《燃料電池基礎》課程教學大綱（新能源材料與器件專業(yè)）

《燃料電池基礎》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名燃料電池基礎課程英文名FuelCellFundamentals雙語授課□是否課程代碼21122040課程學分2總學時數(shù)32（含實踐0）課程類別□通識教育課程□公共基礎課程專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質□必修選修□其他課程形態(tài)□線上線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式□閉卷開卷□課程論文□課程作品□匯報展示□報告課堂表現(xiàn)□階段性測試平時作業(yè)其他（可多選）開課學院材料科學與工程開課系(教研室)新能源材料與器件面向專業(yè)新能源材料與器件開課學期第7學期先修課程應用電化學后續(xù)課程畢業(yè)論文（設計）選用教材毛宗強.燃料電池(第1版)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.參考書目[德]彼得·庫茲韋爾.燃料電池技術:基礎、材料、應用、制氫(第1版)[M]. 北京:北京理工大學出版社,2019.2.[美]奧海爾.燃料電池基礎(第1版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.課程資源可參考中國大學MOOC“氫能與燃料電池”線上課程，網址：/course/SCU-1207120810?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_課程簡介本課程是一門專業(yè)選修課，內容涉及燃料電池工作原理，關鍵材料的特征與制備技術，電池組與電池系統(tǒng)的設計、制備、集成與性能，以及燃料電池技術在航天、民用發(fā)電及電汽車等領域的應用。全書重點介紹堿性燃料電池、質子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池。通過學習本課程，使學生獲得寬廣的能源科學技術知識，深化理解二十一世界環(huán)境保護、節(jié)能減排和開發(fā)新能源對人類生存的重要意義。二、課程目標表1課程目標序號具體課程目標課程目標1能夠闡述燃料電池工作原理、燃料電池的熱力學與動力學以及燃料電池分類，并能夠表達燃料電池領域的復雜工程問題?！井厴I(yè)要求1工程知識】課程目標2在燃料電池工程設計和產品開發(fā)過程中，系統(tǒng)理解燃料電池材料的組成、結構與性能關系以及器件的設計/開發(fā)方法和技術，明確燃料電池開發(fā)過程中面臨的復雜工程問題?！井厴I(yè)要求3設計/開發(fā)解決方案】課程目標3及時跟蹤燃料電池的最新科技成果和未來發(fā)展動態(tài)，并能夠應對新技術、新事物和新問題帶來的挑戰(zhàn)?！井厴I(yè)要求12終身學習】表2課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：具有從事新能源材料與器件專業(yè)相關工作所需要的數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識，并能夠用于解決新能源材料與器件相關領域的復雜工程問題。【H】1.1掌握燃料電池工作原理及其熱力學與動力學，并能表述該領域的工程問題。1畢業(yè)要求3：能夠設計針對新能源材料與器件相關領域復雜工程問題的解決方案，設計滿足新能源材料與器件產品及工藝流程，并能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素?！綧】3.1系統(tǒng)掌握燃料電池材料的組成、結構與性能間的關系，明確燃料電池開發(fā)過程中面臨的復雜工程問題。2畢業(yè)要求12：具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發(fā)展的能力。【M】12.3及時了解燃料電池領域最新理論、技術及國際前沿動態(tài)，并能夠應對新技術、新事物和新問題帶來的挑戰(zhàn)。3三、課程學習內容與方法（一）理論學習內容及要求表3課程目標、學習內容和教學方法對應關系序號課程模塊學習內容學習任務課程目標學習重點難點教學方法學時1燃料電池概述1.燃料電池歷史預習：燃料電池歷史線上學習：燃料電池發(fā)展歷史及如何實現(xiàn)化學能向電能的轉化3重點：1.燃料電池基本原理2.燃料電池的熱力學與動力學難點：3.燃料電池的熱力學與動力學講授法：引導學生對掌握燃料電池如何實現(xiàn)化學能向電能的轉化42.電化學原理1、23.燃料電池類型22質子交換膜燃料電池1.質子交換膜個人作業(yè)：質子交換膜類型、常見的陰陽極催化劑2重點：1.