基于應(yīng)用型專業(yè)的電化學(xué)分析技術(shù)的教學(xué)探索

卜路霞，尹立輝

（天津農(nóng)學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)院，天津300384）

近年來，為了適應(yīng)時(shí)代和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求，眾多地方本科高校逐漸向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)變，重在培養(yǎng)具有較強(qiáng)社會(huì)適應(yīng)能力和競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。實(shí)踐教學(xué)在應(yīng)用型人才的培養(yǎng)過程中所占比重越來越高。電化學(xué)分析技術(shù)是一門實(shí)踐性和學(xué)科交叉性很強(qiáng)的測量課程，由于具有操作簡單、使用方便、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，在眾多應(yīng)用型專業(yè)中已普遍開展電化學(xué)分析技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容。電化學(xué)分析技術(shù)涉及電化學(xué)測試的基本概念和相關(guān)原理，包括線性掃描曲線、循環(huán)伏安曲線、交流阻抗曲線、塔菲爾曲線、計(jì)時(shí)電流法等眾多常規(guī)測試方法，應(yīng)用可涉及電鍍、電解、材料腐蝕與防護(hù)、電化學(xué)能源測試、無機(jī)物電解合成、電催化等許多領(lǐng)域［1］。隨著各學(xué)科的交叉和融合，電化學(xué)分析技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步拓展到高分子材料、醫(yī)藥、食品、農(nóng)學(xué)、水產(chǎn)、航天等領(lǐng)域，對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，發(fā)揮著越來越重要的作用。但當(dāng)前除了電化學(xué)相關(guān)專業(yè)外，其他應(yīng)用型專業(yè)很少開展電化學(xué)相關(guān)的理論課程，導(dǎo)致學(xué)生對建立在電化學(xué)理論基礎(chǔ)上的電化學(xué)測試技術(shù)很難掌握，或者只知其操作步驟，不知其問題原因，學(xué)習(xí)不夠深入，在分析實(shí)際問題時(shí)出現(xiàn)難度。針對目前電化學(xué)分析技術(shù)在應(yīng)用型專業(yè)中存在的問題，本論文探討了電化學(xué)分析技術(shù)與其他學(xué)科交叉應(yīng)用的教學(xué)改革方法，探索培養(yǎng)具有解決實(shí)際問題的應(yīng)用型人才的教學(xué)模式。

1 電化學(xué)分析技術(shù)的地位

電化學(xué)分析技術(shù)是是現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的一個(gè)重要分支，是電化學(xué)理論與電化學(xué)應(yīng)用技術(shù)之間的橋梁，是一門實(shí)踐性及實(shí)用性很強(qiáng)的學(xué)科。電化學(xué)分析以測量某一化學(xué)體系的電化學(xué)響應(yīng)為基礎(chǔ)，根據(jù)其電導(dǎo)、電位、電流和電量等參數(shù)的變化，與含量建立一定的數(shù)量關(guān)系，根據(jù)所測量電參數(shù)的不同，電化學(xué)分析法可分為電導(dǎo)法、電位法、電解法、庫侖法和伏安與極譜法等［2］。電化學(xué)分析測試靈敏度和準(zhǔn)確度較高、測量范圍寬、儀器價(jià)格便宜，但其選擇性較差。電化學(xué)分析技術(shù)不僅可用于物質(zhì)組成和含量的定量分析，也可用于結(jié)構(gòu)分析，測量范圍逐漸從無機(jī)離子擴(kuò)展到有機(jī)化合物，從宏觀到微觀，并不斷向理論層次延伸，如研究電極過程動(dòng)力學(xué)、有機(jī)電極過程、吸附、氧化還原過程等。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，電化學(xué)分析技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的各個(gè)方面，發(fā)揮著越來越重要的作用［3-4］。

