《电催化》课程教学大纲

《电催化》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称电催化课程编号330020128课程性质专业选修课课程类别专业课开课单位材料教研室授课学期第6学期学分/学时1.5/24课内学时24理论授课24上机学时0课内实践0实验学时0课外学时36适用专业新能源材料与器件是否双语否先修课程《新能源材料概论》、《薄膜物理与技术》、《储能技术与材料》、《材料科学基础》、《材料研究与测试方法》、《电化学原理》后续课程毕业实习、毕业设计（论文）二、课程简介《电催化》是新能源材料与器件专业的一门专业选修课。通过本课程的学习可使学生了解电催化基础、重要电催化过程以及电催化应用研究进展；理解电催化反应的基本原理及规律、掌握从电催化剂的纳米结构、表面结构、电子结构出发认识电催化过程和催化剂材料的性质、电催化剂的理论设计和制备等的方法，了解电催化剂在燃料电池、太阳能电池、生物电化学乃至工业电化学过程中的应用，为学生毕业后从事新能源材料与器件的生产、研发工作打下扎实的理论基础，培养学生掌握电催化的基本概念、基本理论，具备设计和分析典型电催化案例的能力；培养学生在工艺分析中体现节能、环境友好、可持续的发展价值观；培养学生创新精神、科学精神；引导学生树立正确的人生观和价值观。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.使学生掌握电催化的原理、催化剂的性质、理论设计及制备加工过程中的基本理论知识和规律，利用电催化的基本理论，分析、评价和解决新能源器件生产、使用过程中的问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为电催化相关新能源领域使用过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标2.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展，具有团队精神和良好的思想道德素质及专业思想素质。课程目标3.使学生了解电催化在国民经济中的重要地位与作用，了解电催化的实际应用情况及发展状况，关注国际及国内电催化动态，合理分析应用情况，培养学生的科学思维及创新精神，激发学生爱国情怀及绿色发展观念。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1-4：掌握用于解决复杂工程问题的新能源材料与器件专业基础知识，并能用于新能源材料的制备、表征、器件组装、性能检测等，解决新能源材料与器件领域复杂工程问题。指标点2-3：具有应用新能源材料与器件的基本原理，并通过文献研究对新能源材料与器件工程领域内复杂工程问题进行识别、分析、表达，以获得有效结论的能力。指标点6-2：了解新能源材料与器件工程实践及解决方案的社会制约因素，能够合理分析与评价工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化等方面的影响。1-工程知识2-问题分析6-工程与社会课程目标2指标点9-2：具备多学科背景下的团队合作能力。9-个体和团队课程目标3指标点6-1：了解新能源材料与器件领域的工程技术发展现状，具有系统的实践学习经历。指标点12-3：具有了解和跟踪本专业学科发展趋势的能力。6-工程与社会12-终身学习四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一章电催化基础知识（学时数：6学时）1.课程主要内容从电催化发展史的角度出发，按照时间线介绍电催化的发展情况，穿插发展过程中的重要事件，激发学生爱国情怀。介绍电催化的基本概念、特点、分类和研究方法，结合前期课程内容，对现有新兴研究方法进行介绍，并与身边的电催化现象相结合，让学生们体会身边的知识，将知识融入日常。2.重点和难点重点：电催化的定义，反应过程及分类、研究方法。难点：电催化反应过程。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合的教学方式，全面阐述电催化发展过程、电催化的基本定义、分类；（2）通过课堂练习和课堂讨论，充分学习、使用电催化分析手段；（3）布置调研任务，使学生充分利用课后时间，了解电催化行业，培育学生的科学思维和探索创新的精神。4.学生学习预期成果作为高等院校新能源材料与器件的学生，通过该单元的学习，可以了解本课程的性质和主要学习内容，掌握本课程的学习方法。5.支撑课程目标课程目标1.使学生掌握电催化的原理、催化剂的性质、理论设计及制备加工过程中的基本理论知识和规律，利用电催化的基本理论，分析、评价和解决新能源器件生产、使用过程中的问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为电催化相关新能源领域使用过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标3.使学生了解电催化在国民经济中的重要地位与作用，了解电催化的实际应用情况及发展状况，关注国际及国内电催化动态，合理分析应用情况，培养学生的科学思维及创新精神，激发学生爱国情怀及绿色发展观念。第二~四章电催化三大类（学时数：12学时）1.课程主要内容按照电催化常见分类的氢电极的电催化、氧电极的电催化和有机小分子的电催化三大类，分别介绍各自电催化的反应特点及反应过程，介绍各自电催化常见的电催化剂的组成、特点、催化情况，并通过分享电催化实例，使学生充分了解电催化的具体情况。2.重点和难点重点：电催化的分类，常用的催化剂及催化过程。难点：催化案例的过程分析。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合的教学方式，介绍氢电极电催化、氧电极电催化和有机小分子电催化的基本内容，以动画的形式展示催化过程；通过课堂测验和课堂讨论，检验学生对电催化反应的理解及掌握情况。通过课后调研，更深入的理解电催化。4.学生学习预期成果通过该部分的学习，使学生具体了解电催化反应，为后续课程设计和毕业设计打下基础，为学生将来从事新能源电催化有关工作进行储备知识。5.支撑课程目标课程目标1.使学生掌握电催化的原理、催化剂的性质、理论设计及制备加工过程中的基本理论知识和规律，利用电催化的基本理论，分析、评价和解决新能源器件生产、使用过程中的问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为电催化相关新能源领域使用过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标2.