王紅航，劉黎明，楊健君，劉 凱，張華斌

(電子科技大學(xué)中山學(xué)院，廣東中山528402)

“半導(dǎo)體照明技術(shù)及應(yīng)用”課程是光源與照明專業(yè)的必修課程，是介紹半導(dǎo)體LED(Light Emitting Diodes)器件及其制造和應(yīng)用的一門課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握半導(dǎo)體LED的發(fā)光機(jī)理和制造流程，掌握照明工程技術(shù)領(lǐng)域的基本概念和測試標(biāo)準(zhǔn)，了解半導(dǎo)體照明技術(shù)的主要應(yīng)用、最新成果和發(fā)展方向。本文以“半導(dǎo)體照明技術(shù)及應(yīng)用”課程為研究對象，就該課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和考核方式進(jìn)行了探討。

1 教學(xué)內(nèi)容選取

我院結(jié)合獨(dú)立學(xué)院學(xué)生特點，選擇文獻(xiàn)［1] 作為教材。該教程從半導(dǎo)體發(fā)光器件和照明兩個角度，介紹半導(dǎo)體照明器件—發(fā)光二極管的材料、機(jī)理及其制造技術(shù)，詳細(xì)闡述了器件的光電參數(shù)測試方法、器件的可靠性分析、驅(qū)動和控制方法，以及各種半導(dǎo)體照明的應(yīng)用技術(shù)?！鞍雽?dǎo)體照明技術(shù)及應(yīng)用”課程僅有32個學(xué)時，其中包括16個學(xué)時的實驗和企業(yè)參觀，在課時量少的情況下，教師必須考慮學(xué)生如何在有限的時間內(nèi)學(xué)好課程內(nèi)容，因此必須根據(jù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)對教材內(nèi)容做出取舍。經(jīng)過反復(fù)斟酌和實踐，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)著重選取如下幾個方面:LED的概念、歷史、發(fā)展及應(yīng)用，LED相對傳統(tǒng)光源的優(yōu)勢，目的是讓學(xué)生感受到半導(dǎo)體照明新技術(shù)與新應(yīng)用的快速發(fā)展;LED的電學(xué)、光度、色度學(xué)和熱學(xué)參數(shù);LED的發(fā)光原理與材料體系;LED的構(gòu)造和芯片制作;白光LED的實現(xiàn)及LED的封裝流程;LED的測試技術(shù);LED的驅(qū)動技術(shù)等。

2 教學(xué)方式選取

16個學(xué)時的課堂教學(xué)對于介紹一門新技術(shù)及其應(yīng)用而言是相當(dāng)緊張的。為此，在教學(xué)方式的選取上，主張教師要集中精力調(diào)動學(xué)生興趣，并施以任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)。如果學(xué)生有興趣，又有研究的方向，必肯花心思和時間在這門課程上。

1)多媒體教學(xué)

筆者從教學(xué)實踐出發(fā)，結(jié)合我們在電子薄膜與集成器件國家重點實驗室中山分室的科研工作和合作公司的生產(chǎn)實際，廣泛收集各種圖片及視頻資料，制作了形象生動的Flash動畫，為學(xué)生在課堂上提供直觀、生動的講解。比如LED工作原理、LED芯片制作、LED的封裝流程、LED的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化等Flash動畫以及各種應(yīng)用視頻，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2)開設(shè)課內(nèi)學(xué)生講座

開課初期，教師布置3～5個與半導(dǎo)體照明發(fā)展和前沿相關(guān)的課題，并提供相關(guān)文獻(xiàn)和介紹相關(guān)公開課網(wǎng)站，要求學(xué)生課后查閱、觀看并整理成PPT。每一課題推薦一名學(xué)生在課內(nèi)以講座的方式進(jìn)行內(nèi)容講解。比如，半導(dǎo)體照明光源的發(fā)展、InGaN外延襯底的使用、LED芯片技術(shù)的發(fā)展和LED封裝技術(shù)的發(fā)展等，實現(xiàn)任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)。

