課本上，把思想政治教育融入學(xué)術(shù)教育的全過(guò)程中，這樣不僅能夠有效應(yīng)對(duì)上述目前在大學(xué)生中存在的道德危機(jī)，而且能夠增強(qiáng)大學(xué)生尤其是研究生的“四個(gè)自信”，即中國(guó)特色社會(huì)主義道路自信、理論自信、制度自信以及文化自信。此外，這也是培養(yǎng)一名合格且優(yōu)秀的社會(huì)主義接班人過(guò)程中的應(yīng)有之義。

隨著科技的進(jìn)步，人們之間的聯(lián)系也變得日益緊密，其中光通信技術(shù)在這歷史進(jìn)程中扮演著重要角色。培養(yǎng)大批優(yōu)秀的光通信技術(shù)人才也成為當(dāng)下國(guó)家與國(guó)家之間重要核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。而《光通信器件與系統(tǒng)》作為是光電信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一，無(wú)論是對(duì)推動(dòng)光通信事業(yè)發(fā)展的科研人員，抑或是從事相關(guān)科研的學(xué)生而言，都是一門(mén)非常重要的課程。通過(guò)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)該課程，在教師指導(dǎo)下，可以更加深入地獲取知識(shí)并理解知識(shí)創(chuàng)新過(guò)程和創(chuàng)新方法，對(duì)培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力具有極其重要的意義。此外，基于上述思政教育對(duì)大學(xué)生的全面發(fā)展同樣扮演著不可或缺的角色，本文以筆者所在的蘇州大學(xué)光電信息教研室的授課經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，以西安交通大學(xué)朱京平教授主編的經(jīng)典教材《光纖通信器件及系統(tǒng)》[1]為基礎(chǔ)，對(duì)該課程建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中存在的一些問(wèn)題以及如何將思政元素融入該課程教學(xué)進(jìn)行了闡述。

1 《光纖通信器件及系統(tǒng)》課程的教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題

在了解本門(mén)課程之前，我們首先簡(jiǎn)要概況一下什么是光通信。光通信是指以光作為信息載體而實(shí)現(xiàn)的通信方式，按照傳輸介質(zhì)的不同，可大致分為大氣激光通信和光纖通信[2]。后者利用光導(dǎo)纖維傳輸攜帶信息的光波信號(hào)進(jìn)行通信。圖1（P172）給出了光纖通信系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖?？梢钥吹?，光纖通信系統(tǒng)主要分為三個(gè)模塊，它們分別為光發(fā)送模塊、光中繼器以及光接收模塊，顧名思義，它們分別負(fù)責(zé)信息的發(fā)送、傳輸和接收。具體地，信號(hào)由光調(diào)制器加載到光源產(chǎn)生的光載波上然后通過(guò)光纖傳輸，由于光信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中存在衰減及失真，為此需要光中繼器對(duì)受到衰減及失真的信號(hào)進(jìn)行判決再生，以消除光纖損耗及色散對(duì)傳輸信息的損傷，最后在光接收端光調(diào)制器將光檢測(cè)器檢測(cè)的光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，輸出電信號(hào)。本門(mén)課程主要分為3個(gè)部分授課，第一部分為緒論，扼要介紹光通信系統(tǒng)的分類(lèi)、發(fā)展歷程、基本概念及典型系統(tǒng)等；第二部分介紹光通信系統(tǒng)的光源和光發(fā)送機(jī)、光檢測(cè)器及光接收機(jī)、光纖、光放大器、光開(kāi)關(guān)、光調(diào)制器、光波分復(fù)用器以及其他光無(wú)源器件等構(gòu)成光通信系統(tǒng)的重要器件；最后一部分則是介紹光通信系統(tǒng)的性能與設(shè)計(jì)、光波分復(fù)用系統(tǒng)、空間光通信系統(tǒng)以及全光通信系統(tǒng)等典型光通信系統(tǒng)。

圖1 光纖通信系統(tǒng)示意圖

緊接著，我們分析了在以往的教學(xué)過(guò)程中，存在的一些問(wèn)題：

（1）由于筆者所在班級(jí)大部分來(lái)自一般的二本高校，并且來(lái)自不同專(zhuān)業(yè)，對(duì)非線(xiàn)性光學(xué)、通信原理、高等光學(xué)理論和激光物理等基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握所有欠缺，因此在講述該課程時(shí)需要事先回顧一下相應(yīng)內(nèi)容的基礎(chǔ)知識(shí)，否則大多數(shù)學(xué)生無(wú)法有效地跟進(jìn)授課老師的步伐，最壞的結(jié)果就是缺乏基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備從而影響他們?cè)诖祟I(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新；

（2）教材上的知識(shí)內(nèi)容有些陳舊，跟不上實(shí)際光通信發(fā)展，教材中現(xiàn)有的新技術(shù)，例如光波分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，而相干光通信、光接入網(wǎng)、光孤子技術(shù)以及作者所研究混沌光保密通信技術(shù)等在朱教授的書(shū)中并未涉及，這就導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法很好地把握該領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)問(wèn)題；

