《材料电化学》课程教学探讨与实践

秦海英

摘要：《材料电化学》是本校功能材料专业本科生的专业选修课，本文从课程特点和教学现状出发，结合功能材料专业特点和电化学课程内容，探讨了《材料电化学》课程教学内容、教学方法和考核方式的改革与实践，提出了课程教学改革的切实可行的具体措施。

关键词：《材料电化学》；教学改革；教学实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）10-0154-02

一、引言

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，材料科学的发展与突破可促进时代的变迁，推动人类物质文明和社会进步。随着当今科学技术的蓬勃发展，材料学和电化学交叉领域的研究越来越受到科技工作者的关注，例如化学电源中电极材料的表面修饰与改性、新型纳米结构材料的电化学制备、电解质材料的研发、传感材料与信息转换材料的发展等。而现代电化学与材料科学相互交叉、渗透，也逐渐形成了新的分支——材料电化学。鉴于材料电化学研究的广度和深度呈现快速增长的趋势，越来越多的高校在材料学相关专业开设了电化学原理课程，并将其作为专业的重要基础选修课程之一。与材料专业其他选修课相比，《材料电化学》是一门综合性、专业性和实践性很强的课程，其内容涉及电化学、材料、物理、化学等领域，具有涵盖范围广、知识点复杂以及知识更新快的特点。要清楚地教授课程内容并取得良好的教学效果存在一定的难度，迫切需要在课程教学自身进行创新和改革。本文通过分析《材料电化学》课程的教学现状，初步探讨了如何结合功能材料专业特点和电化学基础课程内容，对教学内容、教学方法以及考核方式等方面的改革进行了探讨，以期提高教学效果。

二、《材料电化学》课程的教学现状

《材料电化学》课程的教学目标：（1）掌握电化学的基础理论知识，包括电化学热力学和电化学动力学两大方面的基础理论。（2）熟悉材料电化学的研究方向和热点，包括材料电化学制备和化学电源。通过这两大内容的学习旨在使学生掌握一定的材料电化学的综合知识，加深对应用于材料领域的电化学知识的理解，学会分析和解决材料电化学应用领域中的各种实际问题的能力，并着重培养学生多向思维能力，为后续金属腐蚀与防护、电化学测试技术和能源材料等专业课程学习奠定基础。

目前在课堂教学过程中存在以下问题：（1）教学内容与教材的匹配。《材料电化学》是一门新兴的综合性学科，尚未见有与材料科学与基础、材料力学性能和材料制备方法等基础课所匹配的经典教材。（2）课程教学以教师在课堂中教授为主，学生非主动接受枯燥和丰富的知识，没有相关实验辅助，对许多抽象内容难以理解。（3）课程的考核方式以笔试为主，导致学生对于知识的综合理解运用能力得不到锻炼。以上3个典型问题导致学生学习积极性不够、教学效果差，因此《材料电化学》课程在功能材料专业本科教学中进行改革是十分有必要的。

三、课程教学策略

1.教学内容的构建。我校的功能材料专业主要是培养具有金属功能材料、磁性材料、储能材料和发光材料等新型功能材料专业背景，满足能在新型功能材料制备、加工和测试等领域教学和技术开发的综合性科学研究与工程技术人才。因而在教学内容实践中要综合考虑材料学与电化学两门学科的特点，国内目前还没有教材可以完全综合了电化学基础和材料电化学应用两方面的知识。考虑到本科生在前期学习中掌握的电化学方面的知识有限，本课程教学以基础教学为主，因此选用普通高校“十一五”规划教材——李荻编著的《电化学原理》作为本课程中电化学的基础知识教材，兼顾参考赵辉译著的《纳米材料电化学》作为本课程中材料电化学制备知识教材。

最后，教学内容分成基础知识和实例应用两大部分展开。（1）介绍概括性强的电化学基础知识：①电化学热力学知识，包括电解质溶液、相间电位、可逆电极、不可逆电极和平衡电极电位；②电化学动力学知识，包括电极/溶液界面的结构与性质、电极过程、液相传递步骤动力学和电子转移步骤动力学。（2）按照电化学在材料科学的应用介绍实例部分：①电化学方法制备纳米材料，以电沉积法制备半导体量子点薄膜为实例；②化学电源电极材料，以锂离子电池为实例，阐述电池的工作原理及其电极材料的研发进展。通过实例介绍来引导学生将电化学基础与材料学知识之间进行比较和整合，从而牢固地把握所学的材料电化学基础知识，也为后继其他专业课的教学打下坚实的基础，形成良性循环。

2.教学方式的改革。目前，课堂教学中以多媒体教学为主，多媒体教学虽然可以节省教学板书时间，但是不容易让学生把握教学重点和难点内容，尤其是重点知识点的分析需要独立思考，难点知识的阐释需要互动探讨，所以有必要安排不同的学习活动，引导学生从感性体验走向理性分析，再开展批判性阐释。在教学实践中，讲到一些重要知识点，例如关于平衡电极电位的计算，适当地使用板书，逐步写出电极反应方程式，根据能斯特方程计算出电极电位，这种逐步讲解的过程可以使学生有更多的思考时间，理解和消化讲解内容。

《材料电化学》是一门与实践结合紧密的课程，单一的理论知识的讲解容易导致学生对于知识点的理解不够深入。由于该课程的教学课时十分紧张，没有安排实验与实践环节，为了弥补实验环节的缺失，可以充分利用多媒体教学的优势引入典型电化学实验的视频，例如铜锌原电池的构建。通过视觉感受加深学生对原电池的构建，电极反应的现象和原电池电动势的计算的理解和认识。

3.考核方式的设计。目前高校中，理论课程的考核方式仍以笔试为主，期末考试成绩通常占总成绩的70%以上，然而这种考核评价方式使得大多数学生对知识与技术的学习走进误区，被动记住书本中相关知识点即可，从而忽略了自身的批判性独立思考与深入理解，不利于认知结构的积极建构。在我们的课程中，期末考核采用开卷考试方式，最终成绩由平时成绩（20%）、课后作业（20%）及开卷考试成绩（60%）构成最终成绩。其中，平时成绩主要包括课堂出勤、问答互動和理论知识点随堂测试等方面的考核；课后作业考察学生对知识点的理解和运用；开卷考试检验学生对教学内容的掌握情况。采用这种考核机制，期望有效调动学生的学习主观能动性，加深对基础知识的理解和掌握。

四、结语

通过上述对《材料电化学》课程开设所采取的改革措施与实践，明确了我校功能材料專业在该课程中的教学内容、教学方式和考核方式，将抽象的电化学基础知识与材料领域的实例应用紧密结合起来，有利于发挥学生的学习主动性，使学生掌握材料电化学的基本理论，为将来的学习和工作奠定基础。

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The Curriculum Teaching "Materials Electrochemistry" Study and Practice

QIN Hai-ying

(Hangzhou Dianzi University College of Materials& Environmental Engineering,Hangzhou,Zheijiang 310036,China)

Abstract:The "Materials Electrochemistry" is the functional materials professional undergraduate professional elective courses,this article embarks from the curriculum characteristics and teaching status quo,combining with the characteristics of functional materials professional and electrochemical course content,discusses the "Materials Electrochemistry" course teaching content,teaching method and examination mode reform and practice,put forward the feasible measures of the course teaching reform.

Key words:"Materials Electrochemistry";the teaching reform;teaching practice