“光电子物理基础”课程思政教学设计

吴旭峰 吕昌贵

(东南大学 电子科学与工程学院， 南京 210096)

高等学校作为大学生成长和人格形成的主要阵地，不仅要传授专业的知识，更要培养学生正确的人生观、价值观和世界观。习近平总书记在2016年全国高校思想政治会议上强调指出，“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[1]。”高校中，基础课和专业课老师跟学生接触最多，对学生专业技能和各方面成长影响较大。习近平总书记指出：“做好高校思想政治工作，要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强， 提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1]。” 2020年6月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，明确要求把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校“课程思政”建设[2]。作为高校教师，在专业课程教学过程中要贯彻总书记的要求，结合学科专业和课程的特色和优势，深入研究专业课程的育人目标，深度挖掘并提炼专业知识体系中所蕴含的思想价值和精神内涵，科学合理地拓展专业课程的广度、深度和温度，从课程所涉及专业、行业、科学、文化、历史等角度，增加课程的人文性、知识性，提升课程的开放性、时代性和引领性。

以本科专业基础课“光电子物理基础”为例，探讨课程思政建设思路。根据课程内容特点，明确课程思政建设的方向，提炼课程思政元素，将思政案例与课程内容有机融合，在知识传授和能力培养过程中实现价值观引导，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观，达到立德树人的目标。

1 “光电子物理基础”课程概况

“光电子物理基础”是东南大学电子科学与工程学院为电子科学与技术类本科生开设的一门专业基础课，是从事光学工程、光电子材料和器件等领域学习和研究工作的基础。课程总48学时，其中实验4学时。课程通过讲授激光光电子相关的理论知识和器件设计基础，启发和培养学生的创新思维，培养学生自主学习能力，使其掌握光电子系统设计能力和技巧，具备基本的实验技术和能力，使学生成长为有思想、有情操、有能力的社会主义建设人才。课程主要教学内容包括：物质中光的吸收与发射、激光振荡和高斯光束的传输特性、激光器件、光调制和脉冲激光技术、光纤和平面光波导光传输理论等。

2 “光电子物理基础”课程思政教学设计

2.1 课程思政建设思路

为了在教学过程中贯彻人才培养的价值塑造、知识传授和能力培养的“三位一体”总体要求[2]，根据“光电子物理基础”课程的教学内容和教学目标，课程思政建设思路是重新梳理该课程的教学内容和教学过程，深度挖掘课程中蕴含的爱国情怀、理想信念、价值观内涵和具体案例，将思政教育融入课程教学，在知识传授的同时进行价值熏陶，在专业知识传播中强调价值引领，使学生树立正确的理想信念、价值观和伦理观念，在日常言行中体现出较好的精神面貌，从而实现立德树人的教育目的。在课程思政教学设计中着重针对爱国情怀/民族自豪感、创新精神/科学素养、社会责任感/使命担当等来开展。

(1)爱国情怀/民族自豪感。在激光光电子发展史上，有许多中国科学家和华裔科学家做出了重要的贡献，在国内，几代的科学家为我国激光技术的发展做出了巨大的贡献。通过这些人物事迹的介绍，激励学生们的爱国情怀和民族自豪感。

(2)创新精神/科学素养。在激光光电子技术发展史上，每一个新型器件的出现都有新的思想和创新。世界第一台微波激射器、我国第一台激光器采用的成像泵浦技术、光纤信号传输、蓝光LED和东南大学成果高功率氦氖激光器等都有独特的创新思想，深入讲解其中的设计思路，潜移默化地影响学生创新精神和科学素养的形成。

(3)社会责任感/使命担当。激光光电子技术在许多领域得到了广泛的应用，特别是在一些重大项目中发挥了重要的作用，促进了社会进步。同时介绍我国在光纤激光器、光刻机等领域存在的“卡脖子”技术问题，分析其在技术上与一些先进国家的差距，以及我国已经取得的进展。这些案例从正反两方面激励学生努力学习、不断创新，激发他们科技报国的社会责任感和使命感。