（3）在以往的授課過(guò)程中，主要以老師在講臺(tái)上講解內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)以及相關(guān)公式的推導(dǎo)，師生之間在課堂上的交流互動(dòng)較少，大多數(shù)學(xué)生依然保持著本科階段被動(dòng)式接受知識(shí)的學(xué)習(xí)方式，對(duì)理論知識(shí)的掌握和理解還只是浮于表面，這樣的結(jié)果就是導(dǎo)致學(xué)生對(duì)科研的積極性不高、缺乏獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力，距離科研創(chuàng)新還有很長(zhǎng)的一段路要走；

（4）由于本科和研究生期間接受的是純理論知識(shí)，缺乏實(shí)際接觸光通信器件以及動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，在畢業(yè)之后，大多數(shù)用人單位還需要花大量時(shí)間和金錢(qián)去培訓(xùn)新人以使他們適應(yīng)具體的工作崗位，而這些是企業(yè)不想看到的。

2 如何將思政元素融入《光纖通信器件及系統(tǒng)》課程教學(xué)

針對(duì)上述問(wèn)題，筆者提出了一些解決方法并在教學(xué)過(guò)程中融入了思政元素，如圖2所示，以下筆者對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的闡述：

圖2 思政元素融入課程教學(xué)

（1）首先，教師應(yīng)首當(dāng)其沖，發(fā)揮其模范帶頭作用，更新教學(xué)理念，提升思政教育能力和素養(yǎng)，給廣大研究生樹(shù)立良好的榜樣。授課教師主要以歷史敘事的方式敘述該課程的整個(gè)內(nèi)容框架，中間穿插講解光纖通信發(fā)展過(guò)程中頗具影響力的科學(xué)家的事跡，例如筆者所在光電科學(xué)與工程學(xué)院薛鳴球、潘君驊兩位院士的生平經(jīng)歷。在此，以潘君驊院士為例，他出生在戰(zhàn)火紛飛的環(huán)境，即使是在那樣一個(gè)動(dòng)蕩不安的年代，卻對(duì)知識(shí)充滿(mǎn)著無(wú)限的渴望，為此幾經(jīng)周折，完成學(xué)業(yè)，1956年，接受單位安排到蘇聯(lián)留學(xué)，在國(guó)外的求學(xué)日子里，抱著“不能給國(guó)家丟臉，回國(guó)后能夠?qū)W以致用”的想法，其中一個(gè)小插曲更是深深觸動(dòng)了他，20世紀(jì)60年代初，他找蘇聯(lián)普爾科沃天文臺(tái)要一個(gè)刀口儀的圖紙，但是遭到了拒絕，他默默記在心里，更加忘我地學(xué)習(xí)，帶著一身過(guò)硬的技術(shù)回國(guó)，為祖國(guó)的社會(huì)主義事業(yè)貢獻(xiàn)自己的智慧與汗水，為我國(guó)研制大型靶場(chǎng)光學(xué)設(shè)備建立了一套光學(xué)加工和檢測(cè)技術(shù)，并對(duì)各種光學(xué)非球面的設(shè)計(jì)、精密加工及檢驗(yàn)方法進(jìn)行了卓有成效的研究，解決了光學(xué)加工的關(guān)鍵技術(shù)難題，主持完成的我國(guó)和遠(yuǎn)東最大的2.16米光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡，獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。通過(guò)對(duì)兩位院士坎坷的求學(xué)經(jīng)歷以及為祖國(guó)的科研和教育事業(yè)默默耕耘的光榮事跡進(jìn)行敘述，讓學(xué)生知道什么是大國(guó)制造、什么是工匠精神，不僅可以鼓舞學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且能夠潛移默化地培養(yǎng)他們濃厚的家國(guó)情懷，為他們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)路上提供源源不斷的精神食糧，讓他們樹(shù)立學(xué)有所成報(bào)效祖國(guó)的遠(yuǎn)大理想。

