《光纤通信器件及系统》课程思政研究与教学实践

李念强 ，包华龙 ，谷双全

（1.苏州大学光电科学与工程学院苏州纳米科技协同创新中心，江苏 苏州 215006；2.苏州大学教育部/江苏省现代光学技术重点实验室江苏省先进光学制造技术重点实验室，江苏 苏州 215006）

0 引言

随着时代的发展，教育也在不断地向前推进，高校大学生尤其是理工科的学生，他们所学知识也日益具有更强的理论性、专业性，与此同时他们在思想道德素质方面却存在隐患，有个别大学生由于思想不坚定，缺乏独立思考的能力，容易被一些不怀好意的人煽动，做出一些有悖大众意愿的事情，爱国主义情感薄弱，表现出事不关己、不谙世事的态度，集体主义观念薄弱，社会道德冷漠，甚至有时会为了个人的一己私利而做出危害社会公共秩序的违法犯罪行为，内在的精神世界空虚。因此，将思政教育融入大学生教育全过程培养其正确的三观变得尤为重要。

习近平总书记在2016年召开的全国高校思想政治工作会议以及2018年召开的全国教育大会上分别指出，“高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人”和“要努力构建德智体美劳全面培养的教育体系，形成更高水平的人才培养体系；要把立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育的各个环节”。站在我国第二个百年奋斗的历史新起点上，大学生思想政治教育不再是简单的停留在专业课本上，把思想政治教育融入学术教育的全过程中，这样不仅能够有效应对上述目前在大学生中存在的道德危机，而且能够增强大学生尤其是研究生的“四个自信”，即中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信以及文化自信。此外，这也是培养一名合格且优秀的社会主义接班人过程中的应有之义。

随着科技的进步，人们之间的联系也变得日益紧密，其中光通信技术在这历史进程中扮演着重要角色。培养大批优秀的光通信技术人才也成为当下国家与国家之间重要核心竞争力之一。而《光通信器件与系统》作为是光电信息类专业基础课之一，无论是对推动光通信事业发展的科研人员，抑或是从事相关科研的学生而言，都是一门非常重要的课程。通过系统地学习该课程，在教师指导下，可以更加深入地获取知识并理解知识创新过程和创新方法，对培养研究生创新能力具有极其重要的意义。此外，基于上述思政教育对大学生的全面发展同样扮演着不可或缺的角色，本文以笔者所在的苏州大学光电信息教研室的授课经验出发，以西安交通大学朱京平教授主编的经典教材《光纤通信器件及系统》[1]为基础，对该课程建设和发展过程中存在的一些问题以及如何将思政元素融入该课程教学进行了阐述。

1 《光纤通信器件及系统》课程的教学内容以及教学过程中存在的问题

在了解本门课程之前，我们首先简要概况一下什么是光通信。光通信是指以光作为信息载体而实现的通信方式，按照传输介质的不同，可大致分为大气激光通信和光纤通信[2]。后者利用光导纤维传输携带信息的光波信号进行通信。图1（P172）给出了光纤通信系统的组成结构示意图。可以看到，光纤通信系统主要分为三个模块，它们分别为光发送模块、光中继器以及光接收模块，顾名思义，它们分别负责信息的发送、传输和接收。具体地，信号由光调制器加载到光源产生的光载波上然后通过光纤传输，由于光信号在传输的过程中存在衰减及失真，为此需要光中继器对受到衰减及失真的信号进行判决再生，以消除光纤损耗及色散对传输信息的损伤，最后在光接收端光调制器将光检测器检测的光信号进行解调，输出电信号。本门课程主要分为3个部分授课，第一部分为绪论，扼要介绍光通信系统的分类、发展历程、基本概念及典型系统等；第二部分介绍光通信系统的光源和光发送机、光检测器及光接收机、光纤、光放大器、光开关、光调制器、光波分复用器以及其他光无源器件等构成光通信系统的重要器件；最后一部分则是介绍光通信系统的性能与设计、光波分复用系统、空间光通信系统以及全光通信系统等典型光通信系统。

图1 光纤通信系统示意图

紧接着，我们分析了在以往的教学过程中，存在的一些问题：

（1）由于笔者所在班级大部分来自一般的二本高校，并且来自不同专业，对非线性光学、通信原理、高等光学理论和激光物理等基础理论知识的掌握所有欠缺，因此在讲述该课程时需要事先回顾一下相应内容的基础知识，否则大多数学生无法有效地跟进授课老师的步伐，最坏的结果就是缺乏基础知识储备从而影响他们在此领域内的创新；

（2）教材上的知识内容有些陈旧，跟不上实际光通信发展，教材中现有的新技术，例如光波分复用技术已经相当成熟，而相干光通信、光接入网、光孤子技术以及作者所研究混沌光保密通信技术等在朱教授的书中并未涉及，这就导致学生无法很好地把握该领域的前沿热点问题；

（3）在以往的授课过程中，主要以老师在讲台上讲解内容知识点以及相关公式的推导，师生之间在课堂上的交流互动较少，大多数学生依然保持着本科阶段被动式接受知识的学习方式，对理论知识的掌握和理解还只是浮于表面，这样的结果就是导致学生对科研的积极性不高、缺乏独立思考和解决问题的能力，距离科研创新还有很长的一段路要走；

（4）由于本科和研究生期间接受的是纯理论知识，缺乏实际接触光通信器件以及动手实验的机会，在毕业之后，大多数用人单位还需要花大量时间和金钱去培训新人以使他们适应具体的工作岗位，而这些是企业不想看到的。

