面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的LED封裝與應(yīng)用課程實(shí)踐教學(xué)改革

寧平凡+梁立君+李玉強(qiáng)+楊廣華+張建新+王雪飛

摘要：針對(duì)LED封裝與應(yīng)用課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不能滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證要求的問題，本文提出以封裝為主體整合現(xiàn)有資源打通芯片、光學(xué)設(shè)計(jì)、封裝、驅(qū)動(dòng)、測試等環(huán)節(jié)，將理論教學(xué)單元和實(shí)踐教學(xué)單元有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn)連接成為內(nèi)部邏輯關(guān)系嚴(yán)密的知識(shí)網(wǎng)，提高了學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決復(fù)雜工程問題的能力。

關(guān)鍵詞：LED封裝實(shí)踐教學(xué)工程教育專業(yè)認(rèn)證

半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展使光源與照明從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)變?yōu)?1世紀(jì)最具有發(fā)展前景的新興高技術(shù)領(lǐng)域之一[1]。半導(dǎo)體光源作為一種環(huán)保、節(jié)能的新型照明光源，具有傳統(tǒng)照明光源不可比擬的優(yōu)勢(shì)。2010年9月，天津工業(yè)大學(xué)開設(shè)了國內(nèi)首個(gè)“光源與照明”本科專業(yè)，面向先進(jìn)照明行業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才。隨后，大連工業(yè)大學(xué)、太原理工大學(xué)、深圳大學(xué)、安徽皖西學(xué)院、浙江麗水學(xué)院、安徽工業(yè)大學(xué)、佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院、長江大學(xué)等高校也相繼開辦了“光源與照明”專業(yè)。然而隨著教學(xué)改革的不斷深入，對(duì)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)也提出了更高的要求。為了適應(yīng)工程教育的新要求，提高國內(nèi)光源與照明專業(yè)的辦學(xué)水平，2015年7月20日至21日，由中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)半導(dǎo)體光源系統(tǒng)專委會(huì)主辦，在我校電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院召開了“第一屆（2015年）全國高校光源與照明專業(yè)教學(xué)改革研討會(huì)”。會(huì)議中著重提出了當(dāng)前各高校普遍存在實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)不能滿足行業(yè)發(fā)展對(duì)人才技能和素質(zhì)的要求，不能很好的支撐工程教育認(rèn)證的問題。

作為LED產(chǎn)業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié)，LED器件的封裝在整個(gè)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)作中起著承上啟下的作用，也是中國在全球半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈分工中具有規(guī)模優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)之一。預(yù)計(jì)中國LED封裝在未來幾年還將保持較高的增長速度，整個(gè)封裝量復(fù)合增長率將在40%左右，對(duì)相關(guān)人才的需求也日趨旺盛。由于LED器件的封裝處于上游芯片與下游應(yīng)用的中間銜接位置，因此以封裝為主體整合現(xiàn)有資源打通芯片、光學(xué)設(shè)計(jì)、封裝、驅(qū)動(dòng)、測試等環(huán)節(jié)，建立支撐半導(dǎo)體照明全產(chǎn)業(yè)鏈人才需求的實(shí)踐教學(xué)體系。這對(duì)于充分利用社會(huì)企業(yè)的工程實(shí)踐資源和優(yōu)勢(shì)，形成新型實(shí)踐教育模式，探索面向工程認(rèn)證的實(shí)踐教育機(jī)制，具有重要意義。

