注重創新能力培養的應用電化學教學模式研究

王 艷，曹中秋，康艷紅，曾 敬，彭天燕

（沈陽師范大學 化學與生命科學學院，沈陽110034）

0 引 言

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］，也是一門利用電化學基本原理，解決科學研究和生產實際中涉及電化學應用領域的實際問題（比如電鍍、電解、金屬腐蝕與防護、電化學能源開發及無機物電解合成過程等）的必修課程［3］。應用電化學的教學質量直接關系到應用化學專業學生運用理論知識解決實際問題的綜合素質和能力的培養。多年來，從事應用電化學教學方面的教師不斷探索、創新，在教學模式和方法上積累了豐富的經驗［4－6］，但是就目前用人單位反饋的信息我們了解到，學生的能動性，動手能力以及實踐能力仍較弱，進而在很大程度上影響了學生創新的能力［7］。陳志鼎等［8］曾這樣形容“創新是一個民族進步的靈魂，也是素質教育的一個重要組成部分”，《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》指出牢固確立人才培養在高校工作中的中心地位，著力培養信念執著、品德優良、知識豐富、本領過硬的高素質專門人才和拔尖創新人才，可見黨和國家對創新人才的重視。因此，如何在應用電化學教學上培養學生的學習興趣，動手能力以及實踐能力，進一步提高其創新能力則顯得尤為重要。更進一步講，大學生創新能力的培養是高校人才培養的重中之重。而當代大學生又是未來創新型國家的主要建設者之一，他們的自主創新意識以及自主創新能力的強弱，直接關系到建設創新型國家戰略的成敗，關系到民族的振興和國家的盛衰。高等教育是教育的重要組成部分，在培養人的創新能力方面起著關鍵性的作用。另一方面，現代社會對高校畢業生提出了越來越高的要求，除希望他們具有扎實的理論基礎外，更要求他們具有很強的動手實踐能力。近幾年高校畢業生就業形勢非常嚴峻，但那些具有較強動手實踐能力的學生卻往往能找到理想的工作。這表明高校應進一步加強對學生實踐能力的培養，使學生能更好的適應社會需求。以當今社會用人單位的人才要求為目標，將實踐和教學有機結合，在提高學生的學習興趣以及創新能力方面做了一些改革和嘗試。在此，將多年來在應用電化學教學方面的經驗和收獲做一個初步的總結和探討。

1 理論課與生產生活實踐有機結合，提高學生的學習興趣

應用電化學是一門將電化學原理應用于實際生產過程相關領域的學科，其中重要的有：電化學新能源體系的開發和利用，金屬的表面精飾，電化學腐蝕和防腐，電化學傳感器的開發以及無機、有機化合物的電解合成等。在電化學合成領域，許多傳統的化學方法在很短時間內已被電化學方法所取代，而且電化學方法已成為生產氯氣、某些過氧化物等氧化劑和鈉、鈷、鎂等金屬的惟一方法。可以說應用電化學在國民經濟中的作用正日益加強。應用電化學的知識是十分復雜的，涉及到許多原理以及機理等，學生在學習過程中有時難免會感到有些枯燥乏味。同時，應用電化學又是一門實踐性很強的學科，這些復雜的原理又與生產實踐密切相關，在生產實踐中得到廣泛應用。因此，促進學生對生產實踐的了解，將不僅有助于學生對復雜原理機理的理解，還有助于提高學生的學習興趣［9－10］。然而，學生多數處于應試性學習，專注于課本的學習，遠離生產實踐，掌握知識多數靠死記硬背，課程考完基本上也就多數忘光。因此，在應用電化學教學中，怎樣將理論知識與生產實踐有機結合，激發學生的學習興趣，培養學生學習的主動性和積極性，則是我們教師必須要考慮和研究的問題。

傳統的應用電化學教學多數注重理論知識的講解，這種“填鴨式”教學，在一定程度上忽視了對學生創新思維的引導。學生僅是被動的學習，這樣學生的個性得不到培養，學習興趣得不到提高，而且思維能力以及創新能力也會受到影響［11－13］。鑒于此，對傳統的教學模式進行了改革，在教學過程內容的選擇上，盡量考慮把科研以及生產實踐環節上收集的素材及時充實到課堂；在形式上，不是被動的灌輸學生了解這些知識，而是通過創設問題情境方式，讓學生在探索，思考和實踐的過程中分析問題和解決問題，吸取知識和應用知識，進而培養學生的創新思維能力。比如，在教授化學電源時，圍繞“當解剖刀接觸蛙腿時，蛙腿為什么會發生抽搐？”這一問題逐步展開。如在講授“電池的工作原理”時，而不是簡單托出結論，而是提出“如何用實驗證明連接在干電池兩端的小燈泡會發光”的問題。并進一步提出“電極反應是如何發生的？”的問題。讓學生理解蛙腿之所以會抽搐是因為產生了電，而有了“電”小燈泡才能發光，進而講述干電池工作時將其化學能轉變成了電能的整個機理。通過這種層層推進的模式，鼓勵學生主動思考，主動學習，從而提高學生的興趣。學生通過回答問題，探明了問題的答案，弄清了原理，既有成就感，又促進了學生將理論知識應用于生產實踐的熱情。此外，多數學生不善于觀察與應用電化學相關的日常現象，在教學中如果往往單獨鼓勵學生想象效果不是很好。為了能夠取得更好的課堂效果，根據不同的需要，提前向學生布置相關問題，鼓勵學生自己查找相關資料，并通過日常生活中接觸到的實際現象來尋答案。比如在講授金屬的腐蝕時，請學生事先查閱資料了解“銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？”的問題；在講授金屬的防護措施前，先讓同學們查閱“暖氣為什么通常要鍍鉻層、輪船基底的四個角為什么要裝有純鋅塊”的實際問題……通過這些實際性、啟發性問題的提出，不僅能吸引學生的注意力，還能有助于學生主動查找資料、解決問題，調動學生學習的主動性和能動性，培養學生的思維能力以及學習的興趣。

