LED照明技术的项目化教学研究

梁桃华　孟奕峰　周江　谢菁　杨仕清　邱俊杰

[摘要]从高职院校的LED照明技术课程项目化教学实践出发，以1瓦灯珠封装项目、COB光源制作项目、平板灯的应用项目为主线，开展LED照明技术的项目化教学研究。项目由浅入深，从简单到复杂，通过项目实践培养学生动手能力、学习能力、团队合作能力，适应了新形势下高等职业院校的人才培养需要。

[关键词]项目化教学;LED照明技术;高职教育

[中图分类号]TB858                 [文献标志码]  A                       [文章编号]  2096-0603（2018）36-0041-03

一、引言

发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是以半导体管芯作为发光材料的电致发光器件。近年来，随着LED制造工艺的不断进步和新材料的不断开发应用，大功率白光LED、高亮度LED、超高亮度LED、有机LED（OLED）、全彩LED等均得到突破性发展，成为人类历史上继爱迪生发明白炽灯后又一重大发明。由于其具有高亮度、长寿命、响应快、低损耗、污染小等诸多优点，广泛应用于LED照明、平板显示、光通信等诸多领域[1-4]。其中，LED照明亦称为半导体照明或固态照明。作为我国七大战略性新兴产业，半导体照明具有学科跨度大、技术与应用更新快的特点，被誉为21世纪节能环保型绿色照明。因此，LED照明技术课程是一门理论联系实践、应用性很强的课程，也是职业院校的光电技术应用专业的核心课程之一。一方面，若采用传统的学科式教学，由于偏重学科的系统和完整，侧重理论教学，存在重逻辑思维轻实践的特点;另一方面，高职学生普遍存在理论学习能力较弱，逻辑思维较差等特点;故此类课程若采用学科式教学在高职院校中会存在学生接受不好、教学效果不佳等诸多问题[5-7]。因此，探索研究LED照明技术课程在高职院校的项目化教学显得格外重要。

二、课程定位

LED照明技术课程为光电技术应用专业中的一门专业核心课程，主要包含LED的发光原理、结构与封装、灯具设计、灯具组装、电源驱动等知识模块，为LED应用于节能照明领域的理实一体化课程。其前期课程包括半导体器件物理、光电器件制造与工艺等，后续课程有LED驱动与智能控制。本课程可作为光电、光伏、应电等电子类专业的核心专业课程，也可作为电子类相关专业从事节能照明、灯光装饰等领域的拓展课程。

三、课程目标

通过了解LED的发光原理、芯片选型、封装材料及基本工艺、CIE图等具体知识;掌握灯珠→COB→灯具的结构设计，COB芯片排布、工作原理、驱动、散热设计、灯具外观设计等技术特点;能熟练使用焊线机、点胶机、烤箱、脱粒机、压边机等机器;掌握LED电、光、色、热性能测试，老化测试，能熟练运用各测试工具。通过项目化教学实践培养学生查阅整理资料及自主学习的能力;培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力;培养学生的团队意识和创新精神。

四、知识与能力目标

本课程以学生小组形式制定实施项目方案，通过小组分析讨论，找出关键性问题，制定解决方案，从而强化学生自主学习能力。课程以灯珠→COB→灯具项目实施为主线，由浅入深，从简单到复杂，几乎涵盖了LED照明技术的所有知识点。项目实施初期，主要是进行简单的练习，重在掌握LED的基础知识及设备的基本操作技能。逐步过渡到COB光源，掌握COB的结构设计、散热设计、荧光粉调制等更深层次知识学习及技能的掌握。最后，通过平板灯项目的设计与实施，实现灯具的电源驱动学习、结构设计、散热设计、功率匹配、节能指标等知识的学习与应用。通过项目化实施“做中学”，组织学生真实地参与项目设计、履行和管理全过程，在项目实施过程中完成教学任务，培养学生的实践能力、分析能力及合作能力等，突破了传统的“以课堂为中心、以教师为中心、以教材为中心”教学模式，强调实用技能，知识创新，有效建立了课堂与社会生活的联系，充分展示了现代职业教育“以能力为本”的价值方向。其具体知识目标与能力目标如下表所示。

