光源照明專業情境教學法探討范文

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照明的歷史亦是光源發展史。現代照明中，各類光源及相關燈具的應用非常廣泛，覆蓋范圍涉及工農業生產、交通運輸、醫療衛生、國防、科學研究、商貿辦公、文化娛樂和日常生活等。更重要的是，照明在這些領域中占有重要地位。21世紀之前，人們主要以電光源產品照明為主，我國是全球最大的電光源產品的產銷國。隨著電光源技術的不斷革新，現代電光源產品的技術含量大大增加。而且，革命性的半導體照明技術的產生與發展給人們帶來了更高光效、更高壽命、更節能環保的LED光源照明。LED照明在信號指示、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用。世界各國政府將LED照明作為戰略性產業進行支持發展，旨在2020年時將大部分的室內外照明替換為LED照明。可見，新型LED照明作為世界性的節能工程，具有巨大的市場潛力。所以，各國LED照明企業不斷涌現，對光源與照明專業的人才需求非常旺盛。尤其是LED照明產品技術更新換代比較快，技術管理、技術創新、產品研發及產品營銷等光源與照明專業技能成為行業生存與發展的迫切需要。我國政府非常重視半導體行業的發展，為了培養一大批光源與照明的專門人才，近年來教育部陸續批準十幾所高校設立光源與照明專業。我校光源與照明專業是2012年設置并開始招生，旨在培養光源與照明產業的工程型、技術型、學術型及技能型人才。［1］在教學中，我們采用情境教學法，并將典型光源與照明系統應用于學生課程設計、實訓教學，取得良好的教學效果。

一、情境教學法

情境教學法是隨著現代教育科學、心理學和思維科學的發展而產生的。是通過設定教學“情境”來激發學生學習的內在動力，發揮學生的主體作用，調動學生學習的積極性、主動性和創造性的一種教學方法。［2］該教學方法所創設的情境要讓學生感到耳目一新、形象直觀、輕松愉快，使學生能面對“情境”做出認知、選擇和判斷，掌握解決問題的途徑和方法。從方法論來看，情境教學是利用反映論的原理，根據客觀存在對人們的主觀意識進行作用的教學方式，其本質特征是激發學生的情感，調動學生學習的積極性、主動性，推動學生認知活動的進行與深入展開。情境教學法的具體應用包括：情境論證教學法、情境問題教學法、情境問題討論法、情境參觀教學法及情境實踐教學法。在實際教學過程中，有些情況會用到以上全部教學方法，有些教學情況則以幾種為主。光源與照明專業在培養計劃的第3學期開始安排專業課程，學生在最初接觸專業課時會學習白熾燈、鹵鎢燈、汞燈、熒光燈、高壓氣體放電燈、鈉燈、金鹵燈以及LED燈的發光原理與應用、相關燈具的照明光學設計以及不同照明場所（室內照明、景觀照明、道路照明、舞臺照明等）的照明燈具應用與國內外標準參數。為了能使本專業學生對以上教學內容掌握、理解，使他們學習如何制備和利用光源、如何根據傳統光源的知識創新性地開發新型光源與燈具，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建設中投入大量精力、物力和財力，搭建了一套典型光源與照明系統，可以提供各種典型光源、智能家居照明、光纖照明、太陽能光伏結合LED照明四個支系統的演示與實驗操作，教師可基于以上幾個系統實施情境展示、演示、問題、討論、論證與實踐的教學方法。

二、典型光源與照明系統在教學中的應用

（一）典型光源系統對于光源與照明專業的學生接觸專業知識的第一件事即認識各類光源。所以，我們在課程設計中組建了一套典型光源系統。該系統包含多種典型光源：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、發光二極管（LED）燈以及光纖燈。采用演示與情境教學法可以讓學生直觀形象地掌握以上各種光源的結構、發光原理、制備工藝、光電參數及其應用場所。通過學生對各種光源的認識，教師在講授時，通過從各種光源結構、工藝和光電參數等不同知識點設問，使學生產生問題和興趣，互相探討，各抒己見，然后教師再加以講解，從而使學生對各種光源性質的專業認識加強。講解的同時對各種光源進行相應地演示及學生自己動手操作。課堂講授、演示與學生主動操作，使課堂波瀾起伏，更加具有吸引力。

