光源照明专业情境教学法探讨

光源照明专业情境教学法探讨

冀月霞，曹加锋，刘义

(安徽工业大学 数理科学与工程学院，安徽 马鞍山 243002)

摘要：提高光源与照明专业教学效果，教师可通过系统的演示与实验操作，实施情境展示、演示、问题、讨论、论证与实践的教学方法。教师结合实际应用引导学生探究，培养其能力。

关键词：光源与照明专业；典型光源；照明系统；情境教学法

中图分类号：G642.0

文献标识码：A

文章编号：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

基金项目：安徽工业大学校级教学研究项目(2012jg23)；安徽高校省级教学研究项目(2013jyxm068)

作者简介：冀月霞(1984-)，女，内蒙古呼和浩特人，安徽工业大学数理科学与工程学院讲师，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

照明的历史亦是光源发展史。现代照明中，各类光源及相关灯具的应用非常广泛，覆盖范围涉及工农业生产、交通运输、医疗卫生、国防、科学研究、商贸办公、文化娱乐和日常生活等。更重要的是，照明在这些领域中占有重要地位。21世纪之前，人们主要以电光源产品照明为主，我国是全球最大的电光源产品的产销国。随着电光源技术的不断革新，现代电光源产品的技术含量大大增加。而且，革命性的半导体照明技术的产生与发展给人们带来了更高光效、更高寿命、更节能环保的LED光源照明。LED照明在信号指示、显示、背光源、便携灯具、普通家居、投影光源及特殊照明等方面已大范围应用。世界各国政府将LED照明作为战略性产业进行支持发展，旨在2020年时将大部分的室内外照明替换为LED照明。可见，新型LED照明作为世界性的节能工程，具有巨大的市场潜力。所以，各国LED照明企业不断涌现，对光源与照明专业的人才需求非常旺盛。尤其是LED照明产品技术更新换代比较快，技术管理、技术创新、产品研发及产品营销等光源与照明专业技能成为行业生存与发展的迫切需要。我国政府非常重视半导体行业的发展，为了培养一大批光源与照明的专门人才，近年来教育部陆续批准十几所高校设立光源与照明专业。我校光源与照明专业是2012年设置并开始招生，旨在培养光源与照明产业的工程型、技术型、学术型及技能型人才。[1]在教学中，我们采用情境教学法，并将典型光源与照明系统应用于学生课程设计、实训教学，取得良好的教学效果。

一、情境教学法

情境教学法是随着现代教育科学、心理学和思维科学的发展而产生的。是通过设定教学“情境”来激发学生学习的内在动力，发挥学生的主体作用，调动学生学习的积极性、主动性和创造性的一种教学方法。[2]该教学方法所创设的情境要让学生感到耳目一新、形象直观、轻松愉快，使学生能面对“情境”做出认知、选择和判断，掌握解决问题的途径和方法。从方法论来看，情境教学是利用反映论的原理，根据客观存在对人们的主观意识进行作用的教学方式，其本质特征是激发学生的情感，调动学生学习的积极性、主动性，推动学生认知活动的进行与深入展开。

情境教学法的具体应用包括：情境论证教学法、情境问题教学法、情境问题讨论法、情境参观教学法及情境实践教学法。在实际教学过程中，有些情况会用到以上全部教学方法，有些教学情况则以几种为主。

光源与照明专业在培养计划的第3学期开始安排专业课程，学生在最初接触专业课时会学习白炽灯、卤钨灯、汞灯、荧光灯、高压气体放电灯、钠灯、金卤灯以及LED灯的发光原理与应用、相关灯具的照明光学设计以及不同照明场所(室内照明、景观照明、道路照明、舞台照明等)的照明灯具应用与国内外标准参数。为了能使本专业学生对以上教学内容掌握、理解，使他们学习如何制备和利用光源、如何根据传统光源的知识创新性地开发新型光源与灯具，并且能在不同照明情境中正确选用和搭配光源，我校在光源与照明专业建设中投入大量精力、物力和财力，搭建了一套典型光源与照明系统，可以提供各种典型光源、智能家居照明、光纤照明、太阳能光伏结合LED照明四个支系统的演示与实验操作，教师可基于以上几个系统实施情境展示、演示、问题、讨论、论证与实践的教学方法。

二、典型光源与照明系统在教学中的应用

(一)典型光源系统

对于光源与照明专业的学生接触专业知识的第一件事即认识各类光源。所以，我们在课程设计中组建了一套典型光源系统。该系统包含多种典型光源：白炽灯、卤钨灯、汞灯、荧光灯、高压气体放电灯、高压钠灯、金卤灯、氙气灯、筒灯(PAR)灯、发光二极管(LED)灯以及光纤灯。采用演示与情境教学法可以让学生直观形象地掌握以上各种光源的结构、发光原理、制备工艺、光电参数及其应用场所。通过学生对各种光源的认识，教师在讲授时，通过从各种光源结构、工艺和光电参数等不同知识点设问，使学生产生问题和兴趣，互相探讨，各抒己见，然后教师再加以讲解，从而使学生对各种光源性质的专业认识加强。讲解的同时对各种光源进行相应地演示及学生自己动手操作。课堂讲授、演示与学生主动操作，使课堂波澜起伏，更加具有吸引力。

