新工科背景下《電化學(xué)理論基礎(chǔ)》課程改革探索與實踐
--以桂林理工大學(xué)能源化學(xué)工程專業(yè)為例

溫玉清，尚 偉，聶瑾芳*

（桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西 桂林 541004）

1 課程改革背景

工程教育在我國高等教育中占有重要地位，高素質(zhì)工程科技人才是支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實施國家重大發(fā)展戰(zhàn)略的重要保障[1]。2018年教育部下發(fā)了“關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的意見”的文件，2019年廣西出臺《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的意見》。指出新工科建設(shè)要著眼高等教育改革發(fā)展全局，一方面要總結(jié)繼承工程教育改革發(fā)展的成功經(jīng)驗，深化工程人才培養(yǎng)改革，發(fā)揮自身與行業(yè)產(chǎn)業(yè)緊密聯(lián)系的優(yōu)勢，面向當(dāng)前和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需，主動優(yōu)化學(xué)科專業(yè)布局，促進(jìn)現(xiàn)有工科的交叉復(fù)合、工科與其他學(xué)科的交叉融合，積極發(fā)展新興工科，打造工程學(xué)科專業(yè)的升級版。另一方面要主動對接地方經(jīng)濟社會發(fā)展需要和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求，充分利用地方資源，發(fā)揮自身優(yōu)勢，深化產(chǎn)教融合、校企合作、協(xié)同育人，增強學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)大批具有較強行業(yè)背景知識、工程實踐能力、勝任行業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用型和技術(shù)技能型人才[2]?；谛鹿た平ㄔO(shè)及教育教學(xué)改革的背景，創(chuàng)新性的人才培養(yǎng)模式是培養(yǎng)新時代卓越工科人才的重要保證，其中課堂教學(xué)是人才培養(yǎng)的主渠道，課堂教學(xué)模式在一定程度上決定了人才培養(yǎng)的質(zhì)量[3]。

2 課程特點及教學(xué)現(xiàn)狀

《電化學(xué)理論基礎(chǔ)》是桂林理工大學(xué)能源化學(xué)工程專業(yè)的主干專業(yè)課程，亦是其他專業(yè)課的基礎(chǔ)。本課程在能源化學(xué)工程專業(yè)的畢業(yè)要求中具有重要的地位，它可以支撐本專業(yè)畢業(yè)要求，即能夠應(yīng)用能源化學(xué)工程專業(yè)基礎(chǔ)知識與專業(yè)核心知識，建立解決復(fù)雜能源化學(xué)工程問題的數(shù)學(xué)模型并求解。通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生系統(tǒng)地掌握電化學(xué)科學(xué)的基本理論，了解現(xiàn)代電化學(xué)科學(xué)技術(shù)的新進(jìn)展，為學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程打下堅實的基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生具備以下兩個能力：掌握電化學(xué)熱力學(xué)、電極/溶液界面的雙電層結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、電極的極化以及電極過程、電化學(xué)動力學(xué)規(guī)律等。通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對電化學(xué)基礎(chǔ)理論的理解、掌握和分析運用能力；提高學(xué)生的認(rèn)知能力，具備運用所學(xué)知識進(jìn)行問題分析的素質(zhì)；構(gòu)建完善的電化學(xué)知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，具備服務(wù)于社會的基本素質(zhì)。

《電化學(xué)理論基礎(chǔ)》重點介紹電化學(xué)的基本概念、基本規(guī)律和基本理論，是以電化學(xué)的基本理論為主線，從電化學(xué)熱力學(xué)和電化學(xué)動力學(xué)兩個方面將電化學(xué)界面微觀結(jié)構(gòu)與宏觀效應(yīng)聯(lián)系起來，進(jìn)而闡明電極過程動力學(xué)的基本規(guī)律。內(nèi)容主要分為三大部分：電化學(xué)熱力學(xué)、電極和溶液界面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、電極過程動力學(xué)。該課程內(nèi)容較多、信息量大，理論性、抽象性強，機理機制較多，電化學(xué)系統(tǒng)的變化過程很難通過肉眼觀測且以微觀模型解釋為主從而較難理解，加之多數(shù)概念抽象、乏味，學(xué)生聽起來索然無味。另一方面，學(xué)生是第一次接觸本專業(yè)的理論基礎(chǔ)課，學(xué)生缺乏對本專業(yè)相關(guān)實踐內(nèi)容的感性認(rèn)識。學(xué)生對知識點的理解通常僅僅停留在表面，而對深層內(nèi)容的理解仍然不夠。為此，希望通過課程教學(xué)改革，擬解決以下兩個主要問題：（1）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣減弱，學(xué)習(xí)主動性下降；（2）課程的評價和考核方式單一化。

