《化学电源课程设计》教学大纲

《化学电源课程设计》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03164404课程性质：集中实践课学分：2学分周数：2周先修课程：无机化学、电化学原理A、新能源材料A等并修课程：化学电源设计与制造、材料制备计算机辅助设计等适用专业：新能源材料与器件开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《化学电源课程设计》是新能源材料与器件专业教学中的一个重要集中实践性环节，是学生在《化学电源设计与制造》课程学习后进行全面、系统、深入的实践性教学，其主要内容是电池的结构设计。课程设计首先要求学生能够熟练查阅文献资料、搜集有关标准及理论知识；在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务，确定工艺步骤及其参数；准确地进行课程设计相关计算及合理性验算；最后用精炼的语言、简洁的文字或清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。为学生学习后继课程及从事工程技术工作、科学研究以及开发新器件打下坚实的实践基础。二、课程目标通过课程设计，使学生达到如下目标：课程目标1：要求学生能综合运用本课程和先修课程的基本知识和化学电源理论，进行融会贯通的独立思考，并会查阅相关标准，制定课程设计的总体方案，从而得到电池设计的初步训练。培养学生具有较强的检索文献和自主学习的能力，依照标准使学生树立正确的设计思想，具有良好的社会主义职业道德和职业素养，遵纪守法、诚实守信、认真负责的工作态度。课程目标2：能够针对不同化学电源的工程技术问题进行提炼和描述，确定相应的设计与技术方案进行单体电池设计，其中包括对于单体电池容量的设计，电芯极片数量的设计，正负极片长度和宽度、正负极片面积和电流密度的设计等内容，掌握电池设计的程序和方法，在规定时间内完成指定的电池设计任务。培养学生实事求是、严肃认真、科学严谨和周密细致的职业道德，严谨求实、勇于创新、攻坚克难的科学精神，精益求精、一丝不苟的“工匠精神”。课程目标3：融会贯通《化学电源课程设计》课程的理论和方法，能够正确客观地验证、评价设计的合理性和科学性，并进行参数调整和优化设计。培养学生分析和解决工程实际问题的能力；培养学生理论和实际相结合、独立思考和团队合作相结合、创新思维和经验知识相结合解决实际问题的综合素质。三、课程目标与毕业要求《化学电源课程设计》课程教学目标对新能源材料与器件专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支持强度1．工程知识1.1能正确使用技术语言合理描述新能源材料与器件专业相关复杂工程问题。课程目标1：要求学生能综合运用本课程和先修课程的基本知识和化学电源理论，进行融会贯通的独立思考，并会查阅相关标准，制定课程设计的总体方案，从而得到电池设计的初步训练。培养学生具有较强的检索文献和自主学习的能力，依照标准使学生树立正确的设计思想，具有良好的社会主义职业道德和职业素养，遵纪守法、诚实守信、认真负责的工作态度。M2．问题分析2.2能够应用数学、自然科学基本原理，对新能源材料与器件专业相关复杂工程问题进行表述。课程目标2：能够针对不同化学电源的工程技术问题进行提炼和描述，确定相应的设计与技术方案进行单体电池设计，其中包括对于单体电池容量的设计，电芯极片数量的设计，正负极片长度和宽度、正负极片面积和电流密度的设计等内容，掌握电池设计的程序和方法，在规定时间内完成指定的电池设计任务。培养学生实事求是、严肃认真、科学严谨和周密细致的职业道德，严谨求实、勇于创新、攻坚克难的科学精神，精益求精、一丝不苟的“工匠精神”。M3．设计/开发解决方案3.1能够针对新能源材料与器件领域的复杂工程问题，提出具体解决方案。课程目标2：能够针对不同化学电源的工程技术问题进行提炼和描述，确定相应的设计与技术方案进行单体电池设计，其中包括对于单体电池容量的设计，电芯极片数量的设计，正负极片长度和宽度、正负极片面积和电流密度的设计等内容，掌握电池设计的程序和方法，在规定时间内完成指定的电池设计任务。培养学生实事求是、严肃认真、科学严谨和周密细致的职业道德，严谨求实、勇于创新、攻坚克难的科学精神，精益求精、一丝不苟的“工匠精神”。课程目标3：融会贯通《化学电源课程设计》课程的理论和方法，能够正确客观地验证、评价设计的合理性和科学性，并进行参数调整和优化设计。培养学生分析和解决工程实际问题的能力；培养学生理论和实际相结合、独立思考和团队合作相结合、创新思维和经验知识相结合解决实际问题的综合素质。H注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点课时安排对应的课程目标1.查阅资料，方案分析、设计准备教学要求：分析设计任务书、明确设计任务及要求；搜集相关电池标准和设计资料。重点：分析设计任务书、明确设计任务及要求。难点：明确设计任务及要求。1天12.总体设计教学要求：根据设计任务书要求及相关标准，制定设计总体方案。重点：制定设计总体方案。难点：制定设计总体方案。1天1、2、33.电池设计教学要求、重难点：根据总体设计方案，进行设计，主要内容包括：①确定单体电池相关参数，如单体电池数目、工作电压、工作电流密度、电池尺寸；②相关参数的计算，如电极总面积和电极数目、电池容量正负极活性物质的用量、正负极的平均厚度、极片面密度、层数等；③隔膜材料的选择与厚度、层数的确定；④电解液的类型与用量的确定；⑤确定电池的装配松紧度及单体电池容器尺寸；⑥电芯相关参数的计算，如容量、内阻等。