電化學是研究電能與(yu) 化學能相互轉換,以及轉換過程中電荷在電子導體(ti) /離子導體(ti) 界麵轉移規律的學科,在工業(ye) 生產(chan) 領域具有廣泛的應用[1]。應用電化學作為(wei) 材料化學、材料科學與(yu) 工程、化學、化工等專(zhuan) 業(ye) 的必修課,不僅(jin) 涉及電化學熱力學和電極過程動力學等電化學原理,還涉及電催化、化學電源、無機物和有機物的電合成、電化學傳(chuan) 感器、金屬腐蝕與(yu) 防護以及電化學測試技術等應用[2-3]。課程內(nei) 容覆蓋麵廣,知識點多。
近年來,筆者在佛山大學為(wei) 材料化學專(zhuan) 業(ye) 的本科生講授應用電化學課程中發現,學生對課堂講授的知識點掌握不足,難以理解和掌握電化學原理。大部分學生對電極/溶液界麵雙電層模型、電極過程的界麵電荷轉移以及液相傳(chuan) 質過程缺乏清晰的理解,習(xi) 慣於(yu) 以機械式記憶課程的知識點通過期末考試。筆者在指導本科畢業(ye) 設計的過程中又發現,有些學生雖然期末考試成績不錯,但是在做畢業(ye) 設計實驗時卻不知道三電極測試體(ti) 係的組成以及如何連接電化學工作站,不具備開展電化學實驗的能力。因此,如何提高應用電化學課程教學質量,使學生能夠更牢固地理解和掌握好電化學知識,熟悉電化學測試技術及分析方法,具備使用電化學知識與(yu) 電化學測試技術解決(jue) 工業(ye) 生產(chan) 問題的能力,是目前亟待解決(jue) 的問題。實驗和科研訓練是提高實驗技能和掌握理論知識的最有效手段[4-7]。應用電化學是一門實踐性很強的學科,大多數普通高校的材料化學專(zhuan) 業(ye) 都設置了該課程。學生通過實驗、數據分析、結果討論與(yu) 撰寫(xie) 報告等,理解掌握電化學理論知識和提升實驗能力[4-5]。
佛山大學應用電化學課程仍以課堂教學為(wei) 主,並未開設相應的實驗。為(wei) 了能夠提高應用電化學課程教學效果和激發學生的學習(xi) 、科研興(xing) 趣,結合筆者的研究方向,自製可視化半導體(ti) 微區電沉積及光電化學測試裝置(簡稱光電化學測試裝置),並以此裝置為(wei) 基礎建設了科研訓練平台,吸引學生以科研小組的形式參與(yu) 電化學實驗,開展微區電沉積及半導體(ti) 光電化學分解水產(chan) 氫等方向的研究,培養(yang) 學生的動手能力和創新能力。經過幾年的實踐與(yu) 探索,以光電化學測試裝置為(wei) 平台建立的本科生科研小組取得了不錯的成績,並起到以點帶麵的作用,極大地提高了學生學習(xi) 應用電化學課程的積極性。此外,近年來畢業(ye) 班學生越來越趨向選擇電化學/光電化學的課題作為(wei) 畢業(ye) 設計題目。
1 光電化學測試裝置製作的必要性
2 光電化學測試裝置的工作原理與(yu) 組成
3 科研訓練實例—P型氧化亞(ya) 銅的微區電沉積
4 光電化學測試裝置的特色與(yu) 亮點
5 以光電化學測試裝置為(wei) 科研平台的人才培養(yang) 效果
6 結語
應用電化學是一門基礎學科,同時也是一門應用性和實驗性很強的學科,在能源、化工、材料、材料腐蝕與(yu) 防護等領域有廣泛的應用,掌握好這門課程對學生將來的發展具有重要意義(yi) 。為(wei) 了避免學生以死記硬背的形式學習(xi) 這門課程,同時提高學生的電化學實驗技能,培養(yang) 學生科研素養(yang) 和創新能力,筆者以自製的光電化學測試裝置為(wei) 基礎,建立本科生實驗、教學和科研平台。經過3年的探索,目前已形成了階梯式學生科研團隊,極大地激發了學生從(cong) 事電化學研究的意願與(yu) 學習(xi) 積極性,顯著地提升了應用電化學課程教學效果。目前,越來越多畢業(ye) 班的學生樂(le) 於(yu) 選擇電化學相關(guan) 的課題作為(wei) 畢業(ye) 設計,這說明了在佛山大學材料化學專(zhuan) 業(ye) 中應用電化學課程正逐步地向優(you) 質課程發展,越來越受到學生的喜愛。
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麥滿芳1 馬信洲2,3* 1.佛山大學物理與(yu) 光電工程學院 2.佛山大學材料與(yu) 能源學院 3.佛山大學分析測試中心 |