《光纖通信技術(shù)》課程思政教學(xué)案例（一等獎(jiǎng)）

1、光纖通信技術(shù)課程思政教學(xué)案例（一等獎(jiǎng)）一、課程及案例簡(jiǎn)介包括課程學(xué)時(shí)學(xué)分、適用專(zhuān)業(yè)，課程思政設(shè)計(jì)理念、總體思路及實(shí)施效果， 字?jǐn)?shù)300字左右。光纖通信技術(shù)課程是光電信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的課程（50學(xué)時(shí)，3學(xué)分）。本課程不 僅要求學(xué)生學(xué)習(xí)與光纖通信技術(shù)有關(guān)的理論、知識(shí)和方法，還要學(xué)習(xí)課程中表達(dá) 出的科學(xué)精神、科學(xué)方法、家國(guó)情懷、工匠精神、責(zé)任憂(yōu)患意識(shí)、辯證唯物主義 思想等思政元素。在課程教學(xué)過(guò)程中將光纖通信技術(shù)的知識(shí)與思政元素有機(jī)融合, 實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)與價(jià)值引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一，引導(dǎo)學(xué)生將個(gè)人理想與國(guó)家科 技開(kāi)展相結(jié)合,與國(guó)家前途命運(yùn)相結(jié)合,倡導(dǎo)學(xué)生到祖國(guó)最需要的領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱， 落實(shí)立德樹(shù)人的根本任務(wù)。

2、二、結(jié)合章節(jié)第11章第4節(jié)量子光通信三、教學(xué)目標(biāo)通過(guò)光纖通信技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握光纖通信系統(tǒng)的基本組成， 掌握光纖傳光原理，光源、光檢測(cè)器的工作原理和工作特性，掌握光發(fā)射機(jī)、光 接收機(jī)的組成、結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握光纖通信基本實(shí)驗(yàn)技能。培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn) 題與解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力，切實(shí)提高學(xué)生的辯 證思維能力、獨(dú)立思考的能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力，切實(shí)提高具有工匠精神的 工科人才的培養(yǎng)質(zhì)量，培育兼具家國(guó)情懷、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、科學(xué)精神的學(xué)科專(zhuān)長(zhǎng)的電 子信息類(lèi)人才，為畢業(yè)后從事與光纖通信技術(shù)有關(guān)的工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。四、案例意義本案例實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)內(nèi)容與思政元素的融合。量子保密光

3、通信是未來(lái)保障 網(wǎng)絡(luò)信息平安的重要高尖端技術(shù)，通過(guò)量子光通信的講解使學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì), 堅(jiān)持真理，質(zhì)疑權(quán)威。通過(guò)講解我國(guó)科學(xué)家的故事，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷，創(chuàng)新 精神和增強(qiáng)民族自豪感。通過(guò)給出潘建偉院士回國(guó)組建團(tuán)隊(duì)在量子保密通信方面取得的巨大成就，鼓勵(lì)學(xué)生勇攀科學(xué)高峰、敢于突破國(guó)外技術(shù)封鎖的瓶頸，增強(qiáng) 學(xué)生報(bào)效國(guó)家的意識(shí)，為民族復(fù)興和國(guó)家富強(qiáng)貢獻(xiàn)自己的一份力量。五、教學(xué)過(guò)程實(shí)施教學(xué)過(guò)程教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)意圖課程導(dǎo)入量子保密通信是未來(lái)保障網(wǎng)絡(luò)信息平安的重 要高尖端技術(shù)。在潘建偉院士的帶著下，2017 年我國(guó)建成了世界首個(gè)千公里級(jí)高可信、可 擴(kuò)展的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)”京滬干線(xiàn) “，發(fā)射了

4、世界上首個(gè)量子通信實(shí)臉衛(wèi)星墨 子號(hào)，并被寫(xiě)入了黨的19大報(bào)告，成功實(shí)現(xiàn) 了北京到維也納7600公里的洲際量子保密通 信。潘建偉團(tuán)隊(duì)在量子通信領(lǐng)域已經(jīng)代表中 國(guó)實(shí)現(xiàn)了由“跟跑”向“領(lǐng)跑”的跨越，確 保了我國(guó)在量子保密通信的優(yōu)勢(shì)地位。引入思政元素：潘建偉院士學(xué)成回國(guó)，放棄國(guó)外優(yōu)越條件， 回到中科大，組建量子信息研究團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò) 刻苦攻堅(jiān)、打破卡脖子技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了量 子通信的主導(dǎo)權(quán)。潘建偉院士團(tuán)仄的科學(xué)成 就為我國(guó)的戰(zhàn)喀平安提供了重要屏障。通過(guò)給出潘建偉 院士回國(guó)組建團(tuán) 隊(duì)在量子保密通 信方面取得的巨 大成就，鼓勵(lì)學(xué) 生勇攀科學(xué)高 峰、敢于突破國(guó) 外技術(shù)封鎖的瓶 頸，增強(qiáng)學(xué)生報(bào) 效國(guó)家的意識(shí)， 為民