（二）智能家居照明系統展示箱智能家居是未來便捷生活的趨勢，它是利用先進的網絡通訊技術、電力自動化技術、計算機技術、無線電技術，將與居家生活有關的各種設備有機地結合在一起，通過網絡化的綜合管理，讓居家生活更輕松。智能家居照明系統是一套控制系統，按照狹義的理解應不包括光源、燈具、電線等照明設備，而是調光模塊、開關模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、編程插口、時鐘管理器等用于控制和管理的設備。家居照明控制系統可以根據環境變化、客觀要求、用戶預定需求等條件而自動采集照明系統中的各種信息，并對所采集的信息進行相應的邏輯分析、推理、判斷，并對分析結果按要求的形式存儲、顯示、傳輸，進行相應的工作狀態信息反饋控制，以達到預期的控制效果。課程設計所建設的智能家居照明系統包含三類設備：套房照明系統演示箱、無線遙控照明系統演示箱與別墅照明系統演示箱。該系統可以讓學生直觀地認識智能家居照明系統中的調光模塊、開關模塊、控制面板及智能傳感器等控制和管理設備。與此同時，教師對以上設備的實施原理與相關控制操作講解，使學生更好地理解智能家居照明系統，培養學生對未來照明技術的渴望情感，使學生產生對專業知識深入探索的動力。

（三）光纖照明系統光纖照明系統是由光源、反光鏡、濾色片及光纖組成。當光源通過反光鏡后，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。當光束進入光纖后，彩色光就隨著光纖的路徑送到預定的地方。光纖照明可以創造出許多絢爛多彩的效果，如流星雨、星空風瀑、流水瀑布、光纖幕墻、垂簾、三維立體鏡畫等。所以，光纖照明技術已廣泛應用于酒店、酒吧、KTV、家庭等環境的裝飾照明。由于光纖燈不漏電、沒有火花以及發熱少等特點，在水中裝飾照明、文物照明以及油庫照明中也廣泛使用。該系統具備的光纖照明系統實驗儀可讓學生了解端面發光光纖、流星光纖、通體發光光纖的特點，學習光源與光纖的耦合、光纖端面的處理、各種常見的光纖燈的設計等知識以及光纖照明工程施工的相關注意事項。教學過程為學生先觀察、教師講解、學生動手操作、教師講解及互相討論。這樣的教學方法屬于多種教學法的組合，增加學生的學習主動性與積極性，體現所學知識的應用性。

（四）太陽能光伏與LED照明結合實訓系統太陽能光伏發電將光能轉化為直流電能。太陽能電池元件可以通過串并聯的方式組合得到實際需要的電壓，LED照明激發源是直流電。所以，將太陽能光伏發電與LED照明產品結合使用可以減去電源驅動，不僅節約成本，省去繁雜的轉換環節，大大提高整個照明系統的效率，更重要的是可以將取之不盡、用之不竭的太陽光能直接轉換為LED照明的光能。［3］這種照明系統安全無污染，是理想的半導體照明系統。該系統可實施的主要教學方式以學生動手為主、教師講解為輔。通過讓學生進行太陽能電池光電轉換實驗、太陽能電池光電系統直接負載實驗、太陽能電池基本特性檢測實驗、太陽能電池光電控制以及與LED照明產品連接和發光控制等系列實驗的實踐培訓，激發學生的學習興趣，鍛煉學生的動手能力。然后通過教師對相關原理與操作知識的講解，使學生在自己動手中產生的疑問得到解答，從而獲得學生主動學習與操作的教學效果。

三、結語

為了獲得高效的教學效果，我們采用情境展示、演示、問題、討論、論證與實踐的教學方法應用于光源與照明專業的課程教學。該教學方法運用的主要目的是使學生學習更直觀、更容易置身實際環境，激發學生學習的情感動機與好奇心，直觀地展現專業相關元件與設備，使學生更容易接受和理解所學專業知識。專業課程設計所搭建的幾種教學系統與實際應用聯系緊密，教師結合實際應用引導與解答專業問題，增強學生的求知欲，讓學生體驗到學以致用的成就感，大大提高教學效果。教師在講解過程中也滲透了許多分析和解決問題的方法，比如怎樣分析現象、怎樣收集材料、去粗取精、由此及彼、由表及里，對學生發展智力、鞏固知識、培養觀察能力、思維能力、論辯能力及解決問題的能力具有獨特作用。

作者：冀月霞 曹加鋒 劉義 單位：安徽工業大學 數理科學與工程學院