2 電化學(xué)分析技術(shù)與其他學(xué)科融合教學(xué)中存在的問題

2.1 課程體系不同

電化學(xué)分析技術(shù)一般在高年級(jí)學(xué)生階段開展，對于電化學(xué)相關(guān)專業(yè)學(xué)生來說，前期可能已經(jīng)學(xué)完了《電化學(xué)原理》、《物理化學(xué)》、《應(yīng)用電化學(xué)》等相關(guān)課程，課題體系比較完整，學(xué)生在學(xué)習(xí)電化學(xué)分析技術(shù)時(shí)更容易理解和掌握。但是，對于其他應(yīng)用型專業(yè)來說，前期并沒有學(xué)過相關(guān)基礎(chǔ)課程，學(xué)生可能只從《無機(jī)化學(xué)》、《分析化學(xué)》等相關(guān)公共基礎(chǔ)課中獲取了電化學(xué)的相關(guān)知識(shí)，而這部分電化學(xué)知識(shí)往往純粹涉及理論，且內(nèi)容比較淺顯。由于缺乏相關(guān)課程體系，導(dǎo)致其他學(xué)科學(xué)生在學(xué)習(xí)電化學(xué)分析技術(shù)時(shí)存在著聽不懂、學(xué)習(xí)興趣不足、解決問題能力差等問題，最終導(dǎo)致該門課程失去了其本來發(fā)揮的作用。電化學(xué)分析技術(shù)所涉及的內(nèi)容抽象，理論性較強(qiáng)，如果缺乏相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)確實(shí)難度較大。

2.2 理論聯(lián)系實(shí)際不足

電化學(xué)分析技術(shù)知識(shí)體系復(fù)雜，對學(xué)生知識(shí)面要求高，但其實(shí)踐性又很強(qiáng)，抽象復(fù)雜的測試?yán)碚摵蜕a(chǎn)實(shí)踐密切相關(guān)，如果只是根據(jù)傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講解，如講解循環(huán)伏安曲線時(shí)多以鐵氰化鉀溶液為測試對象，學(xué)生僅僅通過實(shí)驗(yàn)操作對已有的結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，缺乏積極的思考和創(chuàng)新意識(shí)。不同專業(yè)，對電化學(xué)測試技術(shù)要求的側(cè)重點(diǎn)不一樣，因此不能拿同樣的教學(xué)內(nèi)容去生搬硬套。在講解知識(shí)點(diǎn)時(shí)，必須結(jié)合本專業(yè)特點(diǎn)，將電化學(xué)分析技術(shù)與本專業(yè)實(shí)際應(yīng)用案例相結(jié)合，尤其是一些前沿課題，學(xué)生在掌握電化學(xué)分析技術(shù)的同時(shí)，也能增強(qiáng)對本專業(yè)的認(rèn)同感。如果不能很好的將基礎(chǔ)理論與應(yīng)用前沿結(jié)合起來，容易造成學(xué)生在課程學(xué)習(xí)的初期便因?yàn)橛X得枯燥乏味而失去了繼續(xù)深入學(xué)習(xí)的興趣。因此，教師在講解時(shí)，必須注重理論聯(lián)系實(shí)際，教學(xué)內(nèi)容必須與時(shí)俱進(jìn)，將前沿知識(shí)和最新的科技成果滲透到日常的教學(xué)中，提升學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)具有優(yōu)良技能的應(yīng)用型人才。

3 教學(xué)方法探索

針對目前電化學(xué)分析技術(shù)教學(xué)過程中存在的問題，筆者對其教學(xué)方法進(jìn)行了改革探索，主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）教學(xué)方法多樣化；

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)已不能滿足學(xué)生日益增長的知識(shí)點(diǎn)的要求，學(xué)生上課學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性下降。目前大多采用的是多媒體輔助教學(xué)的手段，多媒體輔助教學(xué)可將一些復(fù)雜的測試過程通過動(dòng)畫演示等方式展現(xiàn)，一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足。但隨著現(xiàn)代高校的課程教學(xué)的課時(shí)數(shù)不斷壓縮，有限的學(xué)時(shí)內(nèi)學(xué)生要掌握的內(nèi)容劇增，劇增的知識(shí)點(diǎn)和有限的課堂時(shí)間束縛了教師的手腳，也降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對知識(shí)的掌握。采用“翻轉(zhuǎn)課堂”和“微課”的教學(xué)方式，教師通過針對性的錄制單元視頻，上傳網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)生可以自主下載學(xué)習(xí)，充分調(diào)整時(shí)間做到課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。而且，這種教學(xué)方式的進(jìn)行，可以解決學(xué)時(shí)不夠、課程內(nèi)容單一等問題，尤其是對于非電化學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說，可以更好彌補(bǔ)其課程理論體系不完善的缺點(diǎn)，在輔助知識(shí)點(diǎn)講解與鞏固課后重點(diǎn)方面起到了積極作用。因此，當(dāng)前的電化學(xué)分析技術(shù)教學(xué)不僅要求教師要不斷地學(xué)習(xí)，掌握更多技能，提高教學(xué)水平，而且針對專業(yè)特點(diǎn)，需要開展靈活多樣的教學(xué)方式。

