面向工程教育专业认证的LED封装与应用课程实践教学改革

宁平凡+梁立君+李玉强+杨广华+张建新+王雪飞

摘要：针对LED封装与应用课程的实践教学环节不能满足工程教育专业认证要求的问题，本文提出以封装为主体整合现有资源打通芯片、光学设计、封装、驱动、测试等环节，将理论教学单元和实践教学单元有机结合，使学生掌握的知识点连接成为内部逻辑关系严密的知识网，提高了学生综合应用知识解决复杂工程问题的能力。

关键词：LED封装实践教学工程教育专业认证

半导体照明技术的发展使光源与照明从传统的产业变为21世纪最具有发展前景的新兴高技术领域之一[1]。半导体光源作为一种环保、节能的新型照明光源，具有传统照明光源不可比拟的优势。2010年9月，天津工业大学开设了国内首个“光源与照明”本科专业，面向先进照明行业培养应用型人才。随后，大连工业大学、太原理工大学、深圳大学、安徽皖西学院、浙江丽水学院、安徽工业大学、佛山科学技术学院、长江大学等高校也相继开办了“光源与照明”专业。然而随着教学改革的不断深入，对工程实践能力的培养也提出了更高的要求。为了适应工程教育的新要求，提高国内光源与照明专业的办学水平，2015年7月20日至21日，由中国电工技术学会半导体光源系统专委会主办，在我校电气工程与自动化学院召开了“第一届（2015年）全国高校光源与照明专业教学改革研讨会”。会议中着重提出了当前各高校普遍存在实验与实践教学不能满足行业发展对人才技能和素质的要求，不能很好的支撑工程教育认证的问题。

作为LED产业链的中游环节，LED器件的封装在整个产业的运作中起着承上启下的作用，也是中国在全球半导体照明产业链分工中具有规模优势和成本优势的产业环节之一。预计中国LED封装在未来几年还将保持较高的增长速度，整个封装量复合增长率将在40%左右，对相关人才的需求也日趋旺盛。由于LED器件的封装处于上游芯片与下游应用的中间衔接位置，因此以封装为主体整合现有资源打通芯片、光学设计、封装、驱动、测试等环节，建立支撑半导体照明全产业链人才需求的实践教学体系。这对于充分利用社会企业的工程实践资源和优势，形成新型实践教育模式，探索面向工程认证的实践教育机制，具有重要意义。

一、当前实践教学中存在的问题

LED封装与应用作为光源与照明专业的专业核心课程具有很强的工程实用性，对学生相关理论知识的深入理解与综合运用能力都有很高的要求。按照工程教育专业认证的标准，要求学生不仅要掌握必需、够用的理论知识，而且要具备较强的操作实践能力，如：掌握LED封装的各个工艺流程（翻晶、扩晶、点胶、固晶、焊线、灌胶、脱模等各种实际操作技能）；能够正确使用封装设备对LED进行封装；使用检测设备对LED进行光学和电学参数测试[2]。同时，现有各课程实验环节孤立，只注重教会学生掌握知识点，不重视训练学生构建知识网。LED芯片、封装、光学设计、性能测试、驱动以及应用等各环节是一个有机整体，各部分涉及到的知识是紧密联系的。只有通过课堂教学与实践环节的训练使学生掌握的知识点连接成为内部逻辑关系严密的知识网才能够对工程教育认证要求的各项能力形成强有力的支撑[3]。

二、面向工程认证的实践教学改革

在实验资源整合方面，针对LED芯片、封装、光学设计、性能测试、驱动以及应用等各环节，通过深入讨论创新实验项目，改变现有各课程实验环节隔离的现状，帮助学生实现由知识点向知识网的转变。以中间环节LED封装为纽带使每个学生完成从芯片到应用的全部环节。例如，封装前，因为封装工艺需要而对芯片的结构进行深入观察学习，光学设计时为自己封装的LED建模并进行灯具设计与仿真，在应用环节针对自己封装的LED设计照明、景观等应用作品，并学习开发驱动与控制系统，同时测试自己的作品在各个环节时的光学、热学、电学性能。如此，在整个实验过程中，学生们使用的是差异化的属于其自己的实验对象，而且实验流程是前后紧密衔接的，有利于提高学生对专业知识的整体理解，并能够激发学生实验学习的兴趣与成就感。

在实验资源建设方面，针对部分实验内容跟不上行业的发展，与工程实际需求脱节的问题，借助企业的优势，将行业前沿技术知识和企业工程案例引入到实验教学中，更多开设开放性的实验项目，丰富实验内容。同时，邀请企业工程人员进入实验课堂，与同学们手把手教方法、面对面授经验，活跃实验教学，提高教学效果。

三、结语

目前，学生能够通过课堂学习掌握知识点，能够按照实验指导书完成实验内容，撰写实验报告，但是对专业知识的整体性把握不够，知识综合应用能力不强。通过校内实验教学资源的整合与建设，优化实验项目，注重建立各门课程知识点之间的联系，打通孤立的实验环节，训练学生构建知识网，提高学生的知识综合应用能力和创新能力，逐步培养学生的思维由模块化向全局性转变。

参考文献

[1]杨广华，牛萍娟，李玉兰，付贤松，基于半导体照明新兴产业人才培养的本科工程教育研究，照明工程學报，2014，25（1）：21-25.

[2]杨敏，“LED封装技术及应用”课程教学改革的研究与实践，无锡职业技术学院学报，2016，15（2）：28-30.

[3]张文雪，王孙禺，李蔚，高等工程教育专业认证标准的研究与建议，高等工程教育研究，2006，5：22-26.

作者简介

宁平凡（1982.3）男，安徽人，博士，天津工业大学电气工程与自动化学院、讲师，研究方向：光电子技术。