“光電子物理基礎(chǔ)”課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)

吳旭峰 呂昌貴

(東南大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院， 南京 210096)

高等學(xué)校作為大學(xué)生成長和人格形成的主要陣地，不僅要傳授專業(yè)的知識(shí)，更要培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價(jià)值觀和世界觀。習(xí)近平總書記在2016年全國高校思想政治會(huì)議上強(qiáng)調(diào)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)人以及為誰培養(yǎng)人這個(gè)根本問題。要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程[1]?！备咝Ｖ校A(chǔ)課和專業(yè)課老師跟學(xué)生接觸最多，對(duì)學(xué)生專業(yè)技能和各方面成長影響較大。習(xí)近平總書記指出：“做好高校思想政治工作，要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，思想政治理論課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)， 提升思想政治教育親和力和針對(duì)性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)[1]。” 2020年6月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，明確要求把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進(jìn)高?！罢n程思政”建設(shè)[2]。作為高校教師，在專業(yè)課程教學(xué)過程中要貫徹總書記的要求，結(jié)合學(xué)科專業(yè)和課程的特色和優(yōu)勢，深入研究專業(yè)課程的育人目標(biāo)，深度挖掘并提煉專業(yè)知識(shí)體系中所蘊(yùn)含的思想價(jià)值和精神內(nèi)涵，科學(xué)合理地拓展專業(yè)課程的廣度、深度和溫度，從課程所涉及專業(yè)、行業(yè)、科學(xué)、文化、歷史等角度，增加課程的人文性、知識(shí)性，提升課程的開放性、時(shí)代性和引領(lǐng)性。

以本科專業(yè)基礎(chǔ)課“光電子物理基礎(chǔ)”為例，探討課程思政建設(shè)思路。根據(jù)課程內(nèi)容特點(diǎn)，明確課程思政建設(shè)的方向，提煉課程思政元素，將思政案例與課程內(nèi)容有機(jī)融合，在知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)過程中實(shí)現(xiàn)價(jià)值觀引導(dǎo)，幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，達(dá)到立德樹人的目標(biāo)。

1 “光電子物理基礎(chǔ)”課程概況

“光電子物理基礎(chǔ)”是東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院為電子科學(xué)與技術(shù)類本科生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是從事光學(xué)工程、光電子材料和器件等領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究工作的基礎(chǔ)。課程總48學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)。課程通過講授激光光電子相關(guān)的理論知識(shí)和器件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，使其掌握光電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和技巧，具備基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和能力，使學(xué)生成長為有思想、有情操、有能力的社會(huì)主義建設(shè)人才。課程主要教學(xué)內(nèi)容包括：物質(zhì)中光的吸收與發(fā)射、激光振蕩和高斯光束的傳輸特性、激光器件、光調(diào)制和脈沖激光技術(shù)、光纖和平面光波導(dǎo)光傳輸理論等。

2 “光電子物理基礎(chǔ)”課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 課程思政建設(shè)思路

為了在教學(xué)過程中貫徹人才培養(yǎng)的價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)的“三位一體”總體要求[2]，根據(jù)“光電子物理基礎(chǔ)”課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，課程思政建設(shè)思路是重新梳理該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程，深度挖掘課程中蘊(yùn)含的愛國情懷、理想信念、價(jià)值觀內(nèi)涵和具體案例，將思政教育融入課程教學(xué)，在知識(shí)傳授的同時(shí)進(jìn)行價(jià)值熏陶，在專業(yè)知識(shí)傳播中強(qiáng)調(diào)價(jià)值引領(lǐng)，使學(xué)生樹立正確的理想信念、價(jià)值觀和倫理觀念，在日常言行中體現(xiàn)出較好的精神面貌，從而實(shí)現(xiàn)立德樹人的教育目的。在課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)中著重針對(duì)愛國情懷/民族自豪感、創(chuàng)新精神/科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感/使命擔(dān)當(dāng)?shù)葋黹_展。

(1)愛國情懷/民族自豪感。在激光光電子發(fā)展史上，有許多中國科學(xué)家和華裔科學(xué)家做出了重要的貢獻(xiàn)，在國內(nèi)，幾代的科學(xué)家為我國激光技術(shù)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。通過這些人物事跡的介紹，激勵(lì)學(xué)生們的愛國情懷和民族自豪感。

