趙峰鳴 褚有群 朱英紅 徐穎華 陳趙揚(yáng)

摘要：新工科背景下，與應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程體系建設(shè)，已成為專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)與理論課程教學(xué)的銜接，實(shí)驗(yàn)課程體系與專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)前沿的銜接，實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目與社會(huì)研究熱點(diǎn)的銜接，是激勵(lì)大學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與積極性的內(nèi)在動(dòng)力，是培養(yǎng)大學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的強(qiáng)化手段。通過(guò)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的革新和實(shí)驗(yàn)課程體系的建設(shè)，能夠達(dá)到更好的教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：新工科;電化學(xué);專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn);課程建設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）36-0277-02

實(shí)驗(yàn)課程是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的主要組成部分，是培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的必要環(huán)節(jié)，是訓(xùn)練大學(xué)生工程能力的有效手段。在新工科背景下，對(duì)卓越電化學(xué)工程師的培養(yǎng)，強(qiáng)化大學(xué)生在專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)中自主積極性的提升和創(chuàng)造力的展現(xiàn)，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的革新，是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的內(nèi)在動(dòng)力和強(qiáng)化手段。因此，我們構(gòu)建的分層次創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課程體系，將主要面向電化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生，同時(shí)為所有相關(guān)專(zhuān)業(yè)方向及其他對(duì)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)感興趣的大學(xué)生開(kāi)放與共享。

一、理論課程教學(xué)體系與實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系的融合

目前，電化學(xué)專(zhuān)業(yè)的理論課程是以電化學(xué)原理為核心、向基礎(chǔ)型和應(yīng)用型衍生出的基礎(chǔ)測(cè)試方法一專(zhuān)業(yè)綜合課程一應(yīng)用型擴(kuò)展課程的建設(shè)體系。其中，電化學(xué)測(cè)試技術(shù)是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課，開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn);綠色電化學(xué)合成是我校電化學(xué)專(zhuān)業(yè)的特色，馬淳安教授團(tuán)隊(duì)實(shí)施多個(gè)大型有機(jī)電化學(xué)綠色合成與清潔生產(chǎn)技術(shù)的工業(yè)化項(xiàng)目，在電化學(xué)行業(yè)具有重要影響;能源電化學(xué)是電化學(xué)專(zhuān)業(yè)的重點(diǎn)方向，是化學(xué)電源技術(shù)在未來(lái)新能源戰(zhàn)略的關(guān)鍵點(diǎn)。這些綜合性課程對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)。為了能與社會(huì)需求相適應(yīng)，在選修課中開(kāi)設(shè)電化學(xué)加工技術(shù)、環(huán)境電化學(xué)、材料電化學(xué)，分別對(duì)應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)中的電解加工、電子電鍍、表面工程、環(huán)境處理、金屬腐蝕與防護(hù)，拓展電化學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域，使大學(xué)生具備實(shí)用的工程技術(shù)能力，對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)大實(shí)驗(yàn)，同時(shí)從時(shí)間上接軌畢業(yè)環(huán)節(jié)。電化學(xué)專(zhuān)業(yè)經(jīng)過(guò)多年積累，體現(xiàn)理論課程與實(shí)驗(yàn)課程的銜接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)到實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練的教學(xué)模式，輔以機(jī)械工程訓(xùn)練、認(rèn)知實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的動(dòng)手能力，展示卓越電化學(xué)工程師的培養(yǎng)思路。但這種培養(yǎng)模式對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性、自主性和主動(dòng)性還存在問(wèn)題，主要是家長(zhǎng)式的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置與管理辦法，存在吸引力缺乏、興趣點(diǎn)弱化的問(wèn)題。

事實(shí)上，電化學(xué)專(zhuān)業(yè)的最大特色是具有極強(qiáng)的學(xué)科交叉性。以電化學(xué)原理為基礎(chǔ)，以原電池和電解池理論為引線，電化學(xué)技術(shù)與方法可以穿插許多學(xué)科之中，融合為新興的研究熱點(diǎn)，如與有機(jī)化學(xué)的融合一有機(jī)電化學(xué)合成;與無(wú)機(jī)化學(xué)的融合一氯堿工程、熔鹽電解鋁、濕法冶金與電子電鍍;與物理化學(xué)的融合一電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)與電催化;與分析化學(xué)的融合一電分析與電化學(xué)傳感器;與能源體系的融合一化學(xué)電源技術(shù)與規(guī)?；瘍?chǔ)能;與功能材料的融合一電致變色及光電功能器件;與生物化學(xué)的融合一生物燃料電池與生物酶分子傳感器;與海洋科學(xué)的融合一電解海水與海水淡化技術(shù);與環(huán)境科學(xué)的融合一高級(jí)電化學(xué)氧化技術(shù)與環(huán)境治理……綜上所述，電化學(xué)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)與當(dāng)前社會(huì)熱點(diǎn)的關(guān)聯(lián)，如綠色化工、新能源、傳感器、（生物）燃料電池、海水淡化、廢水處理等，如果能實(shí)施這類(lèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將會(huì)從科學(xué)技術(shù)融合交叉中展現(xiàn)電化學(xué)技術(shù)的魅力，這將是最大的吸引力和興趣點(diǎn)。如果能自主開(kāi)展這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將會(huì)積極主動(dòng)地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中展現(xiàn)自發(fā)性和創(chuàng)造力。但是，如果將這些興趣點(diǎn)排入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，煩瑣無(wú)序，不利于學(xué)生創(chuàng)造性的發(fā)揮。因此，將必修與選修結(jié)合、主動(dòng)與被動(dòng)結(jié)合、自主與他項(xiàng)結(jié)合，對(duì)學(xué)生進(jìn)行無(wú)差別限項(xiàng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行分層次開(kāi)放，建立一個(gè)層次分明的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系，是我們工作的重點(diǎn)。實(shí)施思路是以三門(mén)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)+一門(mén)工程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的課程為中心，輔以相應(yīng)課堂的理論教學(xué)，目的是將課堂教學(xué)的內(nèi)容在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用。同時(shí)，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)課堂教學(xué)質(zhì)量直接有效的手段，最終目的是實(shí)現(xiàn)無(wú)差別、有限制地開(kāi)放本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生有地方探索、自主性探索、勇敢探索，積累創(chuàng)新意識(shí)，展現(xiàn)創(chuàng)造力。