質子交換膜燃料電池電催化劑2.質子交換膜燃料電池的性能特性難點：3.質子交換膜燃料電池模型講授法：使學生了解質子交換膜燃料電池電催化劑類型及電池性能特性82.質子交換膜燃料電池電催化劑1、23.膜電極制備技術24.質子交換膜燃料電池性能特性25.質子交換膜燃料電池模型概述23堿性燃料電池1.堿性燃料電池結構課下自學：查詢文獻資料了解堿性燃料電池結構及其質子交換膜燃料電池的區(qū)別2重點：1.工作原理難點：2.燃料電池工作原理案例教學：通過實際案例使學生加深對堿性燃料電池結構、工作原理的認識42.堿性燃料電池與質子交換膜燃料電池比較24直接醇類燃料電池1.燃料電池工作原理與結構個人作業(yè)：直接醇類燃料電池工作原理1、2重點：1.工作原理及結構2.陽極與陰極催化劑難點：3.影響催化劑性能的結構因素查詢文獻：使學生掌握直接醇類燃料電池工作原理與結構以及催化劑性能如何調控等82.直接醇類燃料電池研發(fā)概況23.陽極催化劑與陰極催化劑1、25固體氧化物燃料電池1.固體氧化物燃料電池關鍵材料個人作業(yè)：常見固體氧化物燃料電池材料類型2重點：1.固體氧化物燃料電池關鍵材料難點：2.固體氧化物材料研發(fā)小組討論：通過課下資料查詢與學習、課上小組討論及相關內容匯報，加深學生對固體氧化物燃料電池的認識82.新型中、低溫氧化物/陶瓷燃料電池材料研發(fā)33.低溫固體氧化物燃料電池發(fā)展方向3四、課程考核（一）考核內容與考核方式表4.1課程目標、考核內容與考核方式對應關系課程目標考核內容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標11.電化學原理學習模塊165%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)期末考試實踐教學2.質子交換膜燃料電池電催化劑學習模塊23.燃料電池工作原理與結構學習模塊34.陽極催化劑與陰極催化劑學習模塊35.燃料電池工作原理與結構學習模塊4課程目標21.燃料電池類型學習模塊125%平時作業(yè)期末考試2.電化學原理學習模塊23.質子交換膜學習模塊24.質子交換膜燃料電池電催化劑學習模塊25.膜電極制備技術學習模塊26.質子交換膜燃料電池性能特性學習模塊27.質子交換膜燃料電池模型概述學習模塊28.堿性燃料電池結構學習模塊39.堿性燃料電池與質子交換膜燃料電池比較學習模塊310.直接醇類燃料電池研發(fā)概況學習模塊411.陽極催化劑與陰極催化劑學習模塊412.固體氧化物燃料電池關鍵材料學習模塊5課程目標31.燃料電池歷史學習模塊110%課堂表現(xiàn)實踐教學2.新型中、低溫氧化物/陶瓷燃料電池材料研發(fā)學習模塊53.低溫固體氧化物燃料電池發(fā)展方向學習模塊5評分依據：如果課程論文或作品設計是課程考核的唯一方式，必須明確課程論文或作品設計的內容與課程目標的達成度，寫明評分依據。表4-2課程目標與考核方式矩陣關系課程目標考核方式考核占比期末考試成績比例60%課堂表現(xiàn)成績比例10%平時作業(yè)成績比例20%實踐教學成績比例10%課程目標165%50%80%50%65%課程目標235%20%25%課程目標350%50%10%備注：以上考核方式類型及占比均為示例，需確保每一列占比總和為100%。（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（10%）：通過學生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學生相關的能力。（2）平時作業(yè)（20%）：圍繞課程的學習目標進行作業(yè)的設計。如讓學生簡述對知識的認識，考核學生對于概念的理解情況，幫助學生將定義轉化為自己的理解。（3）實踐教學（10%）：如通過課堂教案設計、課堂片段展示與匯報，訓練學生的課堂實踐能力，使學生真正明確教學技能在實際教學中的應用，形成自己適合的教學風格。2.期末成績評定期末考核主要考察學生對燃料電池基本概念、燃料電池類型及工作原理等。考核方式為開卷考試。要求學生掌握燃料電池基本概念、燃料電池類型及工作原理等。3.總成績評定總成績（100%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）。（三）評分標準試卷考核項目以試卷參考答案及評分細則為準。