3)開設(shè)課外教師講座

教師在課堂之外開設(shè)的專題講座有:“半導(dǎo)體照明的未來發(fā)展與應(yīng)用創(chuàng)新”、“半導(dǎo)體照明關(guān)鍵技術(shù)研究”、“智能照明與智慧城市”、“互聯(lián)時代的半導(dǎo)體照明新應(yīng)用”、“倒置型頂發(fā)射OLED初探”等等。通過參加講座，學(xué)生不僅開闊了視野，同時也意識到半導(dǎo)體照明將開啟微電子和光電子攜手并進(jìn)的時代，使照明向著智能、可控和數(shù)字化的方向邁進(jìn)，并且隨著智慧城市、智能家居等市場的興起，半導(dǎo)體照明將迎來更多更大的市場機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

4)科研帶動學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)ITO透明電極存在諸多問題，比如成本高、化學(xué)性能不夠穩(wěn)定等，特別是其易碎性使得有機(jī)發(fā)光二極管OLED(Organic light emitting diode)及有機(jī)太陽能電池OPV(Organic photovoltaic)等作為柔性器件的潛在優(yōu)勢無法發(fā)揮。近些年出現(xiàn)的新型納米材料石墨烯，集中了重量輕、導(dǎo)電性好、透光率高、柔韌性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)及熱學(xué)穩(wěn)定性好、成本低等優(yōu)點，特別是由于能在應(yīng)力作用下保持其良好導(dǎo)電性，因此被公認(rèn)為是理想的柔性電子與電極材料。結(jié)合這一科研成果，教師在課堂上展示石墨烯的實驗樣品及測試的電導(dǎo)率和透光率曲線，講解石墨烯材料的神奇特性及發(fā)現(xiàn)過程，播放石墨烯作為透明電極的實際應(yīng)用案例，使學(xué)生在課堂中能夠及時了解有關(guān)的重大科研進(jìn)展，引導(dǎo)學(xué)生以開放的思維認(rèn)識世界，提高其科研興趣。

5)鼓勵使用和制作MOOC

鑒于慕課(MOOC)在世界范圍內(nèi)興起，鼓勵學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)上選擇關(guān)于半導(dǎo)體照明的相關(guān)課程，并和志趣相投的學(xué)友們分享、探討，進(jìn)而拓寬自己的視野。鼓勵學(xué)生使用MOOC軟件，自己動手制作半導(dǎo)體照明的相關(guān)視頻，創(chuàng)造一個公開共享的學(xué)習(xí)半導(dǎo)體照明的平臺。

3 培養(yǎng)學(xué)生實踐能力

學(xué)生對半導(dǎo)體照明有了濃厚的興趣，并對相關(guān)概念、理論和學(xué)術(shù)前沿有了生動直觀的理解之后，鼓勵學(xué)生走進(jìn)實驗室和工廠，結(jié)合科研項目和相關(guān)測試系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力。下面通過幾個方面說明如何培養(yǎng)學(xué)生實踐能力。

1)課內(nèi)實驗

為使學(xué)生對LED各種光、電、色和熱參數(shù)有全面深刻的認(rèn)識，我院購置了“LT-200A LED加速老化與壽命測試系統(tǒng)”、“LHS-1000 LED熱電光綜合分析系統(tǒng)”、“LED650C LED芯片光色測試系統(tǒng)”、“CIE ALI LED法向光強(qiáng)測試系統(tǒng)”、“LED熒光粉測試系統(tǒng)”、“EX-1000熒光粉激發(fā)光譜特性和熱猝滅分析系統(tǒng)”和“HEO-300 LED熱電性能分析儀”。這些系統(tǒng)為學(xué)生提供了很好的學(xué)習(xí)實踐平臺，幫助他們深刻理解LED的各種參量的含義。因每種實驗設(shè)備僅一套，學(xué)院采用了開放實驗室的形式，首先教會6名學(xué)生設(shè)備的操作和注意事項，并由他們負(fù)責(zé)其余學(xué)生的設(shè)備學(xué)習(xí)和使用，而教師只負(fù)責(zé)講解實驗原理和實驗現(xiàn)象。這種教學(xué)方式不僅提供給學(xué)生開放的實驗平臺，而且學(xué)生之間的知識傳授和交流也讓他們得到更多實踐成長機(jī)會。

