光源照明專業(yè)情境教學(xué)法探討

冀月霞，曹加鋒，劉義

(安徽工業(yè)大學(xué) 數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

摘要：提高光源與照明專業(yè)教學(xué)效果，教師可通過(guò)系統(tǒng)的演示與實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)施情境展示、演示、問(wèn)題、討論、論證與實(shí)踐的教學(xué)方法。教師結(jié)合實(shí)際應(yīng)用引導(dǎo)學(xué)生探究，培養(yǎng)其能力。

關(guān)鍵詞：光源與照明專業(yè)；典型光源；照明系統(tǒng)；情境教學(xué)法

中圖分類號(hào)：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-9247(2015)03-0093-02

Abstract:To improve teaching effect of light source and lighting major, teachers can systemically demonstrate and practically experiment, and carry out teaching methods with situational shows, presentations, questions, discussions, demonstrations and practice. It can engage students in investigations and develop students’ abilities by practical application.

收稿日期：2014-11-18

基金項(xiàng)目：安徽工業(yè)大學(xué)校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目(2012jg23)；安徽高校省級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目(2013jyxm068)

作者簡(jiǎn)介：冀月霞(1984-)，女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，安徽工業(yè)大學(xué)數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院講師，博士。

A Discussion on Situational Teaching Method for Lighting Majors

JI Yue-xia, CAO Jia-feng, LIU Yi

(School of Mathematics and Physics, Anhui University of Technology, Ma’anshan 243002, Anhui, China)

Key words:light source and lighting major; typical light; source lighting; situational teaching method

照明的歷史亦是光源發(fā)展史?，F(xiàn)代照明中，各類光源及相關(guān)燈具的應(yīng)用非常廣泛，覆蓋范圍涉及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、國(guó)防、科學(xué)研究、商貿(mào)辦公、文化娛樂(lè)和日常生活等。更重要的是，照明在這些領(lǐng)域中占有重要地位。21世紀(jì)之前，人們主要以電光源產(chǎn)品照明為主，我國(guó)是全球最大的電光源產(chǎn)品的產(chǎn)銷(xiāo)國(guó)。隨著電光源技術(shù)的不斷革新，現(xiàn)代電光源產(chǎn)品的技術(shù)含量大大增加。而且，革命性的半導(dǎo)體照明技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展給人們帶來(lái)了更高光效、更高壽命、更節(jié)能環(huán)保的LED光源照明。LED照明在信號(hào)指示、顯示、背光源、便攜燈具、普通家居、投影光源及特殊照明等方面已大范圍應(yīng)用。世界各國(guó)政府將LED照明作為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)進(jìn)行支持發(fā)展，旨在2020年時(shí)將大部分的室內(nèi)外照明替換為L(zhǎng)ED照明?？梢?jiàn)，新型LED照明作為世界性的節(jié)能工程，具有巨大的市場(chǎng)潛力。所以，各國(guó)LED照明企業(yè)不斷涌現(xiàn)，對(duì)光源與照明專業(yè)的人才需求非常旺盛。尤其是LED照明產(chǎn)品技術(shù)更新?lián)Q代比較快，技術(shù)管理、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)等光源與照明專業(yè)技能成為行業(yè)生存與發(fā)展的迫切需要。我國(guó)政府非常重視半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，為了培養(yǎng)一大批光源與照明的專門(mén)人才，近年來(lái)教育部陸續(xù)批準(zhǔn)十幾所高校設(shè)立光源與照明專業(yè)。我校光源與照明專業(yè)是2012年設(shè)置并開(kāi)始招生，旨在培養(yǎng)光源與照明產(chǎn)業(yè)的工程型、技術(shù)型、學(xué)術(shù)型及技能型人才。[1]在教學(xué)中，我們采用情境教學(xué)法，并將典型光源與照明系統(tǒng)應(yīng)用于學(xué)生課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)，取得良好的教學(xué)效果。

一、情境教學(xué)法

情境教學(xué)法是隨著現(xiàn)代教育科學(xué)、心理學(xué)和思維科學(xué)的發(fā)展而產(chǎn)生的。是通過(guò)設(shè)定教學(xué)“情境”來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性的一種教學(xué)方法。[2]該教學(xué)方法所創(chuàng)設(shè)的情境要讓學(xué)生感到耳目一新、形象直觀、輕松愉快，使學(xué)生能面對(duì)“情境”做出認(rèn)知、選擇和判斷，掌握解決問(wèn)題的途徑和方法。從方法論來(lái)看，情境教學(xué)是利用反映論的原理，根據(jù)客觀存在對(duì)人們的主觀意識(shí)進(jìn)行作用的教學(xué)方式，其本質(zhì)特征是激發(fā)學(xué)生的情感，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，推動(dòng)學(xué)生認(rèn)知活動(dòng)的進(jìn)行與深入展開(kāi)。

