《應(yīng)用電化學(xué)》教學(xué)大綱

《應(yīng)用電化學(xué)》教學(xué)大綱課程英文名AppliedElectrochemistry課程代碼05M0106學(xué)分2總學(xué)時(shí)32理論學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)0課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)任選先修課程無機(jī)化學(xué)/有機(jī)化學(xué)/物理化學(xué)適用專業(yè)材料科學(xué)與工程開課學(xué)院材料與化學(xué)學(xué)院注：課程類別是指公共基礎(chǔ)課/學(xué)科基礎(chǔ)課/專業(yè)課；課程性質(zhì)是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位《應(yīng)用電化學(xué)》是一門利用電化學(xué)基本原理，解決科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)際中涉及電化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)金屬腐蝕、金屬電沉積及化學(xué)電源等方面的實(shí)際問題的課程。《應(yīng)用電化學(xué)》為材料化學(xué)專業(yè)本科生的專業(yè)必修課程。本課程的基本教學(xué)內(nèi)容包括八大部分：（1）電化學(xué)理論基礎(chǔ)；（2）電催化過程；（3）化學(xué)電源；（4）金屬的表面精飾；（5）無機(jī)物的電解工業(yè)；（6）有機(jī)物的電解合成；（7）電化學(xué)傳感器；（8）電化學(xué)腐蝕與防護(hù)。課程以介紹各個(gè)相關(guān)應(yīng)用電化學(xué)工業(yè)過程的基本原理和研究方法為主，也兼顧介紹一些生產(chǎn)工藝和發(fā)展方向等。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及基本原理，初步學(xué)會(huì)分析和解決電化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域中各種實(shí)際問題的能力。（二）課程目標(biāo)(1)掌握電化學(xué)的含義、內(nèi)容、應(yīng)用和發(fā)展以及電化學(xué)在工業(yè)中應(yīng)用的一些基本理論，具有面向?qū)嶋H工程中電化學(xué)問題的理解能力；(2)掌握各類電化學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、技術(shù)路線、典型設(shè)備、工藝措施和應(yīng)用實(shí)例，具有針對(duì)復(fù)雜的材料工程實(shí)際問題，進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和解決問題的能力；(3)掌握電化學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)同時(shí)，將所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化，初步形成解決實(shí)際問題的能力以及技術(shù)管理的能力，并注意滲透相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力；(4)通過電化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)、能力素質(zhì)，初步具備應(yīng)用化學(xué)工程師的基本意識(shí)和能力。課程思政：圍繞價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授的目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)生服務(wù)國家和人民的意識(shí)和責(zé)任感。基于國家《高技術(shù)發(fā)展綱要》，結(jié)合應(yīng)用電化學(xué)課程教學(xué)具體內(nèi)容讓學(xué)生理解科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力；以材料電化學(xué)制備及技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際案例培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力、提出問題和解決問題的能力；以電化學(xué)技術(shù)應(yīng)用過程的失敗和成功的案例，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生積極學(xué)習(xí)新知識(shí)的態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生的工匠精神和社會(huì)責(zé)任感；以在實(shí)際應(yīng)用中電化學(xué)技術(shù)造成的環(huán)境與成本問題，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的可持續(xù)發(fā)展理念。