5、族復(fù)興和國(guó) 家富強(qiáng)貢獻(xiàn)自己 的一份力量。課程講授1 量子光通信的的理論基礎(chǔ)是量子力學(xué)，先 概述量子力學(xué).量子力學(xué)是研究物質(zhì)世界微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律 的學(xué)科. 19世紀(jì)末，經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動(dòng)力 學(xué)在描述微觀系統(tǒng)時(shí)的缺乏越來(lái)越明顯，在 20世紀(jì)初普朗克、玻爾、海森堡、薛定謂、 泡利、德布羅意、玻恩、費(fèi)米、狄拉克、愛(ài) 因斯坦、康普頓等一大批物理學(xué)家突破經(jīng)典 物理學(xué)的枷鉞，以天才的智慧共同創(chuàng)立了量 子力學(xué)。在量子力學(xué)的創(chuàng)立過(guò)程中，中國(guó)科學(xué)家 也做出過(guò)杰出貢獻(xiàn)，是程開(kāi)甲、黃昆、彭 恒武、楊立銘。黃昆院士在2001年年獲得 了我國(guó)最高科技獎(jiǎng)。彭恒武院士和程開(kāi)甲院 士均是我國(guó)的“兩彈一星”功勛獎(jiǎng)?wù)芦@得 者，且程

6、開(kāi)甲院士獲得了我國(guó)2013年最高 科技獎(jiǎng)。楊立銘院士是原子?；脭?shù)統(tǒng)計(jì)解釋 的提出者。引入思政元素：量子力學(xué)的建立實(shí)際上是一個(gè)創(chuàng)造性思 維發(fā)揮作用的過(guò)程。沒(méi)有勇于挑戰(zhàn)權(quán)威，突 破傳統(tǒng)的科學(xué)創(chuàng)新精神，沒(méi)有理論聯(lián)系實(shí)際 的科學(xué)方法和唯物辯證地認(rèn)識(shí)世界的科學(xué)思 想指引，量子力學(xué)是無(wú)法建立起來(lái)的。我們 不能固守舊的觀念,必須有所突破，也要善于光電信息類(lèi)專(zhuān)業(yè) 的學(xué)生對(duì)量子力 學(xué)了解較少，通 過(guò)講述量子力 學(xué)，引起學(xué)生對(duì) 量子現(xiàn)象的興 趣。量子力學(xué)也 是一個(gè)敢于打破 傳統(tǒng)守舊思想的 枷鎖，建立新思 想的過(guò)程。把這 些科學(xué)素養(yǎng)元素 融入到課程教學(xué) 中，對(duì)學(xué)生熱愛(ài) 科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué) 研究和創(chuàng)新性思 維方式的形成的

7、 培養(yǎng)具有重要意 義。通過(guò)講述中 國(guó)學(xué)者在量子力 學(xué)建立過(guò)程中的 貢獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生 的愛(ài)國(guó)情懷，增 強(qiáng)民族自豪感。突破和創(chuàng)新，才能正確認(rèn)識(shí)客觀的物質(zhì)世界。 盡管量子力學(xué)的建立絕大多數(shù)是外國(guó)人，我 國(guó)科學(xué)家也做出過(guò)實(shí)際貢獻(xiàn)。,什么是量子光通信？量子光通信以量子態(tài)作為信息我體，信 息的傳送和處理遵從量子力學(xué)規(guī)律。由于每 個(gè)光子都攜帶信息，因此量子光通信系統(tǒng)具 有十分高的通信容量。此外，它還具有高速、 平安的特點(diǎn)。量子通信是指把量子態(tài)從一個(gè) 地方傳送到另一個(gè)地方，它的內(nèi)容包含量子 隱身傳態(tài)，量子糾纏交換和量子密鑰分配。量子光通信的基本原理通過(guò)量子糾的講 解引人思政元 素：透過(guò)現(xiàn)象看 本質(zhì)。堅(jiān)持真理,

