摘要：本文结合《光纤通信》《光纤传感技术》等光纤技术类本科课程教学实践，提出教学过程中应充分调动学生学习的主动性，培养学生认知创新、分析创新、探索创新的创新思维能力，养成对知识的思考分析并探索发展的逻辑思维体系。同时，在教学中优化安排学生课堂教学时间与课堂探讨时间比例、全面引导全员参与教学实践创新，为课程教学改革发展提供一定借鉴。
关键词：光纤技术；创新思维；能力培养
[中图分类号] G642.2 [文献标识码] A [文章编号] xxxxx-xxxx-xxxx
一、引言
自从进入二十一世纪以来，国家对先进科学技术的重视程度不断增强。科技是第一生产力成为中国当前科技行业的重要指引。创新科技与创新教育成为了国内高校关注的重要方向。光电技术作为先进的近代科技发展行业技术，也相应受到了国内高校的特别关注，光电教育随之蓬勃发展起来，在光电教育中的创新能力培养也不断深入发展。光纤作为承载了当代信息传输交换的主要媒介，在光电教育领域则格外受到青睐。国内光电教育方向几乎都从不同角度开展了光纤教育。光纤本身的诞生、发展、成熟、提高的历史进程中，也充满了令人钦佩的诸多创新节点。比如光纤之父高琨对光纤的预言、多种多样特性的光纤的研制、光纤内的波分复用、光纤放大器等等无不蕴含着简单而又引人深思的创新实践。本文将以《光纤通信》《光纤传感技术》等光纤技术类本科课程教学为平台，努力探索分析光纤中的创新活动，实时的与课堂学生共同分享光纤发展史中的创新点；共同探讨前人创新的特点与产生源泉；尤其关注引导学生的换位思考方式，努力探索当代光纤发展中的创新实践；从而在教学过程中形成课堂教学与探讨共存，学习与创新思考并进的教学模式，为专业课程教学发展改革提供一定的借鉴作用。
二、认知创新能力培养
在光纤技术类知识体系中，创新发展是光纤技术快速稳定发展壮大的重要源泉。光纤通信以及光纤传感课程的教学过程中，光纤的发展史就是一部源泉开创、艰难发展、柳暗花明、创新加速的灿烂历程。早在十七世纪，人们就发现了水柱导光的现象。日常现象衍生出了导光的弯曲玻璃棒。光学射线理论指引下，导光的玻璃纤维----光纤随之问世。由此说明，创新源于生活、并青睐于有理论知识准备的人。
相应的，光纤发展过程中几乎难以克服的困难摆在了世人面前。当时获取的导光玻璃纤维的损耗非常之巨大，仅仅能近距离的导光传输。二十世纪六十年代，高琨先生发表创新性的论文，指出了光纤损耗的根源以及可行的解决思路，只要能够提纯光纤材料，理论表明一定能够获得长距离通信可用的光纤。此外，高琨还始终致力于游说世界各国的科技公司开展低损耗光纤的研发工作。直至1970年，康宁公司按照高琨的思想，成功研制出损耗低于20 dB/km的光纤产品。榜样的力量是无穷的，很快，世界各国多个公司开展了一系列的光纤研发，到1975年，损耗0.16dB/km的常规光纤正式问世。光纤技术的发展也正式进入了快速发展阶段。因此，创新留给有扎实理论分析能力的人，创新实践留给有恒心有毅力的长期推广应用研究并坚信科学理论的人。高琨先生因此获得了2009年诺贝尔物理学奖。
光纤的发展历史中，光纤雏形的诞生以及当代光纤的问世就是典型的创新结果。我们在光纤课程教学过程中，以历史发展为主要脉络，引导学生认识、了解当时的研究背景与历程，认识创新产生的细致过程，并培养学生理解、认识前人的创新成果，为学习创新奠定基础。
三、分析创新能力培养
光纤课程的课堂讲授中，在传授知识的同时，特别关注一些学习的知识点在当年诞生时的创新。也就是说，在课堂讲授中从众多知识点中仔细梳理出的前人的创新工作，并对这些创新工作的产生缘由进行引导性研讨，通过深入的发掘分析，探究前人的创新思想产生的思维方式与知识环境基础等，为培养学生的创新思维并养成创新思维做好充分的铺垫。