2 如何将思政元素融入《光纤通信器件及系统》课程教学

针对上述问题，笔者提出了一些解决方法并在教学过程中融入了思政元素，如图2所示，以下笔者对其进行详细的阐述：

图2 思政元素融入课程教学

（1）首先，教师应首当其冲，发挥其模范带头作用，更新教学理念，提升思政教育能力和素养，给广大研究生树立良好的榜样。授课教师主要以历史叙事的方式叙述该课程的整个内容框架，中间穿插讲解光纤通信发展过程中颇具影响力的科学家的事迹，例如笔者所在光电科学与工程学院薛鸣球、潘君骅两位院士的生平经历。在此，以潘君骅院士为例，他出生在战火纷飞的环境，即使是在那样一个动荡不安的年代，却对知识充满着无限的渴望，为此几经周折，完成学业，1956年，接受单位安排到苏联留学，在国外的求学日子里，抱着“不能给国家丢脸，回国后能够学以致用”的想法，其中一个小插曲更是深深触动了他，20世纪60年代初，他找苏联普尔科沃天文台要一个刀口仪的图纸，但是遭到了拒绝，他默默记在心里，更加忘我地学习，带着一身过硬的技术回国，为祖国的社会主义事业贡献自己的智慧与汗水，为我国研制大型靶场光学设备建立了一套光学加工和检测技术，并对各种光学非球面的设计、精密加工及检验方法进行了卓有成效的研究，解决了光学加工的关键技术难题，主持完成的我国和远东最大的2.16米光学天文望远镜，获国家科技进步奖一等奖。通过对两位院士坎坷的求学经历以及为祖国的科研和教育事业默默耕耘的光荣事迹进行叙述，让学生知道什么是大国制造、什么是工匠精神，不仅可以鼓舞学生的学习热情，而且能够潜移默化地培养他们浓厚的家国情怀，为他们在以后的学习路上提供源源不断的精神食粮，让他们树立学有所成报效祖国的远大理想。

（2）通过反转课堂的形式实行教学。根据作者所在班级里的研究生大多数来自一般的本科院校，并且来自不同领域，理论基础知识薄弱，而针对研究生开设的这门课程要求他们要事先掌握通信原理、高等光学、激光物理基础等前期理论基础知识，在此基础上，他们才能更加清晰透彻地理解本课程的关键知识点，探索并解决相关领域的热点问题。考虑到了研究生这一阶段，他们不再是以传统的被动式接受知识，笔者提出将班级同学分为若干小组，让他们以小组形式负责课程内容中的若干章节在课堂上进行授课，这样做，一方面要求学生要配合默契、分工明确，从而在一定程度上培养学生们的团队意识，为以后参加工作并能快速地、更好地融入所在团队打下基础。另一方面，为了给大家讲授自己所负责的内容，培养了他们查找文献、阅读文献、提炼创新点、总结研究方法、自主寻找问题、解决问题的能力，充分调动他们的主观能动性，强化了他们对知识点的理解。与此同时，小组成员在做报告时，组织台下其他组员积极提问，笔者负责点评纠错，在点评的过程，教授他们如何做一个科学严谨的学术报告，如何让不同知识背景的人能听懂自己所传达的知识，为他们之后无论是论文开题、中期和毕业答辩还是参加学术报告做准备。此外，为了让学生了解一些与光通信以及光通信器件有关的前沿知识，我们在最后一轮的小组授课中，要求各小组查阅近五年的文献和科技新闻，整理汇报相关科研进展或者汇报自己所在课题组与之相关的研究进展，进一步拓展学生的科学视野。

（3）布置一些简单的通信仿真实验，熟悉Matlab和Optisystem仿真软件使用，培养学生的动手实践能力[3-4]。让学生在理解了理论的基础上，动手实践，在实验的过程中，学生需要认真构思实验方案、规划具体实验步骤和细节、自主发现问题解决问题，例如在信号在信道传输过程中考虑到噪声、衰减等因素的影响，随着传输距离的增加，其影响逐渐增多，导致系统性能降低，从而导致信号无法恢复，通过这一事实可以将哲学中量变的积累必然导致质变的知识自然而然地传授给学生。另外，在课堂之外，鼓励学生在线上或者线下分享仿真过程中存在的问题以及解决思路，这也是课堂的一种延伸。经过上述过程，学生能将所学的专业知识融会贯通，使理论学习与仿真分析高度结合。同时也培养了学生严谨细致的求学以及科研态度，为后续可能从事相关领域或者工作奠定基础。

（4）邀请企业工程师来校做讲座，和学生面对面的交流，讲讲实际工程中的具体案例，这样不仅能让学生充满兴趣地学到科学知识，拓宽学生视野以及知识层面，教育学生要培养具体问题具体分析的思维能力，为能在以后的工作岗位上更好更快地进入自己的角色做准备。

（5）为进一步培养学生实践创新能力，寻求相关企业合作，让学生参加光通信实习或者短期培训，去接触和了解实际工程应用中的光通信系统，让他们知道理论和实际情况下各个光通信模块是存在差异的，将理论知识落于实际，培养他们实事求是、敬业奉献的精神，并且在这一过程中穿插了工程伦理方面的教育。

3 结语

大学生思想政治教育是高等教育中极其重要的一环。针对作者在苏州大学光电科学与工程学院所教授的《光纤通信器件及系统》课程现状以及存在的问题，提出了一些将思政元素融入该课程的方法，一方面帮助学生高效扎实地掌握和理解该课程的基础理论知识，提高对光纤通信领域内一些关键技术以及研究热点的认知，从而提升对该领域分析和解决前沿科学问题的能力，为创新创造打下坚实基础，另外，培养学生树立正确的三观，要有浓厚的爱国主义情怀，树立报效祖国的远大理想，培养并发挥团队协作、实事求是、追求真理的科研精神，同时也让他们的精神世界更上一个台阶，从而实现教学与全面育人的双赢。