(2)創(chuàng)新精神/科學(xué)素養(yǎng)。在激光光電子技術(shù)發(fā)展史上，每一個(gè)新型器件的出現(xiàn)都有新的思想和創(chuàng)新。世界第一臺(tái)微波激射器、我國第一臺(tái)激光器采用的成像泵浦技術(shù)、光纖信號(hào)傳輸、藍(lán)光LED和東南大學(xué)成果高功率氦氖激光器等都有獨(dú)特的創(chuàng)新思想，深入講解其中的設(shè)計(jì)思路，潛移默化地影響學(xué)生創(chuàng)新精神和科學(xué)素養(yǎng)的形成。

(3)社會(huì)責(zé)任感/使命擔(dān)當(dāng)。激光光電子技術(shù)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在一些重大項(xiàng)目中發(fā)揮了重要的作用，促進(jìn)了社會(huì)進(jìn)步。同時(shí)介紹我國在光纖激光器、光刻機(jī)等領(lǐng)域存在的“卡脖子”技術(shù)問題，分析其在技術(shù)上與一些先進(jìn)國家的差距，以及我國已經(jīng)取得的進(jìn)展。這些案例從正反兩方面激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)、不斷創(chuàng)新，激發(fā)他們科技報(bào)國的社會(huì)責(zé)任感和使命感。

2.2 教學(xué)內(nèi)容與思政教育的融合點(diǎn)

在課程思政教學(xué)過程中，要使學(xué)生不感到突兀、容易接受，就要求課程思政內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)自然融合，表1為本課程教學(xué)內(nèi)容和思政的主要融合點(diǎn)。

表1 教學(xué)內(nèi)容與思政教育的融合點(diǎn)

2.3 典型思政案例

1)我國第一臺(tái)激光器的研制[3]

我國第一臺(tái)激光器的研制是在特殊艱苦的條件下進(jìn)行的，克服了各種困難，匯聚了科學(xué)家的智慧，集成創(chuàng)新，自力更生，實(shí)現(xiàn)了我國科技領(lǐng)域的突破。這是一個(gè)極具思政價(jià)值的案例。世界上第一臺(tái)激光器在1960年由美國的梅曼研制成功，我國科學(xué)家通過公開的渠道了解一些基本進(jìn)展情況，但當(dāng)時(shí)我國剛解放不久，美國對(duì)我們實(shí)行技術(shù)封鎖，而且國內(nèi)頻繁遭遇自然災(zāi)害，經(jīng)濟(jì)非常困難，物資極度缺乏，我國科技人員克服各種困難，于1961年研制成功我國第一臺(tái)激光器，與世界只差一年，這是當(dāng)時(shí)條件下取得的很了不起的成就，為我國激光光電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

我國第一臺(tái)激光器雖然也是紅寶石激光器，但不是照抄的。我國科學(xué)家從原理出發(fā)，采用我們獨(dú)有的創(chuàng)新技術(shù)。美國的激光器采用從通用公司購買的螺管狀脈沖氙燈來激勵(lì)，將氙燈放置在內(nèi)壁鍍有反射鏡的金屬腔內(nèi)，紅寶石晶體棒嵌在螺管燈中間，實(shí)現(xiàn)漫反射式激勵(lì)工作。而我國激光器采用自己研制的直管狀脈沖氙燈，氙燈和紅寶石晶體并排放置，將燈、晶體分別放置在球形反射外殼的共軛位置，這樣實(shí)現(xiàn)了成像式泵浦，相比于美國的漫射泵浦方案，該泵浦結(jié)構(gòu)效率要高很多，該方式演化成目前通用的橢圓柱聚光結(jié)構(gòu)。

該案例是典型具有愛國主義教育意義的思政素材，可以從兩個(gè)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)融入。在緒論部分，學(xué)生還沒有相關(guān)專業(yè)知識(shí)，通過介紹我們國家老一輩科技工作者發(fā)揚(yáng)自力更生、艱苦奮斗的精神，克服各種物質(zhì)上和生活上的困難，研制成功第一臺(tái)激光器的過程，激發(fā)學(xué)生的愛國主義和民族自豪感。在介紹固體激光器結(jié)構(gòu)時(shí)，通過比較，讓學(xué)生感悟我國第一臺(tái)激光器中的創(chuàng)新和價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)素養(yǎng)，激勵(lì)其科技報(bào)國的熱情。

