《電化學(xué)研究方法》課程教學(xué)大綱

《電化學(xué)研究方法》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱電化學(xué)研究方法課程編號(hào)330020127課程性質(zhì)專業(yè)選修課課程類別專業(yè)課開課單位新材料教研室授課學(xué)期第6學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)1.5/24課內(nèi)學(xué)時(shí)24理論授課24上機(jī)學(xué)時(shí)0課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0課外學(xué)時(shí)36適用專業(yè)新能源材料與器件是否雙語否先修課程《物理化學(xué)》、《電化學(xué)原理》后續(xù)課程《鋰離子電池應(yīng)用與實(shí)踐》、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）二、課程簡(jiǎn)介《電化學(xué)研究方法》電化學(xué)研究方法是新能源材料與器件專業(yè)的一門專業(yè)選修課程。課程主要內(nèi)容包括三電極體系的建立、穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電化學(xué)研究方法、線性極化、旋轉(zhuǎn)圓盤電極、微電極、循環(huán)伏安及交流阻抗測(cè)量技術(shù)等。本課程將為后續(xù)理論課程的學(xué)習(xí)、實(shí)踐課程、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行及畢業(yè)設(shè)計(jì)等奠定重要的基礎(chǔ)。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：通過電化學(xué)基本研究方法的介紹，使學(xué)生了解電化學(xué)過程研究的原理和常用技術(shù)方法，幫助學(xué)生理解常用電化學(xué)研究方法的原理，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解析，并通過對(duì)一些研究實(shí)例的介紹，使學(xué)生了解電極過程原理在研究過程中如何應(yīng)用。課程目標(biāo)2：通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。（二）課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)1-4：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于分析和解決新能源材料領(lǐng)域生產(chǎn)和加工過程中的復(fù)雜工程問題。1-工程知識(shí)課程目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)2-3：具有應(yīng)用化學(xué)工程科學(xué)的基本原理，并通過文獻(xiàn)研究對(duì)化學(xué)工程領(lǐng)域內(nèi)復(fù)雜工程問題進(jìn)行識(shí)別、分析、表達(dá)，以獲得有效結(jié)論的能力。指標(biāo)點(diǎn)3-1：針對(duì)新材料或項(xiàng)目等復(fù)雜工程問題，具有設(shè)計(jì)滿足特定需求的化工生產(chǎn)過程系統(tǒng)、操作單元或工藝流程的能力，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。2-問題分析3-設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)3-3：新材料或項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)中能夠綜合考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等因素。3-設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元電化學(xué)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容（1）測(cè)量體系、電解質(zhì)溶液、電極，了解電化學(xué)測(cè)量體系；掌握電化學(xué)測(cè)試用電解質(zhì)溶液；掌握電化學(xué)測(cè)試用三電極的選擇、制備及使用方法；（2）鹽橋、電解池設(shè)計(jì)、電化學(xué)測(cè)量?jī)x器基礎(chǔ)，鹽橋的制備及選用；電解池材料與設(shè)計(jì)；（3）常用電化學(xué)測(cè)量?jī)x器的原理及應(yīng)用；掌握電化學(xué)工作站的原理及軟件使用；（4）了解旋轉(zhuǎn)圓盤電極、微電極。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)掌握電化學(xué)測(cè)試用三電極的選擇、制備及使用方法，電化學(xué)測(cè)量?jī)x器的原理及應(yīng)用，旋轉(zhuǎn)圓盤電極、微電極的特點(diǎn)及發(fā)展方向。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，全面闡述電化學(xué)基本原理，電化學(xué)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)；（2）通過課堂練習(xí)和課堂討論，展示電化學(xué)研究方法的快速發(fā)展以及在電分析化學(xué)、化學(xué)電源、電鍍、金屬腐蝕、電催化及冶金等工程實(shí)際領(lǐng)域中的重要地位；（3）隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)，新的電化學(xué)知識(shí)也需隨之增長(zhǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生課下查閱文獻(xiàn)，進(jìn)一步加深對(duì)行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)的了解，培育學(xué)生的科學(xué)思維和探索創(chuàng)新的精神。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果作為高等院校新能源材料與器件專業(yè)的學(xué)生，通過該單元的學(xué)習(xí)，可以了解本課程的性質(zhì)和主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握本課程的學(xué)習(xí)方法。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.使學(xué)生了解電化學(xué)測(cè)量技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位與作用，了解電化學(xué)原理及電化學(xué)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)，掌握電化學(xué)測(cè)試用三電極的選擇、制備及使用方法，掌握電化學(xué)工作站的原理及軟件使用。通過電化學(xué)研究方法的發(fā)展與現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的愛國主義情懷，培育學(xué)生的科學(xué)思維，探索創(chuàng)新的精神、精益求精的工匠精神。第二單元研究方法與測(cè)試技術(shù)（學(xué)時(shí)數(shù)：16學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容穩(wěn)態(tài)與穩(wěn)態(tài)極化、穩(wěn)態(tài)極化曲線的測(cè)量。掌握穩(wěn)態(tài)與穩(wěn)態(tài)極化的概念；掌握穩(wěn)態(tài)極化曲線的測(cè)量方法；暫態(tài)與暫態(tài)電流、非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程。掌握暫態(tài)與暫態(tài)電流的基本概念；了解非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程；循環(huán)伏安法、可逆體系、準(zhǔn)可逆與不可逆體系、循環(huán)伏安的應(yīng)用。