工程教育专业认证背景下研究生电化学课程教学的探索与实践

刘双科 李宇杰 王丹琴 郭青鹏 叶益聪

[摘 要]工程教育专业认证对于保障和提高工程专业的教学质量和人才培养质量至关重要。为适应我校工程教育专业认证的形势，切实提高研究生教学质量，课题组根据工程教育专业认证对课程教学的要求，以“以学生为中心、成果导向、持续改进”理念为出发点，对研究生电化学课程教学改革进行了以下探索与实践： 深化教学内容改革，突出知识的实用性、前沿性和交叉性; 创新教学方法手段，以学生为中心，发挥学生主观能动性;优化考核方式方法，激励师生共同学习共同进步，持续改进。

[关键词]工程教育;专业认证;电化学;教学改革

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）10-0074-03

工程教育专业认证是指为了保证和改进工程教育质量、促进工程教育的国际交流和实现国际互认，由专业认证机构针对高等教育机构开设的工程类专业教育实施的专门性认证[1]。工程教育专业认证的三个核心理念[2]为： 以学生为中心、成果导向、持续改进。这些核心理念代表了高等院校本科生和研究生工程专业教育改革的方向，对于保障和提高工程专业的教学质量和人才培养质量至关重要。

2016年6月，我国正式加入国际工程教育《华盛顿协议》组织[3]，标志着我国工程教育质量认证体系实现与国际实质等效，工程师资格国际互认。在这种背景下，为了提高工程教育质量，与国际同行接轨，国内高校的优势专业纷纷开展工程教育专业认证。国防科技大学作为985、211及“双一流”建设高校，2014年开始申请并通过了计算机科学与技术、网络工程专业的工程教育专业认证，并计划进一步使更多的优势工程专业获得国际认证。

为了适应我校工程教育专业认证的形势，切实提高研究生的科研创新能力和解决实际工程问题的能力，课题组基于对工程教育专业认证理念的认识和理解，对研究生电化学课程的教学内容、教学方法及考核方式等进行了相关探索和实践。

一、工程教育专业认证核心理念对课程教学的基本要求

我国现行的工程教育专业认证有一套认证标准——《工程教育专业认证标准（2015）》，其基本逻辑思路为：体现以全体学生为中心，以毕业要求和培养目标为导向，通过课程体系、师资和其他支持条件来有效实施教学，最后建立和完善内外部质量保障机制，形成不断持续改进[4]。该认证标准倡导三大核心理念：以学生为中心、成果导向、持续改进。

“以学生为中心”强调学生是学习的主体，教学的目的和任务不在于“教”，而在于“学”，教学应重点关注学生的学习和需要，教师在教学活动中起引导作用，通过以学生“学”为中心的教学模式使全体学生在知识、 能力和素质上得到全面提升。这就需要教师在进行课程教学前对全体学生进行深入的学情分析，在教学活动中充分体现以学生为中心的思想，改变“以教师为中心”的传统灌输式教学模式，更多地引入启发式、研讨式、互动式教学，激发学生对课程的兴趣，充分发挥学生的主观能动性，全面有效地提高学生的知识能力素质。

“成果导向”是指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果[5]，即通过课程教学和专业建设使得全体学生在专业知识和技能、人文社会素养、团队协作和终身学习等方面均达到培养目标制订的要求。因此，课程教学活动应围绕以“学生能力素质培养”为导向进行教学设计、教学實施和教学评价，尤其作为研究生课程，除了要求学生掌握坚实的基础理论和知识，更应重点培养学生运用所学知识解决实际科研或工程中专业问题的应用和创新能力。

“持续改进”则要求对课程教学活动进行有效的质量管理，这就需要建立具有“评价—反馈—改进”特征的持续改进机制[6]。具体来说，就是要对课程教学进行常态性的评估与评价，及时将评估结果反馈给教师，然后针对课程教学中的不足及时进行改进。

二、研究生电化学课程教学改革的探索与实践

电化学是材料科学与工程专业的学科专业课，也是电化学专业的基础理论课，主要包括电化学基础理论、电化学应用以及电化学研究方法和测试技术三大部分内容，具有很强的基础理论性、实践应用性和综合交叉性。其课程目标旨在使学生掌握坚实的电化学基础理论和知识，培养学生应用所学知识解决实际科研或工程中电化学问题的能力。

为了践行工程教育专业认证理念，达成研究生教学的知识目标——“掌握坚实的基础理论和系统的专门知识”以及能力目标——“培养实践和创新能力”，课题组从“以学生为中心、成果导向、持续改进”三大核心理念为出发点，对研究生电化学课程的教学内容、教学方法及考核方式等进行了有益的探索和实践。

