《電催化》課程教學(xué)大綱

《電催化》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱電催化課程編號(hào)330020128課程性質(zhì)專業(yè)選修課課程類別專業(yè)課開(kāi)課單位材料教研室授課學(xué)期第6學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)1.5/24課內(nèi)學(xué)時(shí)24理論授課24上機(jī)學(xué)時(shí)0課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0課外學(xué)時(shí)36適用專業(yè)新能源材料與器件是否雙語(yǔ)否先修課程《新能源材料概論》、《薄膜物理與技術(shù)》、《儲(chǔ)能技術(shù)與材料》、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《材料研究與測(cè)試方法》、《電化學(xué)原理》后續(xù)課程畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）二、課程簡(jiǎn)介《電催化》是新能源材料與器件專業(yè)的一門(mén)專業(yè)選修課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)可使學(xué)生了解電催化基礎(chǔ)、重要電催化過(guò)程以及電催化應(yīng)用研究進(jìn)展；理解電催化反應(yīng)的基本原理及規(guī)律、掌握從電催化劑的納米結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)出發(fā)認(rèn)識(shí)電催化過(guò)程和催化劑材料的性質(zhì)、電催化劑的理論設(shè)計(jì)和制備等的方法，了解電催化劑在燃料電池、太陽(yáng)能電池、生物電化學(xué)乃至工業(yè)電化學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用，為學(xué)生畢業(yè)后從事新能源材料與器件的生產(chǎn)、研發(fā)工作打下扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生掌握電催化的基本概念、基本理論，具備設(shè)計(jì)和分析典型電催化案例的能力；培養(yǎng)學(xué)生在工藝分析中體現(xiàn)節(jié)能、環(huán)境友好、可持續(xù)的發(fā)展價(jià)值觀；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、科學(xué)精神；引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的人生觀和價(jià)值觀。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.使學(xué)生掌握電催化的原理、催化劑的性質(zhì)、理論設(shè)計(jì)及制備加工過(guò)程中的基本理論知識(shí)和規(guī)律，利用電催化的基本理論，分析、評(píng)價(jià)和解決新能源器件生產(chǎn)、使用過(guò)程中的問(wèn)題。能夠查閱和利用手冊(cè)、文獻(xiàn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為電催化相關(guān)新能源領(lǐng)域使用過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)2.通過(guò)課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有團(tuán)隊(duì)精神和良好的思想道德素質(zhì)及專業(yè)思想素質(zhì)。課程目標(biāo)3.使學(xué)生了解電催化在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位與作用，了解電催化的實(shí)際應(yīng)用情況及發(fā)展?fàn)顩r，關(guān)注國(guó)際及國(guó)內(nèi)電催化動(dòng)態(tài)，合理分析應(yīng)用情況，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維及創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷及綠色發(fā)展觀念。（二）課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)1-4：掌握用于解決復(fù)雜工程問(wèn)題的新能源材料與器件專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，并能用于新能源材料的制備、表征、器件組裝、性能檢測(cè)等，解決新能源材料與器件領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題。指標(biāo)點(diǎn)2-3：具有應(yīng)用新能源材料與器件的基本原理，并通過(guò)文獻(xiàn)研究對(duì)新能源材料與器件工程領(lǐng)域內(nèi)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別、分析、表達(dá)，以獲得有效結(jié)論的能力。指標(biāo)點(diǎn)6-2：了解新能源材料與器件工程實(shí)踐及解決方案的社會(huì)制約因素，能夠合理分析與評(píng)價(jià)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問(wèn)題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化等方面的影響。1-工程知識(shí)2-問(wèn)題分析6-工程與社會(huì)課程目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)9-2：具備多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)合作能力。