掌握循環(huán)伏安法；可逆體系、準(zhǔn)可逆與不可逆體系的特征及判斷；電化學(xué)極化下電極的電化學(xué)阻抗譜、電化學(xué)與濃差極化共存時(shí)電極的電化學(xué)阻抗譜。電化學(xué)極化下電極的電化學(xué)阻抗譜Nyquist、Bode圖；電化學(xué)與濃差極化共存時(shí)電極的電化學(xué)阻抗譜Nyquist、Bode圖。并舉一反三，要求學(xué)生自學(xué)本課程的其他章節(jié)，加深對(duì)其他章節(jié)內(nèi)容的理解和掌握。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：穩(wěn)態(tài)極化測(cè)量的應(yīng)用。掌握基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定；了解鍍液的陰極與陽極極化曲線的測(cè)定；電化學(xué)等效電路、暫態(tài)研究方法。電化學(xué)等效電路模型的建立;?電化學(xué)反應(yīng)電阻；電極等效電路的簡(jiǎn)化。難點(diǎn)：學(xué)會(huì)舉一反三，阻抗實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)及阻抗譜分析、電化學(xué)阻抗測(cè)量的應(yīng)用。阻抗實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)；阻抗譜的分析思路；電化學(xué)阻抗譜。3.教學(xué)方法通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，通過電化學(xué)基本研究方法的介紹，使學(xué)生了解電化學(xué)過程研究的原理和常用技術(shù)方法，幫助學(xué)生理解常用電化學(xué)研究方法的原理，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解析，并通過對(duì)一些研究實(shí)例的介紹，使學(xué)生了解電極過程原理在研究過程中如何應(yīng)用，主要涉及生產(chǎn)原理、工藝條件、工藝流程與關(guān)鍵設(shè)備等內(nèi)容；通過課堂測(cè)驗(yàn)和課堂討論，對(duì)常用技術(shù)方法原理的對(duì)比分析，數(shù)據(jù)處理。同時(shí)通過舉一反三，討論如何選用合適的實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中或是實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過該單元的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電化學(xué)研究方法、線性極化、旋轉(zhuǎn)圓盤電極、微電極、循環(huán)伏安及交流阻抗測(cè)量技術(shù)等，為后續(xù)鋰電池課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。為學(xué)生將來從事新材料產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)管理和項(xiàng)目咨詢等工作儲(chǔ)備知識(shí)和技能。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.使學(xué)生能夠具備運(yùn)用新能源材料先修課的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行新材料運(yùn)用電化學(xué)方法測(cè)量判斷與優(yōu)選的能力。并在設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。課程目標(biāo)2通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例第一單元電化學(xué)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)講授法、課堂練習(xí)、專題討論課程目標(biāo)181:1.5第二單元研究方法與測(cè)試技術(shù)講授法、專題討論、課堂測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1.2161:1.5合計(jì)24五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績(jī)構(gòu)成（百分制）課程成績(jī)構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則平時(shí)成績(jī)70%作業(yè)40本門課程5次作業(yè)，每次10分。主要考核內(nèi)容：階段性重點(diǎn)難點(diǎn)作業(yè)評(píng)分的具體標(biāo)準(zhǔn)：能按時(shí)認(rèn)真完成布置的作業(yè)，書寫工整，答案正確合理（9-10分）；能按時(shí)完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫基本工整，答案正確（7.5-8.9分）；能按時(shí)完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫基本工整，答案基本合理（6-7.4分）。不能按時(shí)完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫潦草，答案不準(zhǔn)確（0-5.9分）。課堂練習(xí)30考核內(nèi)容：各章節(jié)基本知識(shí)點(diǎn)，題型主要以選擇填空的形式。及評(píng)價(jià)細(xì)則：5次課堂練習(xí)，每次6分。課堂表現(xiàn)30課堂表現(xiàn)包括出勤和課堂討論，其中出勤12分，課堂表現(xiàn)18分：缺勤一次扣一分，事假病假扣0.5分，無故缺勤6次以上出勤記0分。原則上設(shè)置不少于5次課堂討論或提問，每參加一次記2分，最高10分。結(jié)課測(cè)驗(yàn)30%知識(shí)40考核內(nèi)容：學(xué)科動(dòng)態(tài)、實(shí)驗(yàn)原理、測(cè)量方法、考試題型：選擇、判斷、填空、綜合評(píng)價(jià)細(xì)則：選擇、判斷和填空等客觀題每題1分，綜合題主要考察學(xué)生運(yùn)用電化學(xué)原理及方法先修課的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案與測(cè)試參數(shù)設(shè)置的能力。并在設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。具體分值根據(jù)題目數(shù)量調(diào)整。能力30綜合應(yīng)用20創(chuàng)新10（二）課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一單元：電化學(xué)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)1-1電化學(xué)基本原理1-2電化學(xué)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)作業(yè)、課堂練習(xí)、結(jié)課測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1第二單元：研究方法與測(cè)試技術(shù)2-1穩(wěn)態(tài)極化及研究方法2-2暫態(tài)基礎(chǔ)和測(cè)量技術(shù)2-3伏安法測(cè)量與分析2-4電化學(xué)阻抗作業(yè)、課堂練習(xí)、課堂討論，結(jié)課測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材胡會(huì)利，李寧.電化學(xué)測(cè)量.化學(xué)工業(yè)出版社，2021年版；（二）相關(guān)推薦書目1.舒余德.現(xiàn)代電化學(xué)研究方法.中南大學(xué)出版社,20152.田昭武.電化學(xué)研究方法.科學(xué)出版社,19843.張祖訓(xùn).電化學(xué)原理和方法.科學(xué)出版社,20004.曹楚南.電化學(xué)阻抗譜導(dǎo)論.科學(xué)出版社,2002（三）課程資源學(xué)生可依