當然，課外實踐知識的穿插是為了讓學生更好的理解和掌握基礎理論知識，并更好的把理論應用于工業生產實踐。這就要求一個“度”的問題，即穿插的實踐知識一定要恰到好處，內容選擇要恰當，小而精，只有這樣，才能加深學生對理論知識的理解，才能提高學生理論與實際有機結合的能力。

2 實驗課引導學生注重用實驗手段進行觀察、探索和學習

實踐教學在大學生的創新意識、創新思維和創新精神的培養中具有不可替代的作用［14］。實驗課教學的目的不僅僅在于加深和鞏固學生對基礎知識、基本原理的理解，更主要的是指導學生用實驗手段進行觀察、探索和學習，從而培養學生的實驗能力，進而培養學生的創新能力，正所謂實踐教學環節是培養學生創新能力的沃土。目前，對應用電化學實驗教學方面基本上采用的仍是傳統的驗證性教學模式，多數情況下都是教師講解，布置實驗任務，學生照著設計好的實驗步驟一步步驗證操作，這種“照方抓藥”的驗證性實驗模式，缺少綜合性訓練［15］，這在很大程度上嚴重制約了學生創造性思維和主動學習以及探索式學習能力的培養，因而難以適應新形勢下對人才培養的要求。針對以上情況，充分利用沈陽師范大學現有實驗儀器和設備，對現有實驗教學模式進行改革，對相關實驗內容進行分析和總結，以基本知識為出發點，以培養學生基本操作和基本技能為前提，開設貼近生產生活實踐、反映當代科學前沿和運用現代分析測試手段的設計性和綜合性實驗項目。例如，我們設計了“酸性介質對Cu－Cr合金腐蝕情況的影響”這一綜合性實驗，讓學生參與實驗設計、樣品制備、樣品封裝、樹脂冷卻以及電化學測試等全過程，從而將與腐蝕情況相關的極化測試以及交流阻抗技術全部應用其中。同學們利用課上教師對腐蝕方面理論知識的教授了解腐蝕情況分析方法；利用課后時間查找資料、設計實驗，并在教師指導下談論設計方案的合理性；再利用課上時間進行整個實驗操作；最后，以小組為單位，每個小組選出一名代表，對自己的實驗結果進行匯報，并與其他小組一起進行分析和討論。這樣整個實驗從入手做到結束需要近2周的時間，其中3天的實驗用于樣品制備與封裝，4天的時間確定腐蝕電流、腐蝕電阻等參數，一周的時間進行匯報和交流。這種具有針對性的綜合訓練，有利于調動學生參與實驗的積極性，有助于培養學生主動思考實驗過程和能動的分析實驗結果的能力。最終達到提高學生創新思維能力的目的。

另外，要想更加充分的鍛煉學生的能力，可以鼓勵和支持學生參與大學生創新創業項目以及大學生科研項目等實踐活動，并把這些實踐活動也計入一定的學分，這樣不僅可以豐富學生的業余生活，還可以提高學生的學習興趣、鞏固已學的理論知識，調動學生的積極性。這無疑對學生科研能力和創新能力的培養是大有幫助的。

3 改革考試方式，因材施教

傳統的應用電化學考試方式完全是理論部分，由相應的任課教師命題，這樣勢必影響學生個人興趣的發揮，對知識的掌握難免局限于理論部分，不利于理論和實踐的結合。為此，根據多年的教學經驗，試圖改革考試方式，將考試內容分為理論、實踐和應用3部分。其中，理論部分由教師命題，實踐部分主要取決于實驗環節學生最終的成績，另外就是應用部分，這部分由學生自行命題，主要是根據學生的個人興趣，選一個與應用電化學有關的技術領域，通過查閱相關中英文文獻，寫一篇研究報告，專門論述目前該技術在國內外的研究進展，并自行設計一個與該應用技術有關的電化學實驗，包括實驗目的，原理，擬采取的實驗方案和可行性分析等，并最終設計成演示文稿，與全班同學交流，這個過程下來，既培養了學生查閱文獻的能力、分析和總結文獻的科研能力，也鍛煉了學生的表達能力和撰寫論文的能力，對相關應用電化學基礎理論的學習也起到了良好的鞏固作用。最后，教師以評委的身份對學生設計的演示文稿進行答辯，給出其應用部分的考試成績。這種理論、實踐和應用3部分相結合的考試模式不僅避免了傳統、枯燥、單一的純理論模式，而且對學生興趣的發揮、科研能力和創新能力的培養也將大有幫助。

4 結 語

為了克服在應用電化學教學時產生的枯燥感和抽象性，提高學生的學習興趣，調動學生學習的積極性和能動性，培養學生的科研能力，以達到培養學生創新能力的目的，通過理論課與生產生活實踐有機結合，提高學生的學習興趣；實驗課引導學生注重用實驗手段進行觀察、探索和學習；改革考試方式，因材施教3種方式來改進教學。當然，這種新的教學改革過程的實施不僅對學生提出了很高的要求，也對教師提出了更高的要求。它要求教師不要再充當一個“灌輸者”，而應轉變為“引導者”，做到真正意義上的“授之以漁”，而不是“授之以魚”，多個角度，多種渠道，最大限度的培養學生的創新能力。

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