从应用电化学课程的教学培养学生的科研素质

摘要：本文介绍了改革应用电化学课堂教学内容和考试方法，主要是通过课堂教学与科研相结合、课堂教学与企业实际问题相结合的教学模式，并采取体现个人兴趣因材施教的考试方法，从而使学生的科研素质与综合能力得到提高。

关键词：教学与科研相结合；课堂与企业相结合；考试方法；科研素质；综合能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）04-0141-02

对于工科高等院校来说，专业课教学是学生获取专业知识的主要渠道，专业课的教学质量对于学生科研素质及分析与解决问题能力的培养，具有重要的作用。作为一名高校教师，应该重视专业课教学，在上好专业课上下工夫。

应用电化学是一门将电化学原理与技术应用于生产实际和科学研究中的一门科学，目前电化学应用技术已成为我国国民经济的重要组成部分[1]。该课程涉及的内容十分广泛，包括电化学理论基础、电催化过程、化学电源、金属表面精饰、无机物的电解工业、有机物的电解合成、电化学传感器、电化学腐蚀与防护等内容。它是应用化学专业电化学研究方向的重要专业课之一。

一、课堂教学与科研相结合

提高专业课教学质量，除了做到上课之前教师要认真备课，熟悉课程内容，精通所教课程的专业知识，在课堂上向学生讲清楚各章节的基本原理和电化学技术在实际中应用的知识，并通过相关的习题训练使学生巩固所学的电化学基本原理和技术之外，更重要的是教师要将课堂教学与科学研究相结合，要了解与课程内容相关的前沿知识和学科的发展动态，不断补充专业课的新知识，因此教师应该定期阅读相关的杂志，如《化学通报》、Nature、Science、科学电子网等，将与课程内容有关的前沿动态，有意识地反馈于教学，开阔学生的视野，从而不断丰富和更新该课程的教学内容。例如在讲述“化学电源”一章时，学生对锂离子电池很感兴趣，我除了介绍锂离子电池的基本知识和目前已产出的锂离子电池品种外，还结合自己的科研给学生讲锂离子电池正极材料的制备和表征方法，并讲了当前国际上锂离子电池的研究动态，另外还介绍了2010年我国复旦大学夏永姚等人在美国nature chemistry上发表了“Raising the Cycling Stability of Aqueous Lithium-Ion Batteries by Eliminating O2 in the Electrolyte”[2]文章的研究内容；日本开发出“超离子”固态锂电池等内容。为了增加学生的知识面，我还向他们介绍了加拿大研制出理论转化效率可达42%的全光谱太阳能电池的相关内容。在讲“电催化”一章时，我首先让学生明白电催化是指在电场作用下，存在于电极表面或溶液相中的修饰物，能促进或拟制在电极上发生的电子转移反应，而修饰物自身的化学性质并不发生变化。电催化在实际中应用很广泛，包括燃料电池、有机物的电解合成、废水中重金属离子的处理、电分析及电化学传感器等领域，在该研究领域中，最关键的问题是选择合适的催化剂制备出性能稳定且高催化活性的电极。这里给学生介绍了2009年美国Kuanping Gong，Feng Du，Liming Dai[3]等人在Seierce上发表了“Nitrogen-Doped Carbon Nanotube Arrays with High Electrocatalytic Activity for Oxygen Reduction”的论文，研究了N掺杂碳纳米管阵列对氧还原反应有高的催化活性。我国王喜照、郑俊生[4]等人研究了“纳米碳纤维载铂作为质子交换膜燃料电池阳极催化剂”，能够改善了燃料电池的性能；李爱昌[5]等人采用恒电流电沉积制备了（Ni Mo）/TiO2复合薄膜，将该膜作为电极进行光电催化降解罗丹明B的研究，取得良好效果。在该课程中注意教学与科研密切结合，对学生的科研素质培育起着潜移默化的作用。

