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,從簡單到復(fù)雜,通過項(xiàng)目實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生動手能力、學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力,適應(yīng)了新形勢下高等職業(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]TB858????? ?? ??????? [文獻(xiàn)標(biāo)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(dǎo)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(jìn)步和新材料的不斷開發(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(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)在高職院校中會存在學(xué)生接受不好、教學(xué)效果不佳等諸多問題[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)動等知識模塊,為LED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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),COB芯片排布、工作原理、驅(qū)動、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、熱性能測試,老化測試,能熟練運(yùn)用各測試工具。通過項(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)問題、分析問題和解決問題的能力;培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識和創(chuàng)新精神。
四、知識與能力目標(biāo)
本課程以學(xué)生小組形式制定實(shí)施項(xiàng)目方案,通過小組分析討論,找出關(guān)鍵性問題,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,從簡單到復(fù)雜,幾乎涵蓋了LED照明技術(shù)的所有知識點(diǎn)。項(xiàng)目實(shí)施初期,主要是進(jìn)行簡單的練習(xí),重在掌握LED的基礎(chǔ)知識及設(shè)備的基本操作技能。逐步過渡到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)制等更深層次知識學(xué)習(xí)及技能的掌握。最后,通過平板燈項(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)等知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。通過項(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)、履行和管理全過程,在項(xiàng)目實(shí)施過程中完成教學(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(jià)值方向。其具體知識目標(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)、履行和管理的全過程,在項(xiàng)目實(shí)施過程中完成教學(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,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)施評價(jià)全過程。具體過程如下。
(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,確定組長人選,并要求組長帶領(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圖識別、LED芯片的檢驗(yàn)與識別等基礎(chǔ)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(shù)項(xiàng)目要求,經(jīng)小組討論、歸納整理、總結(jié)來確定項(xiàng)目具體任務(wù)目標(biāo)。通過該階段實(shí)踐,學(xué)生熟悉了LED相關(guān)基礎(chǔ)知識,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,通過教師對燈珠相關(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。該過程通過教師指導(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燈珠制作過程中,要求學(xué)生對照設(shè)計(jì)好的方案與工作流程,嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書,經(jīng)擴(kuò)晶、固晶、焊線、點(diǎn)熒光粉、測試、點(diǎn)膠、蓋帽等工序,完成1W燈珠的封裝。然后經(jīng)外觀檢測、綜合性能測試、抽樣老化測試等,完成1W燈珠的性能指標(biāo)評價(jià)。通過小組之間的交流,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)搜索、請教別人、看書等途徑,實(shí)現(xiàn)1W燈珠的制作改進(jìn)。項(xiàng)目活動過程中出現(xiàn)問題,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),還可通過學(xué)生之間、師生之間的討論來進(jìn)行;老師可以利用上課時(shí)間,開展“1W燈珠成品交流會”。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(jìn)行評分,教師也需要對各組的情況進(jìn)行評分,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。
(四)評價(jià)
項(xiàng)目評價(jià)由平時(shí)過程考核、作品設(shè)計(jì)與制作過程、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)過程考核成績;作品設(shè)計(jì)與制作成績則是根據(jù)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案、制作過程規(guī)范程度等給出作品設(shè)計(jì)與制作過程成績;作品展示和項(xiàng)目答辯成績則是由總結(jié)報(bào)告制作質(zhì)量、PPT與講解演示效果、小組與教師綜合評分給出。該評價(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、制作的1W燈珠成品、匯報(bào)PPT、總結(jié)報(bào)告、過程照片、答辯記錄等回收歸檔。
六、結(jié)語
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、從簡單到復(fù)雜,兼顧了LED照明技術(shù)的重要知識點(diǎn)。其實(shí)踐過程通過任務(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,更能符合新形勢下高等職業(yè)院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)。
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