《燃料电池基础》课程教学大纲（新能源材料与器件专业）

《燃料电池基础》课程教学大纲一、课程简介课程中文名燃料电池基础课程英文名FuelCellFundamentals双语授课□是否课程代码21122040课程学分2总学时数32（含实践0）课程类别□通识教育课程□公共基础课程专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质□必修选修□其他课程形态□线上线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式□闭卷开卷□课程论文□课程作品□汇报展示□报告课堂表现□阶段性测试平时作业其他（可多选）开课学院材料科学与工程开课系(教研室)新能源材料与器件面向专业新能源材料与器件开课学期第7学期先修课程应用电化学后续课程毕业论文（设计）选用教材毛宗强.燃料电池(第1版)[M].北京:化学工业出版社,2005.参考书目[德]彼得·库兹韦尔.燃料电池技术:基础、材料、应用、制氢(第1版)[M]. 北京:北京理工大学出版社,2019.2.[美]奥海尔.燃料电池基础(第1版)[M].北京:电子工业出版社,2007.课程资源可参考中国大学MOOC“氢能与燃料电池”线上课程，网址：/course/SCU-1207120810?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_课程简介本课程是一门专业选修课，内容涉及燃料电池工作原理，关键材料的特征与制备技术，电池组与电池系统的设计、制备、集成与性能，以及燃料电池技术在航天、民用发电及电汽车等领域的应用。全书重点介绍碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池。通过学习本课程，使学生获得宽广的能源科学技术知识，深化理解二十一世界环境保护、节能减排和开发新能源对人类生存的重要意义。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1能够阐述燃料电池工作原理、燃料电池的热力学与动力学以及燃料电池分类，并能够表达燃料电池领域的复杂工程问题。【毕业要求1工程知识】课程目标2在燃料电池工程设计和产品开发过程中，系统理解燃料电池材料的组成、结构与性能关系以及器件的设计/开发方法和技术，明确燃料电池开发过程中面临的复杂工程问题。【毕业要求3设计/开发解决方案】课程目标3及时跟踪燃料电池的最新科技成果和未来发展动态，并能够应对新技术、新事物和新问题带来的挑战。【毕业要求12终身学习】表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：具有从事新能源材料与器件专业相关工作所需要的数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够用于解决新能源材料与器件相关领域的复杂工程问题。【H】1.1掌握燃料电池工作原理及其热力学与动力学，并能表述该领域的工程问题。1毕业要求3：能够设计针对新能源材料与器件相关领域复杂工程问题的解决方案，设计满足新能源材料与器件产品及工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。【M】3.1系统掌握燃料电池材料的组成、结构与性能间的关系，明确燃料电池开发过程中面临的复杂工程问题。2毕业要求12：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。【M】12.3及时了解燃料电池领域最新理论、技术及国际前沿动态，并能够应对新技术、新事物和新问题带来的挑战。3三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1燃料电池概述1.燃料电池历史预习：燃料电池历史线上学习：燃料电池发展历史及如何实现化学能向电能的转化3重点：1.燃料电池基本原理2.燃料电池的热力学与动力学难点：3.燃料电池的热力学与动力学讲授法：引导学生对掌握燃料电池如何实现化学能向电能的转化42.电化学原理1、23.燃料电池类型22质子交换膜燃料电池1.质子交换膜个人作业：质子交换膜类型、常见的阴阳极催化剂2重点：1.质子交换膜燃料电池电催化剂2.质子交换膜燃料电池的性能特性难点：3.质子交换膜燃料电池模型讲授法：使学生了解质子交换膜燃料电池电催化剂类型及电池性能特性82.质子交换膜燃料电池电催化剂1、23.膜电极制备技术24.质子交换膜燃料电池性能特性25.质子交换膜燃料电池模型概述23碱性燃料电池1.碱性燃料电池结构课下自学：查询文献资料了解碱性燃料电池结构及其质子交换膜燃料电池的区别2重点：1.工作原理难点：2.燃料电池工作原理案例教学：通过实际案例使学生加深对碱性燃料电池结构、工作原理的认识42.碱性燃料电池与质子交换膜燃料电池比较24直接醇类燃料电池1.燃料电池工作原理与结构个人作业：直接醇类燃料电池工作原理1、2重点：1.工作原理及结构2.阳极与阴极催化剂难点：3.影响催化剂性能的结构因素查询文献：使学生掌握直接醇类燃料电池工作原理与结构以及催化剂性能如何调控等82.直接醇类燃料电池研发概况23.阳极催化剂与阴极催化剂1、25固体氧化物燃料电池1.固体氧化物燃料电池关键材料个人作业：常见固体氧化物燃料电池材料类型2重点：1.固体氧化物燃料电池关键材料难点：2.固体氧化物材料研发小组讨论：通过课下资料查询与学习、课上小组讨论及相关内容汇报，加深学生对固体氧化物燃料电池的认识82.新型中、低温氧化物/陶瓷燃料电池材料研发33.低温固体氧化物燃料电池发展方向3四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4.1课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.电化学原理学习模块165%课堂表现平时作业期末考试实践教学2.质子交换膜燃料电池电催化剂学习模块23.燃料电池工作原理与结构学习模块34.阳极催化剂与阴极催化剂学习模块35.燃料电池工作原理与结构学习模块4课程目标21.燃料电池类型学习模块125%平时作业期末考试2.电化学原理学习模块23.质子交换膜学习模块24.质子交换膜燃料电池电催化剂学习模块25.膜电极制备技术学习模块26.质子交换膜燃料电池性能特性学习模块27.质子交换膜燃料电池模型概述学习模块28.碱性燃料电池结构学习模块39.碱性燃料电池与质子交换膜燃料电池比较学习模块310.直接醇类燃料电池研发概况学习模块411.阳极催化剂与阴极催化剂学习模块412.固体氧化物燃料电池关键材料学习模块5课程目标31.燃料电池历史学习模块110%课堂表现实践教学2.