“照明工程”課程的實踐性教學改革

周朕

摘要：“照明工程”是光源與照明專業的一門重要課程。在“照明工程”課程教學體系、考試改革方面采取了創新性的實踐性改革，總結介紹了在教學內容、實驗與實踐、考試綜合測評等方面采取的教改措施和效果，并通過照明基礎知識和照明測量相結合，書本概念與實物相結合，照明設計和仿真相結合，強化學生理論知識基礎，同時在考試綜合測評引入團隊項目實踐式考核方法，提高了學生自主學習的積極性，增加了學生研究探討和自主創新的綜合能力，培養了學生的團隊合作精神。

關鍵詞：照明工程；教學改革；教學實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）40-0131-02

一、引言

在我國建設資源節約環境友好型社會的進程中，光源與照明行業發展迅猛，向著國際化、市場化、區域化方向發展，已與世界經濟融為一體[1]。近幾年，隨著半導體照明技術的迅速發展，社會迫切需要半導體照明專業技術人才[2，3]。

本文針對照明工程內容豐富、實踐能力要求高的特點，對課程的教學內容和考試方式方法進行了改革嘗試，設計了一套囊括理論教學、軟件仿真教學、專業實驗教學和綜合測評考試方式相互結合的一套教學體系，使單調的理論知識變得立體直觀，使考試不再是一張考卷而是一個綜合的考評系統。

二、課程教學改革

“照明工程”內容豐富，涵蓋了光度學、色度學、電光源、照明燈具、照明計算、照明光照設計、照明測量等內容。單純的理論講授雖然能實現知識的傳承，但是卻很難讓知識立體的呈現在學生面前，難免枯燥單調。為了激發學生的學習動力，課程嘗試了三個有機結合：照明基礎知識和照明測量相結合；書本知識與實際相結合；照明設計和仿真相結合。

1.照明基礎知識和照明測量相結合。照明基礎知識部分有許多概念比較抽象，不易理解，如光通量、光強、照度、亮度、色溫、光譜分布等。盡管書本給出了嚴格的定義和完整的公式推導，卻很難給學生留下具體深刻的印象。為此，在教學中做了下面嘗試：在講完光度學和色度學等內容后，馬上安排課內專業實驗，如積分球的測量、分度光度計的使用。積分球系統包括積分球、光譜分析部分、電源控制部分。積分球根據直徑的不同，可以用來測量不同大小的電光源。它能完成電光源的光電色的測量，從而使得光通量、光譜分布、色溫等概念數字化或圖像化。圖1所示為一個LED的光譜圖和色品圖，從而利于學生掌握色度學、光度學的相關概念。

分布光度計系統由旋轉主機、控制機柜、探測器、計算機4部分組成。該系統可在C軸和γ軸雙軸自動旋轉下，自動描繪光強分布曲線、三維光強分布圖、自動測定光束角、光通量、電性能參數，可導出探測器光譜光視效率函數匹配曲線測試報告及配光曲線相關文件。圖2所示為一個LED的配光曲線，從而加深學生對光強、配光曲線等概念的理解。

2.書本概念與實物相結合。傳統電光源在實際生活中比較常見，如白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈等。所以在講授電光源部分非常有利于理論聯系實際，把書本概念和生活中的實物建立聯系。但是隨著半導體照明的發展，LED照明逐漸進入大家的生活。由于LED的制作工藝和封裝類型不同，LED的種類豐富繁雜。為了更好的讓學生了解LED，專門購買各種類型的LED，在授課時一邊展示一邊介紹，以加深學生對LED的認識。

3.照明設計和仿真相結合。伴隨計算機技術的發展，各種仿真軟件層出不窮。為了提高照明設計的水平，采用TracePro和Dialux仿真軟件，針對特定的燈具和照明環境進行仿真設計和分析，建立系統完善的照明設計方案，與理論計算結果相比較，實現了理論指導實踐和實踐完善理論的教學思想。

4.照明燈具設計和燈具設計軟件TracePro相結合。照明燈具設計主要是反射器和折射器的設計，屬幾何光學中的非成像光學系統的設計。TracePro是一款基于蒙特卡羅法的非序列光線追跡軟件，由美國Lambda Reseaarch公司開發，普遍用于照明系統、光學分析、輻射分析及光度分析。根據非成像原理和燈具配光要求，設計反射器或折射器，導入燈具設計軟件TracePro，導入電光源，對照明效果進行追跡分析，實現從光源設計到燈具設計的過程。圖3所示為利用TracePro所做的手電筒照明光學設計。

5.照明光照設計和照明設計軟件Dialux相結合。在光源及照明學習中，運用Dialux等照明設計軟件進行照明場景設計，具有非常好的觀察便利性以及設計方便性。Dialux是一款由德國軟件公司開發的專業照明計算機輔助設計軟件，它擁有最為廣泛的燈具廠家支持，免費燈具庫已涵蓋了飛利浦、歐司朗、雷士、歐普、亞明等當今世界各地主要照明廠商的完整產品型錄。Dialux也是當今市場上最具功效的照明計算軟件，它能滿足目前所有照明設計及計算的要求，從而完成從燈具設計到特定場所照明效果的設計。圖4所示為一個教室的照明設計效果圖。

三、課程考試改革

課程考試是檢驗和評價教學效果與學習效果的重要手段，考試及成績評定方式的改革以提高教學質量，培養高素質、創新型專業技術人才為目的，是教學改革的重要環節。結合本課程內容的特點，在考試形式和評定兩方面做出了改革嘗試。

1.考試形式和內容。傳統的考試形式是全部課程結束后進行一次期末考試，學生普遍寄希望于考前劃范圍和講重點，短時間內的突擊復習，靠強化記憶來通過考試，而記憶力好的學生的考試成績相對較高，學生的成績難以客觀、真實地反映課程的學習效果以及學生的綜合能力。

2.考試綜合評定。考試綜合評定系統包括：第一，改革成績的考核方式，改變一次期末考試就決定成績的方式，把學生的平時成績、實驗成績、期末成績進行綜合來評定學生的成績；其次，調整平時成績、實驗成績、期末成績在總成績中所占的權重，確定最佳比例；最后，注重學生反饋，積極促進考試結果向教學效果方向的轉化，提高教學質量。

四、結語

通過對“照明工程”教學改革中的三個相結合以及綜合考試系統，使學生對電光源發光原理及其光電色特性有更加直觀、深入的認識；在進行的燈具及照明效果的仿真實驗中，學生針對不同環境需求進行仿真設計，并最終得到了比較好的照明效果，鍛煉了光學設計的能力；在團隊項目實踐考試中，學生相互協作，完成照明設計任務，不僅加深了光學設計的認識，也培養了團隊意識。本教學改革的嘗試，不僅獲得了學生的好評，也促進了本專業的良性發展。

參考文獻：

[1]曹冠英，李萍.基于產學研合作的光源與照明專業人才培養的探索與實踐[J].教育教學論壇，2014，（42）：173-175.

[2]劉義，唐緒兵.光源與照明專業人才培養定位及課程體系研究[J].安徽工業大學學報（社會科學版），2014，31（1）：112-113.

[3]于莉媛，牛萍娟.淺談以“卓越工程師”為目標的半導體照明專業人才培養[C].2011年全國半導體光源系統學術年會，2011：213-215.