课程思政背景下电化学课程教学改革探索

摘  要：近年来，电化学学科在能源、材料、环境等热点领域快速发展，为适应社会人才需求，广东石油化工学院为新能源专业（非化学专业）的学生开设了电化学原理基础课程。电化学原理基础课程内容丰富，对于非化学专业领域的学生学习难度偏大，要求具备扎实的化学、高等数学、物理及电工电子技术等基础，这些成为影响学生学好电化学课程的因素。该文对非化学专业学生学习电化学专业课程的过程进行探索，最终结合本课程的教学实践情况和学生的课堂反馈，有针对性地提出“三步走”措施和建议，希望能对具有交叉学科背景的学生及同行有所借鉴和帮助。

关键词：电化学；教学方式；教学改革；教学实践；非化学专业

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）11-0129-04

Abstract： In recent years， the discipline of electrochemistry has made breakthroughs in energy， materials， environment and other hot fields. In order to adapt the needs of society， Guangdong University of Petrochemical Engineering has set the course Fundamentals of Electrochemical Principles for students majoring in new energy science and engineering （non-chemistry）. The course Fundamentals of Electrochemical Principles is rich in content， and it is difficult for students who are not in the field of chemistry to learn， requiring a solid foundation of chemistry， which has become the factors that affect students to learn electrochemical courses well. In view of the exploration of non-chemistry major students in learning electrochemistry major course， this paper effectively puts forward "three-step" measures and suggestions based on the teaching practice to this course and through students' feedback， hoping to provide guidance and help to students with interdisciplinary background or peers.

Keywords： electrochemistry; teaching methods; reform in education; teaching practice; non-chemical major

近年来，在“绿水青山就是金山银山”理念下，电化学在高新技术领域备受瞩目和关注，诸如新能源、新材料、微电子技术、生物化学等领域[1]。因此，学习并掌握一定的电化学知识已经成为许多领域研究者需要具备的一项基本技能。

电化学主要是研究电子导电相（金属和半导体）和离子导电相（溶液、熔盐和固体电解质）之间的界面上所发生的各种界面效应，即有电现象发生的电化学反应科学。现如今，新能源的技术发展日新月异。为了顺应时代潮流，同时为我国培养更多的优质本科生人才，广东石油化工学院（以下简称“我校”）为新能源科学与工程专业的学生开设了电化学原理基础课程。电化学原理基础具有强理论性的特点，同时课程内容抽象、概念和公式均比较长且较难推导，是一门交叉性与综合性的学科，这就需要初学者拥有一定的化学知识储备，对于非化学专业领域的新能源专业学生来说，这无疑是一个巨大的挑战[2]。

笔者结合现状下我校的师资力量与教学目标，重点采取了教学方法与理论实践相结合的方式，进行课程进度的安排，并对课程教学进行探索，对关于如何更好地在课程思政背景下进行教学改革等问题提出了改进建议。

一  电化学原理基础课程现状

根据我校新能源科学与工程人才培养方案，电化学原理基础被安排作为一门专业必修课程，学生学习周期为60个学时，其中课堂讲授48学时，演示实验10学时（1次课堂和4次实验），期末考试安排2学时。由于电化学原理基础课程理论性较强，专业术语晦涩难懂，对于非化学领域的新能源专业学生，学习并掌握这门课程是个不小的挑战，同时要求老师在教学过程中要更加灵活地引导学生进行思考和学习。

（一）  教材选择与教学层次影响学生知识面

关于电化学课程的国内外教材版本有很多，不同教材所涉及知识的侧重点有所不同[2-8]。根据不同学校、不同专业的学生学习之后的反馈，可以了解到对于电化学课程的教学，学校应该秉承着因材施教的原则，在选择课程教材时，应充分考虑到不同学生群体间知识储备的差异[9-11]。近年来，电化学技术发展迅猛，与此同时也面临着不可忽视的问题，例如：一些电化学经典教材涵盖的知识未能及时更新，无法让学生学习到更加前沿的科学成果，不利于学生对于这门课程的学习应用等等[12-13]。电化学原理基础课程涉及内容十分广泛，对于化学基础知识较为薄弱的新能源科学与工程（非化学专业）的学生来说，想要在为期48学时的课堂课程学习中掌握所学内容，不仅对其学习能力有了更高的要求，而且对教师如何由浅入深地授课也是巨大的挑战。

因此，学校应该如何科学地选取教材与教师如何把握教学层次，进而帮助学生扩大知识面，让学生能够将知识融会贯通并学以致用，是电化学原理基础课程教学中亟待解决的问题[14-18]。

（二）  机械地讲解PPT、“填鸭式”教学难以调动学生的积极性

目前，由于教师使用的电化学原理基础课程课件为之前使用过的，其内容并未及时更新，不能很好地反映电化学技术发展现状，会导致学生有观念上的误区和认知上的障碍。同时教材中存在大量公式和理论，涉及高数微积分推导内容，比如Tafel公式、Fick公式、能斯特方程的理论推导[2]。如果老师上课只会对着课件照本宣科，机械性地讲解PPT，不理睬学生在课堂上的反应，那么在这种“填鸭式”的教学模式下，学生的思维根本无法与老师的授课内容步调一致，还会导致学生在课堂上的专注度下降，因此这类教学模式亟待改变。

