《光纖通信器件及系統》課程思政研究與教學實踐

李念強 ，包華龍 ，谷雙全

（1.蘇州大學光電科學與工程學院蘇州納米科技協同創新中心，江蘇 蘇州 215006；2.蘇州大學教育部/江蘇省現代光學技術重點實驗室江蘇省先進光學制造技術重點實驗室，江蘇 蘇州 215006）

0 引言

隨著時代的發展，教育也在不斷地向前推進，高校大學生尤其是理工科的學生，他們所學知識也日益具有更強的理論性、專業性，與此同時他們在思想道德素質方面卻存在隱患，有個別大學生由于思想不堅定，缺乏獨立思考的能力，容易被一些不懷好意的人煽動，做出一些有悖大眾意愿的事情，愛國主義情感薄弱，表現出事不關己、不諳世事的態度，集體主義觀念薄弱，社會道德冷漠，甚至有時會為了個人的一己私利而做出危害社會公共秩序的違法犯罪行為，內在的精神世界空虛。因此，將思政教育融入大學生教育全過程培養其正確的三觀變得尤為重要。

習近平總書記在2016年召開的全國高校思想政治工作會議以及2018年召開的全國教育大會上分別指出，“高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題，要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人”和“要努力構建德智體美勞全面培養的教育體系，形成更高水平的人才培養體系；要把立德樹人融入思想道德教育、文化知識教育、社會實踐教育的各個環節”。站在我國第二個百年奮斗的歷史新起點上，大學生思想政治教育不再是簡單的停留在專業課本上，把思想政治教育融入學術教育的全過程中，這樣不僅能夠有效應對上述目前在大學生中存在的道德危機，而且能夠增強大學生尤其是研究生的“四個自信”，即中國特色社會主義道路自信、理論自信、制度自信以及文化自信。此外，這也是培養一名合格且優秀的社會主義接班人過程中的應有之義。

隨著科技的進步，人們之間的聯系也變得日益緊密，其中光通信技術在這歷史進程中扮演著重要角色。培養大批優秀的光通信技術人才也成為當下國家與國家之間重要核心競爭力之一。而《光通信器件與系統》作為是光電信息類專業基礎課之一，無論是對推動光通信事業發展的科研人員，抑或是從事相關科研的學生而言，都是一門非常重要的課程。通過系統地學習該課程，在教師指導下，可以更加深入地獲取知識并理解知識創新過程和創新方法，對培養研究生創新能力具有極其重要的意義。此外，基于上述思政教育對大學生的全面發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光電信息教研室的授課經驗出發，以西安交通大學朱京平教授主編的經典教材《光纖通信器件及系統》[1]為基礎，對該課程建設和發展過程中存在的一些問題以及如何將思政元素融入該課程教學進行了闡述。

1 《光纖通信器件及系統》課程的教學內容以及教學過程中存在的問題

在了解本門課程之前，我們首先簡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現的通信方式，按照傳輸介質的不同，可大致分為大氣激光通信和光纖通信[2]。后者利用光導纖維傳輸攜帶信息的光波信號進行通信。圖1（P172）給出了光纖通信系統的組成結構示意圖。可以看到，光纖通信系統主要分為三個模塊，它們分別為光發送模塊、光中繼器以及光接收模塊，顧名思義，它們分別負責信息的發送、傳輸和接收。具體地，信號由光調制器加載到光源產生的光載波上然后通過光纖傳輸，由于光信號在傳輸的過程中存在衰減及失真，為此需要光中繼器對受到衰減及失真的信號進行判決再生，以消除光纖損耗及色散對傳輸信息的損傷，最后在光接收端光調制器將光檢測器檢測的光信號進行解調，輸出電信號。本門課程主要分為3個部分授課，第一部分為緒論，扼要介紹光通信系統的分類、發展歷程、基本概念及典型系統等；第二部分介紹光通信系統的光源和光發送機、光檢測器及光接收機、光纖、光放大器、光開關、光調制器、光波分復用器以及其他光無源器件等構成光通信系統的重要器件；最后一部分則是介紹光通信系統的性能與設計、光波分復用系統、空間光通信系統以及全光通信系統等典型光通信系統。

