“高等電化學(xué)”課程教學(xué)改革與探索

徐群杰 李巧霞 賴春艷 趙玉增

摘要：“高等電化學(xué)”課程是上海電力學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)碩士研究生的專業(yè)學(xué)位課。圍繞師資隊伍建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容更新和實踐環(huán)節(jié)提升等方面進行改革與探索，不僅大大提升了學(xué)生對本課程的興趣，而且也為學(xué)生進行后續(xù)課程學(xué)習(xí)以及畢業(yè)論文的撰寫打下了扎實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高等電化學(xué);研究生;應(yīng)用化學(xué);教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）33-0063-02

“高等電化學(xué)”課程是上海電力學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)碩士研究生的學(xué)位專業(yè)課，電化學(xué)研究方向是環(huán)化學(xué)院碩士點的主要研究方向之一，包含腐蝕電化學(xué)、材料電化學(xué)、化學(xué)電源、燃料電池等，每年研究生入學(xué)選擇的研究方向中，與電化學(xué)有關(guān)的人數(shù)達到80%之多，這就要求研究生在第一年的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)中具備扎實的電化學(xué)基本知識，掌握電化學(xué)儀器的基本操作，才能在接下來的科研實驗中游刃有余，做出成績。但是上海電力學(xué)院統(tǒng)招進來的研究生電化學(xué)水平參差不齊，有材料專業(yè)、化工專業(yè)或環(huán)境專業(yè)，大部分學(xué)生在本科階段并沒有接觸到電化學(xué)的相關(guān)知識，成為后續(xù)科研實驗的一大阻礙。

因此開設(shè)“高等電化學(xué)”課程，使電化學(xué)專業(yè)方向的研究生可以系統(tǒng)學(xué)習(xí)電化學(xué)基本知識，掌握電化學(xué)儀器的基本操作，對研究生的培養(yǎng)起到良好的推動作用。

上海電力學(xué)院的“高等電化學(xué)”（3學(xué)分）課程設(shè)置是由原有的“應(yīng)用電化學(xué)”（2學(xué)分）和“電化學(xué)研究方法”（3學(xué)分）兩門課程合并而來，學(xué)分數(shù)雖然只有原先總學(xué)時數(shù)的60%，但要求不能降低，因此需要對該課程的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面進行改革，方能適用實際需要。

一、課程教學(xué)團隊優(yōu)化合理

該課程的師資隊伍原先只有2名教師（1名教授和1名副教授），經(jīng)過建設(shè)，該課程組師資隊伍已初現(xiàn)規(guī)模，已有6名教師，其中2名教授、3名副教授和1名講師，梯隊結(jié)構(gòu)合理，形成了一支很好的教學(xué)團隊。同時該教學(xué)團隊分工合理，課程負責(zé)人現(xiàn)為該一級學(xué)科碩士點負責(zé)人、中國化學(xué)會電化學(xué)專業(yè)委員會委員、上海市學(xué)位委員會第四屆學(xué)科評議組成員，長期主講電化學(xué)類課程，具有很深的學(xué)術(shù)造詣和教學(xué)水平。另一名教授是新引進的教育部新世紀優(yōu)秀人才，在化學(xué)電源研究方面具有很高的學(xué)術(shù)水平，其他三名副教授均從事本科生的電化學(xué)課程教學(xué)工作，在電化學(xué)內(nèi)容上非常熟悉，另一名講師主要是對電化學(xué)企業(yè)生產(chǎn)非常熟悉，對學(xué)生的綜合訓(xùn)練指導(dǎo)幫助很大。