（2）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)要貼合專業(yè)特點(diǎn)；

教學(xué)內(nèi)容不能只按照教材內(nèi)容設(shè)計(jì)，必須和專業(yè)特點(diǎn)相結(jié)合，要注意理論聯(lián)系實(shí)際，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上下功夫，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新補(bǔ)充，與時(shí)俱進(jìn)，豐富教學(xué)資源。例如對于藥學(xué)專業(yè)，可以選取某種藥物進(jìn)行循環(huán)伏安曲線測試，了解其氧化還原過程，根據(jù)電極反應(yīng)機(jī)理，分析其潛在的生物氧化還原過程。對于食品專業(yè)，可以采用單掃描極譜法測定食品中添加劑及農(nóng)藥殘留量等。教師在設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，可結(jié)合自身研究方向或者參考學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，讓學(xué)生參與進(jìn)來，共同設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，也能培養(yǎng)學(xué)生深入鉆研學(xué)科知識(shí)的能力和投身科研創(chuàng)新活動(dòng)的意識(shí)。另外，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，要加大實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的投入，借助電化學(xué)相關(guān)的教學(xué)和科研儀器設(shè)備，增加電化學(xué)相關(guān)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

（3）合理分配線上/線下學(xué)習(xí)學(xué)時(shí)；

為了解決理論課時(shí)不足與目前教學(xué)內(nèi)容的矛盾，可將部分教學(xué)內(nèi)容用于線上教學(xué)，探索線上/線下相結(jié)合的教學(xué)方式，倡導(dǎo)自主式、合作式、探究式等學(xué)習(xí)方式?？筛鶕?jù)前期教學(xué)情況，開展調(diào)研工作和資料查閱整理工作，圍繞反饋回的主要問題進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式調(diào)整。區(qū)分哪些內(nèi)容屬于重點(diǎn)掌握，哪些內(nèi)容屬于自學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容采用線下學(xué)習(xí)，而學(xué)生能夠通過自主學(xué)習(xí)掌握的知識(shí)點(diǎn)則可以放在線上學(xué)習(xí)。通過合理分配線上/線下教學(xué)學(xué)時(shí)，教師也可以從重復(fù)性授課中解放出來，把更多的時(shí)間用來解決其他難點(diǎn)問題。

（4）建立“先學(xué)后教再學(xué)”的教學(xué)模式；傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)方式已不能滿足創(chuàng)新性人才培養(yǎng)需求，新的教學(xué)理念是建立以學(xué)生為中心的教學(xué)方式。教師可通過在線上發(fā)布本次課的教學(xué)內(nèi)容以及涉及到的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和研究文獻(xiàn)，要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)驗(yàn)方案，線下教學(xué)時(shí)，采用PPT展示、小組討論等方式給予學(xué)生發(fā)揮的機(jī)會(huì)，根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，教師可進(jìn)行針對性解答。通過這種“先學(xué)后教再學(xué)”的教學(xué)模式，能夠更有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，也能加強(qiáng)對已學(xué)理論知識(shí)的鞏固，將理論知識(shí)真正應(yīng)用于實(shí)踐中，更有助于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

總之，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，開展靈活多樣的教學(xué)方式，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配，建立以學(xué)生為主導(dǎo)的教學(xué)模式。教學(xué)方法的改革目的是為了有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，完善和提升學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。

4 結(jié)束語

電化學(xué)分析技術(shù)涉及內(nèi)容多、知識(shí)面廣，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對于培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才十分重要。近年來，電化學(xué)分析技術(shù)的課程教學(xué)已經(jīng)有了很大的改進(jìn)，先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)方式不斷涌現(xiàn)。學(xué)生通過學(xué)習(xí)電化學(xué)分析技術(shù)，不僅能夠掌握相關(guān)的電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、操作方法和技能，而且綜合素質(zhì)也得到不斷提升，人才培養(yǎng)的競爭力得到提高。另外，作為工程應(yīng)用背景專業(yè)的任課教師，也必須不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高自身素質(zhì)和教學(xué)能力，積極開展教學(xué)方式改革探索，提升教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)具有綜合能力的應(yīng)用型人才貢獻(xiàn)力量。