研究生課程“電化學方法”的改革探索與實踐

余強 朱薇 陳陣

摘要：為提高昆明理工大學應用化學物理專業研究生的培養質量、優化研究生課程教學體系，針對傳統研究生教學中存在的問題，以《電化學方法》為試點課程進行課程的改革探索與實踐。論文通過分析課程教學中存在的問題，厘清了課程改革的思路，并付諸實施。通過對該課程的教改與實踐，學生的批判性思維意識有了明顯增強，科研工作的視野得到有效拓展，研究思路有了明顯改進，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：研究生教學；課程體系；科研反哺教學；考核方式

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）46-0224-03

為提高昆明理工大大學應用化學物理專業研究生的培養質量、優化研究生課程教學體系，針對傳統研究生教學中存在的問題，以《電化學方法》為試點課程進行課程的改革探索與實踐。

一、課程介紹

《電化學方法》是為化學、材料、化工類專業的研究生開設的專業課，課程分兩個部分：電化學基礎理論簡介和電化學測試技術。教學目的是通過理解電化學的基本理論和知識，使學生掌握電化學測試技術的方法原理和應用，為學生將來從事電化學相關研究工作做準備，達到提升學生理論和實際結合的目的。

該課程作為應用化學物理專業研究生綜合改革試點課程，必須遵循高等教育發展前景和人才成長規律，充分調動“教師—學生雙主體”的積極性，打破以“教師中心”“教材中心”“課堂中心”的傳統教學觀念[1]；探索以“師生互動為主線”“教師導學與學生自學相結合[2]”“導—學—研—踐”協調發展的課堂教學模式和教學方法；樹立“學以致用”理念，實現理論聯系實際，教學與科研統一，培養具有創新精神和實踐能力的高素質人才。本文結合化學類碩士研究生在《電化學方法》教學中存在的問題，實踐并探討了教學方法的改革措施及成效。

二、課程教學中存在的問題

（一）教學內容繁瑣、理論知識深奧

在以往的教學中，電化學方法的理論部分涉及到化學、物理、材料學、電工學等多門學科，內容包括電化學熱力學、電極過程動力學、暫態測試技術及研究方法、穩態測試技術、電化學測試實驗基礎等諸多內容，每部分內容又細分成很多方法，如穩態極化曲線測量、伏安測試與分析、電化學阻抗譜、電化學掃描探針技術等，內容枯燥，難度較大。同時教師只能在有限的課時做簡要介紹，導致學生掌握知識不牢固，后續課題研究工作中的數據處理與分析粗淺，教學效果較差。

（二）教學內容陳舊

電化學方法發展非常迅速，新儀器和新方法不斷出現。目前教材多是幾年前的版本，內容未及時更新，不能完全體現現代電化學測試技術的最新研究成果。如何在教學過程中引入最新的儀器和方法來開闊學生視野，培養學生的創新能力是一個極大的課題。

（三）教學方法滯后

傳統教學采用教師主講，并通過理論考核的方式評價教學效果[3]。該教學模式下，學生被動聽講，是典型的“坐中學”“聽中學”“看中學”[4]，并未成為教學的中心，其積極性、主動性均未得到有效激發。

（四）學生層次參差不齊

通常研究生來自不同的院校，在本科階段所學專業繁雜，電化學知識的結構不系統，基礎薄弱，水平參差不齊，給教學環節帶來很大制約。

三、課程改革的思路和措施

課程體系建設是學科建設的基礎，有利于學生知識結構的形成，對學生終生發展起到奠基性作用；同時，合理的課程體系有利于推動教師隊伍建設，是出名師、出精品課程的基石。

（一）整合課程結構，增加前沿性教學內容

教學內容整合需堅持知識、能力與素質協調發展的育人理念，培養學生的基礎性、實用性和創造性。本課程教學團隊在充分分析了《電化學方法》課程的標準、特點、教學目標及學生基礎等前提下，整合《電化學原理》和《電化學測量》兩門課程教學內容，編寫了新的教學大綱和教學日歷。這兩門課程過去分為上下學期獨立教學，前者偏重電化學原理知識學習，后者是基于扎實的理論基礎的前提下，開展具體的電化學測量與數據分析的實踐訓練。分學期教學的弊端是學生學習知識的連貫性有限，無法實現知識的融會貫通。基于此，課程教學團隊綜合兩門課程的異同點，重新構建了《電化學方法》的教學體系，實現了理論知識和應用方法的有機結合。同時，為建立理論教學與科學前沿探究的聯系，體現學科的前沿性、熱點性、時效性，反應經濟社會發展和科技進步的新成果、新知識、新理論和新技術，我們對課程前沿性內容進行了補充和擴展。主要包括前沿基礎知識、電化學發展進程和熱點電化學研究前沿，極大地提升了學生的學習興趣和學習效果。