（三）  理论与实践脱节，学生无法感知，逐渐对其秉持敷衍了事的态度

电化学作为物理化学学科的一个分支，是连接电学与化学的现象及规律的综合性学科。随着电化学理论与其他各学科领域的交叉发展，该课程越来越具有显著的交叉性学科特点[19]。在当前我国的应试教育体系下，大部分学生仅仅停留在掌握理论知识的层面，缺乏将所学知识运用到实际情况中的能力[20-21]。而且据学生反映，学校存在老师与所教专业科目不符合，侧面来讲是学校缺乏专业电化学出身的教师，才会存在一个老师教多门课的现象，会让学生潜意识里排斥这门课，这种现象不利于加强学生对于电化学课程的认识与应用。若没有将电化学理论知识应用到实践中，很难让学生去感知、理解并进行创新。所以理论与实践相脱离，也是当前电化学课程教学所面临和需要解决的难题。

二  电化学原理基础课程教学设计与改革

针对上述电化学原理基础课程教学现状，并结合我校的非化学专业学生的实际情况，笔者对这门课程进行了教学改革，改革内容包括对教材的选择，探索合适的教学方法，如何更好地将理论运用到实践中，希望能对具有交叉学科背景的学生和同行教师提供帮助及借鉴意义。

（一）  教材选取重要性，汇集百家所长

在参考了国内外的最新教材和专著之后，笔者根据自身实际的教学经验，以及针对本校学生的学习特点，最终决定选取的教材应当由浅入深，汇集百家所长，兼顾电化学知识体系的系统性和全面性。因此，主要参考了5套电化学理论和实验教材进行教学：第1章借鉴高鹏等人编著、化学工业出版社出版的《电化学基础教程》课本的第1章内容[19]；第2章参考[日]藤岛昭著、北京大学出版社出版的《电化学测定方法》的实验内容[22]；第3—5章采用傅献彩等人编著、高等教育出版社出版的《物理化学下册》教材的第8—10章内容[23]；第6—8章使用高鹏等人编著、化学工业出版社出版的《电化学基础教程》教材的第5—7章；第9章汇总巴德等编著、化学工业出版社出版的《电化学方法原理及应用》[2]教材的第5、6章和高鹏等人编著、化学工业出版社出版的《电化学基础教程》教材的第9章内容；第10章结合最新的电化学期刊文献和唐安平编著、中国矿业大学出版社出版的《电化学实验》展开理论和实验教学。在此向电化学前辈们致敬。

（二）  “三步走”的教学方法

我们提出了“三步走”的教学方法进行教学改革。第一步为“初步认识”。这一步是传统且必不可少的教学方式。即学生需要对上课内容进行预习，尝试推导课本中黑体加粗的公式并标出困惑的地方，课上再认真接收老师所讲授的知识和解决困惑的问题。与传统的教学模式有所不同的是，在课上使用不同的教材进行教学，能够集百家所长，让学生更好地接受并理解新知识，与传统教学中只使用单一课本有所区别。

此外，在正式开始学习这门课程前，先向同学们介绍了电化学的发展简史，以及各类公式所涉及到的符号和名人简介，让初学者对这门课程有了初步的了解和认识，以免对这门课程望而生畏。教师也可以通过结合自身学习及教学的经验，将易混淆的符号和公式转变成易辨别的知识，可以让学生借鉴方法去记忆。同时在课堂上穿插各类电化学方法在新能源技术领域的应用实例，让学生们更加清晰地认识到这门课程与新能源科学与工程的紧密联系，提高其对本门课程的重视与兴趣，进一步带动学生学习的积极性。而这样的教学方式让学生触类旁通的同时，也可以让学生联系所学知识和在现有的化学知识储备的基础上进行创新，在保证学生学习理论知识的同时，也培养了学生对于电化学课程的兴趣。

为了让学生对课本上的理论知识得心应手，除了可以在课堂上引用电化学方法在新能源技术领域的应用实例，同时也可以利用课程中安排的实验课让学生在亲身体验边做边学的过程中感受到电化学这门课程的实用性。教师需要适当地布置课后应用习题（如傅献彩等人编著、高等教育出版社出版的《物理化学下册》的第8—10章课后大量电化学应用性习题），以便于学生对理论知识游刃有余地应用。这样的教学方法会让学生闻一知十，在现有的基础上创新，既能保证学生的理论学习，又培养了学生的兴趣。

第二步为“加深认识”。具体如下：当“第一步”进行一段时间后，教师在课上就某一特定的知识提出开放性问题让学生们自主查阅资料，以小组讨论的形式，得出各自小组对于所讨论问题的结论，最终以PPT的形式呈现在讲台上并由代表向大家阐述自己小组的想法。这种教学模式，能让学生拥有角色互换的体验，还可以带动学生们讨论问题的积极性，以及深入了解电化学这门学科。并且在此过程中，能加深学生对所学知识及问题本身的认知与思考，还能提高学生们的专业素养，并培养团队协作能力、自主学习能力、口头表达能力，以提前适应将来的工作常态，达到一举多得的课堂效果。

为验证此法的可行性，笔者在自身所带班级进行了试行，这类教改方法最终所取得的效果十分显著，具有一定的借鉴意义。依托网络学习平台，利用现代化的信息手段组织教学活动，注重对学生的过程评价。通过学生讲解PPT的方式可以让教师客观地了解学生对知识的理解和掌握程度，从而把握授课进度，以便及时调整授课内容。另外在试行过程中，笔者发现学生在查阅相关资料来解决教师所提出问题的同时，可能会遇到新的问题，学生在讲解完自己的PPT后可以及时向教师提出问题。这样，教师就会针对学生提出的问题，将相关的重难点再次讲解，以加深师生双方对某一知识点的了解和认识，打破课本内容的局限和拓宽学生的知识层面，最终实现了教学相长的理想效果。