圖1 光纖通信系統示意圖

緊接著，我們分析了在以往的教學過程中，存在的一些問題：

（1）由于筆者所在班級大部分來自一般的二本高校，并且來自不同專業，對非線性光學、通信原理、高等光學理論和激光物理等基礎理論知識的掌握所有欠缺，因此在講述該課程時需要事先回顧一下相應內容的基礎知識，否則大多數學生無法有效地跟進授課老師的步伐，最壞的結果就是缺乏基礎知識儲備從而影響他們在此領域內的創新；

（2）教材上的知識內容有些陳舊，跟不上實際光通信發展，教材中現有的新技術，例如光波分復用技術已經相當成熟，而相干光通信、光接入網、光孤子技術以及作者所研究混沌光保密通信技術等在朱教授的書中并未涉及，這就導致學生無法很好地把握該領域的前沿熱點問題；

（3）在以往的授課過程中，主要以老師在講臺上講解內容知識點以及相關公式的推導，師生之間在課堂上的交流互動較少，大多數學生依然保持著本科階段被動式接受知識的學習方式，對理論知識的掌握和理解還只是浮于表面，這樣的結果就是導致學生對科研的積極性不高、缺乏獨立思考和解決問題的能力，距離科研創新還有很長的一段路要走；

（4）由于本科和研究生期間接受的是純理論知識，缺乏實際接觸光通信器件以及動手實驗的機會，在畢業之后，大多數用人單位還需要花大量時間和金錢去培訓新人以使他們適應具體的工作崗位，而這些是企業不想看到的。

2 如何將思政元素融入《光纖通信器件及系統》課程教學

針對上述問題，筆者提出了一些解決方法并在教學過程中融入了思政元素，如圖2所示，以下筆者對其進行詳細的闡述：

圖2 思政元素融入課程教學

（1）首先，教師應首當其沖，發揮其模范帶頭作用，更新教學理念，提升思政教育能力和素養，給廣大研究生樹立良好的榜樣。授課教師主要以歷史敘事的方式敘述該課程的整個內容框架，中間穿插講解光纖通信發展過程中頗具影響力的科學家的事跡，例如筆者所在光電科學與工程學院薛鳴球、潘君驊兩位院士的生平經歷。在此，以潘君驊院士為例，他出生在戰火紛飛的環境，即使是在那樣一個動蕩不安的年代，卻對知識充滿著無限的渴望，為此幾經周折，完成學業，1956年，接受單位安排到蘇聯留學，在國外的求學日子里，抱著“不能給國家丟臉，回國后能夠學以致用”的想法，其中一個小插曲更是深深觸動了他，20世紀60年代初，他找蘇聯普爾科沃天文臺要一個刀口儀的圖紙，但是遭到了拒絕，他默默記在心里，更加忘我地學習，帶著一身過硬的技術回國，為祖國的社會主義事業貢獻自己的智慧與汗水，為我國研制大型靶場光學設備建立了一套光學加工和檢測技術，并對各種光學非球面的設計、精密加工及檢驗方法進行了卓有成效的研究，解決了光學加工的關鍵技術難題，主持完成的我國和遠東最大的2.16米光學天文望遠鏡，獲國家科技進步獎一等獎。通過對兩位院士坎坷的求學經歷以及為祖國的科研和教育事業默默耕耘的光榮事跡進行敘述，讓學生知道什么是大國制造、什么是工匠精神，不僅可以鼓舞學生的學習熱情，而且能夠潛移默化地培養他們濃厚的家國情懷，為他們在以后的學習路上提供源源不斷的精神食糧，讓他們樹立學有所成報效祖國的遠大理想。

