關于《應用電化學》的教學方法探索

摘 要:應用電化學是一門既包含基本電化學理論，又注重實際應用的學科。本文從激發學生主動學習的積極性、基礎理論知識在研究課題中的應用、以及結合科學前沿領域幾個方面介紹了在研究生應用電化學課程講授中的幾點體會，并且結合青年教師自身的優勢就如何營造和諧互動的課堂氣氛進行了探討。

關鍵詞:應用電化學教學方法理論實際

中圖分類號:G424文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0170-01

應用電化學是電化學的一個分支，是既包含基礎理論知識，又注重實用的一門學科，是理論電化學與工業電化學的橋梁[1-2]。在大多數高校中理科的電化學課程偏重于基礎理論，實際應用方面涉及的較少;工科院校偏重于工業電化學方面，這樣容易造成理論與實際的脫節。作者任教的內蒙古大學化學化工學院2008年為物理化學專業的碩士研究生開設了應用電化學課程，經過三年的不斷探索改進，目前學生反映教學效果比較好。凡課堂都是由教師、學生和教學內容三要素組成，研究生課堂也一樣[3-4]。對于研究生的教學與本科生教學存在著差別，在學生學習方面也存在一定的差別，研究生學習的目的性、主動性比較強。所以對研究生的教學不能完全照搬本科生的教學模式。下面作者結合應用電化學這門課的特點談幾點在研究生教學中的體會。

1 激發學生主動學習的積極性

應用電化學作為物理化學專業碩士研究生一門重要的專業課，該課程既包含理論基礎知識，又有廣泛的實際應用。所以在講授這門課程時一定要注重理論聯系實際，如果只是大量地堆砌生硬的理論，容易使學生疲勞，學習沒有積極性。例如講解電解質溶液，電極/溶液界面的基本性質以及電極反應的熱力學和動力學過程研究等基本理論時，要結合這些理論知識在實際中的應用。不管是化學能轉變為電能的原電池，還是電能轉變為化學能的電解池都必須有電解質、電極和導線三要素組成[5]，在研究應用時需要掌握它們之間的互相關系及遵循的定律，這樣理論才能很好地為實際應用服務，成功解決實際應用中出現的問題。隨著科學技術的快速發展，對應用電化學理論知識的發展也會起到促進的作用。

例如講解電極反應過程理論時，注意結合關于這一理論知識在化學品的合成、高純物質的制造、材料表面處理以及有機電合成中的應用，利用在電極與電解質界面發生的電化學反應可以進行[6]。有機電合成是反應物在電極上通過電子得失生成產物，是電化學理論在有機化工生產中的重要應用，在常溫常壓下可以進行，并且反應過程中不產生大量三廢，環境污染小，所以被稱為是21世紀生產“綠色產品”的高新技術[6]。在講解理論知識的同時結合在生產實際中的應用，這樣可以使學生對理論知識的理解更深刻，更能體會應用電化學的重要性，從而激發他們的學習積極性。

2 理論知識在研究課題中的應用

研究生在學習方法、學習任務等方面與本科生階段的學習有很大的不同。對本科生的要求主要還是對理論知識的理解掌握，而研究生除了掌握基本理論，還必須利用理論知識解決實際問題，即完成課題，做畢業論文。所以教師在講解理論時，注意理論知識與研究課題相結合，一方面能使學生更好地理解理論知識點;另一方面使學生了解所學的理論知識如何在研究工作中應用。電催化理論在生產實際中有著廣泛的應用，燃料電池的研究是目前科技工作者研究的熱點之一。例如關于質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cells，PEMFC)中陰極材料的研究，在PEMFC陰極發生的是氧還原反應，開發對氧的還原有良好催化活性的陰極材料，并且在PEMFC工作條件下具有好的穩定性，是重要的研究方面。

例如作者講解電極與電解質溶液界面理論時，涉及到雙電層結構模型及電極反應機理時，結合作者目前的研究課題。在測試電極材料電化學性能的實驗中，電極反應是在固體電極表面與電解質溶液形成的雙電層中進行的。同時可以給學生展示各種工作電極實物增加感性認識，以及具體循環伏安實驗得到的圖形，結合圖形給學生講解在雙電層內進行的電極反應，增強學生對雙電層的理解，從而加深學生對理論知識在研究課題中應用的理解。

3 介紹該課程在科研前沿的應用研究

目前，燃料電池是世界科學工作者的研究熱點之一，由于燃料電池具有高效率、環境友好、安靜等優點，有望成為21世紀的清潔能源。以氫氣為燃料的燃料電池生成物為水，對環境零污染，特別是在煤炭、石油等能源日益匱乏，環境污染日趨嚴重的今天，開發新的能源具有非常重要的意義。但是制約燃料電池商業化的因素是使用的電極材料，大多數燃料電池的電極使用具有較好的催化效果的貴金屬鉑，致使燃料電池的價格昂貴。現在，國內外的許多學者致力于新型電極材料的研究，一方面是從降低電極中鉑的擔載量和材料納米化考慮，研究證明降低鉑的擔載量，其電催化效率下降;另一方面尋找非鉑催化劑材料，替代鉑催化劑，從而大大降低燃料電池的價格，推動其商業化進程。作者目前的研究項目就是研究開發一種非鉑電催化劑，用于燃料電池的電極。

4 營造和諧互動的課堂氣氛

對于研究生課堂教學不同于本科生教學，還需注重研究生的參與和主動性。關于基礎理論知識的講解，可以選擇部分內容讓學生來講，學生按布置的內容備課，制作ppt，講解。每次課安排兩名學生，40分鐘講解內容，講解完了教師組織學生進行提問討論，對學生講解沒達到深度的理論，教師進行進一步闡述，對做講解的學生的ppt及語言組織等方面進行點評。由于這樣的互動在教學中的引入，極大地調動了學生學習的積極性，同時使他們在展現自己、語言表達方面也得到了很好的鍛煉。

作者是一位青年教師，作為青年教師在課堂中要發揮其年輕的優勢，因為年輕教師年齡和學生相差不多，容易溝通和交流，進而營造和諧互動的課堂氣氛，學生就更容易接受教師以及這門課。另一方面，作者是在國外讀的博士，在課堂上或課間給學生介紹國外的教學模式以及學習經歷，使學生對國外的教學等有所了解，從而拉近教師與學生間的距離。除此之外，青年教師還可以和學生一起討論研究生階段如何進行學習、搞科研，把自己在學生時代成功和失敗的經驗和學生一起分享，從而使學生能夠更好地把握和利用學習時間，學到更多的知識，掌握更多的技能，為將來的發展奠定良好的基礎。

5 結語

應用電化學是以電化學的基本理論為基礎，同時又具有自身的學科特點。主講教師要針對課程特點進行講授，既要透徹地講解理論知識，又要注重理論和實際的聯系，起到事半功倍的效果，激發學生的學習積極性，營造和諧互動的課堂氣氛，達到高質量的教和學的效果。

參考文獻

[1] 吳輝煌編著.應用電化學基礎.廈門大學出版社，2006.

[2] 宋文艷.為技術創新提供理論支撐-簡評應用電化學基礎[J].科技導刊，2006.

[3] 熊希康.淺議課堂教學三要素[J].黑龍江科技信息，2007.