（二）以應用為目標的知識體系整合

電化學測量方法眾多，原理各不相同，尋找其中的共性進行講解，是值得探討的問題。我們在教學中以專題形式，讓學生了解每種測試方法的原理、儀器構造、適用范圍和優缺點，并引入了大量電化學測試方法應用的例證，以期開闊學生視野，引導學生思維，使學生在其碩士論文、繼續深造或者生產實際中，目的明確地選擇適當的分析方法和手段。隨著我系相繼購置的許多新型儀器，開展了多個具有代表性的實驗項目。如在電極材料電催化活性研究中，用掃描電化學顯微鏡測試和分析活性點的尺寸和分布情況、電化學阻抗方法測試和分析電化學沉積過程的機理等，收到了良好的教學效果。

（三）構建以研究型教學為特色的課程教學團隊

本課程教學團隊由教授、副教授、講師組成，均具有博士學位或在讀博士。但由于專業背景和實踐應用的限制，教師對不同內容的把握和理解不同。基于此，不同章節安排不同教師講授，并邀請企業工程技術人員進行實踐應用教學，起到了事半功倍的效果。該教學模式將教師科研專長與教學內容相結合，既保證課程體系的完整，又保證教師發揮各自的長處，使學生收獲了最精彩最閃光的知識體系。

（四）新型教學方法的摸索與實踐

在教學方法上，由傳統的教師講—學生聽，逐漸過渡并拓展為啟發式、研討式、案例式等教學方法[5]，營造開放的教學環境，引導學生自主學習、小組合作學習、探究學習和研討學習，增加課堂教學中討論、探究、實踐、實驗等內容的比重。（1）角色轉換教學。讓學生自主查閱文獻及其歸納；簡單章節，師生互換角色，分組進行，在備課、授課、答疑等環節分工明確，確保每位學生的參與，有效強化和拓展了課本知識，增強學生的自信心、責任心和團隊協作精神。促使學生從“要我學”向“我要學”的轉變。（2）合作教學。依據教師所學所長和企業工程技術人員的實踐優勢，部分章節采取合作教學模式，達到事半功倍的效果。（3）雙語教學。從“中文教材—英文課件—中文講授”過渡為“英文教材—英文課件—中文講授”，并最終實現“英文教材—英文課件—全英文講授”。

（五）科研反哺教學，構建研究型教學特色

將教師科研新成果充實到課程相應章節中，以實例、案例等形式進行講解，使其轉化和升級為教學內容，以強化學生的科研思維、對創新過程的理解，激發其創新靈感，逐步培養其綜合科研能力。實際教學中，我們強調盡量選擇貼近與學生后續研究工作相關的案例，選擇更多具有代表性的案例，展示給學生可以看得見摸得著的現實素材、圖片、錄像等，讓學生們真正觸摸科學前沿。該模式可有效克服科研與教學相脫節的弊病，教師不再照本宣科、紙上談兵，而是使教學科研一體化，互為促進、互為提高。

為了達到課程預期效果，增加了實驗教學環節。實驗前學生的認真預習和教師對儀器構造和操作步驟的詳細講解，實驗課上學生獨立的操作，老師認真的指導，最后再將學生科研項目的成果或制作的實驗樣品在實驗教學中進行表征，這樣極大地提高了學生學習的主觀能動性和積極性，同時知識掌握更為牢固。

（六）拓展多元化第二課堂

通過開展“電化學在科研中的應用”的企業實地參觀、跨學科交流、跨學院交流等多種第二課堂活動，培養研究生的創新精神和實踐能力。研究生第二課堂活動緊緊圍繞學術訓練、科研能力與專業素養而展開。主要以對應理論知識點的參觀內容設置，參觀化學系各科研實驗室，了解電化學在金屬溶出、金屬沉積、有機物合成、電化學分析等科研領域的應用；進入企業和研究所進行生產實踐過程、電化學生產流程的參觀，掌握電化學理論知識在生產中的具體應用和操作；跨學校和學院進行相關研究內容的交流，強化對電化學知識和應用的擴展。

