光纤传感技术课程思政探索与实践

2020-01-10初凤红胡安铎卞正兰

科教导刊·电子版 2020年27期

初凤红胡安铎卞正兰

（上海电力大学上海 200090）

1 课程思政建设的重要性

2020年6月，教育部颁发的《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称《纲要》）指出：要切实把教育教学作为最基础最根本的工作，深入挖掘各类课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，让学生通过学习，掌握事物发展规律，通晓天下道理，丰富学识，增长见识，塑造品格，努力成为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。所以在高校开展专业课课程思政建设对培养合格的社会主义接班人具有举足轻重的作用。

作者从事光纤传感技术这门专业课教学多年，在教学的过程中一直探索如何把专业知识讲好、讲透彻的同时培养学生的爱国主义精神、责任心与使命感以及创新精神。本文从四个方面探索了课程思政在光纤传感技术这门课程的具体实施。

2 光纤传感技术课程思政建设探索与实践

光纤传感器是20世纪70年代中期发展起来的。光纤传感器发展到现在，可以测量位移、速度、加速度、压力、物质浓度等各种物理量和化学量等。并且已经在工程实际中得到了广泛应用。通过学习光纤传感技术这门课程，希望学生了解光纤传感技术的原理和特点，掌握常用光纤传感器的性能，了解基于光学特性参数的各种光纤传感器的工作原理及光纤传感技术在各个领域的应用，为今后从事相关工作打下基础。光纤传感是目前信息获取的重要手段，光电信息工程专业的学生对光纤传感技术有一定的了解是必要的，可以扩大学生专业知识面。

光纤传感技术课程思政可以从以下几个方面着手：

2.1 关心时代发展，提高教师的思政育人能力

在专业课课程思政的实施过程中，教师需要通过深度挖掘，在已有思政元素的基础上实现进一步拓展和开发。通过具体实例的讲解，向学生传输爱国、敬业等社会主义核心价值观。光纤传感技术教材和课程内容应体现时代性，在知识传授中注重主流价值观引领。在具体的教学过程中，主动挖掘体现光纤传感技术自身特色的、具有说服力、感染力的思政元素和案例。比如光纤传感技术的发展简史中，1966年，华裔科学家“光纤之父”高锟发表了题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，提出光纤传输的理论。2009年，高锟由于在“有关光在纤维中的传输用于光学通信方面”取得的突破性成就获得诺贝尔物理学奖。通过讲述这段历史，学生意识到华裔科学家在光纤通信和传感领域对全世界作出了极大的贡献，激发了学生的民族自豪感和爱国主义情怀。

在教学过程中，要将显性教育与隐性教育融会贯通，可以潜移默化地树立学生的社会主义核心价值观。将热点问题引入专业教学中，激发学生关注社会、崇尚科学、热爱科学、热爱所学专业的意识，并肩负起推动科学进步的神圣使命和社会责任。只有不断提升教学技能，用心、用力、用情投入到教学实践活动，才能持续提升自己专业的教学技能和教学水平。

在讲授课程时，要做到与党和国家大政方针政策、经济社会发展形势、国内国外局势紧密联系在一起，把课程的专业知识放在中华民族伟大复兴的战略全局、世界百年未有之大变局、经济社会发展大局的框架下讲深讲透。

教师在平时教学的同时，要加强自身的政治素养。可以通过每天学习“学习强国”上先关栏目及时了解国内外的动态。并结合教学内容向学生灌输艰苦奋斗、迎难而上的精神。比如“学习强国”2020年7月31日报道了一篇题为“习近平出席建成暨开通式并宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通”的报道，文中讲到：26年来，参与北斗系统研制建设的全体人员迎难而上、敢打胜仗、接续奋斗，发扬“两弹一星”精神，培育了新时代北斗精神。为推动我国经济社会发展、推动构建人类命运共同体作出新的更大贡献。北斗三号全球卫星导航系统的建成开通，对进一步增强民族自信心具有十分重要的意义。通过向学生讲述北斗研制的过程，可以使学生体会到科技兴国的重要性。另外光纤传感技术中的 Sagnac效应可以制成光纤角速度传感器，结合光纤加速度传感器即可进行惯性导航，应用到卫星导航和日常的车载导航等领域，这也激发了学生学好这门课的兴趣。

另外教师在上好课的同时，也要积极开展科学研究。时刻关注光纤传感领域的动态，并且积极参与国际和国内的学术会议和教学会议。这样可以更好的将光纤传感技术的前言、具体应用传授给学生，扩大学生的视野，激发学生的学习兴趣。在讲述光纤传感技术在电力系统的应用这部分内容时，笔者将参与的“基于DFB激光器的变压器振动检测”这一课题向学生进行详细介绍，就课题的具体研究思路和方法，包括课题前期的文献调研、方案的确定、课题的具体实施以及课题研究中遇到问题如何解决等向学生进行了详细的阐述。学生了解到了科研课题的研究过程，包括文献查阅的方法、文章综述和论文的撰写。培养了学生的系统思维能力，使学生意思到只有掌握坚实的基础知识、具有吃苦耐劳的精神才能更好的完成科研工作。

2.2 提升学生的科学素养，培养学生分析问题和解决问题的能力

科学素养又称为科学素质，通常包含科学情感、科学态度、科学方法及科学思维等。光纤传感技术这门课程教学以讲授为主，强调基本概念的理解和科学素养的提升以及分析问题、解决问题能力的培养。