(二)智能家居照明系统展示箱

智能家居是未来便捷生活的趋势，它是利用先进的网络通讯技术、电力自动化技术、计算机技术、无线电技术，将与居家生活有关的各种设备有机地结合在一起，通过网络化的综合管理，让居家生活更轻松。智能家居照明系统是一套控制系统，按照狭义的理解应不包括光源、灯具、电线等照明设备，而是调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、编程插口、时钟管理器等用于控制和管理的设备。家居照明控制系统可以根据环境变化、客观要求、用户预定需求等条件而自动采集照明系统中的各种信息，并对所采集的信息进行相应的逻辑分析、推理、判断，并对分析结果按要求的形式存储、显示、传输，进行相应的工作状态信息反馈控制，以达到预期的控制效果。课程设计所建设的智能家居照明系统包含三类设备：套房照明系统演示箱、无线遥控照明系统演示箱与别墅照明系统演示箱。该系统可以让学生直观地认识智能家居照明系统中的调光模块、开关模块、控制面板及智能传感器等控制和管理设备。与此同时，教师对以上设备的实施原理与相关控制操作讲解，使学生更好地理解智能家居照明系统，培养学生对未来照明技术的渴望情感，使学生产生对专业知识深入探索的动力。

(三)光纤照明系统

光纤照明系统是由光源、反光镜、滤色片及光纤组成。当光源通过反光镜后，形成一束近似平行光。由于滤色片的作用，又将该光束变成彩色光。当光束进入光纤后，彩色光就随着光纤的路径送到预定的地方。光纤照明可以创造出许多绚烂多彩的效果，如流星雨、星空风瀑、流水瀑布、光纤幕墙、垂帘、三维立体镜画等。所以，光纤照明技术已广泛应用于酒店、酒吧、KTV、家庭等环境的装饰照明。由于光纤灯不漏电、没有火花以及发热少等特点，在水中装饰照明、文物照明以及油库照明中也广泛使用。该系统具备的光纤照明系统实验仪可让学生了解端面发光光纤、流星光纤、通体发光光纤的特点，学习光源与光纤的耦合、光纤端面的处理、各种常见的光纤灯的设计等知识以及光纤照明工程施工的相关注意事项。教学过程为学生先观察、教师讲解、学生动手操作、教师讲解及互相讨论。这样的教学方法属于多种教学法的组合，增加学生的学习主动性与积极性，体现所学知识的应用性。

(四)太阳能光伏与LED照明结合实训系统

太阳能光伏发电将光能转化为直流电能。太阳能电池元件可以通过串并联的方式组合得到实际需要的电压，LED照明激发源是直流电。所以，将太阳能光伏发电与LED照明产品结合使用可以减去电源驱动，不仅节约成本，省去繁杂的转换环节，大大提高整个照明系统的效率，更重要的是可以将取之不尽、用之不竭的太阳光能直接转换为LED照明的光能。[3]这种照明系统安全无污染，是理想的半导体照明系统。该系统可实施的主要教学方式以学生动手为主、教师讲解为辅。通过让学生进行太阳能电池光电转换实验、太阳能电池光电系统直接负载实验、太阳能电池基本特性检测实验、太阳能电池光电控制以及与LED照明产品连接和发光控制等系列实验的实践培训，激发学生的学习兴趣，锻炼学生的动手能力。然后通过教师对相关原理与操作知识的讲解，使学生在自己动手中产生的疑问得到解答，从而获得学生主动学习与操作的教学效果。

三、结语

为了获得高效的教学效果，我们采用情境展示、演示、问题、讨论、论证与实践的教学方法应用于光源与照明专业的课程教学。该教学方法运用的主要目的是使学生学习更直观、更容易置身实际环境，激发学生学习的情感动机与好奇心，直观地展现专业相关元件与设备，使学生更容易接受和理解所学专业知识。专业课程设计所搭建的几种教学系统与实际应用联系紧密，教师结合实际应用引导与解答专业问题，增强学生的求知欲，让学生体验到学以致用的成就感，大大提高教学效果。教师在讲解过程中也渗透了许多分析和解决问题的方法，比如怎样分析现象、怎样收集材料、去粗取精、由此及彼、由表及里，对学生发展智力、巩固知识、培养观察能力、思维能力、论辩能力及解决问题的能力具有独特作用。

参考文献：

[1]刘义，唐绪兵，光明. 光源与照明专业人才培养定位及课程体系研究[J]. 安徽工业大学学报(社会科学版)，2014, 31(1):112-113.

[2]王章豹. 高等学校教师教学科研方法[M].合肥：合肥工业大学出版社，2009：8.

[3]李雪. 光伏与LED绽放高科技之花[J]. 半导体照明，2014(11):63-65.

(责任编辑文双全)