五、项目化教学实施过程

本课程的项目化教学以制作1W灯珠、COB光源、平板灯具为任务，通过组织学生真实地参加项目设计、履行和管理的全过程，在项目实施过程中完成教学任务，培养学生的实践能力、分析能力及其他关键能力，如合作能力。如下图所示，以大功率1W灯珠的设计、封装应用为例，给出了其项目化教学具体操作流程。

上图给出了“大功率1W灯珠的设计与封装”项目化教学的实施流程。通过情景模拟客户需求及课程分析给出产品技术规格书，确定任务目标，然后经学习讨论拟定大功率1W灯珠的设计与封装的实施方案，再分组实施1W灯珠封裝流程，最后经成果展示和总结答辩，完成项目教学的设计实施评价全过程。具体过程如下。

（一）提出LED照明技术项目要求

在项目化教学实践中，根据学生情况进行分组，确定组长人选，并要求组长带领小组成员先了解LED灯珠的结构与发光原理、三基色原理、CIE图识别、LED芯片的检验与识别等基础知识。然后通过情景模拟客户需求及课程分析，分组提出LED照明技术项目要求，经小组讨论、归纳整理、总结来确定项目具体任务目标。通过该阶段实践，学生熟悉了LED相关基础知识，小组成员集思广益提高了LED认知水平，有效促进了学生之间的交流，培养了团队沟通协作能力。

（二）项目选定——1W灯珠的方案设计

为了实现1W灯珠项目的知识目标与能力目标，在确定了具体任务目标的基础上，通过教师对灯珠相关典型设计方案的讲解与指导，以及小组分析讨论，集思广益，从芯片选型、结构设计、荧光粉配置等方面入手，制定出1W灯珠的详细设计方案。该过程通过教师指导、学生讨论、资料的收集整理，提高了学生自主学习、沟通交流及方案设计能力。

（三）制作、交流与改进

在大功率1W灯珠制作过程中，要求学生对照设计好的方案与工作流程，严格按照作业指导书，经扩晶、固晶、焊线、点荧光粉、测试、点胶、盖帽等工序，完成1W灯珠的封装。然后经外观检测、综合性能测试、抽样老化测试等，完成1W灯珠的性能指标评价。通过小组之间的交流，结合网络搜索、请教别人、看书等途径，实现1W灯珠的制作改进。项目活动过程中出现问题，首先让学生尝试自己解决，以此加强自我学习能力培养，还可通过学生之间、师生之间的讨论来进行;老师可以利用上课时间，开展“1W灯珠成品交流会”。要求每组写出总结报告，制作PPT，并在1W灯珠成品交流会上讲解演示。成果交流过程中邀请各组组长作为“评分老师”对其他组的作品及演示过程进行评分，教师也需要对各组的情况进行评分，可根据设计的权重比例（推荐4∶6）计算平均值，得到该组的作品展示和项目答辩成绩。

（四）评价

项目评价由平时过程考核、作品设计与制作过程、作品展示和项目答辩三部分组成，满分100分，然后根据设计的权重比例（推荐2∶4∶4）计算得到。其中，平时过程考核根据学生的学习态度、出勤情况、项目参与度等给出平时过程考核成绩;作品设计与制作成绩则是根据项目的设计方案、制作过程规范程度等给出作品设计与制作过程成绩;作品展示和项目答辩成绩则是由总结报告制作质量、PPT与讲解演示效果、小组与教师综合评分给出。该评价方式吻合了项目化教学的特点，提高了学生参与项目化教学实践的积极性。

（五）归档

教师将学生大功率1W灯珠的方案设计书、制作的1W灯珠成品、汇报PPT、总结报告、过程照片、答辩记录等回收归档。

六、结语

LED照明技术的项目化教学实践，以灯珠→COB→灯具项目教学实施为主线，由浅入深、从简单到复杂，兼顾了LED照明技术的重要知识点。其实践过程通过任务引入，经小组分析讨论、资料查阅、教师指导等得到设计方案，再经实施改进等过程完成项目任务。相比传统课程教学，该项目化教学以学生为主体，以项目任务训练学生能力，更能符合新形势下高等职业院校的人才培养目标。

参考文献：

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