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法《應(yīng)用電化學(xué)》課程教學(xué)以課堂教學(xué)為主，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)電化學(xué)的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行工業(yè)中電化學(xué)技術(shù)分析和設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用電化學(xué)專業(yè)知識(shí)，分析和解決工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。1.課堂教學(xué)主要講述電化學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、技術(shù)路線、典型設(shè)備、工藝措施和應(yīng)用實(shí)例，理論與實(shí)際相結(jié)合，使學(xué)生能夠更加容易理解抽象的理論知識(shí)，提高學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的興趣，形成良好的思維方式和學(xué)習(xí)方法。在課堂教學(xué)中，充分引入互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)效果。2.針對(duì)某些較為容易或先期講解較為充分的知識(shí)點(diǎn)，列出部分內(nèi)容作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練、形成良好的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)和能力。3.針對(duì)電化學(xué)知識(shí)點(diǎn)理解和分析應(yīng)用能力，采用課堂測驗(yàn)教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生理論知識(shí)的理解與應(yīng)用能力。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求3.2畢業(yè)要求7.2課程目標(biāo)10.20.3課程目標(biāo)20.40.3課程目標(biāo)30.40.4注：1.支撐強(qiáng)度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐權(quán)重（3）設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能夠針對(duì)材料電化學(xué)制備、工藝制定和質(zhì)量管理等多方面綜合性的復(fù)雜工程問題提出合理解決方案，在電化學(xué)技術(shù)工程應(yīng)用環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，制訂特定要求下的電化學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。3-1能夠描述新材料產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制備工藝、性能檢測、質(zhì)量管理等的解決方法和影響因素；制定和質(zhì)量管理等復(fù)雜工程問題；3-2能夠進(jìn)行系統(tǒng)或工藝流程設(shè)計(jì)，并能夠針對(duì)特定需求進(jìn)行可行性分析，體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并提出解決方案；復(fù)雜工程問題；0.23-3能識(shí)別材料開發(fā)及設(shè)計(jì)任務(wù)所面臨的多種制約因素，如社會(huì)、健康、安全、法律以及環(huán)境等。（7）環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評(píng)價(jià)針對(duì)新材料的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、性能檢測、工藝制定和質(zhì)量管理等多方面的復(fù)雜工程問題的專業(yè)工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。7-1理解新材料開發(fā)及工程應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系；7-2能夠從環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展分析和評(píng)價(jià)新材料設(shè)計(jì)、制備及工程實(shí)踐的可持續(xù)性，評(píng)價(jià)新材料產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)周期對(duì)于人類和環(huán)境的影響。