（一）深化教学内容改革：突出知识的实用性、前沿性和交叉性

根据工程教育专业认证“以学生为中心”和“产出导向”的理念，在教学开始前对学生进行深入的学情分析，并结合本校研究特色和当前技术发展需要，突出课程教学的实用性、前沿性和交叉性，有针对性地对教学内容进行了调整。

1.了解学生的基础，调整教学内容和难度。由于我校研究生来源广泛，既有军校背景的本校研究生，也有地方院校的读研学生，专业基础参差不齐，因此每次开课前我们都会先调研全体学生是否具备物理化学和高等数学的知识，根据学生掌握的情况调整教学内容和难度，以使所有学生都能够听得懂、跟得上课堂教学。

2.调研学生的需求，调整教学重点。一般来说，选修本门课程的研究生其研究课题基本会涉及电化学研究方向，其硕士、博士阶段会从事与电池、电催化、电沉积、腐蚀与防护等相关的研究，因此他们选修本门课程通常具有较强的目的性，希望在本门课程中学到与将来研究课题相关的基础理论和专门知识，从而有助于其更有效、更快地进入课题研究。所以，在开课之前教师会调研每一个学生的学位论文研究方向、参与科研项目情况以及学术兴趣等，根据调研情况在课程教学上重点向与其研究相关的内容倾斜，希望能够达到学以致用、以学生为中心的目的，使授课内容对他们未来的科研工作有所帮助。

3.更新教学内容，突出特色，紧跟前沿。研究生教学内容一方面要突出本校科研特色，突出国防军事特色，坚持为军服务;另一方面也要紧跟学科发展前沿，引进和吸收国内外一流大学优秀教材，将最新的电化学科研成果和进展引入课堂中，拓宽学生视野、增强学生科研实践能力。我校研究生既有军人研究生，也有地方研究生，他们对电化学教学内容的需求也有所不同。因此，在绪论学习中我们考虑弱化电化学的研究对象和发展历史，重点讲述电化学的重要应用领域，尤其突出化学电源、金属腐蚀防护等在军事武器装备中的具体电化学应用。

此外，我们重点跟踪了国内外一流大学如清华大学、麻省理工学院等高校的电化学课程，对教学内容进行有效的筛选和更新。教学内容删减了与本科物理化学中电化学部分相重复的内容，以及明显跟不上电化学技术发展、与当前产业和电化学专业发展脱节的内容，如电解质溶液的活度、锌锰电池、铅酸电池、氯碱工业等;加大了与电化学生产实践、科技前沿有关的内容，如加入了电催化、新型二次电池以及固体电解质膜的最新研究进展。

4.引入交叉研究方向，培养科研创新思维。科学新理论、新发明的产生，新的工程技术的出现，经常是在学科的边缘或交叉点上，重视交叉学科将使科学本身向着更深层次和更高水平发展。电化学本身就是一门重要的交叉学科，它与能源、环境、生命、材料等学科密切相关，催生了能源电化学、环境电化学、生物电化学、材料电化学、半导体电化学等分支。近年以来，电化学与其他领域结合产生了新的研究方向，如将电镀原理应用于3D打印技术形成电化学增材制造，如采用高通量计算对电极材料进行筛选以提供理论参考。在课程教学上，及时将这些新的交叉研究方向引入课堂，使学生建立交叉创新的科研思维。

（二）创新教学方法手段：以学生为中心，发挥学生主观能动性

在工程教育专业认证理念下，以教师为中心的现状需要转变为以学生为中心，我们结合本校的研究特色和小班教学优势，通过丰富教学手段，合理利用多媒体、问题教学法、研讨式教学以及实践性教学等，使课堂“活”起来，让学生“动”起来。

1.优化传统的多媒体和板书教学，改进教学效果。电化学课程理论性强，概念、公式、定律较多，比较抽象难懂，因此需要合理利用多媒体和板书等方式，认真制作多媒体课件，多采用图片、动画、视频等，以生动形象地展示电化学中的结构、过程，方便学生理解。例如将电池比如为水库，电量比如为水库水量、电势差比如为水库落差;通过板书设计帮助学生理解课程的重点以及电化学体系的逻辑层次。

