LED照明技術(shù)的項(xiàng)目化教學(xué)研究

梁桃華　孟奕峰　周江　謝菁　楊仕清　邱俊杰

[摘要]從高職院校的LED照明技術(shù)課程項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，以1瓦燈珠封裝項(xiàng)目、COB光源制作項(xiàng)目、平板燈的應(yīng)用項(xiàng)目為主線，開(kāi)展LED照明技術(shù)的項(xiàng)目化教學(xué)研究。項(xiàng)目由淺入深，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，適應(yīng)了新形勢(shì)下高等職業(yè)院校的人才培養(yǎng)需要。

[關(guān)鍵詞]項(xiàng)目化教學(xué);LED照明技術(shù);高職教育

[中圖分類號(hào)]TB858????? ?? ??????? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A???????? ????????????? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2018）36-0041-03

一、引言

發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）是以半導(dǎo)體管芯作為發(fā)光材料的電致發(fā)光器件。近年來(lái)，隨著LED制造工藝的不斷進(jìn)步和新材料的不斷開(kāi)發(fā)應(yīng)用，大功率白光LED、高亮度LED、超高亮度LED、有機(jī)LED（OLED）、全彩LED等均得到突破性發(fā)展，成為人類歷史上繼愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈后又一重大發(fā)明。由于其具有高亮度、長(zhǎng)壽命、響應(yīng)快、低損耗、污染小等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于LED照明、平板顯示、光通信等諸多領(lǐng)域[1-4]。其中，LED照明亦稱為半導(dǎo)體照明或固態(tài)照明。作為我國(guó)七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，半導(dǎo)體照明具有學(xué)科跨度大、技術(shù)與應(yīng)用更新快的特點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)節(jié)能環(huán)保型綠色照明。因此，LED照明技術(shù)課程是一門理論聯(lián)系實(shí)踐、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，也是職業(yè)院校的光電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的核心課程之一。一方面，若采用傳統(tǒng)的學(xué)科式教學(xué)，由于偏重學(xué)科的系統(tǒng)和完整，側(cè)重理論教學(xué)，存在重邏輯思維輕實(shí)踐的特點(diǎn);另一方面，高職學(xué)生普遍存在理論學(xué)習(xí)能力較弱，邏輯思維較差等特點(diǎn);故此類課程若采用學(xué)科式教學(xué)在高職院校中會(huì)存在學(xué)生接受不好、教學(xué)效果不佳等諸多問(wèn)題[5-7]。因此，探索研究LED照明技術(shù)課程在高職院校的項(xiàng)目化教學(xué)顯得格外重要。

二、課程定位

LED照明技術(shù)課程為光電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)中的一門專業(yè)核心課程，主要包含LED的發(fā)光原理、結(jié)構(gòu)與封裝、燈具設(shè)計(jì)、燈具組裝、電源驅(qū)動(dòng)等知識(shí)模塊，為L(zhǎng)ED應(yīng)用于節(jié)能照明領(lǐng)域的理實(shí)一體化課程。其前期課程包括半導(dǎo)體器件物理、光電器件制造與工藝等，后續(xù)課程有LED驅(qū)動(dòng)與智能控制。本課程可作為光電、光伏、應(yīng)電等電子類專業(yè)的核心專業(yè)課程，也可作為電子類相關(guān)專業(yè)從事節(jié)能照明、燈光裝飾等領(lǐng)域的拓展課程。

三、課程目標(biāo)

通過(guò)了解LED的發(fā)光原理、芯片選型、封裝材料及基本工藝、CIE圖等具體知識(shí);掌握燈珠→COB→燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，COB芯片排布、工作原理、驅(qū)動(dòng)、散熱設(shè)計(jì)、燈具外觀設(shè)計(jì)等技術(shù)特點(diǎn);能熟練使用焊線機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)、烤箱、脫粒機(jī)、壓邊機(jī)等機(jī)器;掌握LED電、光、色、熱性能測(cè)試，老化測(cè)試，能熟練運(yùn)用各測(cè)試工具。通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生查閱整理資料及自主學(xué)習(xí)的能力;培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和創(chuàng)新精神。