9-個(gè)體和團(tuán)隊(duì)課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)6-1：了解新能源材料與器件領(lǐng)域的工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，具有系統(tǒng)的實(shí)踐學(xué)習(xí)經(jīng)歷。指標(biāo)點(diǎn)12-3：具有了解和跟蹤本專業(yè)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)的能力。6-工程與社會(huì)12-終身學(xué)習(xí)四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一章電催化基礎(chǔ)知識(shí)（學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容從電催化發(fā)展史的角度出發(fā)，按照時(shí)間線介紹電催化的發(fā)展情況，穿插發(fā)展過(guò)程中的重要事件，激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷。介紹電催化的基本概念、特點(diǎn)、分類和研究方法，結(jié)合前期課程內(nèi)容，對(duì)現(xiàn)有新興研究方法進(jìn)行介紹，并與身邊的電催化現(xiàn)象相結(jié)合，讓學(xué)生們體會(huì)身邊的知識(shí)，將知識(shí)融入日常。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：電催化的定義，反應(yīng)過(guò)程及分類、研究方法。難點(diǎn)：電催化反應(yīng)過(guò)程。3.教學(xué)方法（1）通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，全面闡述電催化發(fā)展過(guò)程、電催化的基本定義、分類；（2）通過(guò)課堂練習(xí)和課堂討論，充分學(xué)習(xí)、使用電催化分析手段；（3）布置調(diào)研任務(wù)，使學(xué)生充分利用課后時(shí)間，了解電催化行業(yè)，培育學(xué)生的科學(xué)思維和探索創(chuàng)新的精神。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果作為高等院校新能源材料與器件的學(xué)生，通過(guò)該單元的學(xué)習(xí)，可以了解本課程的性質(zhì)和主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握本課程的學(xué)習(xí)方法。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.使學(xué)生掌握電催化的原理、催化劑的性質(zhì)、理論設(shè)計(jì)及制備加工過(guò)程中的基本理論知識(shí)和規(guī)律，利用電催化的基本理論，分析、評(píng)價(jià)和解決新能源器件生產(chǎn)、使用過(guò)程中的問(wèn)題。能夠查閱和利用手冊(cè)、文獻(xiàn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為電催化相關(guān)新能源領(lǐng)域使用過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)3.使學(xué)生了解電催化在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位與作用，了解電催化的實(shí)際應(yīng)用情況及發(fā)展?fàn)顩r，關(guān)注國(guó)際及國(guó)內(nèi)電催化動(dòng)態(tài)，合理分析應(yīng)用情況，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維及創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷及綠色發(fā)展觀念。第二~四章電催化三大類（學(xué)時(shí)數(shù)：12學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容按照電催化常見(jiàn)分類的氫電極的電催化、氧電極的電催化和有機(jī)小分子的電催化三大類，分別介紹各自電催化的反應(yīng)特點(diǎn)及反應(yīng)過(guò)程，介紹各自電催化常見(jiàn)的電催化劑的組成、特點(diǎn)、催化情況，并通過(guò)分享電催化實(shí)例，使學(xué)生充分了解電催化的具體情況。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：電催化的分類，常用的催化劑及催化過(guò)程。難點(diǎn)：催化案例的過(guò)程分析。3.教學(xué)方法通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，介紹氫電極電催化、氧電極電催化和有機(jī)小分子電催化的基本內(nèi)容，以動(dòng)畫(huà)的形式展示催化過(guò)程；通過(guò)課堂測(cè)驗(yàn)和課堂討論，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)電催化反應(yīng)的理解及掌握情況。通過(guò)課后調(diào)研，更深入的理解電催化。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過(guò)該部分的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具體了解電催化反應(yīng)，為后續(xù)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，為學(xué)生將來(lái)從事新能源電催化有關(guān)工作進(jìn)行儲(chǔ)備知識(shí)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.