各位任課老師進行深入全面講解，使課堂效果得到大大提高。該課程實際教學(xué)過程的主講一般由3名教師完成，另3名教師參與整個課程體系的設(shè)置討論、教學(xué)內(nèi)容組織和實踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)等工作。教學(xué)隊伍中3 位主講教師的分工分別是：1位教師負責(zé)電化學(xué)基本原理知識的講解，包括電化學(xué)基礎(chǔ)與理論等;1位教師負責(zé)電化學(xué)研究方法部分的講解包括交流阻抗、循環(huán)伏安法等;另1位教師負責(zé)電化學(xué)加工與應(yīng)用等，包括無機電解工業(yè)和有機電合成等等課程內(nèi)容。另外，課外綜合訓(xùn)練部分由6名老師共同指導(dǎo)并統(tǒng)一組織實施。在教學(xué)實施過程中建立了老教師的“傳、幫、帶”機制，同時也將理論教學(xué)與實踐訓(xùn)練有機結(jié)合，課程教學(xué)團隊定期交流探討，形成了很好的協(xié)作機制。

二、教學(xué)內(nèi)容不斷更新

由于“高等電化學(xué)”課程內(nèi)容豐富，既涉及電化學(xué)基礎(chǔ)理論知識，又涉及電化學(xué)研究方法，還包括電化學(xué)的應(yīng)用，特別是隨著電化學(xué)技術(shù)及電化學(xué)理論體系的不斷完善和深化，電化學(xué)的應(yīng)用范圍已廣泛滲透到能源科學(xué)、材料科學(xué) 、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、信息科學(xué)和納米科學(xué)等諸多領(lǐng)域。結(jié)合上海電力學(xué)院的專業(yè)定位和辦學(xué)特色，應(yīng)用化學(xué)碩士點專業(yè)主要圍繞能源、環(huán)境及材料領(lǐng)域中的化學(xué)問題開展相關(guān)研究，培養(yǎng)學(xué)生具有扎實的應(yīng)用化學(xué)理論基礎(chǔ)和分析問題解決問題能力。因此，在該課程內(nèi)容設(shè)置上除了保留相應(yīng)的電化學(xué)基礎(chǔ)理論和電化學(xué)研究研究方法外，在電化學(xué)應(yīng)用部分重點突出能源、電力、環(huán)保相關(guān)的知識內(nèi)容，即材料電化學(xué)、腐蝕電化學(xué)、環(huán)境電化學(xué)、電化學(xué)能源體系的設(shè)計和應(yīng)用等，這些知識點的拓展也與學(xué)生今后從事畢業(yè)論文工作乃至今后的就業(yè)密切相關(guān)，受到學(xué)生的歡迎。例如，圍繞電力材料防腐蝕的介紹，不僅包括腐蝕電化學(xué)機理、測試方法及防腐蝕技術(shù)等，而且著重介紹在電力企業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)應(yīng)用;隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，海上風(fēng)電的發(fā)展十分迅速，其材料防腐蝕要求也很高，課程講解時可結(jié)合電化學(xué)知識提出一些可能的解決方案。圍繞當前新能源汽車的發(fā)展對電池要求很高，在課程講解時專門圍繞新能源汽車中各類電池的發(fā)展技術(shù)及材料技術(shù)進行系統(tǒng)分析，讓學(xué)生了解燃料電池汽車、純電動汽車、插電式混合動力汽車等不同電力驅(qū)動的差別等。還有圍繞當前智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一即電力儲能，這也是發(fā)展分布式能源及普及新能源的關(guān)鍵技術(shù)之一，而電力儲能技術(shù)中涉及到包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池和液硫電池等的選擇和應(yīng)用，這些內(nèi)容均涉及到電化學(xué)中各類化學(xué)電源的技術(shù)及最新發(fā)展，這些內(nèi)容的拓展對擴大學(xué)生的知識面有極大的幫助。