3天1、24.设计结果检验，优化设计教学要求：对电池设计合理性进行相关检验分析，优化设计参数，以满足设计任务书要求。重点：对设计合理性进行相关检验分析，优化设计参数。难点：对电池设计合理性进行相关检验分析。2天25.课程设计说明书（报告）撰写教学要求：根据整个课程设计过程，把方案确定、设计过程、检验分析等内容编写成课程设计说明书。重点：说明书（报告）撰写，内容完整。难点：完整有条理的设计说明书（报告）。2天1、2、36.答辩教学要求：答辩是考核课程设计是否达到基本要求和相应水平的关键环节，是教师对学生论文的一次会诊和指导。考核内容包括学生对设计手册、资料的运用。教师提问的内容包括设计方案、参数选择、物料计算、设计过程及设计检验等。重点考察学生设计方案选择、设计过程中的态度。同时检查设计创新性、工作量、有无违反学术规范现象等，提出改进意见。重点：相关基本原理与设计的整体考核。难点：课程设计质量的检验。1天2、3合计10天（2周）五、教学方法及手段由于课程设计内容与生产实践紧密结合，学习者应根据课程设计指导书，以自学为主、教师讲授为辅，学会综合应用化学电源设计原则和电池标准，并养成自觉准守国家和行业标准、严谨治学、科学求实的素养。六、教材和参考书1.推荐教材：王力臻等.《化学电源设计》[M].北京:化学工业出版社,2020.2.参考书：（1）程新群.《化学电源》(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2019.（2）杨绍斌,梁正.《锂离子电池制造工艺原理与应用》[M].北京:化学工业出版社,2020.（3）徐艳辉,李德成.《锂离子电池活性电极材料》[M].北京:化学工业出版社,2018.（4）陈军,陶占良等.《化学电源-原理、技术与应用》[M].北京:化学工业出版社,2022.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计说明书（报告）和答辩成绩五部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节分值考核/评价细则课程目标123学习态度10(1)主要考核学生学习纪律和答疑情况。(2)教师根据课堂整体表现情况评分。√√√343工作量完成情况10(1)主要考核学生独立完成设计任务情况。(2)教师根据独立完成任务情况评分。√√√442设计能力40(1)主要考核电源设计方案是否正确，检验分析是否合理。(2)教师根据设计正确、合理性与否评分。√√√12208设计说明书（报告）30(1)主要考核学生的设计说明书（报告）写是否完整且规范。(2)教师根据规范程度高低评分。√√√10155答辩成绩10(1)主要考核学生答辩自述和回答问题情况。(2)教师根据答辩自述情况和回答问题正确性与否进行评分。√√√262合计：100314920八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定课程设计采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。即90分以上为优，80~89分为良，70~79分为中，60~69分为及格，60分以下为不及格。总成绩分五部分：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计说明书（报告）和答辩成绩。其中：(1)学习态度占10%，无故旷课达3次取消总成绩；(2)工作量完成情况占10%；(3)设计能力占40%；(4)设计说明书（报告）占30%；(5)答辩成绩占10%。最后一周的周五进行验收、答辩，由2-3位教师组成答辩考核小组，对每位学生进行口试答辩，要求学生根据设计回答教师所提出的问题。课程设计成绩根据学生设计的合理性、计算的准确性、设计说明书规范性、设计中分析与解决问题的能力及设计态度和答辩情况综合评定。2.成绩评定标准考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥90（优秀）90>x≥80（良好）80>x≥70（中等）70>x≥60（及格）x<60（不及格）学习态度10学习认真、态度端正，遵守纪律,表现优秀。学习认真、态度端正，遵守纪律,表现良好。遵守纪律，学习态度良好，表现中等。遵守纪律，学习态度一般，无故旷课1次，表现一般。学习纪律较差，无故旷课2次，表现一般。工作量完成情况10独立完成设计任务的90%以上。独立完成设计任务的80%以上。独立完成设计任务的70%以上。独立完成设计任务的60%以上。独立完成设计任务的60%以下。设计能力40综合运用理论知识独立解决设计中的实际问题，设计能力强，设计方案正确。综合运用理论知识独立解决设计中的实际问题，设计能力较强，设计方案正确。综合运用理论知识在师生的引导下解决设计中的实际问题，设计能力较强，设计方案正确。综合运用理论知识在师生的帮助下解决设计中的实际问题，设计能力一般，设计方案基本正确。不能综合运用理论知识处理设计中的实际问题，设计能力差，设计方案基本正确。设计说明书（报告）30设计思路清晰、表达清楚；验证方法科学合理；达到课程设计规定的要求；设计说明书（报告）质量较高。设计思路清晰、表达清楚；验证方法科学合理；达到课程设计规定的要求；设计说明书（报告）质量良好。设计思路基