基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革初探

李菲暉，鞏運(yùn)蘭，高鏡涵，孫萌萌，張弘青

（天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津300134）

1 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革目的

目前，隨著電化學(xué)學(xué)科的不斷發(fā)展，電化學(xué)技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于化工、冶金、機(jī)械、電子、航空、航天、輕工、儀表、醫(yī)學(xué)、材料、能源、金屬腐蝕與防護(hù)、環(huán)境科學(xué)等眾多科技領(lǐng)域，且全球關(guān)注的研究課題，如能源、材料、環(huán)境保護(hù)、生命科學(xué)等都與電化學(xué)有著密切的聯(lián)系。電化學(xué)知識(shí)及其相關(guān)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的前沿科學(xué)研究中已成為必不可少的工具，需求在大幅提升。通過(guò)多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐我們也發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在大創(chuàng)實(shí)驗(yàn)研究、畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)、考研復(fù)習(xí)及面試等多個(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)涉及到電化學(xué)的知識(shí)、電化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用及電化學(xué)儀器的使用。因此，迫切需要通過(guò)合理的實(shí)驗(yàn)課程來(lái)完成對(duì)于學(xué)生電化學(xué)技術(shù)素養(yǎng)的綜合培養(yǎng)和全面提升。

《電化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程是面向應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程。該課程是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的手段，研究物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)以及這些性質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)之間的關(guān)系，從而形成規(guī)律的認(rèn)識(shí)［1‐2］。隨著電化學(xué)新技術(shù)的不斷發(fā)展和需求的提升，迫切需要對(duì)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和考核方法進(jìn)行重新的審視和思考，對(duì)該課程的課程設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐提出更高的要求，從而更充分的發(fā)揮好《電化學(xué)實(shí)驗(yàn)》這門(mén)課程在培養(yǎng)學(xué)生電化學(xué)素養(yǎng)和綜合實(shí)踐能力的作用［3‐7］。

2 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革思路

筆者通過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革應(yīng)重點(diǎn)圍繞課程結(jié)構(gòu)框架、課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及綜合考核方法幾個(gè)方面進(jìn)行調(diào)整和改革，可將實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)成為模塊式培養(yǎng)的方式，分層次分階段的鍛煉和提高學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、工程試驗(yàn)素養(yǎng)和綜合實(shí)踐能力，并改革現(xiàn)有的課程考核方式，同時(shí)可嘗試將企業(yè)資源計(jì)劃模擬引入實(shí)驗(yàn)課程之中，使實(shí)驗(yàn)課程不僅限于獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，而是覆蓋從實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)延伸到生產(chǎn)資源計(jì)劃、制造、銷(xiāo)售、采購(gòu)、質(zhì)量管理，實(shí)驗(yàn)室管理等的全鏈條，以期達(dá)到學(xué)校對(duì)學(xué)生“商學(xué)素養(yǎng)”和綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求和培養(yǎng)目標(biāo)。通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，精準(zhǔn)構(gòu)筑和合理改革本課程的體系框架、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和考核方式，將極大的有利于提升課程對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)，拓展學(xué)生的技能和競(jìng)爭(zhēng)力。

3 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革內(nèi)容

電化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革是以提升學(xué)生綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力為目標(biāo)，以建設(shè)全方位立體化實(shí)驗(yàn)課閉環(huán)為思路，主要圍繞以下四個(gè)方面展開(kāi)：

（1）實(shí)驗(yàn)課框架結(jié)構(gòu)重組：原“電化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程框架采取的是“基本技能性實(shí)驗(yàn)”+“綜合實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)”+“綜合分析性實(shí)驗(yàn)”+“畢業(yè)實(shí)習(xí)”的“三個(gè)層次+探究型”實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｖ亟M后的“電化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程采取“五模塊+自主創(chuàng)新”的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，“五模塊”包括“基本技能型實(shí)驗(yàn)”、“測(cè)試分析型實(shí)驗(yàn)”、“綜合測(cè)試性實(shí)驗(yàn)”、“工程工藝實(shí)驗(yàn)”以及“綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)”，“自主創(chuàng)新”重點(diǎn)體現(xiàn)在最后的實(shí)驗(yàn)考核中。各個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)既相互獨(dú)立又有遞進(jìn)式的密切關(guān)聯(lián)，每個(gè)模塊有明確的培養(yǎng)目標(biāo)，圍繞相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的技能，模塊設(shè)計(jì)如圖1所示。