（四）評分標準表5評分標準（非試卷考核項目）考核項目評分標準優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)（1）課堂紙練習、回答問題正確，且能進行解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，問題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題正確，但解釋欠清楚（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，但問題無深度或無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題大部分正確，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點基本正確，但問題無深度、無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率在30~50%之間，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點有部分錯誤，或邏輯不嚴密（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率超過50%，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點錯誤，思路不清晰，邏輯不嚴密（50%）。如出現(xiàn)錯誤價值觀、反黨反社會言論，記為0平時作業(yè)（1）答案正確率超過90%（70%）。（2）部分作業(yè)完成方法、思路有創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（4）按時學完全部任務點課件與視頻（10%）。（1）作業(yè)正確率在80~89%（70%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（4）學完任務點課件與視頻80-89%（10%）。（1）作業(yè)正確率在70-79%（70%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫較規(guī)范，無抄襲，態(tài)度基本端正（10%）。（4）學完任務點課件與視頻70-79%（10%）。（1）作業(yè)正確率在60-69%（70%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不夠規(guī)范，或有少量抄襲痕跡（10%）。（4）學完任務點課件與視頻60-69%（10%）。（1）作業(yè)正確率在60%以下（70%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不規(guī)范，有明顯抄襲，或有部分作業(yè)未完成（10%）。（4）學完任務點課件與視頻不足60%（10%）。未提交作業(yè)記0分實踐教學（1）聲音宏亮，吐字清晰；服裝整潔優(yōu)雅、儀態(tài)自然大方；能目視觀眾，不長時間盯著PPT或回頭看投影（10%）。（2）語言表達邏輯性強，內容能講清，重點突出，詳略得當，無重復口語化表達（30%）。（3）準備充分，展示內容信息量大，教學設計或研究方案有創(chuàng)新，內容、觀點正確，且聯(lián)系學科前沿或有創(chuàng)新（30%）。（4）PPT制作精美流暢，視頻、圖片與文字比例恰當，有美感（10%）。（5）本團隊成員全部積極參與匯報、補充、提問或回答問題，組內成員分工明確，配合默契（20%）。（1）聲音宏亮，吐字清晰；服裝整潔、儀態(tài)較大方，但有較多時間盯著PPT或回頭看投影（10%）。（2）內容能講清，重點比較突出，但邏輯性不夠清晰，有個別卡頓或口語重復（30%）。（3）準備較充分，展示內容較豐富，內容、觀點正確，但未聯(lián)系學科前沿或創(chuàng)新性不足（30%）。（4）PPT圖片與文字比例不夠恰當，文字太多，或字體顏色不夠鮮明（10%）。（5）本團隊3人以上成員積極參與匯報、補充、提問或回答問題，組內成員分工較明確，配合較默契（20%）。（1）聲音不夠宏亮，或吐字不夠清晰；服裝整潔，但儀態(tài)不夠自然；長時間看PPT或投影（10%）。（2）內容基本能講清，但重點不突出，邏輯性不強，口語化表達較嚴重（30%）。（3）準備不夠充分，內容、觀點少數(shù)不正確，未聯(lián)系學科前沿或無創(chuàng)新（30%）。（4）PPT圖片與文字比例不夠恰當，文字較多，或字體顏色單一，字號太小（10%）。（5）本團隊2人參與匯報、補充、提問或回答問題，組內成員有明確分工，但配合欠默契（20%）。（1）聲音較小，或吐字不清晰；服裝不整潔，或儀態(tài)不自然；長時間看PPT或投影（10%）。（2）表達思路不夠清晰，內容講解不夠清楚，口語化表達嚴重（30%）。（3）準備不充分，內容、觀點多處不正確，未聯(lián)系學科前沿，無創(chuàng)新（30%）。（4）PPT圖片與文字比例不恰當，文字太多，字體顏色單一，字號太小（10%）。（5）本團隊1人參與匯報、補充、提問或回答問題，組內成員分工不夠明確，且配合欠默契（20%）。（1）聲音太小，吐字不清晰，聽不清楚；服裝不整潔，儀態(tài)不自然；照PPT念（10%）。（2）表達思路、邏輯混亂，內容講解不