情境教學(xué)法的具體應(yīng)用包括：情境論證教學(xué)法、情境問(wèn)題教學(xué)法、情境問(wèn)題討論法、情境參觀教學(xué)法及情境實(shí)踐教學(xué)法。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，有些情況會(huì)用到以上全部教學(xué)方法，有些教學(xué)情況則以幾種為主。

光源與照明專業(yè)在培養(yǎng)計(jì)劃的第3學(xué)期開(kāi)始安排專業(yè)課程，學(xué)生在最初接觸專業(yè)課時(shí)會(huì)學(xué)習(xí)白熾燈、鹵鎢燈、汞燈、熒光燈、高壓氣體放電燈、鈉燈、金鹵燈以及LED燈的發(fā)光原理與應(yīng)用、相關(guān)燈具的照明光學(xué)設(shè)計(jì)以及不同照明場(chǎng)所(室內(nèi)照明、景觀照明、道路照明、舞臺(tái)照明等)的照明燈具應(yīng)用與國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。為了能使本專業(yè)學(xué)生對(duì)以上教學(xué)內(nèi)容掌握、理解，使他們學(xué)習(xí)如何制備和利用光源、如何根據(jù)傳統(tǒng)光源的知識(shí)創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)新型光源與燈具，并且能在不同照明情境中正確選用和搭配光源，我校在光源與照明專業(yè)建設(shè)中投入大量精力、物力和財(cái)力，搭建了一套典型光源與照明系統(tǒng)，可以提供各種典型光源、智能家居照明、光纖照明、太陽(yáng)能光伏結(jié)合LED照明四個(gè)支系統(tǒng)的演示與實(shí)驗(yàn)操作，教師可基于以上幾個(gè)系統(tǒng)實(shí)施情境展示、演示、問(wèn)題、討論、論證與實(shí)踐的教學(xué)方法。

二、典型光源與照明系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用

(一)典型光源系統(tǒng)

對(duì)于光源與照明專業(yè)的學(xué)生接觸專業(yè)知識(shí)的第一件事即認(rèn)識(shí)各類光源。所以，我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)中組建了一套典型光源系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含多種典型光源：白熾燈、鹵鎢燈、汞燈、熒光燈、高壓氣體放電燈、高壓鈉燈、金鹵燈、氙氣燈、筒燈(PAR)燈、發(fā)光二極管(LED)燈以及光纖燈。采用演示與情境教學(xué)法可以讓學(xué)生直觀形象地掌握以上各種光源的結(jié)構(gòu)、發(fā)光原理、制備工藝、光電參數(shù)及其應(yīng)用場(chǎng)所。通過(guò)學(xué)生對(duì)各種光源的認(rèn)識(shí)，教師在講授時(shí)，通過(guò)從各種光源結(jié)構(gòu)、工藝和光電參數(shù)等不同知識(shí)點(diǎn)設(shè)問(wèn)，使學(xué)生產(chǎn)生問(wèn)題和興趣，互相探討，各抒己見(jiàn)，然后教師再加以講解，從而使學(xué)生對(duì)各種光源性質(zhì)的專業(yè)認(rèn)識(shí)加強(qiáng)。講解的同時(shí)對(duì)各種光源進(jìn)行相應(yīng)地演示及學(xué)生自己動(dòng)手操作。課堂講授、演示與學(xué)生主動(dòng)操作，使課堂波瀾起伏，更加具有吸引力。

(二)智能家居照明系統(tǒng)展示箱

智能家居是未來(lái)便捷生活的趨勢(shì)，它是利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線電技術(shù)，將與居家生活有關(guān)的各種設(shè)備有機(jī)地結(jié)合在一起，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的綜合管理，讓居家生活更輕松。智能家居照明系統(tǒng)是一套控制系統(tǒng)，按照狹義的理解應(yīng)不包括光源、燈具、電線等照明設(shè)備，而是調(diào)光模塊、開(kāi)關(guān)模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、編程插口、時(shí)鐘管理器等用于控制和管理的設(shè)備。家居照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境變化、客觀要求、用戶預(yù)定需求等條件而自動(dòng)采集照明系統(tǒng)中的各種信息，并對(duì)所采集的信息進(jìn)行相應(yīng)的邏輯分析、推理、判斷，并對(duì)分析結(jié)果按要求的形式存儲(chǔ)、顯示、傳輸，進(jìn)行相應(yīng)的工作狀態(tài)信息反饋控制，以達(dá)到預(yù)期的控制效果。課程設(shè)計(jì)所建設(shè)的智能家居照明系統(tǒng)包含三類設(shè)備：套房照明系統(tǒng)演示箱、無(wú)線遙控照明系統(tǒng)演示箱與別墅照明系統(tǒng)演示箱。該系統(tǒng)可以讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)智能家居照明系統(tǒng)中的調(diào)光模塊、開(kāi)關(guān)模塊、控制面板及智能傳感器等控制和管理設(shè)備。與此同時(shí)，教師對(duì)以上設(shè)備的實(shí)施原理與相關(guān)控制操作講解，使學(xué)生更好地理解智能家居照明系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)未來(lái)照明技術(shù)的渴望情感，使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)專業(yè)知識(shí)深入探索的動(dòng)力。