（2）實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的拓展：原“電化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程共包含七個(gè)實(shí)驗(yàn)，以電化學(xué)測(cè)試類(lèi)實(shí)驗(yàn)為主。拓展后的“電化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程計(jì)劃包含十個(gè)實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容設(shè)計(jì)全面，將涵蓋電化學(xué)體系構(gòu)筑、化學(xué)電源、電化學(xué)腐蝕、電解、吸附、電化學(xué)氧化、電化學(xué)鈍化、電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)、電鍍工程等多個(gè)方面。此外，課程計(jì)劃引入ERP系統(tǒng)模擬，將其與綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生能夠掌握從實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)延伸到生產(chǎn)資源計(jì)劃、制造、銷(xiāo)售、采購(gòu)、質(zhì)量管理，實(shí)驗(yàn)室管理等的全鏈條，提升教學(xué)效果。

圖1 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程培養(yǎng)模塊圖Fig.1 Training module diagram of electrochemical experiment course

（3）實(shí)驗(yàn)課講授方式的創(chuàng)新：本項(xiàng)目的研究重點(diǎn)和創(chuàng)新之處即擬突破原有的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課授課方式，對(duì)部分實(shí)驗(yàn)采用線(xiàn)上視頻觀看線(xiàn)下課堂講授結(jié)合的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器使用方法、實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的講解和介紹。學(xué)生也可以參與到實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和預(yù)做的環(huán)節(jié)中，提前了解實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，實(shí)驗(yàn)中部分環(huán)節(jié)的講授可以轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓪W(xué)生進(jìn)行講解，部分實(shí)驗(yàn)的拓展應(yīng)用或研究背景可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課前分組討論和課上分組介紹，從而強(qiáng)化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)背景，到實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施細(xì)節(jié)，再到技術(shù)應(yīng)用的全面熟悉和掌握。此外，嘗試與實(shí)習(xí)基地進(jìn)行聯(lián)合，部分實(shí)驗(yàn)可與實(shí)習(xí)基地進(jìn)行視頻連線(xiàn)，由實(shí)習(xí)基地專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行線(xiàn)上指導(dǎo)和現(xiàn)場(chǎng)答疑。

（4）實(shí)驗(yàn)課考核方式的改革：本項(xiàng)目研究擬對(duì)實(shí)驗(yàn)考核方法進(jìn)行以下創(chuàng)新性改革：一方面擬加強(qiáng)平時(shí)成績(jī)考核的占比，細(xì)化平時(shí)成績(jī)的考核方法，即加強(qiáng)對(duì)于學(xué)生日常學(xué)習(xí)效果和監(jiān)督和考量，包括學(xué)生線(xiàn)上觀看視頻資料、課前查閱文獻(xiàn)資料、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的情況；課上的討論、講解以及實(shí)驗(yàn)操作情況；實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)處理、分析、報(bào)告完成情況均要記入平時(shí)成績(jī)之中，項(xiàng)目研究要對(duì)以上各個(gè)部分制定詳細(xì)的量化和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，在期末考核中不再采取閉卷+操作的考核方式，擬將最后一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)作為考核，考核采取開(kāi)放式，給予學(xué)生一定的準(zhǔn)備時(shí)間，學(xué)生要通過(guò)查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、方案實(shí)施、制備產(chǎn)品、報(bào)告書(shū)寫(xiě)、ppt 講解等多個(gè)環(huán)節(jié)完成整個(gè)考核。在完成該考核實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生將會(huì)用到之前實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)習(xí)到的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能和數(shù)據(jù)分析方法，同時(shí)對(duì)于實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制備和ppt 的制作和講解還要求有創(chuàng)新性的思考，從而能夠全方位的考核學(xué)生經(jīng)過(guò)本課程學(xué)習(xí)后的綜合實(shí)踐創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力，對(duì)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的課程結(jié)構(gòu)、講授內(nèi)容和考核方式等進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和改革，以期能夠全面實(shí)現(xiàn)對(duì)天津商業(yè)大學(xué)應(yīng)用電化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生“商學(xué)素養(yǎng)”和綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提升。新的課程改革方案計(jì)劃從2020 年開(kāi)始應(yīng)用于本校應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，未來(lái)計(jì)劃將課程中與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系密切的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，面向全校各個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)放，進(jìn)一步擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)改革成果的應(yīng)用領(lǐng)域和受眾學(xué)生范圍。