《新能源材料與技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《新能源材料與技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、基本信息中文名稱：新能源材料與技術(shù)英文名稱：NewEnergyMaterialsandTechnology課程代碼：16045103課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：1.5總學(xué)時：24（其中理論：24實驗：0上機：0實踐：0）適用學(xué)院及專業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)先修課程：材料科學(xué)基礎(chǔ)A、無機與分析化學(xué)、無機材料物理性能、無機結(jié)構(gòu)與功能材料開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料工程系材料科學(xué)與工程教研室二、課程地位與作用本課程面向基本學(xué)制為四年的本科生，是材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)選修課之一。新能源材料是一類重要的新型無機材料，本課程在材料科學(xué)基礎(chǔ)A、無機與分析化學(xué)等先修課程基礎(chǔ)上，向?qū)W生講授新能源領(lǐng)域的研究進(jìn)展與發(fā)展現(xiàn)狀，重點闡述鋰離子電池材料技術(shù)、燃料電池材料技術(shù)、太陽能電池材料技術(shù)、反應(yīng)堆核能材料技術(shù)等新能源材料與技術(shù)，力圖體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)發(fā)展的前沿，使學(xué)生獲得較寬廣的能源科學(xué)技術(shù)知識。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以深化對其它課程所學(xué)知識的理解。三、課程教學(xué)目標(biāo)本課程支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點2.3、3.2、7.1、7.2。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，掌握新能源材料工程領(lǐng)域的基本理論和技術(shù)進(jìn)展，具備材料科學(xué)前沿知識的探索力和洞察力，能通過自我學(xué)習(xí)擴大專業(yè)知識面和知識體系；使學(xué)生具有強烈的社會責(zé)任感，樹立可持續(xù)發(fā)展觀和科學(xué)發(fā)展觀，增強環(huán)境保護意識；通過介紹我國科技工作者在科學(xué)研究中取得的創(chuàng)新性成果，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣與科學(xué)創(chuàng)新意識。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備以下能力：目標(biāo)1：理解鋰離子電池的正負(fù)極材料、以質(zhì)子交換膜型和固體氧化物為代表的燃料電池材料、硅半導(dǎo)體材料為代表的太陽能電池材料以及鈾、氘、氚為代表的反應(yīng)堆核能材料的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點2.3）目標(biāo)2：能夠綜合考慮新能源材料及其技術(shù)的使用對社會、環(huán)境、安全等產(chǎn)生的影響，進(jìn)行經(jīng)濟性與可行性分析。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點3.2）目標(biāo)3：能夠理解和評價新能源材料及其技術(shù)對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響，能夠考慮新能源材料應(yīng)用與環(huán)境保護的相關(guān)問題。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點7.1、7.2）課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點教學(xué)方式考核方式目標(biāo)12.3能夠運用材料科學(xué)、材料工程的基本原理和方法，結(jié)合文獻(xiàn)資料研究，對解決方案的各種影響因素進(jìn)行分析，獲得復(fù)雜工程問題的解決途徑和有效結(jié)論。課堂講授、典型案例、課程作業(yè)課程期末考試，課程作業(yè)目標(biāo)23.2對技術(shù)問題解決方案進(jìn)行分析、論證，確定方案的合理性；同時考慮社會與環(huán)境、安全與健康、法律與文化等因素，對方案進(jìn)行經(jīng)濟性和可行性評價；課堂講授、典型案例、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料課程期末考試，課程作業(yè)目標(biāo)37.1理解中國可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展道路，以及材料科學(xué)與工程對于可持續(xù)發(fā)展的影響；7.2理解環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念和內(nèi)涵，并能夠站在環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的角度思考專業(yè)工程實踐對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響，評價產(chǎn)品周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患，并提出合理的解決方案。典型案例、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料課后討論四、主要教學(xué)內(nèi)容第1章緒論（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點7.1、7.2）本章主要介紹新能源與新能源材料的概論知識，要求學(xué)生了解新能源與新能源材料的概念，人類社會對能源的需求和面臨的諸多挑戰(zhàn)，以及新能源材料的主要應(yīng)用現(xiàn)狀和研究進(jìn)展。