光纤课程中，讲授到了光纤通信系统中，早期常用的光探测器是PN半导体光电二极管。但是，对于PN型光电二极管，从结构分析上，介绍了它的耗尽层尺寸有限，导致接收光信号被结区以外的P或N区吸收。这时，产生的电子-空穴对因结区外的电场力很小而运动缓慢，这些电荷产生的微小电流将导致PN型光电二极管对入射光信号的响应度降低，同时还额外产生了一定的时延，导致PN型光电二极管的上升时间有点长，只能用于微秒量级一下的响应系统。面对这个问题，我们在课堂上提出了一些讨论问题：“前人是如何解决的呢？”，“如果是我们面对这个问题，有没有什么解决方案？”。然后，再陈述前人的解决方案，介绍PIN型光电二极管，通过增加一层本征半导体材料，扩大了耗尽区，使得入射光充分照射在耗尽区内，而且绝缘特性使得绝大部分二极管电压落在这一层，因而其内部场强非常强。最终，PIN管的检测效率与响应速度都得到的明显的改进。这个创新的改进在于接收光结构增大改进以及绝缘材料上的压降特性应用的成果。一方面是问题出现，牵引人们思考如何解决问题，另一方面，人们充分认识了解决问题的手段并掌握了相关技术基础理论且进行了灵活运用。
通过课堂上的创新过程介绍分析阐述，引导学生在学习知识的同时，不断的考虑换位思考解决问题的方法，仔细分析前人的创新思维流的前因后果，进而养成勤学多想的思维习惯，为自身的创新思维养成做好基本的准备。
三、发展探索创新能力培养
我们的课堂不仅仅是传授知识、分析问题的课堂，也是与青年大学生共同探索新知识、创新技术的平台。传授知识的目的就是要学生掌握知识并学会运用知识，更为重要的是，在传授知识的同时，我们要引导学生探索新世界、发展新世界，培养学生具有浓厚的探索兴趣与基本的创新能力。如何培养发展探索创新能力，问题本身就始终是人类不断探索发展的课题。我们对此在课堂教学中进行了一系列的尝试性探索，着力引导学生向创新型人才的方向不断的努力。
光纤技术类课程在近年来受到了全国众多高校的重视，相应的课程也纷纷建设起来并逐渐走向成熟。光纤通信领域的巨大成就一方面给光纤类课程教学提供了充分的题材，另一方面也仍然存在着很多未知的、诱人的难题等待人们的破解。这为我们的教学实践过程中努力培养学生的发展探索创新能力提供了充分的土壤。
高速光纤通信所面临的重要问题就是如何扩容再扩容。现有光纤的色散问题、非线性问题成为限制光纤通信高速大容量的重要瓶颈之一。就此，我们在课堂上大胆进行了无限制的讨论。结合非线性四波混频问题，同学们指出了色散可以影响四波混频的成立条件。对于高功率脉冲传输，同学们建议是否可以尝试不同波长复用的脉冲在时间上交叉复用。诸如此类的问题讨论，使得课堂气氛热烈。这里讨论的问题是否能够有效或充分达到应用需求无需探究，但是，讨论的学习效果明显大大超过了简单的单向型知识传授的效果。可见，研讨教学本身尤其结合着探索创新能力培养的深度目标，将大大有助于大学本科专业知识教育与学术领域引进的教育目标的高效快速达成。
四、创新能力培养教育不能是无本之木
教学与研讨组成的创新能力培养的教学平台是大学教育的追求与近年来各个高校的建设目标。本文提出了创新能力培养的认知创新、分析创新、探索创新的三步走教学实践路线图，对创新教学具有一定的借鉴意义。但是，我们必须清醒的认识，创新能力培养不能是口号，更不能是无本之木、无水之源。
创新能力培养本身是创新思维逻辑的养成，但创新能力培养更为重要的基石就是充分的基础知识。只有学好、掌握好并能够运用好人类浩瀚知识中的一粟，才能在创新思维火花闪亮的时刻，点燃积累的知识，照亮通向创新成就的大道。
光纤技术教学中，创新能力三步走培养的过程中，我们不断强调学生做好创新必需的准备，那就是学好光纤技术基础知识。创新成就、辉煌时刻永远是留给99%的做好了充分准备的人以及1%的上帝的宠儿。我们是上帝的宠儿吗？所以我们还是努力做好充分的准备吧。
五、结束语
本文综合介绍了光纤技术课程的作用与当前大环境下的重要地位，发掘其在教学过程中培养创新思维的作用，提出了认知创新、分析创新并探索发展创新的创新思维能力培养三步走的基本思路，并特别强调了创新必然源于强大的知识背景与灵活的创新思维逻辑。希望本文初步的创新思维能力培养研讨为中国大学本科专业课程教学中的创新能力培养提供一定借鉴。
参考文献
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作者简介
张学亮（1975-），男，山西怀仁人，国防科学技术大学光电科学与工程学院，副教授，博士。研究方向，光纤技术。
10月22日来稿
