“高等電化學”課程教學改革與探索

徐群杰 李巧霞 賴春艷 趙玉增

摘要：“高等電化學”課程是上海電力學院應用化學專業碩士研究生的專業學位課。圍繞師資隊伍建設、教學內容更新和實踐環節提升等方面進行改革與探索，不僅大大提升了學生對本課程的興趣，而且也為學生進行后續課程學習以及畢業論文的撰寫打下了扎實的基礎。

關鍵詞：高等電化學;研究生;應用化學;教學

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”課程是上海電力學院應用化學專業碩士研究生的學位專業課，電化學研究方向是環化學院碩士點的主要研究方向之一，包含腐蝕電化學、材料電化學、化學電源、燃料電池等，每年研究生入學選擇的研究方向中，與電化學有關的人數達到80%之多，這就要求研究生在第一年的基礎學習中具備扎實的電化學基本知識，掌握電化學儀器的基本操作，才能在接下來的科研實驗中游刃有余，做出成績。但是上海電力學院統招進來的研究生電化學水平參差不齊，有材料專業、化工專業或環境專業，大部分學生在本科階段并沒有接觸到電化學的相關知識，成為后續科研實驗的一大阻礙。

因此開設“高等電化學”課程，使電化學專業方向的研究生可以系統學習電化學基本知識，掌握電化學儀器的基本操作，對研究生的培養起到良好的推動作用。

上海電力學院的“高等電化學”（3學分）課程設置是由原有的“應用電化學”（2學分）和“電化學研究方法”（3學分）兩門課程合并而來，學分數雖然只有原先總學時數的60%，但要求不能降低，因此需要對該課程的教學體系、教學內容、教學方式等方面進行改革，方能適用實際需要。

一、課程教學團隊優化合理

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），經過建設，該課程組師資隊伍已初現規模，已有6名教師，其中2名教授、3名副教授和1名講師，梯隊結構合理，形成了一支很好的教學團隊。同時該教學團隊分工合理，課程負責人現為該一級學科碩士點負責人、中國化學會電化學專業委員會委員、上海市學位委員會第四屆學科評議組成員，長期主講電化學類課程，具有很深的學術造詣和教學水平。另一名教授是新引進的教育部新世紀優秀人才，在化學電源研究方面具有很高的學術水平，其他三名副教授均從事本科生的電化學課程教學工作，在電化學內容上非常熟悉，另一名講師主要是對電化學企業生產非常熟悉，對學生的綜合訓練指導幫助很大。

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置討論、教學內容組織和實踐環節的指導等工作。教學隊伍中3 位主講教師的分工分別是：1位教師負責電化學基本原理知識的講解，包括電化學基礎與理論等;1位教師負責電化學研究方法部分的講解包括交流阻抗、循環伏安法等;另1位教師負責電化學加工與應用等，包括無機電解工業和有機電合成等等課程內容。另外，課外綜合訓練部分由6名老師共同指導并統一組織實施。在教學實施過程中建立了老教師的“傳、幫、帶”機制，同時也將理論教學與實踐訓練有機結合，課程教學團隊定期交流探討，形成了很好的協作機制。

二、教學內容不斷更新

由于“高等電化學”課程內容豐富，既涉及電化學基礎理論知識，又涉及電化學研究方法，還包括電化學的應用，特別是隨著電化學技術及電化學理論體系的不斷完善和深化，電化學的應用范圍已廣泛滲透到能源科學、材料科學 、環境科學、生命科學、信息科學和納米科學等諸多領域。結合上海電力學院的專業定位和辦學特色，應用化學碩士點專業主要圍繞能源、環境及材料領域中的化學問題開展相關研究，培養學生具有扎實的應用化學理論基礎和分析問題解決問題能力。因此，在該課程內容設置上除了保留相應的電化學基礎理論和電化學研究研究方法外，在電化學應用部分重點突出能源、電力、環保相關的知識內容，即材料電化學、腐蝕電化學、環境電化學、電化學能源體系的設計和應用等，這些知識點的拓展也與學生今后從事畢業論文工作乃至今后的就業密切相關，受到學生的歡迎。例如，圍繞電力材料防腐蝕的介紹，不僅包括腐蝕電化學機理、測試方法及防腐蝕技術等，而且著重介紹在電力企業現有的技術應用;隨著新能源技術的發展，海上風電的發展十分迅速，其材料防腐蝕要求也很高，課程講解時可結合電化學知識提出一些可能的解決方案。圍繞當前新能源汽車的發展對電池要求很高，在課程講解時專門圍繞新能源汽車中各類電池的發展技術及材料技術進行系統分析，讓學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動的差別等。還有圍繞當前智能電網中的關鍵技術之一即電力儲能，這也是發展分布式能源及普及新能源的關鍵技術之一，而電力儲能技術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用，這些內容均涉及到電化學中各類化學電源的技術及最新發展，這些內容的拓展對擴大學生的知識面有極大的幫助。

三、實踐訓練環節得到強化

在傳統的課程實驗設置過程中一般都是利用課內時間進行一些簡單的實驗教學與實驗操作，很少進行系統性、綜合性的訓練，往往學生綜合能力的提高也受到了限制。由于該課程的教學時數十分緊張，實驗與實踐環節在課內安排很少，需要充分利用課外時間進行實踐環節的訓練。課程教師一般在課程結束前一個多月對學生布置一個綜合性訓練的研究課題，包括課題的確立、文獻調研、實驗方案制訂、實驗操作、數據分析和論文撰寫等各個環節。由學生利用導師實驗室資源或學院的學科基地獨立完成。事實上學院也擁有國家電力公司熱力設備腐蝕與防護重點實驗室、上海高校電力腐蝕控制與應用電化學重點實驗室、上海熱交換系統節能工程技術研究中心、上海電力能源轉換工程技術研究中心、上海防腐蝕新材料工程技術研究中心等高水平學科基地，這些研究基地有非常先進的電化學儀器設備及相應的分析測試設備，包括光電化學測試系統、電化學工作站、電池測試系統、原子力顯微鏡、鹽霧箱、動態模擬試驗裝置、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀等。這些儀器設備均對學生開放，通過綜合訓練有利于他們全面了解該課程體系所涉及到的儀器設備及實際應用，同時通過實踐也能大大提升他們對電化學理論的理解及提高他們分析問題、解決問題的能力，也使學生初步熟悉了進行科研環節的各個步驟，真正使學生近距離接觸并使用了這些學科平臺基地的先進的一起設備，使學生的視野得到了開闊，通過動手實驗也培養了綜合實踐動手能力。

四、教學改革初見成效

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

五、結束語

“高等電化學”課程作為上海電力學院應用化學專業碩士研究生的一門學位專業課，對該專業學生的培養具有重要作用，雖然本團隊圍繞師資隊伍建設、教學內容更新和實踐環節提升等方面進行一些改革與探索，并取得了一些初步成效，但為了更好地適應社會對高素質人才培養的需求，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、實驗技術的進一步發展與完善等等，真正為培養不僅大大提升了學生對本課程的興趣，而且也為學生進行后續課程學習以及畢業論文的撰寫打下了扎實的基礎。

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（責任編輯：王祝萍）