通過我國新能源材料與技術(shù)的發(fā)展概況和典型案例，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實、勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研的作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神與科學(xué)創(chuàng)新意識；使學(xué)生樹立可持續(xù)發(fā)展觀和科學(xué)發(fā)展觀。第2章鋰離子電池材料（6學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點2.3、7.2）本章主要介紹鋰離子電池材料，要求學(xué)生掌握鋰離子電池的工作原理，組成及設(shè)計思想，對鋰離子電池的正、負(fù)極材料，隔膜材料和電解質(zhì)材料有較深的了解，掌握這幾種材料的應(yīng)用和發(fā)展趨勢。重點：鋰離子電池的工作原理，掌握鋰離子電池的正、負(fù)極材料，隔膜材料和電解質(zhì)材料的各自特點及其在鋰離子電池中的應(yīng)用。第3章太陽能電池材料（6學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點2.3、3.2、7.1、7.2）本章主要介紹太陽能電池材料的發(fā)展概況，工作原理，特性參數(shù)以及幾種典型的太陽能電池及其材料，要求學(xué)生掌握太陽能電池的工作原理、測試條件、表征參數(shù)和等效電路等基礎(chǔ)知識，了解幾種典型的太陽能電池材料及其研究進(jìn)展，了解太陽能電池的應(yīng)用及全球光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點：太陽能電池的工作原理，晶體硅、非晶硅太陽能電池材料和II-VI族、III-V族化合物太陽能電池材料的特色與應(yīng)用。第4章燃料電池材料（6學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點2.3、3.2、7.2）本章介紹燃料電池的工作原理，系統(tǒng)組成，分類和燃料電池技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，要求學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握質(zhì)子交換膜型（PEMFC）、固體氧化物型（SOFC）、熔融碳酸鹽型（MCFC）三種典型燃料電池的制備方法、基本知識和需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。重點：燃料電池的工作原理，PEMFC、SOFC和MCFC的各自特點及其在燃料電池中的應(yīng)用。第5章核能材料概述（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點2.3、3.2、7.1、7.2）本章介紹核能的特點、分類及核能利用的現(xiàn)狀和前景，要求學(xué)生了解裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)的原理和特征，了解核能材料中的輻照效應(yīng)，輻照損傷現(xiàn)象及其對材料力學(xué)性能的影響。第6章其它新能源材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點3.2、7.1、7.2）本章介紹風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕艿绕渌麕追N新能源及其材料的應(yīng)用和發(fā)展趨勢，要求學(xué)生了解新能源發(fā)電技術(shù)的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀。通過新能源材料的應(yīng)用現(xiàn)狀分析，使學(xué)生理解并履行材料工程師的社會責(zé)任，能夠在材料制備等工程實踐中理解并遵守工程師職業(yè)道德和行為規(guī)范。五、教學(xué)方法本課程教學(xué)方法有課堂講授，典型案例分析，學(xué)生自主上網(wǎng)查閱相關(guān)資料并匯報，具體根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)不同采取更合適的教學(xué)方法。課程授課以“講授法”為主，通過多媒體與板書相結(jié)合，提高教學(xué)效果。利用“雨課堂”、“學(xué)習(xí)通”或“微助教”等線上教學(xué)方法實現(xiàn)考勤檢查、課堂和課外學(xué)習(xí)互動、教學(xué)效果檢測、教學(xué)課件上傳、作業(yè)布置和知識擴展等。同時，鼓勵學(xué)生對工程實際問題開展討論，加深對所學(xué)知識的理解和掌握。推薦學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)資源、校園網(wǎng)資源（校園網(wǎng)數(shù)據(jù)庫）、圖書館資源（期刊、專業(yè)文獻(xiàn)）等多種手段獲取信息，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解，拓展專業(yè)視野，緊跟行業(yè)發(fā)展前沿。六、課程考核和成績評定方式課程考核采用平時考核和結(jié)課大作業(yè)相結(jié)合的方式，平時考核成績占20%，結(jié)課大作業(yè)成績占80%。七、教材及參考文獻(xiàn)1、教材朱繼平，新能源材料技術(shù)（第1版），北京，化學(xué)工業(yè)出版社，20152、主要參考教材和參考文獻(xiàn)[1]《新能源材料科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)》編委會，新能源材料科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)（第1版），科學(xué)出版社，2016[2]李建保，李敬峰，新能源材料及其應(yīng)用技術(shù)（第