LED照明技術的項目化教學研究

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照明技術課程項目化教學實踐出發(fā)，以1瓦燈珠封裝項目、COB光源制作項目、平板燈的應用項目為主線，開展LED照明技術的項目化教學研究。項目由淺入深，從簡單到復雜，通過項目實踐培養(yǎng)學生動手能力、學習能力、團隊合作能力，適應了新形勢下高等職業(yè)院校的人才培養(yǎng)需要。

[關鍵詞]項目化教學;LED照明技術;高職教育

[中圖分類號]TB858????? ?? ??????? [文獻標志碼]? A???????? ????????????? [文章編號]? 2096-0603（2018）36-0041-03

一、引言

發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）是以半導體管芯作為發(fā)光材料的電致發(fā)光器件。近年來，隨著LED制造工藝的不斷進步和新材料的不斷開發(fā)應用，大功率白光LED、高亮度LED、超高亮度LED、有機LED（OLED）、全彩LED等均得到突破性發(fā)展，成為人類歷史上繼愛迪生發(fā)明白熾燈后又一重大發(fā)明。由于其具有高亮度、長壽命、響應快、低損耗、污染小等諸多優(yōu)點，廣泛應用于LED照明、平板顯示、光通信等諸多領域[1-4]。其中，LED照明亦稱為半導體照明或固態(tài)照明。作為我國七大戰(zhàn)略性新興產業(yè)，半導體照明具有學科跨度大、技術與應用更新快的特點，被譽為21世紀節(jié)能環(huán)保型綠色照明。因此，LED照明技術課程是一門理論聯(lián)系實踐、應用性很強的課程，也是職業(yè)院校的光電技術應用專業(yè)的核心課程之一。一方面，若采用傳統(tǒng)的學科式教學，由于偏重學科的系統(tǒng)和完整，側重理論教學，存在重邏輯思維輕實踐的特點;另一方面，高職學生普遍存在理論學習能力較弱，邏輯思維較差等特點;故此類課程若采用學科式教學在高職院校中會存在學生接受不好、教學效果不佳等諸多問題[5-7]。因此，探索研究LED照明技術課程在高職院校的項目化教學顯得格外重要。

二、課程定位

LED照明技術課程為光電技術應用專業(yè)中的一門專業(yè)核心課程，主要包含LED的發(fā)光原理、結構與封裝、燈具設計、燈具組裝、電源驅動等知識模塊，為LED應用于節(jié)能照明領域的理實一體化課程。其前期課程包括半導體器件物理、光電器件制造與工藝等，后續(xù)課程有LED驅動與智能控制。本課程可作為光電、光伏、應電等電子類專業(yè)的核心專業(yè)課程，也可作為電子類相關專業(yè)從事節(jié)能照明、燈光裝飾等領域的拓展課程。

三、課程目標

通過了解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;掌握燈珠→COB→燈具的結構設計，COB芯片排布、工作原理、驅動、散熱設計、燈具外觀設計等技術特點;能熟練使用焊線機、點膠機、烤箱、脫粒機、壓邊機等機器;掌握LED電、光、色、熱性能測試，老化測試，能熟練運用各測試工具。通過項目化教學實踐培養(yǎng)學生查閱整理資料及自主學習的能力;培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力;培養(yǎng)學生的團隊意識和創(chuàng)新精神。

四、知識與能力目標

本課程以學生小組形式制定實施項目方案，通過小組分析討論，找出關鍵性問題，制定解決方案，從而強化學生自主學習能力。課程以燈珠→COB→燈具項目實施為主線，由淺入深，從簡單到復雜，幾乎涵蓋了LED照明技術的所有知識點。項目實施初期，主要是進行簡單的練習，重在掌握LED的基礎知識及設備的基本操作技能。逐步過渡到COB光源，掌握COB的結構設計、散熱設計、熒光粉調制等更深層次知識學習及技能的掌握。最后，通過平板燈項目的設計與實施，實現(xiàn)燈具的電源驅動學習、結構設計、散熱設計、功率匹配、節(jié)能指標等知識的學習與應用。通過項目化實施“做中學”，組織學生真實地參與項目設計、履行和管理全過程，在項目實施過程中完成教學任務，培養(yǎng)學生的實踐能力、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”教學模式，強調實用技能，知識創(chuàng)新，有效建立了課堂與社會生活的聯(lián)系，充分展示了現(xiàn)代職業(yè)教育“以能力為本”的價值方向。其具體知識目標與能力目標如下表所示。