使學(xué)生掌握電催化的原理、催化劑的性質(zhì)、理論設(shè)計(jì)及制備加工過(guò)程中的基本理論知識(shí)和規(guī)律，利用電催化的基本理論，分析、評(píng)價(jià)和解決新能源器件生產(chǎn)、使用過(guò)程中的問(wèn)題。能夠查閱和利用手冊(cè)、文獻(xiàn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為電催化相關(guān)新能源領(lǐng)域使用過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)2.通過(guò)課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有團(tuán)隊(duì)精神和良好的思想道德素質(zhì)及專業(yè)思想素質(zhì)。第五章酶電催化（學(xué)時(shí)數(shù)：3學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容介紹酶電催化的發(fā)展歷程、基本學(xué)說(shuō)、酶的固定方式、常見(jiàn)酶電催化反應(yīng)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：酶的基本學(xué)說(shuō)及固定方式難點(diǎn)：酶的固定方式及常見(jiàn)酶電催化反應(yīng)。3.教學(xué)方法通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，介紹酶電催化的基本情況；通過(guò)課堂測(cè)驗(yàn)和課堂討論，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)酶固定方式的理解及掌握情況。通過(guò)課后調(diào)研，PPT介紹，使學(xué)生更深入的理解酶電催化。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過(guò)該部分的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具體了解酶電催化反應(yīng)，為后續(xù)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，為學(xué)生將來(lái)從事新能源電催化有關(guān)工作進(jìn)行儲(chǔ)備知識(shí)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.使學(xué)生掌握電催化的原理、催化劑的性質(zhì)、理論設(shè)計(jì)及制備加工過(guò)程中的基本理論知識(shí)和規(guī)律，利用電催化的基本理論，分析、評(píng)價(jià)和解決新能源器件生產(chǎn)、使用過(guò)程中的問(wèn)題。能夠查閱和利用手冊(cè)、文獻(xiàn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為電催化相關(guān)新能源領(lǐng)域使用過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)2.通過(guò)課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有團(tuán)隊(duì)精神和良好的思想道德素質(zhì)及專業(yè)思想素質(zhì)。課程目標(biāo)3.使學(xué)生了解電催化在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位與作用，了解電催化的實(shí)際應(yīng)用情況及發(fā)展?fàn)顩r，關(guān)注國(guó)際及國(guó)內(nèi)電催化動(dòng)態(tài)，合理分析應(yīng)用情況，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維及創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷及綠色發(fā)展觀念。第六章氯堿工業(yè)（學(xué)時(shí)數(shù)：3學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容介紹氯堿工業(yè)概述、氯堿電解槽的析氯陽(yáng)極電催化和氯堿電解槽的析氫陰極電催化。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：氯堿工業(yè)的應(yīng)用、氯堿電解槽的析氯陽(yáng)極電催化和氯堿電解槽的析氫陰極電催化。難點(diǎn)：氯堿電解槽的析氯陽(yáng)極電催化。3.教學(xué)方法通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，介紹氯堿工業(yè)的基本情況；通過(guò)課堂測(cè)驗(yàn)和課堂討論，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)氯堿工業(yè)的理解及掌握情況。通過(guò)課后調(diào)研，PPT介紹，使學(xué)生更深入的理解氯堿工業(yè)。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過(guò)該部分的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具體了解氯堿工業(yè)，為后續(xù)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，為學(xué)生將來(lái)從事新能源電催化有關(guān)工作進(jìn)行儲(chǔ)備知識(shí)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.使學(xué)生掌握電催化的原理、催化劑的性質(zhì)、理論設(shè)計(jì)及制備加工過(guò)程中的基本理論知識(shí)和規(guī)律，利用電催化的基本理論，分析、評(píng)價(jià)和解決新能源器件生產(chǎn)、使用過(guò)程中的問(wèn)題。