根据课程授课对象的知识基础，结合光纤传感技术的性质，设计如下课程总纲：阐述光纤传感技术的基本概念，详解光纤传感技术的基本原理，分析光纤传感技术的多样应用。课程内容由三大部分组成：科学基础、研究方法、科学实践。课程主要讲述了光纤的基础知识、光纤传感系统的组成、光纤传感技术中涉及的原理及效应、光纤传感调制技术、分布式光纤传感技术、光纤光栅传感技术等内容。课程内容从光纤传感技术的发展简史出发，重点光纤传感技术的基本原理和涉及的基本光学效应，最终落实的光纤传感技术在各个领域的应用，期望能帮助同学建立正确、系统的科学思考和科学研究体系。

光纤传感技术是一门具有多学科交叉性质的专业课。从光纤的基本概念到光源、探测器的原理、光纤传感系统的设计和应用，都囊括在课程的主要知识点中。为避免知识碎片化，我们在课程教学过程中先介绍光纤传感基础概念，后讲述光纤传感器的设计方法；先开展科学认知，后强调科学实践。最终达成学生能掌握光纤传感技术的基本原理及应用的教学目标。

在讲述强度调制光纤传感技术的过程中，作者让学生分组调研光纤折射率测量方案，并制作PPT对方案进行讲解。学生在这一作业的完成过程中，自愿分组进行文献调研，不但阅读了知网等中文期刊网刊登的中文文献，也查阅了大量英文文献。在最终的PPT讲解过程中，作者发现学生可以通过分工协作、讨论等很好的完成任务，而且有的小组通过文献调研提出的解决方案非常具有创新性。通过这种形式的教学，可以提高学生的学习积极性、团队协作精神、阅读英文文献的能力、分析问题和解决问题的能力以及创新精神。

2.3 培养学生的责任心、使命感和坚韧的品格

天下兴亡，匹夫有责。大学生是国家的未来，民族之希望，应当积极引导大学生树立责任心和使命感。光纤传感技术在国内目前已经蓬勃发展，但是光纤传感技术中涉及的激光器、光电探测器等核心元器件我们国家的技术水平和西方发达国家还有一定差距。在讲授知识的过程中，要让学生意识到，这些技术的突破需要他们将来的艰苦卓绝的努力，进而提高大学生的责任心和使命感。

大学生是青年中有较多机会接受现代科学技术教育的一部分人，是“科教兴国”战略的受益者。也是“科教兴国”的实践者和完成者，应当义不容辞的挑起振兴中国科技事业、迎接新技术革命调制的重担，从而成为祖国振兴的中坚力量。培养大学生的责任心和使命感，以及遇到问题不轻言放弃的精神对科技兴国至关重要。在课程讲授的过程中，多举一些相关实例，比如在讲述光纤研制的过程中，有一篇题为：The breakthrough birth of low loss optics fibers中有这样一句话“when the furnace was running in Zimar’s lab during summer 1969,Kech recalls ”it was hotter than Hades.”Yet the team kept working,measuringandlearning”的文章使学生深受感动。学生深刻的意识到，任何科技上的突破都离不开坚韧的奋斗精神。

在讲述光纤传感新技术时，向学生讲述了作者在访学过程中基于腔衰荡方法进行气溶胶检测遇到的问题。由于对腔衰荡系统了解不够深入，在将自由空间的光耦合到衰荡腔的过程中，作者始终无法看到基膜光输出。即使上百次的擦洗高反射镜片还是无济于事，通过向实验室的老师和学生请教、查阅文献学习系统涉及的光学基础知识，以及从光源开始到隔离器、调制器、反光镜等逐个查找原因，经过数十天的不懈努力终于解决了问题。通过这个实例的讲解学生了解到任何事情都不是一帆风顺的，即使别人做同样的实验非常顺利，也不代表自己做的时候会不出任何问题，只有对基础知识有扎实的理解，加上百折不挠的精神才能够克服一个个科研难题，不断提升自己的能力，当祖国需要我们的时候才能贡献自己的微薄力量。

2.4 关注学科前沿发展，激发学生创新精神

在《光纤传感技术》课程的讲授过程中，需要根据学生反馈和教师自身体验，及时调整授课内容和授课方式方法。目前，《光纤传感技术》课程中已经包含了光纤传感技术研究最基础、最综合、最前沿的研究结果。我们在讲授光纤传感技术基础知识的同时，糅合了教师自身的研究课题成果，从实际应用出发，以加强学生对光纤传感技术的认识，实现基础知识和学科前沿的有机结合。

在讲授课程的过程中，要向学生灌输科技是第一生产力的理念，培养学生的创新精神。激发学生对新知识、新技术的渴求。在经济全球化时代，一个国家具有较强的科技创新能力，就能在世界产业分工链条中处于高端位置，就能创造激活国家经济的新产业，就能拥有重要的自主知识产权而引领社会的发展。光纤传感技术中涉及许多光学软件，比如光学系统设计软件R-soft、时域有限差分FDTD软件以及光纤光栅设计软件Optigrating等，学生在会使用这些软件的同时，也要掌握这些软件的设计原理，掌握最根本的光学知识。争取创新性的开发各种光学软件。

另外作者在讲授课程的过程中，也积极鼓励学生参与科研项目，进入科研实验室进行科研实验。作者会经常指导大学生科学创新项目，使学生在课堂上学到的东西得到真正的应用。有时课本上的知识是枯燥无味的，但是如果学生参与了教师的科研项目或者自己确定课题，在课题的研究过程中，会将学习的知识整合起来应用到实际问题的解决中。通过这样的培养模式，一方面学生意识到理论知识的重要性，会在课堂中更加认真努力的学习；另外一方面学生也会对知识有更加透彻的理解，在此基础上会有更多创新性的想法形成。