2.2 教学内容与思政教育的融合点

在课程思政教学过程中，要使学生不感到突兀、容易接受，就要求课程思政内容与教学内容有机自然融合，表1为本课程教学内容和思政的主要融合点。

表1 教学内容与思政教育的融合点

2.3 典型思政案例

1)我国第一台激光器的研制[3]

我国第一台激光器的研制是在特殊艰苦的条件下进行的，克服了各种困难，汇聚了科学家的智慧，集成创新，自力更生，实现了我国科技领域的突破。这是一个极具思政价值的案例。世界上第一台激光器在1960年由美国的梅曼研制成功，我国科学家通过公开的渠道了解一些基本进展情况，但当时我国刚解放不久，美国对我们实行技术封锁，而且国内频繁遭遇自然灾害，经济非常困难，物资极度缺乏，我国科技人员克服各种困难，于1961年研制成功我国第一台激光器，与世界只差一年，这是当时条件下取得的很了不起的成就，为我国激光光电子技术的发展奠定了基础。

我国第一台激光器虽然也是红宝石激光器，但不是照抄的。我国科学家从原理出发，采用我们独有的创新技术。美国的激光器采用从通用公司购买的螺管状脉冲氙灯来激励，将氙灯放置在内壁镀有反射镜的金属腔内，红宝石晶体棒嵌在螺管灯中间，实现漫反射式激励工作。而我国激光器采用自己研制的直管状脉冲氙灯，氙灯和红宝石晶体并排放置，将灯、晶体分别放置在球形反射外壳的共轭位置，这样实现了成像式泵浦，相比于美国的漫射泵浦方案，该泵浦结构效率要高很多，该方式演化成目前通用的椭圆柱聚光结构。

该案例是典型具有爱国主义教育意义的思政素材，可以从两个教学知识点融入。在绪论部分，学生还没有相关专业知识，通过介绍我们国家老一辈科技工作者发扬自力更生、艰苦奋斗的精神，克服各种物质上和生活上的困难，研制成功第一台激光器的过程，激发学生的爱国主义和民族自豪感。在介绍固体激光器结构时，通过比较，让学生感悟我国第一台激光器中的创新和价值，培养学生的创新精神和科学素养，激励其科技报国的热情。

2)扁平放电管氦氖激光器的研制与开发应用

扁平放电管氦氖激光器是一项东南大学电子学院的科技成果。传统的氦氖激光器放电管设计时要考虑激光下能级排空时的管壁效应，放电管设计成毛细管，直径只有2 mm左右，激光工作时参与的气体较少，输出功率也受到限制。该项目提出将放电管截面做成椭圆形或矩形，相对于圆形截面的结构，能量交换的效率增大了，放电管截面面积可以相应增大，同样腔长条件下输出激光功率提高4～5倍以上。经过不断实验不断改进设计，单管激光输出可达200 mW，工作稳定性好。

在此基础上对产品进行应用开发研究，设计开发出多种功率输出，适应不同应用场合的产品。该激光器主要在激光医疗领域进行了开发，如激光理疗、光动力治疗。其中光动力治疗是一种治疗肿瘤的新型治疗手段，实践中具有较好的治疗效果，减轻病人的痛苦，降低治疗费用。

该项目先后获得了多个奖项，获批了第一批的国内专利和美国专利。技术转让、产品开发和临床应用过程中使学校、企业、医院和病人等多方受益，取得了较好的经济效益和社会效益。

该案例以本校的事例，以学生身边的故事激发学生们对本专业的认同感，以前辈的事迹激励学生们投身科技事业的理想信念。该案例从技术思路上可以引导学生如何进行创新，激发学生们的科学素养；从专利的角度引导培养学生的法治精神；从项目开发应用的角度可以引导激发学生以科学技术知识更好服务社会的责任感和使命担当，从多个角度多个层次挖掘思政教育价值。

