《新能源器件設計創(chuàng)新》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03174272課程性質：專業(yè)創(chuàng)新課學分：2學分學時：32學時（實驗32學時）先修課程：電化學原理A、化學電源設計與制造、新能源材料設計與制備B等后續(xù)課程：畢業(yè)設計適用專業(yè)：新能源材料與器件開課單位：材料科學與工程學院一、課程說明新能源器件設計創(chuàng)新課程是一門以培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、啟發(fā)創(chuàng)新思維和介紹創(chuàng)新方法的專業(yè)創(chuàng)新課。以電化學原理A、化學電源設計與制造、新能源材料設計與制備B等先修課程為基礎，通過綜合運用和總結歸納學生先修課的有關知識，結合新技術、新思路、新方法啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維和工程實踐能力，為學生后期順利完成畢業(yè)設計打下基礎。通過中國夢、雙碳目標元素的引入，結合新能源電池產業(yè)的發(fā)展現狀，引導學生樹立終身學習理念，堅定求知問學、增長見識、豐富學識，沿著求真理、悟道理、明事理的方向前進成長，爭取成長為具備優(yōu)秀專業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新素質和高尚品格的新時代青年。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：掌握儲能器件設計的原理和基本組成部分，能夠按照要求制定器件設計方案，培養(yǎng)學生對知識的理解應用能力。了解國家在新能源產業(yè)的戰(zhàn)略部署，增強學生的愛國情懷、責任擔當和民族意識。課程目標2：能夠結合虛擬仿真和實驗手段掌握儲能器件設計的基本方法，選擇合理的方法和技術手段合成電極材料、電解液等，并能夠將制備的材料組裝成儲能器件，提升學生的專業(yè)自豪感和使命感，提高學生的工程實踐能力和綜合創(chuàng)新能力。課程目標3：掌握儲能器件電化學測試技術和方法，能夠按照電池特點制定合理的測試程序進行電化學測試，并進行數據處理和結果分析，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。三、課程目標與畢業(yè)要求《新能源器件設計創(chuàng)新》課程教學目標對新能源材料與器件專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度2.問題分析2.1能夠應用工程科學的基本原理，識別和判斷新能源材料與器件專業(yè)相關復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)和參數。課程目標1：掌握儲能器件設計的原理和基本組成部分，能夠按照要求制定器件設計方案，培養(yǎng)學生對知識的理解應用能力。M2.3能夠運用相關知識，并通過文獻研究分析新能源材料與器件專業(yè)相關復雜工程問題，以獲得有效結論。課程目標1：掌握儲能器件設計的原理和基本組成部分，能夠按照要求制定器件設計方案，培養(yǎng)學生對知識的理解應用能力。3.設計/開發(fā)解決方案3.2能夠根據要求，設計開發(fā)實現特定功能的新能源材料和能源器件。課程目標2：能夠掌握儲能器件設計的基本方法，選擇合理的方法和技術手段合成電極材料、電解液等，并能夠將制備的材料組裝成儲能器件，提升學生的專業(yè)自豪感和使命感，提高學生的工程實踐能力和綜合創(chuàng)新能力。H3.3能夠在設計開發(fā)環(huán)節(jié)體現創(chuàng)新意識，并考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。課程目標2：能夠掌握儲能器件設計的基本方法，選擇合理的方法和技術手段合成電極材料、電解液等，并能夠將制備的材料組裝成儲能器件，提升學生的專業(yè)自豪感和使命感，提高學生的工程實踐能力和綜合創(chuàng)新能力。4.研究4.1能夠對新能源材料與器件領域的各類材料特性、物理、化學現象進行研究和實驗驗證。課程目標3：掌握儲能器件電化學測試技術和方法，能夠按照電池特點制定合理的測試程序進行電化學測試，并進行數據處理和結果分析，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。M4.2能夠選用或搭建實驗裝置，采用科學的實驗方法，制定實驗方案并實施。課程目標3：掌握儲能器件電化學測試技術和方法，能夠按照電池特點制定合理的測試程序進行電化學測試，并進行數據處理和結果分析，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。4.3能夠對實驗信息進行綜合分析并得出合理有效結論。課程目標3：掌握儲能器件電化學測試技術和方法，能夠按照電池特點制定合理的測試程序進行電化學測試，并進行數據處理和結果分析，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關畢業(yè)要求的關聯度。教學內容、基本要求與學時分配實驗部分的教學內容、基本要求與學時分配見表2。表2實驗項目、實驗內容與學時實驗項目實驗內容和要求實驗學時對應的課程目標1.儲能器件方案設計和電極材料制備實驗內容：利用虛擬仿真實驗平臺掌握儲能器件設計的基本步驟、原則和參數設置；根據要求制定儲能器件設計方案；利用合理的實驗方法和工藝步驟制備儲能器件的電極材料。實驗要求：掌握儲能器件的基本組成和設計原理，按照要求制定實驗方案并畫出工藝流程圖；掌握電極材料制備的關鍵技術參數和工藝流程。121、22.儲能器件電解液配置和電池組裝實驗內容：根據所選電池體系，配置相應的電解液；將所制備的電極材料制備成電極片，選取隔膜，裁切處理，最終將電極、隔膜、電解液、電池殼等組裝成電池，靜止待測。