能夠查閱和利用手冊(cè)、文獻(xiàn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為電催化相關(guān)新能源領(lǐng)域使用過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)2.通過(guò)課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有團(tuán)隊(duì)精神和良好的思想道德素質(zhì)及專業(yè)思想素質(zhì)。課程目標(biāo)3.使學(xué)生了解電催化在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位與作用，了解電催化的實(shí)際應(yīng)用情況及發(fā)展?fàn)顩r，關(guān)注國(guó)際及國(guó)內(nèi)電催化動(dòng)態(tài)，合理分析應(yīng)用情況，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維及創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷及綠色發(fā)展觀念。（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例第一章電催化基礎(chǔ)知識(shí)講授法、課堂練習(xí)課程目標(biāo)1、361:1.5第二~四章電催化三大類講授法、專題討論、課堂測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、3121:1.5第五章酶電催化講授法、專題討論、課堂測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、331:1.5第六章氯堿工業(yè)講授法、專題討論、課堂測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、331:1.5合計(jì)24五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績(jī)構(gòu)成（百分制）課程成績(jī)構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則平時(shí)成績(jī)70%作業(yè)40本門(mén)課程5次作業(yè)，每次10分。主要考核內(nèi)容：階段性重點(diǎn)難點(diǎn)作業(yè)評(píng)分的具體標(biāo)準(zhǔn)：能按時(shí)認(rèn)真完成布置的作業(yè)，書(shū)寫(xiě)工整，答案正確合理（9-10分）；能按時(shí)完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫(xiě)基本工整，答案正確（7.5-8.9分）；能按時(shí)完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫(xiě)基本工整，答案基本合理（6-7.4分）。不能按時(shí)完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫(xiě)潦草，答案不準(zhǔn)確（0-5.9分）。課堂匯報(bào)30考核內(nèi)容：匯報(bào)內(nèi)容是否復(fù)合課程要求及完整性。評(píng)價(jià)細(xì)則：內(nèi)容新穎且完整（20~30分）；內(nèi)容粗略且介紹一般（10~19分）；內(nèi)容簡(jiǎn)陋且態(tài)度不端（0~9分）。課堂表現(xiàn)30課堂表現(xiàn)包括出勤和課堂討論，其中出勤14分，課堂表現(xiàn)16分。缺勤一次扣一分，事假病假扣0.5分，無(wú)故缺勤8次以上出勤記0分。原則上設(shè)置不少于8次課堂討論或提問(wèn)，每參加一次記2分，最高16分。結(jié)課測(cè)驗(yàn)30%知識(shí)40考核內(nèi)容：學(xué)科動(dòng)態(tài)、工藝原理、工藝方法?？荚囶}型：選擇、判斷、填空、綜合。評(píng)價(jià)細(xì)則：選擇、判斷和填空等客觀題每題1分，綜合題主要考察學(xué)生運(yùn)用新能源先修課的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行本課程工藝路線、測(cè)試結(jié)果分析的情況，具體分值根據(jù)題目數(shù)量調(diào)整。能力30綜合應(yīng)用20創(chuàng)新10（二）課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一章電催化基礎(chǔ)知識(shí)電催化基本概念、特點(diǎn)、反應(yīng)過(guò)程、分類作業(yè)、課堂練習(xí)、結(jié)課測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2第二~四章氫電極反應(yīng)過(guò)程氧電極常用電催化劑有機(jī)小分子電催化案例分析作業(yè)、課堂練習(xí)、課堂討論，結(jié)課測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、3第五章酶電催化酶電催化作業(yè)、課堂討論，結(jié)課測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、3第六章氯堿工業(yè)作業(yè)、課堂討論，結(jié)課測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、3六、使用教材、相關(guān)推薦書(shū)目及課程資源（一）使用教材孫世剛,陳勝利.電化學(xué)叢書(shū):電催化.化學(xué)工業(yè)出版社，2021年版.（二）相關(guān)推薦書(shū)目1.孫世剛.電催化納米材料.化學(xué)工業(yè)出版社，2018年版；2.張鑒清.電化學(xué)測(cè)試技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2010年版；3.孫世剛.電化學(xué)催化.化學(xué)工業(yè)出版社，2023年版;4.楊麗麗,陳維民.電催化劑碳載體的功能化.化學(xué)工業(yè)出版社，2021年版。（三）課程資源學(xué)生可依據(jù)課