3 電化學(xué)理論基礎(chǔ)課程教學(xué)方法改革與實踐

3.1 課堂教學(xué)多樣化，提高學(xué)習(xí)的主動性

提升課程內(nèi)涵，打造特色化教學(xué)資源[4]。電化學(xué)基礎(chǔ)理論課程是一門理論性、抽象性和微觀性融合為一體的這種類型課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，對概念的理解和現(xiàn)象的觀察存在一定的難度，如果僅僅依靠課堂照本宣科式的講解，學(xué)生很難深刻理解和體會到該課程的精髓。為了減少這類現(xiàn)象的出現(xiàn)，本課程團(tuán)隊一方面，針對一些難以理解的知識點采取自主開發(fā)微課、制作電化學(xué)過程的動畫演示和收集相關(guān)知識點的視頻教學(xué)資源等方式來補充課堂教學(xué)內(nèi)容。另一方面，把優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源引入到教學(xué)中，充分利用中國大學(xué)慕課網(wǎng)的線上資源和雨課堂的智慧教學(xué)工具，開展MOOC+SPOC+雨課堂+線下課堂混合式教學(xué)，使得教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段更加多樣化。同時根據(jù)課程的教學(xué)進(jìn)程采用思維導(dǎo)圖、案例舉例及分析、小任務(wù)驅(qū)動、小組互評等多種教學(xué)方法，加強學(xué)生對難點問題的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。經(jīng)過在本課程教學(xué)中的多次嘗試，學(xué)生的手機從游戲機變成了老師的課堂教學(xué)工具，教學(xué)效果較為明顯。

3.2 考核方式多樣化以及建立課程教學(xué)全過程評價體系

教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的多樣化，需要有教學(xué)考核的多元化相對應(yīng)[5]，為此，針對本課程的特點，考核方式采用線上和線下相結(jié)合的形式來進(jìn)行。對每位同學(xué)都有線上學(xué)習(xí)和線下學(xué)習(xí)的要求。（1）線上學(xué)習(xí)要求：每位學(xué)生課前至少完成若干次思維導(dǎo)圖預(yù)習(xí)匯報、若干次課程大任務(wù)以及1次課程墻報展；根據(jù)老師要求完成相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的在線視頻學(xué)習(xí)；課后，通過線上平臺進(jìn)行課程作業(yè)提交，提問答疑，資源拓展，提交1次課程論文等。（2）線下學(xué)習(xí)要求：利用線下教學(xué)時間深入理解重要知識點和難點，學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，通過“雨課堂”的教學(xué)輔助工具功能如彈幕、投稿、討論等，對知識點進(jìn)行討論。

對于本校能源化工專業(yè)開展淺層次混合式教學(xué)的情況，本課程教學(xué)的課程考核辦法含線上成績和線下課堂考試成績兩部分，即課程總評成績 = 線上總成績×50%+線上活躍度×10%+ 期末測試成績×40%。課程總評成績主要構(gòu)成詳見圖1（P138）。線上總成績由平時成績（線上）（70%）和線上期末成績（30%）構(gòu)成，即線上總成績 =平時成績（線上）×70%+ 期末測試（線上）×30%。其中平時成績（線上）主要包括線上平時成績含視頻學(xué)習(xí)（20%）、思維導(dǎo)圖（10%）、章節(jié)習(xí)題（10%）、課程論文（30%）。平時成績（線上）成績主要構(gòu)成詳見圖2（P138）。

圖1 課程總評成績分布圖

圖2 線上總成績分布圖

線上活躍程度會根據(jù)教學(xué)互動環(huán)節(jié)的參與次數(shù)以及發(fā)回帖數(shù)量計分。期末測試成績即為期末組織的線下考試。

平時成績（線上）主要構(gòu)成見表1：

表1 平時成績（線上）主要構(gòu)成

授課教師可以依托線上教學(xué)平臺，及時獲得學(xué)生的線上活躍度、資源查看與下載情況，作業(yè)完成情況、成績分布，線上互動討論等，更加高效、精確地反饋學(xué)生的學(xué)情動態(tài)，以便教師更有效地調(diào)整教學(xué)過程。經(jīng)過考核方式的改革，從以前學(xué)生只注重期末考試轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅卣n程學(xué)習(xí)過程的考核，使得課程評價貫穿整個教學(xué)過程，這樣即提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，又使得教師可以有目的的及時調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

4 結(jié)語

總之，在新工科背景下電化學(xué)理論基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革需要不斷更新或轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育教學(xué)思想，需要精心設(shè)計和優(yōu)化教學(xué)模式，改革考核方式和建立新的學(xué)習(xí)評價體系，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，為新工科要求的創(chuàng)新性、復(fù)合型人才的培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。