2)課外實踐

為服務(wù)科研工作，我重點實驗室購置了“Keithley 4200-SCS伏安特性測試系統(tǒng)”。

該系統(tǒng)只能測器件I-V特性曲線，為得到I-V-B(其中B代表器件亮度)特性曲線，我們自行設(shè)計，購置屏幕亮度計，改裝測試系統(tǒng)，用Photo Research PR-655光譜光亮測試系統(tǒng)標(biāo)定亮度，從而得到I-VB測試曲線。通過實驗設(shè)備改裝實踐，加深學(xué)生對實驗系統(tǒng)的理解。

3)校企合作

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)不能僅僅停留在實驗室，還須走出校門多方尋求校企合作，共同培養(yǎng)合格人才。我們根據(jù)本市半導(dǎo)體照明行業(yè)的發(fā)展特色，與一些骨干企業(yè)合作建立了半導(dǎo)體照明人才培養(yǎng)、培訓(xùn)、實習(xí)基地，這些骨干企業(yè)包括以照明系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)見長的中山泰騰燈飾有限公司、中山鴻寶電業(yè)有限公司，以照明系統(tǒng)工程設(shè)計與應(yīng)用見長的中山華藝燈飾照明股份有限公司、中山達(dá)華智能科技股份有限公司，以LED器件封裝見長的木林森股份有限公司和以照明檢測見長的國家燈具質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(中山)等［2]。

4)科研支撐

為滿足本市LED地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展對專業(yè)技術(shù)和應(yīng)用型人才的需求，我院2012年引入了中山市首家國家重點實驗室電子薄膜與集成器件國家重點實驗室中山分實驗室，該實驗室以新型照明與顯示技術(shù)為主要研究方向，已初步建立了LED檢測與技術(shù)攻關(guān)、石墨烯制備及OLED研制等平臺。在平時科研和教學(xué)實踐中，選擇對科研有興趣且有意進(jìn)入實驗室工作的學(xué)生，培訓(xùn)他們基本的實驗操作技能，鼓勵他們參與教師的科研項目，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的目的。

4 考核方式選擇

考核方式?jīng)Q定著學(xué)生對課程的參與程度、學(xué)習(xí)動力、學(xué)習(xí)方法及思考方式等等，因而十分重要。筆者選擇的考核方式包括平時成績和期末成績，其中平時成績占總成績的45%，期末成績占55%。

(1)平時成績:平時成績包括多樣化教學(xué)的參與度、課內(nèi)學(xué)生講座和課外教師講座的參與度、課內(nèi)和課后實踐的參與度及實驗和實踐報告等考評。對學(xué)生寫出的課程學(xué)習(xí)心得體會和對教師課堂教學(xué)的意見和建議也可以計入其中。

(2)期末成績:以期末開卷考試的成績?yōu)橛嫛?/p>

5 結(jié)語

本文以“半導(dǎo)體照明技術(shù)及應(yīng)用”教學(xué)實踐為研究對象，就如何將學(xué)生培養(yǎng)成為應(yīng)用型人才做了相關(guān)探討，指出興趣主導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)和必要的實驗實踐活動是實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的有效模式，值得推廣。

［1] 方志烈.半導(dǎo)體照明技術(shù)［M] .北京:電子工業(yè)出版社.2009.

［2] 何志紅.面向市場需求進(jìn)行光源與照明專業(yè)方向建設(shè)［J] .北京:中國科技信息.2013(22).138～140