《燃料電池基礎(chǔ)》課程教學大綱（新能源材料與器件專業(yè)）

《燃料電池基礎(chǔ)》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名燃料電池基礎(chǔ)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(chǔ)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(zhì)□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?qū)I(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(shè)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(shù):基礎(chǔ)、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(chǔ)(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(wǎng)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(nèi)容涉及燃料電池工作原理，關(guān)鍵材料的特征與制備技術(shù)，電池組與電池系統(tǒng)的設(shè)計、制備、集成與性能，以及燃料電池技術(shù)在航天、民用發(fā)電及電汽車等領(lǐng)域的應用。全書重點介紹堿性燃料電池、質(zhì)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(shù)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(lǐng)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(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)過程中，系統(tǒng)理解燃料電池材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系以及器件的設(shè)計/開發(fā)方法和技術(shù)，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(shè)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(shù)、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(guān)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(guān)工作所需要的數(shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識，并能夠用于解決新能源材料與器件相關(guān)領(lǐng)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(lǐng)域的工程問題。1畢業(yè)要求3：能夠設(shè)計針對新能源材料與器件相關(guān)領(lǐng)域復雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足新能源材料與器件產(chǎn)品及工藝流程，并能夠在設(shè)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(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)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?！綧】12.3及時了解燃料電池領(lǐng)域最新理論、技術(shù)及國際前沿動態(tài)，并能夠應對新技術(shù)、新事物和新問題帶來的挑戰(zhàn)。3三、課程學習內(nèi)容與方法（一）理論學習內(nèi)容及要求表3課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關(guān)系序號課程模塊學習內(nèi)容學習任務(wù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化42.電化學原理1、23.燃料電池類型22質(zhì)子交換膜燃料電池1.質(zhì)子交換膜個人作業(yè)：質(zhì)子交換膜類型、常見的陰陽極催化劑2重點：1.質(zhì)子交換膜燃料電池電催化劑2.質(zhì)子交換膜燃料電池的性能特性難點：3.質(zhì)子交換膜燃料電池模型講授法：使學生了解質(zhì)子交換膜燃料電池電催化劑類型及電池性能特性82.質(zhì)子交換膜燃料電池電催化劑1、23.膜電極制備技術(shù)24.質(zhì)子交換膜燃料電池性能特性25.質(zhì)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(jié)構(gòu)課下自學：查詢文獻資料了解堿性燃料電池結(jié)構(gòu)及其質(zhì)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(jié)構(gòu)、工作原理的認識42.堿性燃料電池與質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)2.陽極與陰極催化劑難點：3.影響催化劑性能的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)以及催化劑性能如何調(diào)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(guān)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(guān)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(guān)內(nèi)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(nèi)容與考核方式表4.1課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關(guān)系課程目標考核內(nèi)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(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhì)子交換膜學習模塊24.質(zhì)子交換膜燃料電池電催化劑學習模塊25.膜電極制備技術(shù)學習模塊26.質(zhì)子交換膜燃料電池性能特性學習模塊27.質(zhì)子交換膜燃料電池模型概述學習模塊28.堿性燃料電池結(jié)構(gòu)學習模塊39.堿性燃料電池與質(zhì)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(guān)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?qū)W習模塊5評分依據(jù)：如果課程論文或作品設(shè)計是課程考核的唯一方式，必須明確課程論文或作品設(shè)計的內(nèi)容與課程目標的達成度，寫明評分依據(jù)。表4-2課程目標與考核方式矩陣關(guān)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(guān)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(shè)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(zhuǎn)化為自己的理解。（3）實踐教學（10%）：如通過課堂教案設(shè)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?？己朔绞綖殚_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(wù)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(wù)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(wù)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(wù)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(wù)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(nèi)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(nèi)容信息量大，教學設(shè)計或研究方案有創(chuàng)新，內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)容較豐富，內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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?。?0%）。（5）本團隊2人參與匯報、補充、提問或回答問題，組內(nèi)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(nèi)容講解不夠清楚，口語化表達嚴重（30%）。（3）準備不充分，內(nèi)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?。?0%）。（5）本團隊1人參與匯報、補充、提問或回答問題，組內(nèi)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(nèi)容講解不