（2）通過反轉課堂的形式實行教學。根據作者所在班級里的研究生大多數來自一般的本科院校，并且來自不同領域，理論基礎知識薄弱，而針對研究生開設的這門課程要求他們要事先掌握通信原理、高等光學、激光物理基礎等前期理論基礎知識，在此基礎上，他們才能更加清晰透徹地理解本課程的關鍵知識點，探索并解決相關領域的熱點問題。考慮到了研究生這一階段，他們不再是以傳統的被動式接受知識，筆者提出將班級同學分為若干小組，讓他們以小組形式負責課程內容中的若干章節在課堂上進行授課，這樣做，一方面要求學生要配合默契、分工明確，從而在一定程度上培養學生們的團隊意識，為以后參加工作并能快速地、更好地融入所在團隊打下基礎。另一方面，為了給大家講授自己所負責的內容，培養了他們查找文獻、閱讀文獻、提煉創新點、總結研究方法、自主尋找問題、解決問題的能力，充分調動他們的主觀能動性，強化了他們對知識點的理解。與此同時，小組成員在做報告時，組織臺下其他組員積極提問，筆者負責點評糾錯，在點評的過程，教授他們如何做一個科學嚴謹的學術報告，如何讓不同知識背景的人能聽懂自己所傳達的知識，為他們之后無論是論文開題、中期和畢業答辯還是參加學術報告做準備。此外，為了讓學生了解一些與光通信以及光通信器件有關的前沿知識，我們在最后一輪的小組授課中，要求各小組查閱近五年的文獻和科技新聞，整理匯報相關科研進展或者匯報自己所在課題組與之相關的研究進展，進一步拓展學生的科學視野。

（3）布置一些簡單的通信仿真實驗，熟悉Matlab和Optisystem仿真軟件使用，培養學生的動手實踐能力[3-4]。讓學生在理解了理論的基礎上，動手實踐，在實驗的過程中，學生需要認真構思實驗方案、規劃具體實驗步驟和細節、自主發現問題解決問題，例如在信號在信道傳輸過程中考慮到噪聲、衰減等因素的影響，隨著傳輸距離的增加，其影響逐漸增多，導致系統性能降低，從而導致信號無法恢復，通過這一事實可以將哲學中量變的積累必然導致質變的知識自然而然地傳授給學生。另外，在課堂之外，鼓勵學生在線上或者線下分享仿真過程中存在的問題以及解決思路，這也是課堂的一種延伸。經過上述過程，學生能將所學的專業知識融會貫通，使理論學習與仿真分析高度結合。同時也培養了學生嚴謹細致的求學以及科研態度，為后續可能從事相關領域或者工作奠定基礎。

（4）邀請企業工程師來校做講座，和學生面對面的交流，講講實際工程中的具體案例，這樣不僅能讓學生充滿興趣地學到科學知識，拓寬學生視野以及知識層面，教育學生要培養具體問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入自己的角色做準備。

（5）為進一步培養學生實踐創新能力，尋求相關企業合作，讓學生參加光通信實習或者短期培訓，去接觸和了解實際工程應用中的光通信系統，讓他們知道理論和實際情況下各個光通信模塊是存在差異的，將理論知識落于實際，培養他們實事求是、敬業奉獻的精神，并且在這一過程中穿插了工程倫理方面的教育。

3 結語

大學生思想政治教育是高等教育中極其重要的一環。針對作者在蘇州大學光電科學與工程學院所教授的《光纖通信器件及系統》課程現狀以及存在的問題，提出了一些將思政元素融入該課程的方法，一方面幫助學生高效扎實地掌握和理解該課程的基礎理論知識，提高對光纖通信領域內一些關鍵技術以及研究熱點的認知，從而提升對該領域分析和解決前沿科學問題的能力，為創新創造打下堅實基礎，另外，培養學生樹立正確的三觀，要有濃厚的愛國主義情懷，樹立報效祖國的遠大理想，培養并發揮團隊協作、實事求是、追求真理的科研精神，同時也讓他們的精神世界更上一個臺階，從而實現教學與全面育人的雙贏。