三、實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)得到強化

在傳統(tǒng)的課程實驗設(shè)置過程中一般都是利用課內(nèi)時間進行一些簡單的實驗教學(xué)與實驗操作，很少進行系統(tǒng)性、綜合性的訓(xùn)練，往往學(xué)生綜合能力的提高也受到了限制。由于該課程的教學(xué)時數(shù)十分緊張，實驗與實踐環(huán)節(jié)在課內(nèi)安排很少，需要充分利用課外時間進行實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。課程教師一般在課程結(jié)束前一個多月對學(xué)生布置一個綜合性訓(xùn)練的研究課題，包括課題的確立、文獻調(diào)研、實驗方案制訂、實驗操作、數(shù)據(jù)分析和論文撰寫等各個環(huán)節(jié)。由學(xué)生利用導(dǎo)師實驗室資源或?qū)W院的學(xué)科基地獨立完成。事實上學(xué)院也擁有國家電力公司熱力設(shè)備腐蝕與防護重點實驗室、上海高校電力腐蝕控制與應(yīng)用電化學(xué)重點實驗室、上海熱交換系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心、上海電力能源轉(zhuǎn)換工程技術(shù)研究中心、上海防腐蝕新材料工程技術(shù)研究中心等高水平學(xué)科基地，這些研究基地有非常先進的電化學(xué)儀器設(shè)備及相應(yīng)的分析測試設(shè)備，包括光電化學(xué)測試系統(tǒng)、電化學(xué)工作站、電池測試系統(tǒng)、原子力顯微鏡、鹽霧箱、動態(tài)模擬試驗裝置、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀等。這些儀器設(shè)備均對學(xué)生開放，通過綜合訓(xùn)練有利于他們?nèi)媪私庠撜n程體系所涉及到的儀器設(shè)備及實際應(yīng)用，同時通過實踐也能大大提升他們對電化學(xué)理論的理解及提高他們分析問題、解決問題的能力，也使學(xué)生初步熟悉了進行科研環(huán)節(jié)的各個步驟，真正使學(xué)生近距離接觸并使用了這些學(xué)科平臺基地的先進的一起設(shè)備，使學(xué)生的視野得到了開闊，通過動手實驗也培養(yǎng)了綜合實踐動手能力。

四、教學(xué)改革初見成效

通過該課程教學(xué)的改革實踐不僅大大提升了學(xué)生對該課程的興趣，而且促進了學(xué)生對電化學(xué)專業(yè)知識的掌握。學(xué)生在電化學(xué)相關(guān)的領(lǐng)域中參加科創(chuàng)比賽和學(xué)術(shù)交流中屢屢獲獎。僅2013年就有10名同學(xué)獲獎，占學(xué)生數(shù)的20%，其中3名同學(xué)獲得上海市高校科創(chuàng)杯比賽二等獎和三等獎，1名同學(xué)獲上海市陳嘉庚青少年發(fā)明比賽三等獎，1名同學(xué)獲中國電化學(xué)會議優(yōu)秀墻報論文獎，1名同學(xué)獲全國電廠化學(xué)會議優(yōu)秀論文獎，3名同學(xué)獲全國腐蝕大會優(yōu)秀論文獎。學(xué)生在電化學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)論文質(zhì)量有大幅度提升，近兩年學(xué)生作為第一作者在國際電化學(xué)頂級期刊SCI一區(qū)期刊 （Electrochim Acta 和Journal of Power Source）發(fā)表了6篇論文，在SCI三區(qū)期刊（ Solid State ionics和 Journal of Alloys & Compounds）上發(fā)表了2篇論文，充分反映了本課程建設(shè)的成效。從近幾年該專業(yè)學(xué)生獲得學(xué)校優(yōu)秀碩士論文的論文題目來看，90%都與電化學(xué)密切相關(guān)，學(xué)生畢業(yè)就業(yè)崗位中需要的專業(yè)知識與電化學(xué)具有關(guān)聯(lián)度的也占60%以上，這充分說明了該課程對學(xué)生的發(fā)展具有重要作用。

五、結(jié)束語

“高等電化學(xué)”課程作為上海電力學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)碩士研究生的一門學(xué)位專業(yè)課，對該專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)具有重要作用，雖然本團隊圍繞師資隊伍建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容更新和實踐環(huán)節(jié)提升等方面進行一些改革與探索，并取得了一些初步成效，但為了更好地適應(yīng)社會對高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需求，還有許多工作要做，包括對課程體系全面合理的梳理、教材的合理選擇與更新、實驗技術(shù)的進一步發(fā)展與完善等等，真正為培養(yǎng)不僅大大提升了學(xué)生對本課程的興趣，而且也為學(xué)生進行后續(xù)課程學(xué)習(xí)以及畢業(yè)論文的撰寫打下了扎實的基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：王祝萍）