注重创新能力培养的应用电化学教学模式研究

王 艳，曹中秋，康艳红，曾 敬，彭天燕

（沈阳师范大学 化学与生命科学学院，沈阳110034）

0 引 言

应用电化学是电化学的一个分支，是既包含基础理论知识，又注重实用的一门学科，是理论电化学与工业电化学的桥梁［1－2］，也是一门利用电化学基本原理，解决科学研究和生产实际中涉及电化学应用领域的实际问题（比如电镀、电解、金属腐蚀与防护、电化学能源开发及无机物电解合成过程等）的必修课程［3］。应用电化学的教学质量直接关系到应用化学专业学生运用理论知识解决实际问题的综合素质和能力的培养。多年来，从事应用电化学教学方面的教师不断探索、创新，在教学模式和方法上积累了丰富的经验［4－6］，但是就目前用人单位反馈的信息我们了解到，学生的能动性，动手能力以及实践能力仍较弱，进而在很大程度上影响了学生创新的能力［7］。陈志鼎等［8］曾这样形容“创新是一个民族进步的灵魂，也是素质教育的一个重要组成部分”，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》指出牢固确立人才培养在高校工作中的中心地位，着力培养信念执着、品德优良、知识丰富、本领过硬的高素质专门人才和拔尖创新人才，可见党和国家对创新人才的重视。因此，如何在应用电化学教学上培养学生的学习兴趣，动手能力以及实践能力，进一步提高其创新能力则显得尤为重要。更进一步讲，大学生创新能力的培养是高校人才培养的重中之重。而当代大学生又是未来创新型国家的主要建设者之一，他们的自主创新意识以及自主创新能力的强弱，直接关系到建设创新型国家战略的成败，关系到民族的振兴和国家的盛衰。高等教育是教育的重要组成部分，在培养人的创新能力方面起着关键性的作用。另一方面，现代社会对高校毕业生提出了越来越高的要求，除希望他们具有扎实的理论基础外，更要求他们具有很强的动手实践能力。近几年高校毕业生就业形势非常严峻，但那些具有较强动手实践能力的学生却往往能找到理想的工作。这表明高校应进一步加强对学生实践能力的培养，使学生能更好的适应社会需求。以当今社会用人单位的人才要求为目标，将实践和教学有机结合，在提高学生的学习兴趣以及创新能力方面做了一些改革和尝试。在此，将多年来在应用电化学教学方面的经验和收获做一个初步的总结和探讨。

1 理论课与生产生活实践有机结合，提高学生的学习兴趣

应用电化学是一门将电化学原理应用于实际生产过程相关领域的学科，其中重要的有：电化学新能源体系的开发和利用，金属的表面精饰，电化学腐蚀和防腐，电化学传感器的开发以及无机、有机化合物的电解合成等。在电化学合成领域，许多传统的化学方法在很短时间内已被电化学方法所取代，而且电化学方法已成为生产氯气、某些过氧化物等氧化剂和钠、钴、镁等金属的惟一方法。可以说应用电化学在国民经济中的作用正日益加强。应用电化学的知识是十分复杂的，涉及到许多原理以及机理等，学生在学习过程中有时难免会感到有些枯燥乏味。同时，应用电化学又是一门实践性很强的学科，这些复杂的原理又与生产实践密切相关，在生产实践中得到广泛应用。因此，促进学生对生产实践的了解，将不仅有助于学生对复杂原理机理的理解，还有助于提高学生的学习兴趣［9－10］。然而，学生多数处于应试性学习，专注于课本的学习，远离生产实践，掌握知识多数靠死记硬背，课程考完基本上也就多数忘光。因此，在应用电化学教学中，怎样将理论知识与生产实践有机结合，激发学生的学习兴趣，培养学生学习的主动性和积极性，则是我们教师必须要考虑和研究的问题。

传统的应用电化学教学多数注重理论知识的讲解，这种“填鸭式”教学，在一定程度上忽视了对学生创新思维的引导。学生仅是被动的学习，这样学生的个性得不到培养，学习兴趣得不到提高，而且思维能力以及创新能力也会受到影响［11－13］。鉴于此，对传统的教学模式进行了改革，在教学过程内容的选择上，尽量考虑把科研以及生产实践环节上收集的素材及时充实到课堂；在形式上，不是被动的灌输学生了解这些知识，而是通过创设问题情境方式，让学生在探索，思考和实践的过程中分析问题和解决问题，吸取知识和应用知识，进而培养学生的创新思维能力。比如，在教授化学电源时，围绕“当解剖刀接触蛙腿时，蛙腿为什么会发生抽搐？”这一问题逐步展开。如在讲授“电池的工作原理”时，而不是简单托出结论，而是提出“如何用实验证明连接在干电池两端的小灯泡会发光”的问题。并进一步提出“电极反应是如何发生的？”的问题。让学生理解蛙腿之所以会抽搐是因为产生了电，而有了“电”小灯泡才能发光，进而讲述干电池工作时将其化学能转变成了电能的整个机理。通过这种层层推进的模式，鼓励学生主动思考，主动学习，从而提高学生的兴趣。学生通过回答问题，探明了问题的答案，弄清了原理，既有成就感，又促进了学生将理论知识应用于生产实践的热情。此外，多数学生不善于观察与应用电化学相关的日常现象，在教学中如果往往单独鼓励学生想象效果不是很好。为了能够取得更好的课堂效果，根据不同的需要，提前向学生布置相关问题，鼓励学生自己查找相关资料，并通过日常生活中接触到的实际现象来寻答案。比如在讲授金属的腐蚀时，请学生事先查阅资料了解“铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？”的问题；在讲授金属的防护措施前，先让同学们查阅“暖气为什么通常要镀铬层、轮船基底的四个角为什么要装有纯锌块”的实际问题……通过这些实际性、启发性问题的提出，不仅能吸引学生的注意力，还能有助于学生主动查找资料、解决问题，调动学生学习的主动性和能动性，培养学生的思维能力以及学习的兴趣。