二、课堂教学与生产实际相结合

在教应用电化学时，我注意课堂上所举的例子应尽可能来源于实际应用中，让教学与生产密切结合，让学生感到这是一门很有应用价值的课。例如讲“电镀”一节时，根据当前国家高度关注的环境保护问题，正在实行洁净生产、节能减排。我注重讲了“无氰电镀”的原理、应用及目前存在问题，介绍我国目前实行无氰电镀的企业，并结合自己的科研，讲了在低碳钢上无氰电镀黄铜实例，让学生到我的科研室了解无氰电镀黄铜的基本工艺，使学生树立牢固的环保意识。在讲“电化学腐蚀与防护”一章时，我除了讲了电化学腐蚀的原理与防护方法外，重点介绍了与人类生活息息相关的跨海或跨江大桥、穿过山体的隧道和埋在地下的煤气管道等设备的防腐蚀技术。在讲到“无机物电解合成”一章时，结合学生去我省氯碱化工集团实习，让学生了解隔膜电解和离子膜电解的区别，通过实习，学生画出各工段的工艺流程图，完成了从书本知识到实际知识的转化。2003级应用化学专业有个学生对盐泥回收的综合利用研究感兴趣，用其作为自己的毕业论文课题，从工厂取回盐泥，通过半年时间的科研实验，很好地完成了“盐泥回收的综合利用”的课题，他将学到的知识与科研和生产实际向结合，为该厂的盐泥回收提供了很好的实验基础。通过这样的学习方法，学生在科研素质培养和综合能力的训练上感到收获很大。

在本课程结束时，我们还开设了电化学综合实验，学生按照自己的兴趣设计实验，自己查文献，写实验方案，再将写好的实验方案交给老师，在老师的启发下，学生对实验方案进行修改，然后在教师科研室做自己设计的实验。实验结束后，教师要求学生按发表研究论文的格式，写电化学综合实验报告，并进行该小型科研实验的结题答辩。这样既锻炼了学生的科研思维，又锻炼了学生的科研动手能力，以及研究论文的写作能力。

三、根据学生个人的兴趣，因材施教，改革考试方法

该课程考试分为理论部分和应用部分。理论部分试题由老师出，应用部分考试题由学生自己命题。应用部分要求学生根据个人兴趣，选一个自己喜欢的电化学技术，通过查阅相关中英文文献，写一篇文献综述，专门论述该电化学技术在国内外的研究进展，并设计一个电化学实验，然后把自己写的文献综述和设计的实验做成PPT，在班级进行交流，交流会由学生自己组织，教师只作为评委。交流会上，首先是每个同学向大家介绍自己写的文献综述和设计的实验，然后回答同学和老师的提问。通过这些训练，既锻炼了学生的口头表达能力和组织能力，又达到全班同学相互学习的目的。老师根据学生写的文献综述和设计的实验以及在全班进行交流和答辩的情况，给出该学生这门课应用部分的考试成绩。通过七年的实践，我深感到这种教学方法不仅使学生学到了知识，而且锻炼了学生的科研思维能力、实验动手能力、文献查阅能力、论文写作能力、口头表达能力和组织能力，使得该课程获得了很好的教学效果。

参考文献：

[1]杨辉，卢文庆.应用电化学[M].北京：科学出版社，2001：1-11.

[2]Jia Yan Luo，Wang Jun Cui，Ping He，and Yong Yao Xia.Raising the Cycling Stability of Aqueous Lithium-Ion Batteries by Eliminating O2 in the Electrolyte[J].nature chemistry（SUPPLEMENTARY INFORMATION），2010：1-14.

[3]Kuanping Gong，Feng Du，Liming Dai.Nitrogen-Doped Carbon Nanotube Arrays with High Electrocatalytic Activity for Oxygen Reduction[J].Scierce，2009，323：760-764.

[4]王喜照，符蓉，郑俊生，等.纳米碳纤维载铂作为质子交换膜燃料电池阳极催化剂[J].物理化学学报，2011，27（8）：1875-1881.

[5]李爱昌，卢艳红，曹国蕾，等.（Ni-Mo）/TiO2纳米薄膜光电催化降解罗丹明B的性能[J].硅酸盐学报，2011，39（8）：1361-1367.

基金项目：安徽省教学研究项目资助（2007JYXM0153）；合肥工业大学研究生教改项目资助（YJG2009X03）

作者简介：鲁道荣，女，教授，研究方向为电化学工程。

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