《電化學原理》一流專業課程建設探索與實踐

王云思 李永成 周紅霞 張 鵬

青海大學機械工程學院，青海 西寧 810016

在人才培養過程中，課程建設是核心要素。課程建設情況直接決定教學質量和人才培養質量［1］。為貫徹國家教育方針政策，必須進一步深化教育教學改革，把教學改革成果落實到課程建設上來。高校要根據實際情況，積極開展課程建設研究，制定適合自己發展的課程建設體系［2］。

電化學是一門歷史悠久的學科。近年來，在電催化、化學電源、電解工業、電合成、電化學傳感器，以及電化學防腐蝕等傳統的研究領域迅速發展，同時與生物、環境、能源、冶金、材料等其他學科形成交叉［3］?！峨娀瘜W原理》是材料科學與工程專業的專業核心課，也是一門重要的專業基礎課。該課程在電化學原理及應用知識教學的同時，配合《電化學原理實驗》課程，使學生了解電化學基礎知識及基本原理，逐步學會分析和解決電化學應用領域中各種實際問題的能力。通過教學的各個環節，要求學生了解化學能轉變為電能的過程，以及利用電能制造金屬、電鍍層和各種不同化學產品的可能途徑。通過課內教學、討論，培養學生具備堅實的專業基礎知識，對電化學工業領域有深刻的了解。

一、課程發展歷程

《電化學原理》課程在材料科學與工程專業成立之初即設定。在2016 年9 月青海大學印發的2016 版培養方案中為選修課程。隨著電化學學科的縱深發展，尤其是電化學新能源技術的發展，電化學學科出現了新一輪的研究熱潮，國內很多高校的化學、材料學科開始大力開展電化學方向的研究，電化學理論的學習越來越重要［4］。因此，在2019 年9 月青海大學印發的2019 版培養方案（修訂）中，將此課程設定為必修的核心基礎課程。同時，材料科學與工程于2021 年和2022 年分別獲批校級和國家級一流專業建設，隨著一流專業建設的推進，該課程的重要性逐漸凸顯，對課程進行建設顯得尤為重要。

課程在建設過程中，遵循以人為本、知識傳授、能力培養、素質提高、協同發展的教學理念，在該課程的教學內容體系完善、教學方式方法的優化和教材的建設方面，作出相應的調整和進一步的建設，創建一套激勵探索、落實研學、培養創新的教學體系，形成培養學生自主學習能力和創新能力的新課程體系，形成理論聯系實際、信息化教學等融為一體的多元教學組織模式，助力學生綜合能力培養。具體思路如圖1 所示。

圖1 課程建設思路

二、課程內容和資源建設

課程由選修課變更為必修課，對課程內容、課程設計和課程資源的要求進一步提高。課程組根據培養方案對相關部分進行了建設。

（一）教學大綱和考試大綱建設

隨著培養方案的修訂，原來的教學大綱和考試大綱已經不再適用。根據新培養方案的要求，結合學生的特點，對教學大綱和考試大綱進行了建設。教學大綱中，根據知識點的重要性和發展前沿，對相應課程內容進行增補和刪減，課時進行了調整。例如，第一章《電化學理論基礎》增加2 個課時，使學生對理論基礎理解更透徹，能夠更好地學習后續電催化、化學電源、金屬表面精飾等應用章節的原理，做到知其然并知其所以然?？荚嚧缶V中，由原來的單一的考核方法修改成了多元化考核。期末考試成績計算方法細化到每一次的過程考核中。增加了課程提問、作業成績、課堂討論和期中考試等過程性考核，加大平時成績的比例，使學生能夠更全面展現自己。相對之前側重期末考試筆試成績，這種考核方法更為公平合理。

（二）教學方法優化建設

優化了課程設計，做到線上線下教學模式任意切換。重視線上教學質量，關注學生體驗，推進有利于深層次學習的課程設計。線下教學時，采用雨課堂進行課堂練習、課后布置作業，發布思維導圖等線上學習。雨課堂課堂練習能夠讓學生及時消化所學知識和提高注意力。課后布置作業采用青海大學教育在線系統，此系統會在后面詳細介紹。線上教學時采用騰訊會議同時結合雨課堂，優化教學方法，活躍課堂氛圍，如分組討論、隨機提問、激發思考等提高與學生的互動。

（三）課程教學資源建設

目前，教學資源有教學PPT、習題庫、雨課堂課堂練習、課后作業，但是習題庫還不夠完善，教學PPT 也有待優化。課程組對雨課堂課堂練習和習題庫進一步補充和完善建設，雨課堂習題側重客觀題。例如，選擇和判斷，貫穿整個授課過程中，讓學生能夠及時消化講授的知識點。由于電化學原理課程整體難度較大，比較枯燥，雨課堂習題的布置也可以使學生及時調整狀態，集中注意力聽課。

首先，對教學PPT 進行優化建設。一方面，積極搜集更為直觀的圖片和視頻，使枯燥的知識立體化、直觀化，激發學生的學習興趣；另一方面，充分將前沿科學研究成果引入課程教學內容，積極吸納新的科研成果，更新了教學內容，增強了實踐育人的效果。習題庫的完善方面，首先，增加課程各個內容的習題，使習題涵蓋整個課程的各個知識點；其次，加大重要知識點的習題量以突出重點，使學生能夠更好地掌握課程重點內容，通過不同類型的習題練習，更深入地理解知識點的內容；最后，設置自由發揮的思考題，避免學生死記硬背，讓學生自己查資料，去自主思考，總結歸納，提高學生學習的主觀能動性。