五、項目化教學實施過程

本課程的項目化教學以制作1W燈珠、COB光源、平板燈具為任務，通過組織學生真實地參加項目設計、履行和管理的全過程，在項目實施過程中完成教學任務，培養(yǎng)學生的實踐能力、分析能力及其他關鍵能力，如合作能力。如下圖所示，以大功率1W燈珠的設計、封裝應用為例，給出了其項目化教學具體操作流程。

上圖給出了“大功率1W燈珠的設計與封裝”項目化教學的實施流程。通過情景模擬客戶需求及課程分析給出產品技術規(guī)格書，確定任務目標，然后經(jīng)學習討論擬定大功率1W燈珠的設計與封裝的實施方案，再分組實施1W燈珠封裝流程，最后經(jīng)成果展示和總結答辯，完成項目教學的設計實施評價全過程。具體過程如下。

（一）提出LED照明技術項目要求

在項目化教學實踐中，根據(jù)學生情況進行分組，確定組長人選，并要求組長帶領小組成員先了解LED燈珠的結構與發(fā)光原理、三基色原理、CIE圖識別、LED芯片的檢驗與識別等基礎知識。然后通過情景模擬客戶需求及課程分析，分組提出LED照明技術項目要求，經(jīng)小組討論、歸納整理、總結來確定項目具體任務目標。通過該階段實踐，學生熟悉了LED相關基礎知識，小組成員集思廣益提高了LED認知水平，有效促進了學生之間的交流，培養(yǎng)了團隊溝通協(xié)作能力。

（二）項目選定——1W燈珠的方案設計

為了實現(xiàn)1W燈珠項目的知識目標與能力目標，在確定了具體任務目標的基礎上，通過教師對燈珠相關典型設計方案的講解與指導，以及小組分析討論，集思廣益，從芯片選型、結構設計、熒光粉配置等方面入手，制定出1W燈珠的詳細設計方案。該過程通過教師指導、學生討論、資料的收集整理，提高了學生自主學習、溝通交流及方案設計能力。

（三）制作、交流與改進

在大功率1W燈珠制作過程中，要求學生對照設計好的方案與工作流程，嚴格按照作業(yè)指導書，經(jīng)擴晶、固晶、焊線、點熒光粉、測試、點膠、蓋帽等工序，完成1W燈珠的封裝。然后經(jīng)外觀檢測、綜合性能測試、抽樣老化測試等，完成1W燈珠的性能指標評價。通過小組之間的交流，結合網(wǎng)絡搜索、請教別人、看書等途徑，實現(xiàn)1W燈珠的制作改進。項目活動過程中出現(xiàn)問題，首先讓學生嘗試自己解決，以此加強自我學習能力培養(yǎng)，還可通過學生之間、師生之間的討論來進行;老師可以利用上課時間，開展“1W燈珠成品交流會”。要求每組寫出總結報告，制作PPT，并在1W燈珠成品交流會上講解演示。成果交流過程中邀請各組組長作為“評分老師”對其他組的作品及演示過程進行評分，教師也需要對各組的情況進行評分，可根據(jù)設計的權重比例（推薦4∶6）計算平均值，得到該組的作品展示和項目答辯成績。

（四）評價

項目評價由平時過程考核、作品設計與制作過程、作品展示和項目答辯三部分組成，滿分100分，然后根據(jù)設計的權重比例（推薦2∶4∶4）計算得到。其中，平時過程考核根據(jù)學生的學習態(tài)度、出勤情況、項目參與度等給出平時過程考核成績;作品設計與制作成績則是根據(jù)項目的設計方案、制作過程規(guī)范程度等給出作品設計與制作過程成績;作品展示和項目答辯成績則是由總結報告制作質量、PPT與講解演示效果、小組與教師綜合評分給出。該評價方式吻合了項目化教學的特點，提高了學生參與項目化教學實踐的積極性。

（五）歸檔

教師將學生大功率1W燈珠的方案設計書、制作的1W燈珠成品、匯報PPT、總結報告、過程照片、答辯記錄等回收歸檔。

六、結語

LED照明技術的項目化教學實踐，以燈珠→COB→燈具項目教學實施為主線，由淺入深、從簡單到復雜，兼顧了LED照明技術的重要知識點。其實踐過程通過任務引入，經(jīng)小組分析討論、資料查閱、教師指導等得到設計方案，再經(jīng)實施改進等過程完成項目任務。相比傳統(tǒng)課程教學，該項目化教學以學生為主體，以項目任務訓練學生能力，更能符合新形勢下高等職業(yè)院校的人才培養(yǎng)目標。

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