新工科背景下《电化学理论基础》课程改革探索与实践--以桂林理工大学能源化学工程专业为例

温玉清，尚 伟，聂瑾芳*

（桂林理工大学化学与生物工程学院，广西 桂林 541004）

1 课程改革背景

工程教育在我国高等教育中占有重要地位，高素质工程科技人才是支撑产业转型升级、实施国家重大发展战略的重要保障[1]。2018年教育部下发了“关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划的意见”的文件，2019年广西出台《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划的意见》。指出新工科建设要着眼高等教育改革发展全局，一方面要总结继承工程教育改革发展的成功经验，深化工程人才培养改革，发挥自身与行业产业紧密联系的优势，面向当前和未来产业发展急需，主动优化学科专业布局，促进现有工科的交叉复合、工科与其他学科的交叉融合，积极发展新兴工科，打造工程学科专业的升级版。另一方面要主动对接地方经济社会发展需要和企业技术创新要求，充分利用地方资源，发挥自身优势，深化产教融合、校企合作、协同育人，增强学生的就业创业能力，培养大批具有较强行业背景知识、工程实践能力、胜任行业发展需求的应用型和技术技能型人才[2]。基于新工科建设及教育教学改革的背景，创新性的人才培养模式是培养新时代卓越工科人才的重要保证，其中课堂教学是人才培养的主渠道，课堂教学模式在一定程度上决定了人才培养的质量[3]。

2 课程特点及教学现状

《电化学理论基础》是桂林理工大学能源化学工程专业的主干专业课程，亦是其他专业课的基础。本课程在能源化学工程专业的毕业要求中具有重要的地位，它可以支撑本专业毕业要求，即能够应用能源化学工程专业基础知识与专业核心知识，建立解决复杂能源化学工程问题的数学模型并求解。通过本课程的学习，应使学生系统地掌握电化学科学的基本理论，了解现代电化学科学技术的新进展，为学好后续专业课程打下坚实的基础。通过本课程的学习使学生具备以下两个能力：掌握电化学热力学、电极/溶液界面的双电层结构与性质、电极的极化以及电极过程、电化学动力学规律等。通过系统的学习，培养学生对电化学基础理论的理解、掌握和分析运用能力；提高学生的认知能力，具备运用所学知识进行问题分析的素质；构建完善的电化学知识结构，培养学生的科学思维和创新能力，具备服务于社会的基本素质。

《电化学理论基础》重点介绍电化学的基本概念、基本规律和基本理论，是以电化学的基本理论为主线，从电化学热力学和电化学动力学两个方面将电化学界面微观结构与宏观效应联系起来，进而阐明电极过程动力学的基本规律。内容主要分为三大部分：电化学热力学、电极和溶液界面的结构和性质、电极过程动力学。该课程内容较多、信息量大，理论性、抽象性强，机理机制较多，电化学系统的变化过程很难通过肉眼观测且以微观模型解释为主从而较难理解，加之多数概念抽象、乏味，学生听起来索然无味。另一方面，学生是第一次接触本专业的理论基础课，学生缺乏对本专业相关实践内容的感性认识。学生对知识点的理解通常仅仅停留在表面，而对深层内容的理解仍然不够。为此，希望通过课程教学改革，拟解决以下两个主要问题：（1）学生学习兴趣减弱，学习主动性下降；（2）课程的评价和考核方式单一化。

3 电化学理论基础课程教学方法改革与实践

3.1 课堂教学多样化，提高学习的主动性

提升课程内涵，打造特色化教学资源[4]。电化学基础理论课程是一门理论性、抽象性和微观性融合为一体的这种类型课程，学生在学习的过程中，对概念的理解和现象的观察存在一定的难度，如果仅仅依靠课堂照本宣科式的讲解，学生很难深刻理解和体会到该课程的精髓。为了减少这类现象的出现，本课程团队一方面，针对一些难以理解的知识点采取自主开发微课、制作电化学过程的动画演示和收集相关知识点的视频教学资源等方式来补充课堂教学内容。另一方面，把优质的教学资源引入到教学中，充分利用中国大学慕课网的线上资源和雨课堂的智慧教学工具，开展MOOC+SPOC+雨课堂+线下课堂混合式教学，使得教学内容和教学手段更加多样化。同时根据课程的教学进程采用思维导图、案例举例及分析、小任务驱动、小组互评等多种教学方法，加强学生对难点问题的理解，激发学生的学习热情，提升学生学习兴趣。经过在本课程教学中的多次尝试，学生的手机从游戏机变成了老师的课堂教学工具，教学效果较为明显。

3.2 考核方式多样化以及建立课程教学全过程评价体系

教学内容和教学手段的多样化，需要有教学考核的多元化相对应[5]，为此，针对本课程的特点，考核方式采用线上和线下相结合的形式来进行。对每位同学都有线上学习和线下学习的要求。（1）线上学习要求：每位学生课前至少完成若干次思维导图预习汇报、若干次课程大任务以及1次课程墙报展；根据老师要求完成相关教学内容的在线视频学习；课后，通过线上平台进行课程作业提交，提问答疑，资源拓展，提交1次课程论文等。（2）线下学习要求：利用线下教学时间深入理解重要知识点和难点，学生积极参与课堂教学，通过“雨课堂”的教学辅助工具功能如弹幕、投稿、讨论等，对知识点进行讨论。

对于本校能源化工专业开展浅层次混合式教学的情况，本课程教学的课程考核办法含线上成绩和线下课堂考试成绩两部分，即课程总评成绩 = 线上总成绩×50%+线上活跃度×10%+ 期末测试成绩×40%。课程总评成绩主要构成详见图1（P138）。线上总成绩由平时成绩（线上）（70%）和线上期末成绩（30%）构成，即线上总成绩 =平时成绩（线上）×70%+ 期末测试（线上）×30%。其中平时成绩（线上）主要包括线上平时成绩含视频学习（20%）、思维导图（10%）、章节习题（10%）、课程论文（30%）。平时成绩（线上）成绩主要构成详见图2（P138）。

图1 课程总评成绩分布图

图2 线上总成绩分布图

线上活跃程度会根据教学互动环节的参与次数以及发回帖数量计分。期末测试成绩即为期末组织的线下考试。

平时成绩（线上）主要构成见表1：

表1 平时成绩（线上）主要构成

授课教师可以依托线上教学平台，及时获得学生的线上活跃度、资源查看与下载情况，作业完成情况、成绩分布，线上互动讨论等，更加高效、精确地反馈学生的学情动态，以便教师更有效地调整教学过程。经过考核方式的改革，从以前学生只注重期末考试转变为注重课程学习过程的考核，使得课程评价贯穿整个教学过程，这样即提升了学生的学习主动性，又使得教师可以有目的的及时调整和优化教学设计，提高教学质量和教学效果。

4 结语

总之，在新工科背景下电化学理论基础课程的教学改革需要不断更新或转变传统的教育教学思想，需要精心设计和优化教学模式，改革考核方式和建立新的学习评价体系，注重学生的学习效果，促进学生知识、能力和素质的协调发展，为新工科要求的创新性、复合型人才的培养打下坚实的基础。