当然，课外实践知识的穿插是为了让学生更好的理解和掌握基础理论知识，并更好的把理论应用于工业生产实践。这就要求一个“度”的问题，即穿插的实践知识一定要恰到好处，内容选择要恰当，小而精，只有这样，才能加深学生对理论知识的理解，才能提高学生理论与实际有机结合的能力。

2 实验课引导学生注重用实验手段进行观察、探索和学习

实践教学在大学生的创新意识、创新思维和创新精神的培养中具有不可替代的作用［14］。实验课教学的目的不仅仅在于加深和巩固学生对基础知识、基本原理的理解，更主要的是指导学生用实验手段进行观察、探索和学习，从而培养学生的实验能力，进而培养学生的创新能力，正所谓实践教学环节是培养学生创新能力的沃土。目前，对应用电化学实验教学方面基本上采用的仍是传统的验证性教学模式，多数情况下都是教师讲解，布置实验任务，学生照着设计好的实验步骤一步步验证操作，这种“照方抓药”的验证性实验模式，缺少综合性训练［15］，这在很大程度上严重制约了学生创造性思维和主动学习以及探索式学习能力的培养，因而难以适应新形势下对人才培养的要求。针对以上情况，充分利用沈阳师范大学现有实验仪器和设备，对现有实验教学模式进行改革，对相关实验内容进行分析和总结，以基本知识为出发点，以培养学生基本操作和基本技能为前提，开设贴近生产生活实践、反映当代科学前沿和运用现代分析测试手段的设计性和综合性实验项目。例如，我们设计了“酸性介质对Cu－Cr合金腐蚀情况的影响”这一综合性实验，让学生参与实验设计、样品制备、样品封装、树脂冷却以及电化学测试等全过程，从而将与腐蚀情况相关的极化测试以及交流阻抗技术全部应用其中。同学们利用课上教师对腐蚀方面理论知识的教授了解腐蚀情况分析方法；利用课后时间查找资料、设计实验，并在教师指导下谈论设计方案的合理性；再利用课上时间进行整个实验操作；最后，以小组为单位，每个小组选出一名代表，对自己的实验结果进行汇报，并与其他小组一起进行分析和讨论。这样整个实验从入手做到结束需要近2周的时间，其中3天的实验用于样品制备与封装，4天的时间确定腐蚀电流、腐蚀电阻等参数，一周的时间进行汇报和交流。这种具有针对性的综合训练，有利于调动学生参与实验的积极性，有助于培养学生主动思考实验过程和能动的分析实验结果的能力。最终达到提高学生创新思维能力的目的。

另外，要想更加充分的锻炼学生的能力，可以鼓励和支持学生参与大学生创新创业项目以及大学生科研项目等实践活动，并把这些实践活动也计入一定的学分，这样不仅可以丰富学生的业余生活，还可以提高学生的学习兴趣、巩固已学的理论知识，调动学生的积极性。这无疑对学生科研能力和创新能力的培养是大有帮助的。

3 改革考试方式，因材施教

传统的应用电化学考试方式完全是理论部分，由相应的任课教师命题，这样势必影响学生个人兴趣的发挥，对知识的掌握难免局限于理论部分，不利于理论和实践的结合。为此，根据多年的教学经验，试图改革考试方式，将考试内容分为理论、实践和应用3部分。其中，理论部分由教师命题，实践部分主要取决于实验环节学生最终的成绩，另外就是应用部分，这部分由学生自行命题，主要是根据学生的个人兴趣，选一个与应用电化学有关的技术领域，通过查阅相关中英文文献，写一篇研究报告，专门论述目前该技术在国内外的研究进展，并自行设计一个与该应用技术有关的电化学实验，包括实验目的，原理，拟采取的实验方案和可行性分析等，并最终设计成演示文稿，与全班同学交流，这个过程下来，既培养了学生查阅文献的能力、分析和总结文献的科研能力，也锻炼了学生的表达能力和撰写论文的能力，对相关应用电化学基础理论的学习也起到了良好的巩固作用。最后，教师以评委的身份对学生设计的演示文稿进行答辩，给出其应用部分的考试成绩。这种理论、实践和应用3部分相结合的考试模式不仅避免了传统、枯燥、单一的纯理论模式，而且对学生兴趣的发挥、科研能力和创新能力的培养也将大有帮助。

4 结 语

为了克服在应用电化学教学时产生的枯燥感和抽象性，提高学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性和能动性，培养学生的科研能力，以达到培养学生创新能力的目的，通过理论课与生产生活实践有机结合，提高学生的学习兴趣；实验课引导学生注重用实验手段进行观察、探索和学习；改革考试方式，因材施教3种方式来改进教学。当然，这种新的教学改革过程的实施不仅对学生提出了很高的要求，也对教师提出了更高的要求。它要求教师不要再充当一个“灌输者”，而应转变为“引导者”，做到真正意义上的“授之以渔”，而不是“授之以鱼”，多个角度，多种渠道，最大限度的培养学生的创新能力。

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