0.2四、課程主要內(nèi)容與基本要求章節(jié)主要內(nèi)容基本要求對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1電化學(xué)體系的基本單元L1課程目標(biāo)(1)、(3)電化學(xué)過程熱力學(xué)L1課程目標(biāo)(1)、(3)非法拉第過程及電極/溶液界面的性能L1課程目標(biāo)(1)、(3)法拉第過程和影響電極反應(yīng)速度的因素L1課程目標(biāo)(1)、(3)物質(zhì)傳遞控制反應(yīng)理論L1課程目標(biāo)(2)電化學(xué)研究方法L1課程目標(biāo)(2)2電催化原理L1課程目標(biāo)(1)、(3)氫電極反應(yīng)的電催化L2課程目標(biāo)(1)、(3)氧電極反應(yīng)的電催化L2課程目標(biāo)(1)、(3)有機(jī)小分子的電催化氧化L2課程目標(biāo)(2)3一次電池L4課程目標(biāo)(2)、(3)二次電池L4課程目標(biāo)(2)、(3)燃料電池L4課程目標(biāo)(1)、(2)4金屬電沉積和電鍍原理L4課程目標(biāo)(2)、(3)電鍍過程L4課程目標(biāo)(2)、(3)金屬的陽極氧化L4課程目標(biāo)(1)、(2)電泳涂裝技術(shù)L4課程目標(biāo)(1)、(2)5氯堿工業(yè)L3課程目標(biāo)(1)、(2)氯酸鹽和高氯酸鹽的電合成L3課程目標(biāo)(1)、(2)錳化合物的電解合成L3課程目標(biāo)(1)、(2)電解法生產(chǎn)過氧化氫L3課程目標(biāo)(1)、(2)水的電解L3課程目標(biāo)(1)、(2)6有機(jī)電合成發(fā)展方向L3課程目標(biāo)(1)、(2)己二腈的電解合成L3課程目標(biāo)(1)、(2)四烷基鉛、糖精、苯二酚的電解合成L3課程目標(biāo)(1)、(2)國外有機(jī)物電解合成研究方向L3課程目標(biāo)(1)、(2)7電化學(xué)傳感器定義和原理L4課程目標(biāo)(1)、(2)控制電位電解型氣體傳感器L3課程目標(biāo)(1)、(2)生物電化學(xué)傳感器L4課程目標(biāo)(1)、(2)8金屬腐蝕與防護(hù)的意義L4課程目標(biāo)(2)、(3)、(4)金屬的電化學(xué)腐蝕L4課程目標(biāo)(2)、(3)、(4)腐蝕電池L4課程目標(biāo)(2)、(3)、(4)電勢-pH圖及其在金屬防腐中的應(yīng)用L4課程目標(biāo)(2)、(3)、(4)金屬的電化學(xué)防腐蝕L4課程目標(biāo)(2)、(3)、(4)基本要求：L1-了解，L2-理解，L3-掌握，L4-熟練掌握五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)（作業(yè)、自學(xué)、討論等任務(wù)要求）對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)第一章1.電化學(xué)體系的基本單元2.電化學(xué)過程熱力學(xué)3.非法拉第過程及電極/溶液界面的性能4.法拉第過程和影響電極反應(yīng)速度的因素5.物質(zhì)傳遞控制反應(yīng)理論6.電化學(xué)研究方法6作業(yè)：1.如何設(shè)計(jì)電化學(xué)反應(yīng)體系2.試描述雙電層的結(jié)構(gòu)。3.簡述電極反應(yīng)種類和機(jī)理。課程目標(biāo)(1)第二章1.電催化原理2.氫電極反應(yīng)的電催化3.氧電極反應(yīng)的電催化4.有機(jī)小分子的電催化氧化8作業(yè)：1.影響催化性能等因素；2.簡述氫氣析出的電催化機(jī)理；3.簡述氧氣的電催化還原機(jī)理課程目標(biāo)(1)第三章1.一次電池2.二次電池3.燃料電池6作業(yè)：1.試寫出下列電池的電極反應(yīng)、電池成流反應(yīng)以及電解液和集電器名稱：⑴堿性鋅-錳原電池⑵鋰-二氧化錳原電池⑶鋅-氧化汞電池2.試寫出下列電池的電極反應(yīng)、成流反應(yīng)以及電解液和集電器名稱：堿性鎳-鎘電池；氫鎳蓄電池；氫-氧燃料電池3.試敘述燃料電池的類型及特點(diǎn)。課程目標(biāo)(2)、(3)、(4)第四章1.金屬電沉積和電鍍原理2.電鍍過程3.金屬的陽極氧化4.電泳涂裝技術(shù)6作業(yè)：1.簡述金屬離子電結(jié)晶過程的一般步驟。2.試敘述電鍍過程中整平劑的作用原理。3.試說明陽極和陰極電泳涂裝的主要原理和電泳涂裝的優(yōu)點(diǎn)。課程目標(biāo)(2)、(3)、(4)第五章1.氯堿工業(yè)2.氯酸鹽和高氯酸鹽的電合成3.錳化合物的電解合成4.電解法生產(chǎn)過氧化氫5.水的電解4作業(yè)：1.比較氯堿工業(yè)中三種不同電解槽的優(yōu)缺點(diǎn)課程目標(biāo)(2)、(3)、(4)第六章1.有機(jī)電合成發(fā)展方向2.己二腈的電解合成3.四烷基鉛、糖精、苯二酚的電解合成4.國外有機(jī)物電解合成研究方向4電解合已二腈、四乙基鉛、糖精以及苯二酚所涉及的電極反應(yīng)和電解設(shè)備。課程目標(biāo)(2)、(3)、(4)第七章1.電化學(xué)傳感器定義和原理2.控制電位電解型氣體傳感器3.生物電化學(xué)傳感器4電化學(xué)傳感器的基本原理組成，以及幾種典型電化學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)(2)、(3)、(4)第八章1.金屬腐蝕與防護(hù)的意義2.金屬的電化學(xué)腐蝕3.腐蝕電池4.電勢-pH圖及其在金屬防腐中的應(yīng)用5.金屬的電化學(xué)防腐蝕8作業(yè)：1.Fe-H2O體系的-pH圖在金屬防護(hù)上的應(yīng)用課程目標(biāo)(2)、(3)、(4)六、考核方式及成績評(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績比例過程考核課堂表現(xiàn)成績中國計(jì)量大學(xué)學(xué)生課程平時(shí)成績考核細(xì)則5%平時(shí)作業(yè)成績中國計(jì)量大學(xué)學(xué)生課程平時(shí)成績考核細(xì)則15%課堂