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展，具有团队精神和良好的思想道德素质及专业思想素质。第五章酶电催化（学时数：3学时）1.课程主要内容介绍酶电催化的发展历程、基本学说、酶的固定方式、常见酶电催化反应。2.重点和难点重点：酶的基本学说及固定方式难点：酶的固定方式及常见酶电催化反应。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合的教学方式，介绍酶电催化的基本情况；通过课堂测验和课堂讨论，检验学生对酶固定方式的理解及掌握情况。通过课后调研，PPT介绍，使学生更深入的理解酶电催化。4.学生学习预期成果通过该部分的学习，使学生具体了解酶电催化反应，为后续课程设计和毕业设计打下基础，为学生将来从事新能源电催化有关工作进行储备知识。5.支撑课程目标课程目标1.使学生掌握电催化的原理、催化剂的性质、理论设计及制备加工过程中的基本理论知识和规律，利用电催化的基本理论，分析、评价和解决新能源器件生产、使用过程中的问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为电催化相关新能源领域使用过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标2.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展，具有团队精神和良好的思想道德素质及专业思想素质。课程目标3.使学生了解电催化在国民经济中的重要地位与作用，了解电催化的实际应用情况及发展状况，关注国际及国内电催化动态，合理分析应用情况，培养学生的科学思维及创新精神，激发学生爱国情怀及绿色发展观念。第六章氯碱工业（学时数：3学时）1.课程主要内容介绍氯碱工业概述、氯碱电解槽的析氯阳极电催化和氯碱电解槽的析氢阴极电催化。2.重点和难点重点：氯碱工业的应用、氯碱电解槽的析氯阳极电催化和氯碱电解槽的析氢阴极电催化。难点：氯碱电解槽的析氯阳极电催化。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合的教学方式，介绍氯碱工业的基本情况；通过课堂测验和课堂讨论，检验学生对氯碱工业的理解及掌握情况。通过课后调研，PPT介绍，使学生更深入的理解氯碱工业。4.学生学习预期成果通过该部分的学习，使学生具体了解氯碱工业，为后续课程设计和毕业设计打下基础，为学生将来从事新能源电催化有关工作进行储备知识。5.支撑课程目标课程目标1.使学生掌握电催化的原理、催化剂的性质、理论设计及制备加工过程中的基本理论知识和规律，利用电催化的基本理论，分析、评价和解决新能源器件生产、使用过程中的问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为电催化相关新能源领域使用过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标2.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展，具有团队精神和良好的思想道德素质及专业思想素质。课程目标3.使学生了解电催化在国民经济中的重要地位与作用，了解电催化的实际应用情况及发展状况，关注国际及国内电催化动态，合理分析应用情况，培养学生的科学思维及创新精神，激发学生爱国情怀及绿色发展观念。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一章电催化基础知识讲授法、课堂练习课程目标1、361:1.5第二~四章电催化三大类讲授法、专题讨论、课堂测验课程目标1、2、3121:1.5第五章酶电催化讲授法、专题讨论、课堂测验课程目标1、2、331:1.5第六章氯碱工业讲授法、专题讨论、课堂测验课程目标1、2、331:1.5合计24五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩70%作业40本门课程5次作业，每次10分。主要考核内容：阶段性重点难点作业评分的具体标准：能按时认真完成布置的作业，书写工整，答案正确合理（9-10分）；能按时完成布置的作业，作业撰写基本工整，答案正确（7.5-8.9分）；能按时完成布置的作业，作业撰写基本工整，答案基本合理（6-7.4分）。不能按时完成布置的作业，作业撰写潦草，答案不准确（0-5.9分）。课堂汇报30考核内容：汇报内容是否复合课程要求及完整性。评价细则：内容新颖且完整（20~30分）；内容粗略且介绍一般（10~19分）；内容简陋且态度不端（0~9分）。课堂表现30课堂表现包括出勤和课堂讨论，其中出勤14分，课堂表现16分。缺勤一次扣一分，事假病假扣0.5分，无故缺勤8次以上出勤记0分。原则上设置不少于8次课堂讨论或提问，每参加一次记2分，最高16分。结课测验30%知识40考核内容：学科动态、工艺原理、工艺方法。考试题型：选择、判断、填空、综合。评价细则：选择、判断和填空等客观题每题1分，综合题主要考察学生运用新能源先修课的相关基础知识，进行本课程工艺路线、测试结果分析的情况，具体分值根据题目数量调整。能力30综合应用20创新10（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一章电催化基础知识电催化基本概念、特点、反应过程、分类作业、课堂练习、结课测验课程目标1、2第二~四章氢电极反应过程氧电极常用电催化剂有机小分子电催化案例分析作业、课堂练习、课堂讨论，结课测验课程目标1、2、3第五章酶电催化酶电催化作业、课堂讨论，结课测验课程目标1、2、3第六章氯碱工业作业、课堂讨论，结课测验课程目标1、2、3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材孙世刚,陈胜利.电化学丛书:电催化.化学工业出版社，2021年版.（二）相关推荐书目1.孙世刚.电催化纳米材料.化学工业出版社，2018年版；2.张鉴清.电化学测试技术.化学工业出版社，2010年版；3.孙世刚.电化学催化.化学工业出版社，2023年版;4.杨丽丽,陈维民.电催化剂碳载体的功能化.化学工业出版社，2021年版。（三）课程资源学生可依据课