8、質(zhì)疑權(quán)威。量子糾纏指的是兩個(gè)或多個(gè)量子系統(tǒng)之 間存在非定域、非經(jīng)典的強(qiáng)關(guān)聯(lián)。在量子力 學(xué)里，當(dāng)幾個(gè)粒子在彼此相互作用后，由于 各個(gè)粒子所擁有的特性已綜合成為整體性 質(zhì)，無(wú)法單獨(dú)描述各個(gè)粒子的性質(zhì)，只能描 述整體系統(tǒng)的性質(zhì)，這種現(xiàn)象為量子糾纏。 鬼隹般的超距作用：兩個(gè)粒子糾纏到一起后， 它們之間就有了某種關(guān)聯(lián)。將兩個(gè)粒子移到 相距很遠(yuǎn)的距離，對(duì)其中的一個(gè)粒子進(jìn)行測(cè) 量，另一個(gè)粒子也會(huì)同時(shí)發(fā)生相應(yīng)的變化， 不管相距多遠(yuǎn)講述薛定請(qǐng)的貓，電子雙縫實(shí)臉，此處 播放量子糾纏現(xiàn)象的視頻。引入思政元素：量子糾纏現(xiàn)象十分詭異，與我們?nèi)粘Ｉ罱?jīng) 臉相違背，諸如愛(ài)因斯坦等著名科學(xué)家對(duì)此 也提出了質(zhì)疑和反.駁，但又是

9、被越來(lái)越多的 科學(xué)實(shí)險(xiǎn)證明是正確的客觀現(xiàn)象，我們要透 過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，不能被外表現(xiàn)象所迷惑，更 要堅(jiān)持真理，不能因?yàn)闄?quán)威科學(xué)家的反對(duì)而 輕易放棄自己的觀點(diǎn)。.量子密鑰分配協(xié)議量子密鑰主要傳輸經(jīng)典信息，量子密碼術(shù)用 量子態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的加密和解密，其基本原 理是量子糾纏。根據(jù)量子力學(xué)原理，處于糾 纏態(tài)的一對(duì)光子偏振方向不確定，只有當(dāng)其 中一個(gè)光子被測(cè)量或受到干擾時(shí)，它才有明 硝的偏振方向：一旦它的方向被確定，另外 一個(gè)光子的方向就被確定?？梢杂靡淮幱诩~纏態(tài)的光子作為“一次性 密鑰，這串光子的儡振方向代表一組數(shù)字化 加密和機(jī)密信息。當(dāng)通信雙方的檢測(cè)器參數(shù)六、教學(xué)考核評(píng)價(jià)設(shè)定相同時(shí)，雙方就可以受到相同

10、的偏振信 息，即雙方共享了同一個(gè)密鑰。如果有第三 方試圖竊聽(tīng)密碼，那么通信的雙方便會(huì)發(fā)覺(jué)。 任何對(duì)量子系統(tǒng)的測(cè)量都會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干 擾本課程的考核評(píng)價(jià)方式如下：通過(guò)考勤，培養(yǎng)學(xué)生的遵守課堂紀(jì) 律的規(guī)那么意識(shí)。通過(guò)布置作業(yè)和講授，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題 的能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。通過(guò)隨堂測(cè)試培養(yǎng)學(xué)生的學(xué) 習(xí)效果和對(duì)知識(shí)的掌握情況。通過(guò)期末考試，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握 情況和獨(dú)立思考的能力，通過(guò)引入思政元素將學(xué)生培育為兼具家國(guó)情 懷、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、科學(xué)精神的社會(huì)主義接班人。七、案例反思.實(shí)施效果及成果明確了課程的育人目標(biāo)和育人效果，基本能夠滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)有難度 的知識(shí)內(nèi)容的需求。培養(yǎng)了學(xué)生的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)意識(shí)，堅(jiān)定 社會(huì)主義核心價(jià)值觀信仰。培養(yǎng)了學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，堅(jiān)持真理, 質(zhì)疑權(quán)威的科學(xué)精神。.存在的問(wèn)題思政元素融入課堂教學(xué)時(shí)還不夠自然和有機(jī)統(tǒng)一，課程思政元素 有待進(jìn)一步增加，思政元素的深度還需要深入挖掘，思政素材的選取 和學(xué)生的生活不夠貼近，教學(xué)過(guò)程中課堂的活