2)扁平放電管氦氖激光器的研制與開發(fā)應(yīng)用

扁平放電管氦氖激光器是一項(xiàng)東南大學(xué)電子學(xué)院的科技成果。傳統(tǒng)的氦氖激光器放電管設(shè)計(jì)時(shí)要考慮激光下能級(jí)排空時(shí)的管壁效應(yīng)，放電管設(shè)計(jì)成毛細(xì)管，直徑只有2 mm左右，激光工作時(shí)參與的氣體較少，輸出功率也受到限制。該項(xiàng)目提出將放電管截面做成橢圓形或矩形，相對(duì)于圓形截面的結(jié)構(gòu)，能量交換的效率增大了，放電管截面面積可以相應(yīng)增大，同樣腔長條件下輸出激光功率提高4～5倍以上。經(jīng)過不斷實(shí)驗(yàn)不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，單管激光輸出可達(dá)200 mW，工作穩(wěn)定性好。

在此基礎(chǔ)上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)研究，設(shè)計(jì)開發(fā)出多種功率輸出，適應(yīng)不同應(yīng)用場合的產(chǎn)品。該激光器主要在激光醫(yī)療領(lǐng)域進(jìn)行了開發(fā)，如激光理療、光動(dòng)力治療。其中光動(dòng)力治療是一種治療腫瘤的新型治療手段，實(shí)踐中具有較好的治療效果，減輕病人的痛苦，降低治療費(fèi)用。

該項(xiàng)目先后獲得了多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，獲批了第一批的國內(nèi)專利和美國專利。技術(shù)轉(zhuǎn)讓、產(chǎn)品開發(fā)和臨床應(yīng)用過程中使學(xué)校、企業(yè)、醫(yī)院和病人等多方受益，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

該案例以本校的事例，以學(xué)生身邊的故事激發(fā)學(xué)生們對(duì)本專業(yè)的認(rèn)同感，以前輩的事跡激勵(lì)學(xué)生們投身科技事業(yè)的理想信念。該案例從技術(shù)思路上可以引導(dǎo)學(xué)生如何進(jìn)行創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生們的科學(xué)素養(yǎng)；從專利的角度引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的法治精神；從項(xiàng)目開發(fā)應(yīng)用的角度可以引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生以科學(xué)技術(shù)知識(shí)更好服務(wù)社會(huì)的責(zé)任感和使命擔(dān)當(dāng)，從多個(gè)角度多個(gè)層次挖掘思政教育價(jià)值。

3)激光技術(shù)在探月工程的應(yīng)用

2007年，我國首顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”升空，衛(wèi)星搭載了一臺(tái)我國自行研制的激光高度計(jì)。在衛(wèi)星運(yùn)行軌道，激光發(fā)射器向月面發(fā)射一束窄脈沖激光，并接收月球固體表面漫反射回的光信號(hào)，測算出衛(wèi)星離月面的距離。此次共獲取912萬個(gè)月面高程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全月面覆蓋，結(jié)合衛(wèi)星搭載的CCD相機(jī)，得到目前最清晰、精準(zhǔn)的全月立體地形圖[4-5]。該激光高度計(jì)比日本“月亮女神”衛(wèi)星搭載的同類儀器，重量輕了4千克，探測距離遠(yuǎn)了一倍，造價(jià)更低。

在我國隨后的探月項(xiàng)目中激光技術(shù)繼續(xù)發(fā)揮重要作用。2020年“嫦娥五號(hào)”在月面實(shí)現(xiàn)軟著陸，并采集到月壤樣品。我國自行研制的激光測距測速系統(tǒng)在探測器著陸月面時(shí)提供距離和速度信息，這是國際上首次利用激光多普勒測速技術(shù)實(shí)現(xiàn)在月球探測器軟著陸階段進(jìn)行三個(gè)正交方向速度測量。而激光三維成像敏感器在著陸器懸停時(shí)，利用高重頻、窄脈寬脈沖激光瞬時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度月面三維成像，為精確選擇著陸點(diǎn)提供依據(jù)。

在講授光電子技術(shù)應(yīng)用或者高斯光束傳輸相關(guān)內(nèi)容時(shí)，通過該案例介紹激光光電子技術(shù)在太空探索中的應(yīng)用，用我國科學(xué)家的創(chuàng)新開拓精神正面激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)知識(shí)，為我國科技事業(yè)發(fā)展，為人民生活水平提高貢獻(xiàn)自己的聰明才智。