四、知識(shí)與能力目標(biāo)

本課程以學(xué)生小組形式制定實(shí)施項(xiàng)目方案，通過(guò)小組分析討論，找出關(guān)鍵性問(wèn)題，制定解決方案，從而強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。課程以燈珠→COB→燈具項(xiàng)目實(shí)施為主線，由淺入深，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，幾乎涵蓋了LED照明技術(shù)的所有知識(shí)點(diǎn)。項(xiàng)目實(shí)施初期，主要是進(jìn)行簡(jiǎn)單的練習(xí)，重在掌握LED的基礎(chǔ)知識(shí)及設(shè)備的基本操作技能。逐步過(guò)渡到COB光源，掌握COB的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、散熱設(shè)計(jì)、熒光粉調(diào)制等更深層次知識(shí)學(xué)習(xí)及技能的掌握。最后，通過(guò)平板燈項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施，實(shí)現(xiàn)燈具的電源驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、散熱設(shè)計(jì)、功率匹配、節(jié)能指標(biāo)等知識(shí)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。通過(guò)項(xiàng)目化實(shí)施“做中學(xué)”，組織學(xué)生真實(shí)地參與項(xiàng)目設(shè)計(jì)、履行和管理全過(guò)程，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中完成教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、分析能力及合作能力等，突破了傳統(tǒng)的“以課堂為中心、以教師為中心、以教材為中心”教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)實(shí)用技能，知識(shí)創(chuàng)新，有效建立了課堂與社會(huì)生活的聯(lián)系，充分展示了現(xiàn)代職業(yè)教育“以能力為本”的價(jià)值方向。其具體知識(shí)目標(biāo)與能力目標(biāo)如下表所示。

五、項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施過(guò)程

本課程的項(xiàng)目化教學(xué)以制作1W燈珠、COB光源、平板燈具為任務(wù)，通過(guò)組織學(xué)生真實(shí)地參加項(xiàng)目設(shè)計(jì)、履行和管理的全過(guò)程，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中完成教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、分析能力及其他關(guān)鍵能力，如合作能力。如下圖所示，以大功率1W燈珠的設(shè)計(jì)、封裝應(yīng)用為例，給出了其項(xiàng)目化教學(xué)具體操作流程。

上圖給出了“大功率1W燈珠的設(shè)計(jì)與封裝”項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)施流程。通過(guò)情景模擬客戶需求及課程分析給出產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格書(shū)，確定任務(wù)目標(biāo)，然后經(jīng)學(xué)習(xí)討論擬定大功率1W燈珠的設(shè)計(jì)與封裝的實(shí)施方案，再分組實(shí)施1W燈珠封裝流程，最后經(jīng)成果展示和總結(jié)答辯，完成項(xiàng)目教學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)施評(píng)價(jià)全過(guò)程。具體過(guò)程如下。

（一）提出LED照明技術(shù)項(xiàng)目要求

在項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)學(xué)生情況進(jìn)行分組，確定組長(zhǎng)人選，并要求組長(zhǎng)帶領(lǐng)小組成員先了解LED燈珠的結(jié)構(gòu)與發(fā)光原理、三基色原理、CIE圖識(shí)別、LED芯片的檢驗(yàn)與識(shí)別等基礎(chǔ)知識(shí)。然后通過(guò)情景模擬客戶需求及課程分析，分組提出LED照明技術(shù)項(xiàng)目要求，經(jīng)小組討論、歸納整理、總結(jié)來(lái)確定項(xiàng)目具體任務(wù)目標(biāo)。通過(guò)該階段實(shí)踐，學(xué)生熟悉了LED相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，小組成員集思廣益提高了LED認(rèn)知水平，有效促進(jìn)了學(xué)生之間的交流，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作能力。

