《電化學(xué)測量方法》實驗教學(xué)的幾點體會

匡尹杰+周瓊花

摘 要 《電化學(xué)測量方法》是理論性和實踐性都很強的一門課程，實驗對提高理論學(xué)習(xí)效率有著很大的幫助。本文從及時的現(xiàn)場講解、合理的實驗內(nèi)容、充分的課前預(yù)習(xí)等三個方面闡述了《電化學(xué)測量方法》實驗教學(xué)的幾點體會。

關(guān)鍵詞 電化學(xué)測量方法 實驗教學(xué) 創(chuàng)新性實驗 電化學(xué)工作站

電化學(xué)技術(shù)除了廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的電解工業(yè)、電池工業(yè)、工業(yè)及環(huán)境監(jiān)測，還在電分析、材料的表面處理以及新型納米材料和器件的制備和構(gòu)筑等新興領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，其應(yīng)用正日益受到人們的高度重視。因此，有必要了解和掌握基本的電化學(xué)測量方法原理和技術(shù)。然而，每一種電化學(xué)測量方法都涉及到不同的電化學(xué)理論和相應(yīng)的高等數(shù)學(xué)知識，學(xué)生普遍感到枯燥乏味、深奧難學(xué)，學(xué)習(xí)的積極性也容易受到挫傷。本人從事《電化學(xué)測量方法》教學(xué)工作十余年，發(fā)現(xiàn)如果能夠結(jié)合課程實驗，理論課的學(xué)習(xí)就會直觀生動，學(xué)起來也就不那么難了。下面就電化學(xué)測量方法的實驗教學(xué)談幾點體會：

1針對學(xué)生的疑惑，實驗中及時進(jìn)行現(xiàn)場講解，有利于理論知識消化和融會貫通

交流阻抗法是一種非常重要的電化學(xué)測量方法，同時也是理論學(xué)習(xí)的難點。在電化學(xué)阻抗譜測量過程中，儀器不時發(fā)出“嘀嗒”聲，開始急促后來變得緩慢。同學(xué)們感到很奇怪，甚至有人以為儀器出了問題。這時候，我告訴他們：每一個嘀嗒聲就是儀器在自動生成一個頻率不同的正弦交流電信號（頻率由高到低變化），和設(shè)置好電位的直流電疊加在一起作用于電解池，系統(tǒng)隨即測量出該激勵信號下的電化學(xué)阻抗并以角頻率、阻抗模值和相位角的形式在顯示器左下角顯示出來。同學(xué)們聽了，都在認(rèn)真觀察。果然，每一次嘀嗒聲后，就看到一個不同的頻率，然后就有了對應(yīng)的阻抗模值和相位角。不少人恍然大悟，原來阻抗和頻率有關(guān)。咦，老師上課不是講過嗎？

然后，我再提醒大家看測量時的阻抗圖，屏幕上有兩個圖，一個是阻抗的模與頻率的曲線，另一個是阻抗的相位角和頻率的曲線，二者合在一起構(gòu)成了我們理論課講的Bode圖，能夠完整描述阻抗的特征。測量完成后，大家保存好圖譜，重新打開時，卻發(fā)現(xiàn)測量時的Bode圖不見了，取而代之的是一個橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)單位都是歐姆的曲線。就在同學(xué)們感到困惑時，我告訴他們：這是系統(tǒng)將測量的阻抗數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換成更直觀的復(fù)數(shù)平面圖，它是描述阻抗的另一種方式，由阻抗的實部和虛部構(gòu)成。將阻抗數(shù)據(jù)導(dǎo)出后，同學(xué)們驚奇地發(fā)現(xiàn)每個頻率下，測得的阻抗都有不同的模值、相位角、實部、虛部與之對應(yīng)。這就是我們上理論課時說過的：阻抗既可以用極坐標(biāo)，又可以用復(fù)數(shù)平面圖來表示。通過這種現(xiàn)場實時講解，抽象生澀的交流阻抗理論頓時變得直觀形象，同學(xué)們學(xué)習(xí)的積極性和效率明顯提高。

2實驗項目應(yīng)盡可能包括必要的驗證性內(nèi)容，又適當(dāng)增加綜合創(chuàng)新性的內(nèi)容

實驗項目在設(shè)置時，既要包括一些驗證性內(nèi)容，以強化基礎(chǔ)，促進(jìn)學(xué)生對基本電化學(xué)測量方法的理解；又要適量增加的綜合創(chuàng)新性內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和動手能力[2]，為其以后解決實際問題做好準(zhǔn)備。在循環(huán)伏安法實驗中，我們不僅通過Pt電極在鐵氰化鉀/亞鐵氰化鉀體系中的循環(huán)伏安圖，驗證了循環(huán)伏安法在研究可逆電極過程中的一些應(yīng)用；還增加了通過循環(huán)伏安法評價酸性條件下不同電極催化甲醇電氧化性能等綜合創(chuàng)新性內(nèi)容。大家很快學(xué)會了如何通過循環(huán)伏安圖判斷碳、金、鉑等材料是否對甲醇電氧化具有催化作用以及評價催化性能，紛紛感嘆電化學(xué)測量方法的簡單實用！學(xué)習(xí)熱情高漲。還強烈希望在其他的電化學(xué)測試方法實驗中也能夠增加一些創(chuàng)新性實驗內(nèi)容。

3強調(diào)課前預(yù)習(xí)的重要性

目前，電化學(xué)測試大多使用電化學(xué)工作站，我們實驗中采用的是辰華CHI660D電化學(xué)工作站，它能提供多種電化學(xué)測試方法。只需選好測量方法，設(shè)好參數(shù)，測試完成后結(jié)果就通過電腦終端顯示出來。操作非常簡單，所需時間往往較短。因此，實驗前認(rèn)真預(yù)習(xí)就特別重要。否則，就可能出現(xiàn)同學(xué)還沒有反應(yīng)過來，電化學(xué)測量就結(jié)束了的情況，很難起到應(yīng)有的作用。在實驗教學(xué)中，我特別強調(diào)課前預(yù)習(xí)的重要性，要求學(xué)生一定要在實驗前預(yù)習(xí)，弄懂所用電化學(xué)測量方法的原理。這樣做起實驗來，才會心中有數(shù)。

總之，及時的現(xiàn)場講解、合理的實驗內(nèi)容、充分的課前預(yù)習(xí)是電化學(xué)測量方法實驗教學(xué)取得良好效果的保證。

參考文獻(xiàn)

[1] 賈錚等.電化學(xué)測量方法[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006（01）.

[2] 張勇，馮輝，王力臻等.電化學(xué)工程實驗教學(xué)的改革與實踐[J].科技信息（學(xué)術(shù)研究），2007（36） ： 452.