3)激光技术在探月工程的应用

2007年，我国首颗探月卫星“嫦娥一号”升空，卫星搭载了一台我国自行研制的激光高度计。在卫星运行轨道，激光发射器向月面发射一束窄脉冲激光，并接收月球固体表面漫反射回的光信号，测算出卫星离月面的距离。此次共获取912万个月面高程数据，实现全月面覆盖，结合卫星搭载的CCD相机，得到目前最清晰、精准的全月立体地形图[4-5]。该激光高度计比日本“月亮女神”卫星搭载的同类仪器，重量轻了4千克，探测距离远了一倍，造价更低。

在我国随后的探月项目中激光技术继续发挥重要作用。2020年“嫦娥五号”在月面实现软着陆，并采集到月壤样品。我国自行研制的激光测距测速系统在探测器着陆月面时提供距离和速度信息，这是国际上首次利用激光多普勒测速技术实现在月球探测器软着陆阶段进行三个正交方向速度测量。而激光三维成像敏感器在着陆器悬停时，利用高重频、窄脉宽脉冲激光瞬时实现高精度月面三维成像，为精确选择着陆点提供依据。

在讲授光电子技术应用或者高斯光束传输相关内容时，通过该案例介绍激光光电子技术在太空探索中的应用，用我国科学家的创新开拓精神正面激励学生学习先进的科学知识，为我国科技事业发展，为人民生活水平提高贡献自己的聪明才智。

2.4 课程思政教学组织方式

本课程教学采用课堂教学和网络互动相结合的方式。而对于其中的课程思政内容，根据具体的内容特点采用不同的方式，主要包括以下几种教学形式：

(1)讲授式教学：对其中包含新概念、新思想的创新性观点和内容，比如受激辐射的概念、第一台微波激射器等，以课堂授课的形式进行，将其中的创新内容深入讲解，适当扩展引导，同时时刻关注学生的反应，结合提问互动，了解学生的掌握程度。

(2)研讨式教学：对学生可以自行分析得到部分结论的内容，比如，美国第一台激光器和我国第一台激光器的结构比较，组织学生进行分组讨论，并进行适当的引导和总结，充分调动学生的参与度，培养学生创造性思维，培养学生主动学习能力、表达能力和对问题的判断能力，加深学生对问题的理解。

(3)发现问题式教学：对学生容易理解的内容，充分利用网络和课程群，发布和推荐学生课后阅读相关的参考资料，并在课上或课程群中针对布置的内容进行问答、讨论，有针对性地组织教学活动和引导。

3 课程思政的教学效果评价

包含课程思政内容的“光电子物理基础”课程教学已实施两届，并不断补充完善。该课程也获得东南大学“课程思政”校级优秀示范课。但目前课程思政的教学效果评价方式仍是一个待完善的研究课题。思政内容对人的影响是长期、潜移默化的过程，很难从具体的指标在一学期的教学过程中看出明显的教学效果，或者在试卷上明显体现出来，所以采用多元化方式，以过程中多个维度来进行评价[6-7]。学生课上课后的学习习惯、学习积极性、交流的主动性等，实验过程中团队协作能力、实验操作能力、对数据处理的规范性等在一定程度上反映了学生的人生观和价值观，这些方面将在学生的平时成绩中有所体现。同时，学期课程结束后以问卷的形式对学生们对本课程的学习状况和对激光光电子的认知进行了了解，从问卷结果来看，学生们普遍认可我国在该领域取得的成就，对我国激光光电子行业的发展普遍具有信心，大部分学生认为我国在该领域发展在国际上处于前列，但与国际上个别先进国家仍有2～3年的差距，有相当一部分学生希望在该领域继续深造学习和工作，为我国光电子行业的发展贡献力量。

4 结语

根据“光电子物理基础”课程的教学内容和教学目标，仔细梳理了该课程的思政元素，重点从爱国情怀/民族自豪感、创新精神/科学素养、社会责任感/使命担当等几个角度来设计课程思政教学方案，在各章节设计了具体思政元素的融合点，做到思政内容和教学内容自然有机融合。具体以我国第一台激光器、东南大学科技成果高功率氦氖激光器和激光在探月工程中的应用等三个案例来介绍课程思政教学设计。最后介绍了课程思政的教学方式和效果评价。