實驗要求：掌握電解液的配置原則和電池組裝的工藝步驟。1023.儲能器件電化學性能測試和電池拆解實驗內容：設計電化學工作站上的測試程序，對設計出的儲能器件進行充放電測試、循環(huán)伏安測試和交流阻抗測試，之后再對電池進行安全拆解，進行回收處理。實驗要求：學會電化學工作站的使用方法，并能夠選擇合理的程序對電池進行電化學性能測試和分析，最終將所制備的電池進行安全拆解。103合計32五、教學方法及手段本課程以實驗方式開展教學，采用啟發(fā)式、引導式、討論式教學和虛擬仿真實驗演示等，使學生掌握儲能器件的基本結構、組成部分和設計原理，結合虛擬仿真實驗過程提升學生對器件設計的理性認知，開發(fā)學生的潛能，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力、實際動手能力和工程實踐能力。實驗教學著重講授如何用科學的手段來完成理論的驗證；如何組織實驗、處理數據和分析實驗現象；介紹常用設備和儀器的原理、構造和使用維護方法以及綜合實驗內容的思路和方案設計等。采用教師講授和學生動手操作的方法；在實驗前學生應復習和掌握與本實驗有關的教學內容、認真閱讀實驗指導書；在實驗中要嚴格遵守實驗紀律，按操作規(guī)程使用儀器；實驗結束后，按規(guī)定對儀器進行維護保養(yǎng)；每完成一項實驗，要認真完成一份實驗報告。六、課程資源1.推薦教材：孫盼盼.新能源材料與器件性能綜合實驗教程.北京：化學工業(yè)出版社.2022.7.2.參考書：作者（譯者）.書名.出版社.出版時間．（1）王紅強.應用化學綜合實驗：新能源電極材料的制備檢測軟包裝鋰離子電池的組裝[M].北京：化學工業(yè)出版社.2019.（2）黃可龍.鋰離子電池原理與關鍵技術[M].北京：化學工業(yè)出版社.2020.（3）孫克寧.現代化學電源[M].北京：化學工業(yè)出版社.2017.3.期刊：（1）馬小航,訾振發(fā),魏義勇,吳耀東.“鋰離子電池”課程教學改革探索[J],合肥師范學院學報,2015,6:111-113.（2）曾榮華,潘俊賢,林耿忠等.培養(yǎng)新能源材料與器件本科專業(yè)創(chuàng)新人才的教育實踐.實驗室研究與探索[J],2019,7:164-166.（3）陳艷麗,段月琴,王達健.新能源材料與器件專業(yè)實踐教學體系建設探究[J].教育教學論壇,2019,15:238-239.（4）ZhangZ,etal.IntegratingmetalliccobaltandN/Bheteroatomsintoporouscarbonnanosheetsasefficientsulfurimmobilizerforlithium-sulfurbatteries[J],Carbon,2020,167:918-929.（5）PangJ,etal.Applicationsof2DMXenesinenergyconversionandstoragesystems[J],Chem.Soc.Rev.2019,48:72-133.4.網絡資源：（1）王曉敏.太原理工大學公開課:新能源材料概述.嗶哩嗶哩,2021./video/BV1K44y147SE/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=5c8428c1d621a9b2ab65c3136f073325.（2）劉瑞.山東科技大學.《鋰離子電池》前沿課程.嗶哩嗶哩,2020./video/BV1Zi4y1x7b5?from=search&seid=6737198368752698816&spm_id_from=333.337.0.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和大作業(yè)（項目報告）兩部分構成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現20（1）根據課堂出勤情況和實驗預習情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√884實驗操作10（1）根據每個實驗的實驗操作完成情況進行綜合評分，滿分100分；（2）以所得實驗過程成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√244實驗報告30（1）根據每份實驗報告單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√101010項目報告40（1）總成績100分，以總成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要內容包含項目研究背景、項目研究內容、研究方案、研究方法、研究結果分析和心得體會等。√√√151015合計：100分353233八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂互動、實驗操作、實驗報告和大作業(yè)（項目報告）等方式對學生進行考核評價。考核基本要求：考核總成績由大作業(yè)（項目報告）和過程性考核成績組成。其中：大作業(yè)（項目報告）為100分（權重40%），大作業(yè)（項目報告）內容包含研究背景、項目研究內容、研究方案、研究方法、研究結果分析和心得體會等；課堂互動、實驗操作和實驗報告等過程性考核成績?yōu)?00分（權重60%）；過程性考核和大作業(yè)（項目報告）分值分配應與教學大綱各章節(jié)的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內容、評價標準、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂互動20積極參與教學活動，踴躍回答問題，準確率大于90%。認真參與教學活動，回答問題準確率大于80%。偶爾參與教學活動，回答問題準確率大于70%。上課不認真，上課不記筆記，偶爾參與教學活動。上課不認真，上課不記筆記，不