(三)光纖照明系統(tǒng)

光纖照明系統(tǒng)是由光源、反光鏡、濾色片及光纖組成。當(dāng)光源通過(guò)反光鏡后，形成一束近似平行光。由于濾色片的作用，又將該光束變成彩色光。當(dāng)光束進(jìn)入光纖后，彩色光就隨著光纖的路徑送到預(yù)定的地方。光纖照明可以創(chuàng)造出許多絢爛多彩的效果，如流星雨、星空風(fēng)瀑、流水瀑布、光纖幕墻、垂簾、三維立體鏡畫(huà)等。所以，光纖照明技術(shù)已廣泛應(yīng)用于酒店、酒吧、KTV、家庭等環(huán)境的裝飾照明。由于光纖燈不漏電、沒(méi)有火花以及發(fā)熱少等特點(diǎn)，在水中裝飾照明、文物照明以及油庫(kù)照明中也廣泛使用。該系統(tǒng)具備的光纖照明系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀可讓學(xué)生了解端面發(fā)光光纖、流星光纖、通體發(fā)光光纖的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)光源與光纖的耦合、光纖端面的處理、各種常見(jiàn)的光纖燈的設(shè)計(jì)等知識(shí)以及光纖照明工程施工的相關(guān)注意事項(xiàng)。教學(xué)過(guò)程為學(xué)生先觀察、教師講解、學(xué)生動(dòng)手操作、教師講解及互相討論。這樣的教學(xué)方法屬于多種教學(xué)法的組合，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與積極性，體現(xiàn)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用性。

(四)太陽(yáng)能光伏與LED照明結(jié)合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電將光能轉(zhuǎn)化為直流電能。太陽(yáng)能電池元件可以通過(guò)串并聯(lián)的方式組合得到實(shí)際需要的電壓，LED照明激發(fā)源是直流電。所以，將太陽(yáng)能光伏發(fā)電與LED照明產(chǎn)品結(jié)合使用可以減去電源驅(qū)動(dòng)，不僅節(jié)約成本，省去繁雜的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，大大提高整個(gè)照明系統(tǒng)的效率，更重要的是可以將取之不盡、用之不竭的太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED照明的光能。[3]這種照明系統(tǒng)安全無(wú)污染，是理想的半導(dǎo)體照明系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)施的主要教學(xué)方式以學(xué)生動(dòng)手為主、教師講解為輔。通過(guò)讓學(xué)生進(jìn)行太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能電池光電系統(tǒng)直接負(fù)載實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能電池基本特性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能電池光電控制以及與LED照明產(chǎn)品連接和發(fā)光控制等系列實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐培訓(xùn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。然后通過(guò)教師對(duì)相關(guān)原理與操作知識(shí)的講解，使學(xué)生在自己動(dòng)手中產(chǎn)生的疑問(wèn)得到解答，從而獲得學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)與操作的教學(xué)效果。

三、結(jié)語(yǔ)

為了獲得高效的教學(xué)效果，我們采用情境展示、演示、問(wèn)題、討論、論證與實(shí)踐的教學(xué)方法應(yīng)用于光源與照明專業(yè)的課程教學(xué)。該教學(xué)方法運(yùn)用的主要目的是使學(xué)生學(xué)習(xí)更直觀、更容易置身實(shí)際環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的情感動(dòng)機(jī)與好奇心，直觀地展現(xiàn)專業(yè)相關(guān)元件與設(shè)備，使學(xué)生更容易接受和理解所學(xué)專業(yè)知識(shí)。專業(yè)課程設(shè)計(jì)所搭建的幾種教學(xué)系統(tǒng)與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密，教師結(jié)合實(shí)際應(yīng)用引導(dǎo)與解答專業(yè)問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲，讓學(xué)生體驗(yàn)到學(xué)以致用的成就感，大大提高教學(xué)效果。教師在講解過(guò)程中也滲透了許多分析和解決問(wèn)題的方法，比如怎樣分析現(xiàn)象、怎樣收集材料、去粗取精、由此及彼、由表及里，對(duì)學(xué)生發(fā)展智力、鞏固知識(shí)、培養(yǎng)觀察能力、思維能力、論辯能力及解決問(wèn)題的能力具有獨(dú)特作用。

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(責(zé)任編輯文雙全)