（2）通過(guò)反轉(zhuǎn)課堂的形式實(shí)行教學(xué)。根據(jù)作者所在班級(jí)里的研究生大多數(shù)來(lái)自一般的本科院校，并且來(lái)自不同領(lǐng)域，理論基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，而針對(duì)研究生開(kāi)設(shè)的這門(mén)課程要求他們要事先掌握通信原理、高等光學(xué)、激光物理基礎(chǔ)等前期理論基礎(chǔ)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上，他們才能更加清晰透徹地理解本課程的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，探索并解決相關(guān)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題?？紤]到了研究生這一階段，他們不再是以傳統(tǒng)的被動(dòng)式接受知識(shí)，筆者提出將班級(jí)同學(xué)分為若干小組，讓他們以小組形式負(fù)責(zé)課程內(nèi)容中的若干章節(jié)在課堂上進(jìn)行授課，這樣做，一方面要求學(xué)生要配合默契、分工明確，從而在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，為以后參加工作并能快速地、更好地融入所在團(tuán)隊(duì)打下基礎(chǔ)。另一方面，為了給大家講授自己所負(fù)責(zé)的內(nèi)容，培養(yǎng)了他們查找文獻(xiàn)、閱讀文獻(xiàn)、提煉創(chuàng)新點(diǎn)、總結(jié)研究方法、自主尋找問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，充分調(diào)動(dòng)他們的主觀能動(dòng)性，強(qiáng)化了他們對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。與此同時(shí)，小組成員在做報(bào)告時(shí)，組織臺(tái)下其他組員積極提問(wèn)，筆者負(fù)責(zé)點(diǎn)評(píng)糾錯(cuò)，在點(diǎn)評(píng)的過(guò)程，教授他們?nèi)绾巫鲆粋€(gè)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)報(bào)告，如何讓不同知識(shí)背景的人能聽(tīng)懂自己所傳達(dá)的知識(shí)，為他們之后無(wú)論是論文開(kāi)題、中期和畢業(yè)答辯還是參加學(xué)術(shù)報(bào)告做準(zhǔn)備。此外，為了讓學(xué)生了解一些與光通信以及光通信器件有關(guān)的前沿知識(shí)，我們?cè)谧詈笠惠喌男〗M授課中，要求各小組查閱近五年的文獻(xiàn)和科技新聞，整理匯報(bào)相關(guān)科研進(jìn)展或者匯報(bào)自己所在課題組與之相關(guān)的研究進(jìn)展，進(jìn)一步拓展學(xué)生的科學(xué)視野。

（3）布置一些簡(jiǎn)單的通信仿真實(shí)驗(yàn)，熟悉Matlab和Optisystem仿真軟件使用，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力[3-4]。讓學(xué)生在理解了理論的基礎(chǔ)上，動(dòng)手實(shí)踐，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生需要認(rèn)真構(gòu)思實(shí)驗(yàn)方案、規(guī)劃具體實(shí)驗(yàn)步驟和細(xì)節(jié)、自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，例如在信號(hào)在信道傳輸過(guò)程中考慮到噪聲、衰減等因素的影響，隨著傳輸距離的增加，其影響逐漸增多，導(dǎo)致系統(tǒng)性能降低，從而導(dǎo)致信號(hào)無(wú)法恢復(fù)，通過(guò)這一事實(shí)可以將哲學(xué)中量變的積累必然導(dǎo)致質(zhì)變的知識(shí)自然而然地傳授給學(xué)生。另外，在課堂之外，鼓勵(lì)學(xué)生在線(xiàn)上或者線(xiàn)下分享仿真過(guò)程中存在的問(wèn)題以及解決思路，這也是課堂的一種延伸。經(jīng)過(guò)上述過(guò)程，學(xué)生能將所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通，使理論學(xué)習(xí)與仿真分析高度結(jié)合。同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的求學(xué)以及科研態(tài)度，為后續(xù)可能從事相關(guān)領(lǐng)域或者工作奠定基礎(chǔ)。

（4）邀請(qǐng)企業(yè)工程師來(lái)校做講座，和學(xué)生面對(duì)面的交流，講講實(shí)際工程中的具體案例，這樣不僅能讓學(xué)生充滿(mǎn)興趣地學(xué)到科學(xué)知識(shí)，拓寬學(xué)生視野以及知識(shí)層面，教育學(xué)生要培養(yǎng)具體問(wèn)題具體分析的思維能力，為能在以后的工作崗位上更好更快地進(jìn)入自己的角色做準(zhǔn)備。

（5）為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，尋求相關(guān)企業(yè)合作，讓學(xué)生參加光通信實(shí)習(xí)或者短期培訓(xùn)，去接觸和了解實(shí)際工程應(yīng)用中的光通信系統(tǒng)，讓他們知道理論和實(shí)際情況下各個(gè)光通信模塊是存在差異的，將理論知識(shí)落于實(shí)際，培養(yǎng)他們實(shí)事求是、敬業(yè)奉獻(xiàn)的精神，并且在這一過(guò)程中穿插了工程倫理方面的教育。

3 結(jié)語(yǔ)

大學(xué)生思想政治教育是高等教育中極其重要的一環(huán)。針對(duì)作者在蘇州大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院所教授的《光纖通信器件及系統(tǒng)》課程現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題，提出了一些將思政元素融入該課程的方法，一方面幫助學(xué)生高效扎實(shí)地掌握和理解該課程的基礎(chǔ)理論知識(shí)，提高對(duì)光纖通信領(lǐng)域內(nèi)一些關(guān)鍵技術(shù)以及研究熱點(diǎn)的認(rèn)知，從而提升對(duì)該領(lǐng)域分析和解決前沿科學(xué)問(wèn)題的能力，為創(chuàng)新創(chuàng)造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，另外，培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的三觀，要有濃厚的愛(ài)國(guó)主義情懷，樹(shù)立報(bào)效祖國(guó)的遠(yuǎn)大理想，培養(yǎng)并發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作、實(shí)事求是、追求真理的科研精神，同時(shí)也讓他們的精神世界更上一個(gè)臺(tái)階，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)與全面育人的雙贏。