2.4 課程思政教學(xué)組織方式

本課程教學(xué)采用課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)相結(jié)合的方式。而對(duì)于其中的課程思政內(nèi)容，根據(jù)具體的內(nèi)容特點(diǎn)采用不同的方式，主要包括以下幾種教學(xué)形式：

(1)講授式教學(xué)：對(duì)其中包含新概念、新思想的創(chuàng)新性觀點(diǎn)和內(nèi)容，比如受激輻射的概念、第一臺(tái)微波激射器等，以課堂授課的形式進(jìn)行，將其中的創(chuàng)新內(nèi)容深入講解，適當(dāng)擴(kuò)展引導(dǎo)，同時(shí)時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的反應(yīng)，結(jié)合提問互動(dòng)，了解學(xué)生的掌握程度。

(2)研討式教學(xué)：對(duì)學(xué)生可以自行分析得到部分結(jié)論的內(nèi)容，比如，美國第一臺(tái)激光器和我國第一臺(tái)激光器的結(jié)構(gòu)比較，組織學(xué)生進(jìn)行分組討論，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和總結(jié)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與度，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、表達(dá)能力和對(duì)問題的判斷能力，加深學(xué)生對(duì)問題的理解。

(3)發(fā)現(xiàn)問題式教學(xué)：對(duì)學(xué)生容易理解的內(nèi)容，充分利用網(wǎng)絡(luò)和課程群，發(fā)布和推薦學(xué)生課后閱讀相關(guān)的參考資料，并在課上或課程群中針對(duì)布置的內(nèi)容進(jìn)行問答、討論，有針對(duì)性地組織教學(xué)活動(dòng)和引導(dǎo)。

3 課程思政的教學(xué)效果評(píng)價(jià)

包含課程思政內(nèi)容的“光電子物理基礎(chǔ)”課程教學(xué)已實(shí)施兩屆，并不斷補(bǔ)充完善。該課程也獲得東南大學(xué)“課程思政”校級(jí)優(yōu)秀示范課。但目前課程思政的教學(xué)效果評(píng)價(jià)方式仍是一個(gè)待完善的研究課題。思政內(nèi)容對(duì)人的影響是長期、潛移默化的過程，很難從具體的指標(biāo)在一學(xué)期的教學(xué)過程中看出明顯的教學(xué)效果，或者在試卷上明顯體現(xiàn)出來，所以采用多元化方式，以過程中多個(gè)維度來進(jìn)行評(píng)價(jià)[6-7]。學(xué)生課上課后的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)積極性、交流的主動(dòng)性等，實(shí)驗(yàn)過程中團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、對(duì)數(shù)據(jù)處理的規(guī)范性等在一定程度上反映了學(xué)生的人生觀和價(jià)值觀，這些方面將在學(xué)生的平時(shí)成績中有所體現(xiàn)。同時(shí)，學(xué)期課程結(jié)束后以問卷的形式對(duì)學(xué)生們對(duì)本課程的學(xué)習(xí)狀況和對(duì)激光光電子的認(rèn)知進(jìn)行了了解，從問卷結(jié)果來看，學(xué)生們普遍認(rèn)可我國在該領(lǐng)域取得的成就，對(duì)我國激光光電子行業(yè)的發(fā)展普遍具有信心，大部分學(xué)生認(rèn)為我國在該領(lǐng)域發(fā)展在國際上處于前列，但與國際上個(gè)別先進(jìn)國家仍有2～3年的差距，有相當(dāng)一部分學(xué)生希望在該領(lǐng)域繼續(xù)深造學(xué)習(xí)和工作，為我國光電子行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

4 結(jié)語

根據(jù)“光電子物理基礎(chǔ)”課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，仔細(xì)梳理了該課程的思政元素，重點(diǎn)從愛國情懷/民族自豪感、創(chuàng)新精神/科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感/使命擔(dān)當(dāng)?shù)葞讉€(gè)角度來設(shè)計(jì)課程思政教學(xué)方案，在各章節(jié)設(shè)計(jì)了具體思政元素的融合點(diǎn)，做到思政內(nèi)容和教學(xué)內(nèi)容自然有機(jī)融合。具體以我國第一臺(tái)激光器、東南大學(xué)科技成果高功率氦氖激光器和激光在探月工程中的應(yīng)用等三個(gè)案例來介紹課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)。最后介紹了課程思政的教學(xué)方式和效果評(píng)價(jià)。