（七）建立配套考核方式

該課程的考核方式也隨著教學形式改革進行了重新設計，由往日的唯卷面考試成績為主的評價體系，改革為多形式、多內容的綜合評分。學生成績的取得不再是一張試卷，而是綜合了課堂參與程度、課題小論文、口試答辯、實驗等因素。新的考核體系包括：考試成績（20%）、課程論文（20%）、學生教學表現（20%）、實驗成績（20%）、出勤和作業（20%），實現學生綜合素質的考查。考試主要是考查學生對課程重要知識點的理解和掌握；課程論文需要學生查閱大量中英文文獻，并進行歸納總結然后撰寫，以研究論文的形式提交，重點考查學生查閱文獻、總結文獻的能力，同時也考察學生專業知識和專業英語的水平；學生在角色轉換教學部分的表現根據準備、講授、答疑的綜合表現以小組為單位進行評定，著重考察學生回答教師提問、學生提問教師的能力，后者尤為重要。

實驗教學的主要目的是培養學生儀器操作和實驗結果分析的能力，因此實驗成績包括3個部分：實驗設計報告（20%）、實驗操作（40%）和強調數據處理與理論分析的實驗報告（40%），體現學生的實踐和分析綜合能力。同時對自主設計實驗的學生組，考慮額外加分，激發學生的熱情，增加主觀能動性。

四、課程改革的成效及不足

從學生的反映及學生在專業素養、創新能力等方面情況的前后對比來看，主要的成效可以概括如下：

第一，學生的批判性思維意識有了明顯增強。從盲目認同、簡單照抄照搬逐漸轉向批判性地學習和研究。

第二，學生科研工作的視野更為開闊。科研工作不僅具有理論意義和現實價值，而且新穎、獨創。認真對待本課程的學生，通過思維能力和實踐能力的訓練，在科研方面視野更為開闊，能提出一些讓人耳目一新的好創見。

第三，學生的研究思路有了明顯改進。思路混亂、邏輯不清的問題有所減少。通過課程教學改革和實踐教學培養，學生在研究思路上有明顯提升。學生不僅掌握了所學內容的基本觀點、基礎理論，而且對大量文獻創新的思路及存在的問題有了較為深刻的認識，這為他們構思自己的研究內容奠定了較好的基礎。

本課程的改革由于主客觀方面的多種原因，仍然存在有待改進的不足之處：

第一，將理論知識與科研案例的結合起來，尚未完全形成本課程所需要的一套適用于研究生教學的體系。在本課程的進行過程中，很多時候由于缺乏最貼合學生的案例，故不得不沿用文獻中比較成熟的案例。我們試圖收集、提煉一些能夠反映我校、我院特點的電化學研究方面的案例，但效果不明顯。

第二，學生在課程學習及實驗數據分析過程中容易產生單一、單調的印象，在分析對象以及理論深度上有待拓展。

第三，課時偏少，以致各板塊的教學不能從容展開。教學改革后教學內容和教學方式均有大幅增加，學生參與教學、增加實踐、實訓課程，使得教學課時偏緊，難以滿足教學內容的需要。

第四，教學改革是一個系統工程，需要更多的課程參與進來，形成統一的改革體系與模式，否則，學生可能會顧此失彼。

五、結語

《電化學方法》作為一門理論和實際結合相當緊密的課程，如何把枯燥的理論學習和實驗課程進行合理安排是教好此門課程的關鍵。為了提高教學質量，培養高素質人才，在教學中應該合理安排教學內容，與多媒體和互聯網有機結合，并對實驗教學進行必要的改革。教學改革是一個綜合過程，需大力提高教師的教學能力和激發學生自主學習的能力，才能培養出理論知識扎實，實踐能力強的綜合性人才。

電化學方法課程經過多年的改革和實踐，在教學內容與體系改革、教學方法與教學手段改革以及創新型人才培養等方面積累了一定的經驗，尤其在堅持教學與科研的融合，以科研帶教學、教學促科研、培養學生創新能力方面做了一系列有價值的探索，形成了研究型教學的鮮明特色。通過電化學方法課程體系建設，探索以人才培養為根本、以研究型教學為特色的課程改革與內涵建設，秉承科研促教學、科研保高質的精品課程建設理念，在提升教學質量、培養學生自主創新能力方面取得了初步成果，為進一步推進創新型人才培養提供有價值的借鑒。

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