（二）項(xiàng)目選定——1W燈珠的方案設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)1W燈珠項(xiàng)目的知識(shí)目標(biāo)與能力目標(biāo)，在確定了具體任務(wù)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過(guò)教師對(duì)燈珠相關(guān)典型設(shè)計(jì)方案的講解與指導(dǎo)，以及小組分析討論，集思廣益，從芯片選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熒光粉配置等方面入手，制定出1W燈珠的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。該過(guò)程通過(guò)教師指導(dǎo)、學(xué)生討論、資料的收集整理，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、溝通交流及方案設(shè)計(jì)能力。

（三）制作、交流與改進(jìn)

在大功率1W燈珠制作過(guò)程中，要求學(xué)生對(duì)照設(shè)計(jì)好的方案與工作流程，嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，經(jīng)擴(kuò)晶、固晶、焊線、點(diǎn)熒光粉、測(cè)試、點(diǎn)膠、蓋帽等工序，完成1W燈珠的封裝。然后經(jīng)外觀檢測(cè)、綜合性能測(cè)試、抽樣老化測(cè)試等，完成1W燈珠的性能指標(biāo)評(píng)價(jià)。通過(guò)小組之間的交流，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)搜索、請(qǐng)教別人、看書(shū)等途徑，實(shí)現(xiàn)1W燈珠的制作改進(jìn)。項(xiàng)目活動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，首先讓學(xué)生嘗試自己解決，以此加強(qiáng)自我學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，還可通過(guò)學(xué)生之間、師生之間的討論來(lái)進(jìn)行;老師可以利用上課時(shí)間，開(kāi)展“1W燈珠成品交流會(huì)”。要求每組寫出總結(jié)報(bào)告，制作PPT，并在1W燈珠成品交流會(huì)上講解演示。成果交流過(guò)程中邀請(qǐng)各組組長(zhǎng)作為“評(píng)分老師”對(duì)其他組的作品及演示過(guò)程進(jìn)行評(píng)分，教師也需要對(duì)各組的情況進(jìn)行評(píng)分，可根據(jù)設(shè)計(jì)的權(quán)重比例（推薦4∶6）計(jì)算平均值，得到該組的作品展示和項(xiàng)目答辯成績(jī)。

（四）評(píng)價(jià)

項(xiàng)目評(píng)價(jià)由平時(shí)過(guò)程考核、作品設(shè)計(jì)與制作過(guò)程、作品展示和項(xiàng)目答辯三部分組成，滿分100分，然后根據(jù)設(shè)計(jì)的權(quán)重比例（推薦2∶4∶4）計(jì)算得到。其中，平時(shí)過(guò)程考核根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況、項(xiàng)目參與度等給出平時(shí)過(guò)程考核成績(jī);作品設(shè)計(jì)與制作成績(jī)則是根據(jù)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案、制作過(guò)程規(guī)范程度等給出作品設(shè)計(jì)與制作過(guò)程成績(jī);作品展示和項(xiàng)目答辯成績(jī)則是由總結(jié)報(bào)告制作質(zhì)量、PPT與講解演示效果、小組與教師綜合評(píng)分給出。該評(píng)價(jià)方式吻合了項(xiàng)目化教學(xué)的特點(diǎn)，提高了學(xué)生參與項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)踐的積極性。

（五）歸檔

教師將學(xué)生大功率1W燈珠的方案設(shè)計(jì)書(shū)、制作的1W燈珠成品、匯報(bào)PPT、總結(jié)報(bào)告、過(guò)程照片、答辯記錄等回收歸檔。

六、結(jié)語(yǔ)

LED照明技術(shù)的項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)踐，以燈珠→COB→燈具項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施為主線，由淺入深、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，兼顧了LED照明技術(shù)的重要知識(shí)點(diǎn)。其實(shí)踐過(guò)程通過(guò)任務(wù)引入，經(jīng)小組分析討論、資料查閱、教師指導(dǎo)等得到設(shè)計(jì)方案，再經(jīng)實(shí)施改進(jìn)等過(guò)程完成項(xiàng)目任務(wù)。相比傳統(tǒng)課程教學(xué)，該項(xiàng)目化教學(xué)以學(xué)生為主體，以項(xiàng)目任務(wù)訓(xùn)練學(xué)生能力，更能符合新形勢(shì)下高等職業(yè)院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

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