摘 要：针对“环境照明设计”课程教学过程中实验内容与工程实际联系不紧密、对学生解决复杂工程问题能力培养不足等问题，结合工程教育理念优化设计了实验教学内容。以实际照明工程项目为基础，设计利于强化学生解决工程问题能力训练的教学案例，组建实验教学案例库，培养学生的工程素养与能力水平，探索应用型专业建设的实验教学设计与方法。
关键词：环境照明设计；工程教育；实验教学     教育教学论坛
中图分类号：G642.423；TM923.01
Experimental optimization of “Environmental Lighting Design" course under the background of Engineering Education
Liang Lijun1，2，Tian Huijuan1，2，Wang Jiale1，Tian Qinyan1
（1.School of Electrical Engineering and Automation, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387；2.Engineering Research Center of High Power Solid State Lighting Application System, Ministry of Education, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387）
Abstract：In view of the problem that the experimental content of the "Environmental Lighting Design" course is not closely related to the actual project, and the students' ability to solve complex engineering problems is insufficient, the experimental teaching content is optimized and designed in combination with the engineering education concept. Based on the actual lighting project, the case is designed to strengthen students' ability to solve engineering problems. The experimental teaching cases are set up to cultivate students' engineering literacy and ability level, and to explore the experimental teaching design and method of applied professional construction.
Keyword: Environmental Lighting Design; Engineering Education; experimental teaching
 
工程教育的核心内涵就是要构建“产出（成果）导向”（OBE，Outcome Based Education）的人才培养体系并持续改进之，工程教育在对12条毕业要求中，定义了工程教育本科人才培养的能力层次要求，即解决专业领域的“复杂工程问题”能力[1-9]。2010年9月，我校开设了国内首个“光源与照明”应用型专业，它是天津市特色专业，是一门为人们提供光明的边缘交叉学科，在国民经济的各个领域都有着其特殊和重要的地位。本文以工程教育为指导思想，以培养具有综合工程素养与创新能力的人才为目的，结合工程教育对本科人才培养的能力层次要求设计以借鉴学习、学习产出为主导的实验教学内容，对于加强学生解决复杂工程问题的能力训练，发挥学生的主体性，调动学生的主观能动性，提高学生获取、消化新知识的能力具有现实意义。
1环境照明设计课程的背景与定位
随着2020年全面建成小康社会战略构想的提出，城市的快速发展和人们美好生活品质需求的不断提高，越来越多的人更加注重光的照明品质，而且人们的日常生活已经离不开光，无论是自然光还是人工光它们在室内外空间的应用非常广泛。与此同时，当今中国经济的快速发展促使社会单位对照明设计行业人才的需求较为迫切，照明设计是环境设计的一个重要环节，也是保证环境设计质量和设计构想最终实施的重要手段[10-11]。因此，环境照明设计的教学是光源与照明专业不可或缺的课程之一，同时在工程教育背景下如何提高学生解决工程问题的能力，满足社会用人单位的实际需求显得尤为重要。环境照明设计课程是一门专业必修课，涉及的知识领域非常广，由于课程课时有限，且课程内容要求学生有一定的艺术感和审美性，所以在实施教学活动过程时必须要有所侧重，把握特色。课程在充分调研毕业生就业、现阶段社会实际需求的情况下，结合光源与照明专业学生自身实际情况，确定课程内容更侧重于照明设计，更注重培养学生照明设计的能力水平。
2环境照明设计实验教学的优化
以往实验教学设计多是以验证性、设计性实验为主，显著问题是实验内容与工程实际问题贴合不够紧密、契合度不高，对学生解决复杂工程问题能力强化训练较少，实验设计要求低。基于上述问题并结合工程教育对学生的能力层次要求，课程组将课程实验内容进行整合设计，提高其完整性，增加其工程性，同时组建课程的案例库。案例的设计将注重培养学生解决本专业领域工程问题的能力，而非单向的灌输，注重培养学生获取、发现、探索知识的能力。
2.1合理组建实验教学案例设计库
以教师的横向科研项目为依托，结合对口企业单位对人才的实际能力需求，提取设计适用于实际教学情况的环境照明设计案例，并组建课程的案例库。目前本课程已完成的教学案例涵盖室内和室外照明领域，包括酒店大堂照明设计、计算机机房照明节能改造设计、高校教室照明情况调研、住宅照明设计、博物馆藏品展示照明设计、建筑外立面亮化设计、道路照明情况调研与设计、地铁照明情况调研与设计、跨河大桥景观照明设计等。案例库包含项目设计与案例分析，实验内容的工程性更强，设计要求充分体现解决工程问题，重点培养学生利用基本理论解决复杂照明设计问题的思维和初步的方案设计能力、创新思维能力，使学生对环境照明设计有一个全面系统的认识，为以后从事照明设计与照明工程领域的相关工作打下坚实基础。
2.2实验教学案例的设计
（1）住宅照明设计
设计内容与要求：提供某商品房图纸，学生以小组（2-3人）形式完成该空间的照明方案设计。要求能够清晰系统地阐述设计原则，能够把控整个空间并对各功能区域进行有效的照明分析，能够运用基本理论表达自己的设计思想；依据设计标准完成灯具选型；输出照明效果设计图、CAD照明设计图纸等。
教学效果分析：案例是住宅空间照明设计，它是室内照明设计比较常见的类型，功能空间相对较多，以小组形式完成大空间照明设计，可以提高团队协作沟通解决复杂问题的能力；案例与学生实际生活联系紧密，能够让学生切实体会到各个功能区应如何进行设计规划，利于学生将理论知识应用到实际项目设计中来；住宅照明设计有相应的设计标准，但使用者的主观感受往往占有决定性作用，如何平衡这两者的关系是设计者应充分考虑的；通过完成住宅照明设计，可以强化学生依据国标进行照明设计的标准意识，提高作为设计者设计思想的表达能力，同时需要学生展现个人创新设计能力。如图1-3所示为部分优秀学生作品。
 