二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與工程，工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)目的融合

我們針對(duì)現(xiàn)有的三門(mén)實(shí)驗(yàn)課程：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)大實(shí)驗(yàn)，結(jié)合電化學(xué)工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐課程，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目形式和開(kāi)展手段進(jìn)行梳理，提出一套可操作性強(qiáng)、具有選擇性功能的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)方法。具體內(nèi)容分為三個(gè)方面。

1.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的篩選與梳理——實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的建設(shè)。（1）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目匯總，根據(jù)開(kāi)設(shè)的理論課程、社會(huì)熱點(diǎn)、學(xué)生興趣點(diǎn)情況，將可能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行整理和歸納;（2）對(duì)可能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，按照對(duì)學(xué)生培養(yǎng)程度和實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的難易程度，分成必選、限選和自選進(jìn)行改編;（3）對(duì)改編的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)至少試行一學(xué)期，及時(shí)修正和完善。

2.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分層次方案與相應(yīng)的課程規(guī)劃—基層教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。電化學(xué)專(zhuān)業(yè)在第5學(xué)期進(jìn)入專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)，由理論課的任課教師帶相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，優(yōu)點(diǎn)是更細(xì)致、更透徹地實(shí)施實(shí)驗(yàn)課，缺點(diǎn)是不易激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探索的動(dòng)力和自主學(xué)習(xí)的興趣，缺乏實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性思考。因此，我們要繼承優(yōu)點(diǎn)，改掉缺點(diǎn)。（1）根據(jù)理論課程性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域，以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為引線，重新組建課程群和實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì);（2）引導(dǎo)青年教師參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)其教學(xué)技能，引導(dǎo)和拓展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn);（3）優(yōu)選研究生輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，樹(shù)立學(xué)長(zhǎng)榜樣。

3.以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，提升工程設(shè)計(jì)課程的核心創(chuàng)造力——?jiǎng)?chuàng)新能力評(píng)價(jià)。實(shí)施的實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次為：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能一綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ淮笮蛯?shí)驗(yàn)規(guī)劃。實(shí)驗(yàn)技能的運(yùn)用和發(fā)展，通過(guò)提升工程設(shè)計(jì)課程來(lái)實(shí)現(xiàn)。（1）讓實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目體現(xiàn)電化學(xué)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)從校內(nèi)實(shí)驗(yàn)到實(shí)際工廠的銜接;（2）強(qiáng)化工程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重要地位，在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維;（3）建立創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)方法，從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能一綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ淮笮蛯?shí)驗(yàn)規(guī)劃一工程設(shè)計(jì)展現(xiàn)四個(gè)方面的創(chuàng)新能力，分階段、分層次建立綜合評(píng)價(jià)機(jī)制。

三、突出實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的作用與實(shí)施方法

1.實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的重新修訂。首先，歸納和整理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以實(shí)驗(yàn)教材標(biāo)準(zhǔn)化修整指導(dǎo)書(shū)。與實(shí)驗(yàn)講義的區(qū)別：（1）明確必修和選修;（2）在自選項(xiàng)目中，結(jié)合我校各類(lèi)課外科技活動(dòng)提交申請(qǐng)，提供實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、儀器和藥品，分步驟、有限制地開(kāi)放教學(xué)實(shí)驗(yàn)室;（3）協(xié)調(diào)任課教師兼實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，引導(dǎo)青年教師利用學(xué)術(shù)前沿強(qiáng)化課外科技活動(dòng)的指導(dǎo)。（4）工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目直接從專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)中遴選，不僅實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的延續(xù)，更能促進(jìn)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的思考。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不僅在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和手段上創(chuàng)新，更能在一個(gè)系統(tǒng)培養(yǎng)過(guò)程中，積累創(chuàng)新意識(shí)，展現(xiàn)創(chuàng)造力。

2.專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)分層體系與實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的作用。在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的修訂過(guò)程中，根據(jù)理論課程分類(lèi)，建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，由教學(xué)團(tuán)隊(duì)收集并整理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行歸納和篩選;引導(dǎo)青年教師加入工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，在任課教師的帶動(dòng)下，提升青年教師的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)能力。上述實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目修訂后，對(duì)相應(yīng)的三門(mén)實(shí)驗(yàn)課程和一門(mén)課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱做相應(yīng)的修改與調(diào)整，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目課程群的建立。

3.運(yùn)行效果與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的反饋和評(píng)價(jià)。對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的評(píng)價(jià)：（1）實(shí)施實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的量化評(píng)價(jià);（2）工程設(shè)計(jì)文本質(zhì)量的評(píng)價(jià);（3）課堂答辯，綜合素質(zhì)的評(píng)價(jià)。

實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是工程教育中非常關(guān)鍵的內(nèi)容。構(gòu)建新工科背景下的電化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系，能充分發(fā)揮電化學(xué)專(zhuān)業(yè)的工程特色，既能有效地激發(fā)學(xué)生對(duì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的興趣，又能帶動(dòng)學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)，達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐效果，提高教學(xué)質(zhì)量。