新型中、低温氧化物/陶瓷燃料电池材料研发学习模块53.低温固体氧化物燃料电池发展方向学习模块5评分依据：如果课程论文或作品设计是课程考核的唯一方式，必须明确课程论文或作品设计的内容与课程目标的达成度，写明评分依据。表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比期末考试成绩比例60%课堂表现成绩比例10%平时作业成绩比例20%实践教学成绩比例10%课程目标165%50%80%50%65%课程目标235%20%25%课程目标350%50%10%备注：以上考核方式类型及占比均为示例，需确保每一列占比总和为100%。（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂表现（10%）：通过学生在课堂上的表现情况、发言与提问情况，来评价学生相关的能力。（2）平时作业（20%）：围绕课程的学习目标进行作业的设计。如让学生简述对知识的认识，考核学生对于概念的理解情况，帮助学生将定义转化为自己的理解。（3）实践教学（10%）：如通过课堂教案设计、课堂片段展示与汇报，训练学生的课堂实践能力，使学生真正明确教学技能在实际教学中的应用，形成自己适合的教学风格。2.期末成绩评定期末考核主要考察学生对燃料电池基本概念、燃料电池类型及工作原理等。考核方式为开卷考试。要求学生掌握燃料电池基本概念、燃料电池类型及工作原理等。3.总成绩评定总成绩（100%）=平时成绩（40%）+期末成绩（60%）。（三）评分标准试卷考核项目以试卷参考答案及评分细则为准。（四）评分标准表5评分标准（非试卷考核项目）考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课堂表现（1）课堂纸练习、回答问题正确，且能进行解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，问题有深度、有创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题正确，但解释欠清楚（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，但问题无深度或无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题大部分正确，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点基本正确，但问题无深度、无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率在30~50%之间，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点有部分错误，或逻辑不严密（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率超过50%，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点错误，思路不清晰，逻辑不严密（50%）。如出现错误价值观、反党反社会言论，记为0平时作业（1）答案正确率超过90%（70%）。（2）部分作业完成方法、思路有创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（4）按时学完全部任务点课件与视频（10%）。（1）作业正确率在80~89%（70%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（4）学完任务点课件与视频80-89%（10%）。（1）作业正确率在70-79%（70%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写较规范，无抄袭，态度基本端正（10%）。（4）学完任务点课件与视频70-79%（10%）。（1）作业正确率在60-69%（70%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不够规范，或有少量抄袭痕迹（10%）。（4）学完任务点课件与视频60-69%（10%）。（1）作业正确率在60%以下（70%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不规范，有明显抄袭，或有部分作业未完成（10%）。（4）学完任务点课件与视频不足60%（10%）。未提交作业记0分实践教学（1）声音宏亮，吐字清晰；服装整洁优雅、仪态自然大方；能目视观众，不长时间盯着PPT或回头看投影（10%）。（2）语言表达逻辑性强，内容能讲清，重点突出，详略得当，无重复口语化表达（30%）。（3）准备充分，展示内容信息量大，教学设计或研究方案有创新，内容、观点正确，且联系学科前沿或有创新（30%）。（4）PPT制作精美流畅，视频、图片与文字比例恰当，有美感（10%）。（5）本团队成员全部积极参与汇报、补充、提问或回答问题，组内成员分工明确，配合默契（20%）。（1）声音宏亮，吐字清晰；服装整洁、仪态较大方，但有较多时间盯着PPT或回头看投影（10%）。（2）内容能讲清，重点比较突出，但逻辑性不够清晰，有个别卡顿或口语重复（30%）。（3）准备较充分，展示内容较丰富，内容、观点正确，但未联系学科前沿或创新性不足（30%）。（4）PPT图片与文字比例不够恰当，文字太多，或字体颜色不够鲜明（10%）。（5）本团队3人以上成员积极参与汇报、补充、提问或回答问题，组内成员分工较明确，配合较默契（20%）。（1）声音不够宏亮，或吐字不够清晰；服装整洁，但仪态不够自然；长时间看PPT或投影（10%）。（2）内容基本能讲清，但重点不突出，逻辑性不强，口语化表达较严重（30%）。（3）准备不够充分，内容、观点少数不正确，未联系学科前沿或无创新（30%）。（4）PPT图片与文字比例不够恰当，文字较多，或字体颜色单一，字号太小（10%）。（5）本团队2人参与汇报、补充、提问或回答问题，组内成员有明确分工，但配合欠默契（20%）。（1）声音较小，或吐字不清晰；服装不整洁，或仪态不自然；长时间看PPT或投影（10%）。（2）表达思路不够清晰，内容讲解不够清楚，口语化表达严重（30%）。（3）准备不充分，内容、观点多处不正确，未联系学科前沿，无创新（30%）。（4）PPT图片与文字比例不恰当，文字太多，字体颜色单一，字号太小（10%）。（5）本团队1人参与汇报、补充、提问或回答问题，组内成员分工不够明确，且配合欠默契（20%）。（1）声音太小，吐字不清晰，听不清楚；服装不整洁，仪态不自然；照PPT念（10%）。（2）表达思路、逻辑混乱，内容讲解不