2.引入问题教学法，提升学生学习兴趣。在课程教学过程中引入现实生活生产中有关电化学的现象和事实，有意地创设问题情境，以引起学生的兴趣和思考，然后引导学生学习电化学相关理论知识，最终回归到问题的解答上来。例如，讲解电化学腐蚀时，首先给出两张图片：生锈的瓦良格号航母和历经千年而光洁如新的越王勾践剑，提出问题：为什么两种金属材料腐蚀情况和腐蚀速度相差如此之大？然后介绍金属腐蚀的概念、分类、原理以及影响金属腐蚀速率的因素，通过这些基础理论的学习使得学生明白原因在于金属种类不同、所处环境介质不同、腐蚀机理也不同。再比如，在讲述氢燃料电池时，引入当前社会关注的热点青年汽车的“水氢发动机”，引导学生深入分析其实质是“燃料电池汽车”。

3.大力开展研讨式教学，激发学生学习主动性。在开课准备阶段，根据学生未来的研究方向给每个学生划分一个与电化学相关的子专题，要求学生围绕该子专题查阅相关资料和文献，在课堂上做一次学术报告，讲解该领域的研究现状、存在的问题以及未来发展趋势。然后组织和引导其他学生参与讨论，报告人进行解答。最后采用同行评议的方式对该报告进行打分和评价，使学生了解自己的不足以便后续改进。

4.引入实践性教学，增强对理论知识的深刻理解。电化学涵盖内容很广，从基础理论、研究方法到实际应用，在有限学时内需要讲授完这么多内容，对于老师和学生都是一个不小的挑战。过去为了完成教学任务，不得不采取全程讲授的教学方式，简略讲解难度较大的内容，压缩实践性课时。这就容易导致学生在课堂上难以抓住重点，匆匆听完课程但理解不够深入，缺乏实践环节对将来的科研和工作没有幫助、启发。因此，需要加强实践教学环节，将理论与科研实践紧密结合起来，通过科研实践加深对理论的理解和认识。根据实验室的条件，我们加入了电池制备、循环伏安法和交流阻抗法测试等实践教学环节，通过学生在制备电池并对其进行电化学性能研究的过程中加深对电极电势、极化、阻抗、容量、比能量等电化学概念的理解和认识。

（三）优化考核方式方法：激励师生共同学习共同进步，持续改进

由于电化学为基础理论课，常规考核方式为闭卷考试，以分数作为评价学生学习效果的主要依据，缺乏过程性评价，而且考试只针对学生，缺乏对老师的考核评价，无法体现工程教育专业认证“持续改进”的教学理念。

为了激励学生自主学习，注重知识、能力、素质全方位考核和过程性考核，我们将课堂表现、实践操作和研讨教学等情况纳入课程考核。考核方式分为五个方面：期终考试占70%、课堂表现占10%、实践环节占10%、研讨环节占10%，从而全面考核学生掌握知识及灵活运用知识的综合能力。

此外，为了促进教师持续改进教学质量，学期结束时，对学生进行问卷调查，让学生提出课程教学的不足，教师提供教学反思报告、教学总结报告，在后续教学过程中保证课程的持续改进。同时，结合学校教学督导专家的听课反馈，学校及时了解督导专家的相关意见。通过学生和督导专家两方面的意见搜集，教师及时了解了授课的不足之处，从而在后续教学过程中不断完善和改进教学效果。

三、结语

为适应我校工程教育专业认证的形势，切实提高研究生教学质量，基于工程教育专业认证“以学生为中心、成果导向、持续改进”的教育理念，通过深入的学情分析，结合本校研究特色和当前技术发展需要，对研究生电化学课程的教学内容、教学方法手段以及考核方式方法等进行了有益的探索与实践。教师通过这些改革和实践措施，激发了学生的学习兴趣，培养了学生的创新思维，提高了学生应用所学知识解决实际科研或工程中电化学问题的能力，锻炼了学生的自主学习能力和团队协作意识，从而有效提升了电化学教学质量，培养出优秀的、符合工程教育专业认证要求和培养目标的创新人才。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王孙禺，孔钢城，雷环.《华盛顿协议》及其对我国工程教育的借鉴意义[J]. 高等工程教育研究，2007（1）：10-15.

[2] 夏淑倩，王曼玲，程金萍，等.践行OBE理念，开展化工类专业新工科建设[J].化工高等教育，2018（1）：9-61.

[3] 陈涛，邵云飞.《华盛顿协议》：内涵阐释与中国实践：兼谈与“新工科”建设的实质等效性[J]. 重庆高教研究，2018，6 （1） ： 56 - 64.

[4] 尤园. 基于工程教育专业认证的本科人才培养模式研究：以某高校计算机科学与技术专业为例[D].绵阳：西南科技大学，2018.

[5] 李志义. 解析工程教育专业认证的成果导向理念[J]. 中国高等教育， 2014（17）： 7-10.

[6] 李志义. 解析工程教育专业认证的持续改进理念[J]. 中国高等教育， 2015（15） ：33-35.

[责任编辑：钟 岚]