（四）培養學生創新實踐能力

2016 年，我國成為《華盛頓協議》［5］的正式會員，很多高校為提高本科教學質量、學生工程技術水平和國際競爭力，不斷探索工程教育理念，堅持以學生為中心的成果導向教育（OBE），根據職業要求確定課程體系。為了促進學生綜合素質提高和五類核心能力的培養，本課程教學方式以成果導向教育理論為指導，即以“成果為導向，學生為中心，持續改進”為核心的教育理念，創新教學方法和教學內容［6］。在課程建設過程中，進一步將生活生產實際問題引入到課程內容中，增加課程的趣味性，使學生能夠感受到課程與自身的聯系，離生活實際并不遙遠，提高學生的學習興趣。同時，激發學生的創新能力，并在配套的《電化學原理實驗》課程中進行實現自己的設計的實驗方案，培養學生的創新實踐能力。鼓勵學生申報大學生創新項目，參加創新創業比賽。新材料創新實驗班的學生尤為積極，其中“低溫制備氧化石墨烯及其在超級電容器中的應用”“高比能碳基/鎳鈷硫柔性超級電容器的制備及應用研究”“AZ31 鎂合金表面羧甲基纖維素/微弧氧化復合涂層的腐蝕行為研究”“鎂合金表面冷噴涂防腐耐磨涂層研究”等，都應用到了電化學原理知識。通過做實驗，能夠更好地理解課程的理論知識。創新點的提出，說明學生在積極思考，在實現過程中，獲得極大的成就感。創新班的大多數同學和普通班的少數同學都在保研或考研，創新實驗的設計和實施能夠讓這部分同學提前接觸研究生階段的實驗設計、試樣測試、儀器使用等，為以后深造奠定了基礎。

三、教材建設

教材是教學的核心、知識傳播的物質載體，是學生獲得知識的主要渠道，也是教師傳授知識的主要媒介［7］。教材質量直接影響教學的進度和質量。

該課程目前采用教材為楊輝、盧文慶主編的《應用電化學》，內容范圍廣泛，比較適用于材料科學與工程這類工科學生，但是由于一直沒有出版新版本，導致部分內容有點落后、數據不夠準確。例如，在第五章《無機物的電解工業》中，氯堿工業的電解法有隔膜槽電解法、汞槽電解法和離子膜槽電解法，指出隔膜槽電解法為工業主流的電解槽，而實際上目前離子交換膜已經克服成本高的缺點，一躍成了主流的電解槽。再如，在鋰離子電池一塊內容闡述時，只講了傳統的板塊，現在更新的鋰離子電池相關的科研成果非常多，也是學生更感興趣的內容，并沒有呈現出來。課程組考察了應用較為廣泛的李荻主編的《電化學原理》教材，此教材講解詳細，內容有深度有廣度，是不可多得的電化學方面的優秀教材。但是，青海大學材料科學與工程專業的生源質量差距比較大，有部分學生來自偏遠地區，基礎非常薄弱，此教材對于他們來說難度太大。因此，課程組在沒有找到更合適教材的前提下，制作了一份補充講義作為現有教材的更新與補充。教材建設是發展高等教育、實現人才目標和進行課程建設的基礎。課題組將不斷探索更新、更全面、適合本專業學生的教材。

四、教學檔案管理

采用青海大學教育在線系統，如圖2 所示，進行教學檔案管理。

圖2 青海大學教育在線

在此系統中可以布置課程作業、設置答疑討論問題、上傳電子版教材、上傳課件等等，手機上也有相應的APP，學生可以隨時隨地與老師互動。老師可以設定提交作業的截止時間，對學生及時提交作業，防止拖延癥有很好的效果。學生普遍反映喜歡此系統，方便提交和查看自己的作業，能夠及時了解自己的學習狀態。作業成績可以一鍵導出，學生可以看到老師的批改痕跡和分數。教育在線系統可方便地進行教學檔案管理。

五、教學團隊建設

教學是團隊行為，同一門課程的教師就是一個教學團隊，組建成課程組。課程組教師應該在年齡結構、學歷結構和職稱結構方面具備合理的梯隊。一個人的教學能力再強，教學效果再好，其教學研究成果和學生的受益面都是有限的。因此，具有一支優秀的師資隊伍，就會有出色的教學研究成果。材料科學與工程專業的《電化學原理》教師梯隊最初不太合理，人數較少，缺少高職稱教師。經過建設，增加了兩名高級職稱教師加入課程組，教師梯隊不但更合理，電化學科學研究領域更廣，覆蓋了鋰電池、超級電容器、燃料電池和金屬的電化學腐蝕與防護等方面。既有教學經驗豐富的老教師，又有精通現代教育技術的中青年教師。課程組通過定期開展教研活動，集思廣益，課程不斷向好的方向發展。未來計劃加強教學團隊建設，尤其是在中青年教師培訓方面，需要加大力度提高教學團隊的質量。

六、結語

《電化學原理》的課程建設是一項完整、系統的工程，目前還處于不斷摸索的初級階段。根據培養方案的修訂，課程建設從修改教學大綱和考試大綱等課程內容和資源建設入手，進一步進行教材建設、教學檔案管理和師資隊伍建設，逐步完善課程課堂教學，旨在培養出合格的創新型、應用型人才。在今后的教學過程中還會逐漸發現新問題，課程建設一直在路上，與時俱進，不斷為社會輸出優秀的學生。