  
(a)餐厅                         (b)客厅
图1 学生作品：部分功能区域照明设计效果图
 
(a)空间相关色温分布设计          (b)空间照度分布设计
图2 学生作品：整体空间相关色温与照度梯度规划设计图
 
    (a) 灯具尺寸定位图               (b) 天花平面控制回路图
图3 学生作品：照明图纸设计
（2）地铁照明现状调研与设计
设计内容与要求：调研天津市运行地铁车厢内的照明情况，要求测试车厢内的照度水平、灯具信息等，结合测试数据分析照明方法，评价照明效果；结合自己的理解重新完成地铁车厢内的照明设计，给出整体照明方案，建立列车仿真模型，完成灯具选型及照明效果模拟，并能够对理论与实际照明效果之间产生的差异进行合理的分析。
教学效果分析：以调研形式完成天津地铁照明现状的测试分析，可以提高学生对开展项目前实地调研重要性的认识，增强学生现场动手实践能力，加深学生对通过调研发现问题的理解，深化学生的借鉴学习意识。学生在评价照明效果时，能够对课程中讲授的照明设计理论知识进行充分地回馈，提高对课上知识的消化理解。通过对现有空间照明设计方法的借鉴学习发挥学生的创新应用能力，结合测试数据建立列车模型，提高空间建模、模拟仿真和空间照明改造能力。如图4-6所示为部分优秀学生作品。
 
（a）地铁1号线照度测试与灯具光谱         （b）地铁2号线照度测试与灯具光谱

（c）地铁3号线照度测试与灯具光谱          （d）地铁6号线照度测试与灯具光谱
   图4 学生作品：地铁照明情况测试
  
（a）照度情况           （b）灯具显色指数           （c）灯具相关色温
图5  学生作品：天津地铁照明情况
 
（a）应急照明设计
 
（b）照明设计
图6 学生作品：地铁照明设计作品
3优化课程考核
基于工程教育模式，课程在学习产出的考核上制定了切实可行的策略，将原来的理论考核占80%，实验占20%，更改为理论占50%，实验占50%，提高实验实践设计所占比重，经过两年多的实践证明，学生的参与度、重视度明显提高。实验设计要求学生提交完整的实验设计作品或照明工程设计解决方案，并在实验结束后开展互动式教学，课上学生对自己设计作品或方案进行答辩论述，教师依据学生答辩情况给出考核成绩并记入课程最终成绩。通过互相交流设计经验取长补短，充分发挥学生的主体性，为其创造一个可参与、可体验的学习空间，锻炼学生分析问题和表达问题的能力，培养学生的创新能力[12-13]。
4结束语
结合工程教育的理念，课程案例设计更接近学生的实际生活，注重学生解决工程问题的能力培养，学生能够表达自己的设计想法并真切地体会理论应用到实际中的过程，学习产出成果考核指标更趋于合理化，充分调动了学生的主观能动性，学生获取、消化新知识的能力明显提高，发挥了学生的主体性，教学效果有了明显的改善。
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收稿日期：2019-04-01
基金项目：师生合作教学资源建设项目（2018-SYJ-30）；天津市科技支撑重点项目（18YFZCNC01160）；天津市高等学校创新团队培养计划资助（TD13-5035）；
作者简介：梁立君（1987-），男，黑龙江龙江县，硕士，助教，研究方向为环境照明设计.
收稿日期：2019-4-4