面向工程教育專業認證的LED封裝與應用課程實踐教學改革

寧平凡+梁立君+李玉強+楊廣華+張建新+王雪飛

摘要：針對LED封裝與應用課程的實踐教學環節不能滿足工程教育專業認證要求的問題，本文提出以封裝為主體整合現有資源打通芯片、光學設計、封裝、驅動、測試等環節，將理論教學單元和實踐教學單元有機結合，使學生掌握的知識點連接成為內部邏輯關系嚴密的知識網，提高了學生綜合應用知識解決復雜工程問題的能力。

關鍵詞：LED封裝實踐教學工程教育專業認證

半導體照明技術的發展使光源與照明從傳統的產業變為21世紀最具有發展前景的新興高技術領域之一[1]。半導體光源作為一種環保、節能的新型照明光源，具有傳統照明光源不可比擬的優勢。2010年9月，天津工業大學開設了國內首個“光源與照明”本科專業，面向先進照明行業培養應用型人才。隨后，大連工業大學、太原理工大學、深圳大學、安徽皖西學院、浙江麗水學院、安徽工業大學、佛山科學技術學院、長江大學等高校也相繼開辦了“光源與照明”專業。然而隨著教學改革的不斷深入，對工程實踐能力的培養也提出了更高的要求。為了適應工程教育的新要求，提高國內光源與照明專業的辦學水平，2015年7月20日至21日，由中國電工技術學會半導體光源系統專委會主辦，在我校電氣工程與自動化學院召開了“第一屆（2015年）全國高校光源與照明專業教學改革研討會”。會議中著重提出了當前各高校普遍存在實驗與實踐教學不能滿足行業發展對人才技能和素質的要求，不能很好的支撐工程教育認證的問題。

作為LED產業鏈的中游環節，LED器件的封裝在整個產業的運作中起著承上啟下的作用，也是中國在全球半導體照明產業鏈分工中具有規模優勢和成本優勢的產業環節之一。預計中國LED封裝在未來幾年還將保持較高的增長速度，整個封裝量復合增長率將在40%左右，對相關人才的需求也日趨旺盛。由于LED器件的封裝處于上游芯片與下游應用的中間銜接位置，因此以封裝為主體整合現有資源打通芯片、光學設計、封裝、驅動、測試等環節，建立支撐半導體照明全產業鏈人才需求的實踐教學體系。這對于充分利用社會企業的工程實踐資源和優勢，形成新型實踐教育模式，探索面向工程認證的實踐教育機制，具有重要意義。

一、當前實踐教學中存在的問題

LED封裝與應用作為光源與照明專業的專業核心課程具有很強的工程實用性，對學生相關理論知識的深入理解與綜合運用能力都有很高的要求。按照工程教育專業認證的標準，要求學生不僅要掌握必需、夠用的理論知識，而且要具備較強的操作實踐能力，如：掌握LED封裝的各個工藝流程（翻晶、擴晶、點膠、固晶、焊線、灌膠、脫模等各種實際操作技能）；能夠正確使用封裝設備對LED進行封裝；使用檢測設備對LED進行光學和電學參數測試[2]。同時，現有各課程實驗環節孤立，只注重教會學生掌握知識點，不重視訓練學生構建知識網。LED芯片、封裝、光學設計、性能測試、驅動以及應用等各環節是一個有機整體，各部分涉及到的知識是緊密聯系的。只有通過課堂教學與實踐環節的訓練使學生掌握的知識點連接成為內部邏輯關系嚴密的知識網才能夠對工程教育認證要求的各項能力形成強有力的支撐[3]。

二、面向工程認證的實踐教學改革

在實驗資源整合方面，針對LED芯片、封裝、光學設計、性能測試、驅動以及應用等各環節，通過深入討論創新實驗項目，改變現有各課程實驗環節隔離的現狀，幫助學生實現由知識點向知識網的轉變。以中間環節LED封裝為紐帶使每個學生完成從芯片到應用的全部環節。例如，封裝前，因為封裝工藝需要而對芯片的結構進行深入觀察學習，光學設計時為自己封裝的LED建模并進行燈具設計與仿真，在應用環節針對自己封裝的LED設計照明、景觀等應用作品，并學習開發驅動與控制系統，同時測試自己的作品在各個環節時的光學、熱學、電學性能。如此，在整個實驗過程中，學生們使用的是差異化的屬于其自己的實驗對象，而且實驗流程是前后緊密銜接的，有利于提高學生對專業知識的整體理解，并能夠激發學生實驗學習的興趣與成就感。

在實驗資源建設方面，針對部分實驗內容跟不上行業的發展，與工程實際需求脫節的問題，借助企業的優勢，將行業前沿技術知識和企業工程案例引入到實驗教學中，更多開設開放性的實驗項目，豐富實驗內容。同時，邀請企業工程人員進入實驗課堂，與同學們手把手教方法、面對面授經驗，活躍實驗教學，提高教學效果。

三、結語

目前，學生能夠通過課堂學習掌握知識點，能夠按照實驗指導書完成實驗內容，撰寫實驗報告，但是對專業知識的整體性把握不夠，知識綜合應用能力不強。通過校內實驗教學資源的整合與建設，優化實驗項目，注重建立各門課程知識點之間的聯系，打通孤立的實驗環節，訓練學生構建知識網，提高學生的知識綜合應用能力和創新能力，逐步培養學生的思維由模塊化向全局性轉變。

參考文獻

[1]楊廣華，牛萍娟，李玉蘭，付賢松，基于半導體照明新興產業人才培養的本科工程教育研究，照明工程學報，2014，25（1）：21-25.

[2]楊敏，“LED封裝技術及應用”課程教學改革的研究與實踐，無錫職業技術學院學報，2016，15（2）：28-30.

[3]張文雪，王孫禺，李蔚，高等工程教育專業認證標準的研究與建議，高等工程教育研究，2006，5：22-26.

作者簡介

寧平凡（1982.3）男，安徽人，博士，天津工業大學電氣工程與自動化學院、講師，研究方向：光電子技術。