电化学基础在新能源材料专业中的教学改革与实践探索

王莹，任玉荣，袁宁一

摘要：本文从我校新能源材料专业学生的实际情况出发，结合电化学课程的特点，介绍了在教学内容、教学方法和考核方式三方面所做的一些改革与实践。

关键词：电化学基础；新能源；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）37-0160-02

电化学基础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内有关化学电源、金属电沉积及金属腐蚀等方面的实际问题的课程。该课程与科学研究和生产实践有着密切联系，不仅在化工、化学电源、电化学加工、电化学分析及金属腐蚀与保护等领域占有重要地位，而且在高新技术领域，如新能源、新材料微电子技术、生命科学等方面也有广泛应用。鉴于电化学广泛的应用领域及迅猛的发展态势，在常州大学新能源材料专业中开设该课程，并将其作为该专业的重要基础课程之一，希望使学生掌握电化学基础知识及基本原理，初步学会分析和解决电化学应用领域中各种实际问题的能力，并为学生进一步深造补充必要的知识，打下良好基础。

一、新能源材料专业电化学基础教学现状分析

面对国家开发新能源的迫切需求，常州大学为培养新能源产业发展所需的专业人才而设立了新能源材料专业。该专业尚处于起步阶段，人才培养模式和课程体系的构建亟需完善，而且材料类专业课程往往重工轻理，造成学生的理科背景不强。而电化学基础课程包含了很多晦涩难懂的专业定义和烦琐的理论推导，需要以物理化学和高等数学等理论性很强的课程为基础，因此客观上造成本专业的学生并未做好学习电化学基础课程的准备。举例来说，这些学生的先修课程并不包含物理化学。此外，像高等数学这类课程，学生虽已学习过，但这类课程的学习程度没有达到学习电化学基础课程的要求。由于上述原因，本专业的学生在学习本课程的过程中感到相当吃力，特别是涉及到一些抽象的定义和复杂的数学推导过程时，部分学生容易产生厌学情绪。因此，为培养合格的专业人才，课程教学改革势在必行。

二、教学内容的改革

教学内容具有科学性和先进性是教学改革的关键。电化学基础课程的内容博大精深，可人为地划分为电化学基础部分和电化学专业部分。本课程的教材选用李荻著《电化学应用》，全书包括电化学热力学、电极与溶液界面的结构和性质、电极过程动力学和重要的是用电化学过程等四部本分内容。由于本专业的培养方案将本课程定性为新能源材料专业基础课程，并为其安排了64个学时，充分考虑不与新能源材料专业已开设的其他课程的内容重复，因此除了讲授基本原理部分外，对实用部分有所取舍。鉴于以上考虑，讲授该教材的前九章，并减少烦琐的理论推导。例如在第六章电子转移步骤动力学中，舍弃关于多电子转移步骤动力学规律的讲解，回避复杂的公式，重点介绍最终公式各个符号的意义和公式的运用，既可以减少学生的畏难情绪，又可将更多的精力放在其他章节的学习。此外，学生由于种种原因并未打下学习该课程的基础。为了解决这一矛盾，将要用到的《物理化学》和《高等数学》中相关知识点在课堂上穿插讲解，为学生补缺补漏，解决先修课程不足的问题。比如，在理论推导时，经常会用泰勒公式展开。在教学时，首先给学生补充泰勒公式相关的知识，然后再讲解电化学知识中的理论推导。通过这种做法不仅丰富了课堂教授的内容，使知识体系更趋完善，更在潜移默化中将对待工作认真负责的做人道理传递给学生，起到了教书育人的目的。同时，在课程安排上注意增加与课程内容相关的前沿知识和学科的发展动态，使教学内容始终能反映本学科的专业特点和学术水平。比如，在绪论中增加染料敏化太阳能电池、锂硫电池等与电化学相关的新能源领域的最新进展，进而拓展学生对太阳能电池和锂离子动力电池的了解。

三、教学方法的改革

正如前面所述，电化学基础课程内容理论性强，比较抽象难懂。为了解决这一问题，作者首先充分利用多媒体这一教学手段，并板书结合起来。充分备课，认真制作多媒体课件，生动形象地展示教学内容，以方便学生理解。其次，注重对学生思维能力和总结归纳信息的能力训练。比如，原电池电动势的热力学方程和能斯特電极电位公式在形式上很相近，主要区别在于自然对数中的分子和分母项不同，在讲解时让同学们对比着记忆。在学习气体电极过程、金属的阳极过程和金属的电沉积过程时，及时与前边章节学习的热力学知识和动力学知识结合起来，这样既加深了学生的理解，又巩固了知识。再次，注重理论讲解和实际应用相结合。在学习气体电极过程、金属的阳极过程和金属的电沉积过程时，穿插讲解电镀实验。比如，析氢反应在电镀中是要避免的，在了解了影响析氢过电位的因素后，我们就可以设计实验避免或减小它所造成的危害。这样就很容易加深学生对理论知识的理解，而且提升了学生的学习兴趣。学校开展观摩教学和督导听课等活动，这样能及时了解自己授课的不足之处，从而达到更好的教学效果。

四、课程考核方式的改革

课程考核是教学阶段的最后一个环节，课程考核方式的改革已成为教学改革过程中的一个重要部分。该课程目前常用的考核方式为：平时成绩30%、考试成绩70%，考试成绩占据比重比较大。纸质考试存在着种种弊端，比如考试题型固定，考试内容覆盖面窄（主要是书本上的知识），重知识、轻能力，极大地限制了学生的思维能力和创新能力。而且容易造成学生考前突击、知识掌握不扎实的结果。结合电化学基础理论性强但又与实际应用联系紧密的特点，作者采取以主观题为主（60%～70%）的考核方式。比如自主设计一个电解池，要求在阴极获得平整的镀层，解题时要考虑到几个问题：不能发生析氢反应、阳极正常溶解、阴极镀层致密、晶粒细小，这道题综合几个章节的知识点。这样出题有利于引导学生开动脑筋，积极思考，让学生能运用平时学习的基本理论指导解决现实生活中的具体问题，考查了学生的综合素质，而且对于考试中需要用到的公式，作者直接提供到卷面上。采用这种方法，保证了试题的开放性和灵活性，有助于督促学生对所学课程内容进行思考，可以避免学生在考前机械记忆，从而提高了学生的综合素质。

总之，在新能源材料专业电化学基础课程教学过程中，要以育人为本，不断改革，勇于实践，提高电化学课程的教学质量，为新能源专业其他的后续专业课程打下良好的基础，为社会培育和造就高级新材料、新能源科技人才和教学工作者。

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基金项目：本文为江苏省高等教育教学改革研究课题（2013JSJG106）和常州大学教研课题重点项目（GJY2013003、GJY2013006、GJY12020020）的部分研究成果。