基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制的電化學(xué)實驗課程改革初探

李菲暉，鞏運蘭，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)實驗課程改革目的

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、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、生命科學(xué)等都與電化學(xué)有著密切的聯(lián)系。電化學(xué)知識及其相關(guān)技術(shù)在各個領(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。通過多年來的教學(xué)實踐我們也發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在大創(chuàng)實驗研究、畢業(yè)論文實驗、考研復(fù)習(xí)及面試等多個環(huán)節(jié)中都會涉及到電化學(xué)的知識、電化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用及電化學(xué)儀器的使用。因此，迫切需要通過合理的實驗課程來完成對于學(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)實驗》課程是面向應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)實驗課程。該課程是通過實驗的手段，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)律的認識［1‐2］。隨著電化學(xué)新技術(shù)的不斷發(fā)展和需求的提升，迫切需要對電化學(xué)實驗課程現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和考核方法進行重新的審視和思考，對該課程的課程設(shè)計和教學(xué)實踐提出更高的要求，從而更充分的發(fā)揮好《電化學(xué)實驗》這門課程在培養(yǎng)學(xué)生電化學(xué)素養(yǎng)和綜合實踐能力的作用［3‐7］。

2 電化學(xué)實驗課程改革思路

筆者通過長期的教學(xué)實踐和經(jīng)驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)實驗課程的改革應(yīng)重點圍繞課程結(jié)構(gòu)框架、課程實驗內(nèi)容及綜合考核方法幾個方面進行調(diào)整和改革，可將實驗課程設(shè)計成為模塊式培養(yǎng)的方式，分層次分階段的鍛煉和提高學(xué)生的基本實驗技能、工程試驗素養(yǎng)和綜合實踐能力，并改革現(xiàn)有的課程考核方式，同時可嘗試將企業(yè)資源計劃模擬引入實驗課程之中，使實驗課程不僅限于獨立的實驗技能的培養(yǎng)，而是覆蓋從實驗生產(chǎn)環(huán)節(jié)延伸到生產(chǎn)資源計劃、制造、銷售、采購、質(zhì)量管理，實驗室管理等的全鏈條，以期達到學(xué)校對學(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)。通過創(chuàng)新設(shè)計，精準(zhǔn)構(gòu)筑和合理改革本課程的體系框架、實驗內(nèi)容和考核方式，將極大的有利于提升課程對于學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，拓展學(xué)生的技能和競爭力。

3 電化學(xué)實驗課程改革內(nèi)容

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

（1）實驗課框架結(jié)構(gòu)重組：原“電化學(xué)實驗”課程框架采取的是“基本技能性實驗”+“綜合實踐性實驗”+“綜合分析性實驗”+“畢業(yè)實習(xí)”的“三個層次+探究型”實驗?zāi)Ｊ健Ｖ亟M后的“電化學(xué)實驗”課程采取“五模塊+自主創(chuàng)新”的實驗?zāi)Ｊ剑拔迥K”包括“基本技能型實驗”、“測試分析型實驗”、“綜合測試性實驗”、“工程工藝實驗”以及“綜合設(shè)計實踐型實驗”，“自主創(chuàng)新”重點體現(xiàn)在最后的實驗考核中。各個模塊的實驗既相互獨立又有遞進式的密切關(guān)聯(lián)，每個模塊有明確的培養(yǎng)目標(biāo)，圍繞相應(yīng)的實驗培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的技能，模塊設(shè)計如圖1所示。

（2）實驗課實驗內(nèi)容的拓展：原“電化學(xué)實驗”課程共包含七個實驗，以電化學(xué)測試類實驗為主。拓展后的“電化學(xué)實驗”課程計劃包含十個實驗，內(nèi)容設(shè)計全面，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、電極過程動力學(xué)、電鍍工程等多個方面。此外，課程計劃引入ERP系統(tǒng)模擬，將其與綜合設(shè)計實驗進行有機結(jié)合，使學(xué)生能夠掌握從實驗生產(chǎn)環(huán)節(jié)延伸到生產(chǎn)資源計劃、制造、銷售、采購、質(zhì)量管理，實驗室管理等的全鏈條，提升教學(xué)效果。

圖1 電化學(xué)實驗課程培養(yǎng)模塊圖Fig.1 Training module diagram of electrochemical experiment course

（3）實驗課講授方式的創(chuàng)新：本項目的研究重點和創(chuàng)新之處即擬突破原有的傳統(tǒng)實驗課授課方式，對部分實驗采用線上視頻觀看線下課堂講授結(jié)合的方式進行實驗原理、實驗儀器使用方法、實驗技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的講解和介紹。學(xué)生也可以參與到實驗準(zhǔn)備和預(yù)做的環(huán)節(jié)中，提前了解實驗細節(jié)，實驗中部分環(huán)節(jié)的講授可以轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓪W(xué)生進行講解，部分實驗的拓展應(yīng)用或研究背景可以鼓勵學(xué)生進行課前分組討論和課上分組介紹，從而強化學(xué)生對實驗從實驗背景，到實驗具體實施細節(jié)，再到技術(shù)應(yīng)用的全面熟悉和掌握。此外，嘗試與實習(xí)基地進行聯(lián)合，部分實驗可與實習(xí)基地進行視頻連線，由實習(xí)基地專業(yè)人員進行線上指導(dǎo)和現(xiàn)場答疑。

（4）實驗課考核方式的改革：本項目研究擬對實驗考核方法進行以下創(chuàng)新性改革：一方面擬加強平時成績考核的占比，細化平時成績的考核方法，即加強對于學(xué)生日常學(xué)習(xí)效果和監(jiān)督和考量，包括學(xué)生線上觀看視頻資料、課前查閱文獻資料、進行實驗預(yù)習(xí)的情況；課上的討論、講解以及實驗操作情況；實驗后的數(shù)據(jù)處理、分析、報告完成情況均要記入平時成績之中，項目研究要對以上各個部分制定詳細的量化和評價標(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，擬將最后一個綜合性實驗作為考核，考核采取開放式，給予學(xué)生一定的準(zhǔn)備時間，學(xué)生要通過查閱資料、設(shè)計實驗、方案實施、制備產(chǎn)品、報告書寫、ppt 講解等多個環(huán)節(jié)完成整個考核。在完成該考核實驗的過程中，學(xué)生將會用到之前實驗課程中學(xué)習(xí)到的各項實驗技能和數(shù)據(jù)分析方法，同時對于實驗方案設(shè)計、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)過本課程學(xué)習(xí)后的綜合實踐創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語

為了充分調(diào)動學(xué)生對電化學(xué)實驗課程的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力，對電化學(xué)實驗課程的課程結(jié)構(gòu)、講授內(nèi)容和考核方式等進行了重新設(shè)計和改革，以期能夠全面實現(xiàn)對天津商業(yè)大學(xué)應(yīng)用電化學(xué)專業(yè)學(xué)生“商學(xué)素養(yǎng)”和綜合創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)和提升。新的課程改革方案計劃從2020 年開始應(yīng)用于本校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的電化學(xué)實驗課程中，未來計劃將課程中與實際應(yīng)用聯(lián)系密切的實驗設(shè)計為開放性實驗，面向全校各個專業(yè)的學(xué)生開放，進一步擴大實驗改革成果的應(yīng)用領(lǐng)域和受眾學(xué)生范圍。