一、當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

LED封裝與應(yīng)用作為光源與照明專業(yè)的專業(yè)核心課程具有很強(qiáng)的工程實(shí)用性，對(duì)學(xué)生相關(guān)理論知識(shí)的深入理解與綜合運(yùn)用能力都有很高的要求。按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，要求學(xué)生不僅要掌握必需、夠用的理論知識(shí)，而且要具備較強(qiáng)的操作實(shí)踐能力，如：掌握LED封裝的各個(gè)工藝流程（翻晶、擴(kuò)晶、點(diǎn)膠、固晶、焊線、灌膠、脫模等各種實(shí)際操作技能）；能夠正確使用封裝設(shè)備對(duì)LED進(jìn)行封裝；使用檢測設(shè)備對(duì)LED進(jìn)行光學(xué)和電學(xué)參數(shù)測試[2]。同時(shí)，現(xiàn)有各課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)孤立，只注重教會(huì)學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)，不重視訓(xùn)練學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)。LED芯片、封裝、光學(xué)設(shè)計(jì)、性能測試、驅(qū)動(dòng)以及應(yīng)用等各環(huán)節(jié)是一個(gè)有機(jī)整體，各部分涉及到的知識(shí)是緊密聯(lián)系的。只有通過課堂教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練使學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn)連接成為內(nèi)部邏輯關(guān)系嚴(yán)密的知識(shí)網(wǎng)才能夠?qū)こ探逃J(rèn)證要求的各項(xiàng)能力形成強(qiáng)有力的支撐[3]。

二、面向工程認(rèn)證的實(shí)踐教學(xué)改革

在實(shí)驗(yàn)資源整合方面，針對(duì)LED芯片、封裝、光學(xué)設(shè)計(jì)、性能測試、驅(qū)動(dòng)以及應(yīng)用等各環(huán)節(jié)，通過深入討論創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，改變現(xiàn)有各課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)隔離的現(xiàn)狀，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)由知識(shí)點(diǎn)向知識(shí)網(wǎng)的轉(zhuǎn)變。以中間環(huán)節(jié)LED封裝為紐帶使每個(gè)學(xué)生完成從芯片到應(yīng)用的全部環(huán)節(jié)。例如，封裝前，因?yàn)榉庋b工藝需要而對(duì)芯片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入觀察學(xué)習(xí)，光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)為自己封裝的LED建模并進(jìn)行燈具設(shè)計(jì)與仿真，在應(yīng)用環(huán)節(jié)針對(duì)自己封裝的LED設(shè)計(jì)照明、景觀等應(yīng)用作品，并學(xué)習(xí)開發(fā)驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)，同時(shí)測試自己的作品在各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)性能。如此，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生們使用的是差異化的屬于其自己的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，而且實(shí)驗(yàn)流程是前后緊密銜接的，有利于提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的整體理解，并能夠激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣與成就感。

在實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)方面，針對(duì)部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容跟不上行業(yè)的發(fā)展，與工程實(shí)際需求脫節(jié)的問題，借助企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，將行業(yè)前沿技術(shù)知識(shí)和企業(yè)工程案例引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，更多開設(shè)開放性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)，邀請(qǐng)企業(yè)工程人員進(jìn)入實(shí)驗(yàn)課堂，與同學(xué)們手把手教方法、面對(duì)面授經(jīng)驗(yàn)，活躍實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高教學(xué)效果。

三、結(jié)語

目前，學(xué)生能夠通過課堂學(xué)習(xí)掌握知識(shí)點(diǎn)，能夠按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，但是對(duì)專業(yè)知識(shí)的整體性把握不夠，知識(shí)綜合應(yīng)用能力不強(qiáng)。通過校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的整合與建設(shè)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，注重建立各門課程知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，打通孤立的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)，提高學(xué)生的知識(shí)綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，逐步培養(yǎng)學(xué)生的思維由模塊化向全局性轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)

[1]楊廣華，牛萍娟，李玉蘭，付賢松，基于半導(dǎo)體照明新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的本科工程教育研究，照明工程學(xué)報(bào)，2014，25（1）：21-25.

[2]楊敏，“LED封裝技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐，無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，15（2）：28-30.

[3]張文雪，王孫禺，李蔚，高等工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的研究與建議，高等工程教育研究，2006，5：22-26.

作者簡介

寧平凡（1982.3）男，安徽人，博士，天津工業(yè)大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院、講師，研究方向：光電子技術(shù)。