《能量轉(zhuǎn)換材料與器件》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名能量轉(zhuǎn)換材料與器件課程英文名Energyconversionmaterialsanddevices雙語授課□是否課程代碼21122035課程學分2總學時數(shù)32(含勞動理論教育1學時）課程類別□通識教育課程□公共基礎課程專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)必修□選修□其他課程形態(tài)□線上□線下線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式□閉卷開卷□課程論文□課程作品□匯報展示□報告課堂表現(xiàn)□階段性測試平時作業(yè)其他（可多選）開課學院材料科學與工程學院開課系(教研室)新能源材料與器件面向?qū)I(yè)新能源材料與器件開課學期第6學期先修課程電化學基礎、新能源材料與器件概論后續(xù)課程太陽能發(fā)電技術(shù)與系統(tǒng)設計、電池組件生產(chǎn)工藝選用教材新能源系統(tǒng).王如竹主編.機械工業(yè)出版社,2023.參考書目[1]能量轉(zhuǎn)換材料與技術(shù).王強編著.科學出版社,2022.[2]能量轉(zhuǎn)換材料與器件.謝娟編著.科學出版社,2019.課程資源中國大學MOOC(慕課)_國家精品課程在線學習平臺、相關(guān)在線視頻、PPT、課件課程簡介《能量轉(zhuǎn)換材料與器件》是新能源材料與器件專業(yè)學生的必修專業(yè)課程，該課程主要內(nèi)容包括太陽能光熱利用、太陽能光伏利用、風能利用、生物質(zhì)能利用、海洋能利用、地熱能利用、核能利用、氫能與燃料電池、電熱能存儲等。通過該課程的教學，使學生獲得從事新能源材料與器件相關(guān)職業(yè)必需的基本理論、基礎知識和基本方法，具有一定分析和解決實際問題的能力、較強的概括能力、邏輯推理能力、自主學習能力和獨立思考能力。為后續(xù)《太陽能發(fā)電技術(shù)與系統(tǒng)設計》、《電池組件生產(chǎn)工藝》等專業(yè)課的學習、將來的工作和科研打下較堅實的理論與實踐基礎。二、課程目標表1課程目標序號具體課程目標課程目標1能夠闡述和歸納新能源材料與器件領(lǐng)域的專業(yè)基礎知識，包括太陽能光熱、太陽能光伏、風能、生物質(zhì)能、海洋能、地熱能、核能、氫能與燃料電池、電熱能存儲等；能說明能量轉(zhuǎn)換材料與器件的基本思想和方法，并能夠運用專業(yè)知識闡述新能源領(lǐng)域?qū)嶋H問題；能陳述能量轉(zhuǎn)換材料與器件的最新研究成果和發(fā)展趨勢。畢業(yè)要求1工程知識【H】課程目標2能夠闡述能量轉(zhuǎn)換材料和器件的設計/開發(fā)方法和技術(shù)，歸納影響能量轉(zhuǎn)換材料和器件制備的各種影響因素，能夠完成新能源材料與器件工程及相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)品設計、技術(shù)開發(fā)、運維管理工作。畢業(yè)要求3設計/開發(fā)解決方案【H】課程目標3能夠概述能量轉(zhuǎn)換材料的結(jié)構(gòu)和物相，簡述能量轉(zhuǎn)換器件的組成和性能；能夠針對能量轉(zhuǎn)換材料和器件領(lǐng)域復雜工程問題進行研究，包括查找相關(guān)文獻、選擇研究路線、設計實驗方案和分析實驗數(shù)據(jù)。畢業(yè)要求4研究【H】表2-1課程目標與畢業(yè)要求對應關(guān)系（適用于專業(yè)教育課程）畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：工程知識【H】1.1能系統(tǒng)理解數(shù)學、自然科學、計算、工程科學理論基礎，用于儲能材料與器件和能量轉(zhuǎn)換材料與器件等新能源材料與器件相關(guān)領(lǐng)域的基本原理及應用背景，并能表述本專業(yè)領(lǐng)域的工程問題。1畢業(yè)要求2：設計/開發(fā)解決方案【H】3.1在新能源材料與器件的工程設計和產(chǎn)品開發(fā)過程中，系統(tǒng)掌握儲能和能量轉(zhuǎn)換材料的組成、結(jié)構(gòu)、物相、性能以及器件的設計/開發(fā)方法和技術(shù)，認清該領(lǐng)域當前面臨的復雜工程問題，了解影響儲能和能量轉(zhuǎn)換材料和器件制備和性能的各種影響因素。2畢業(yè)要求3：研究【H】4.2在儲能和能量轉(zhuǎn)換材料的組成、結(jié)構(gòu)、物相、性能以及器件設計和制備等方面，能夠針對具體對象的特征，選擇研究路線和設計實驗方案。3三、課程學習內(nèi)容與方法表3-1課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關(guān)系序號課程模塊學習內(nèi)容學習任務課程目標學習重點難點教學方法學時1引言1.能源的定義分類以及與社會發(fā)展的關(guān)系1.預習；整章教材、課件；2.線上學習：能源的定義、分類、可再生能源相關(guān)的課件、視頻、測驗；3.拓展閱讀：我國能源分布特點。1/2重點：1.能源的定義及分類；難點：1.新能源與可再生能源體系的原理、特點。自主學習法：主要針對1/2節(jié)；講授法：針對2/3節(jié)；討論法：針對第3節(jié)。22.全球能源狀況分析1/23.新能源與可再生能源體系2/32太陽能光熱利用1.太陽能光熱轉(zhuǎn)換原理1.預習：整章教材、課件；2.線上學習：太陽能光熱轉(zhuǎn)換原理、熱水熱能系統(tǒng)、太陽能制冷發(fā)電技術(shù)等內(nèi)容的課件、視頻、測驗；3.拓展閱讀：太陽能空氣取水和海水淡化應用案例；4.課后作業(yè)：太陽能轉(zhuǎn)換基本原理、熱水熱能系統(tǒng)相關(guān)的教材作業(yè)，1/3重點：1.太陽能光熱轉(zhuǎn)換基本原理；2.太陽能熱水和熱能系統(tǒng)。難點：1.太陽能熱發(fā)電技術(shù)原理及應用。自主學習法：主要針對1/4節(jié)；講授法：主要針對2-6節(jié)；討論法：針對第6節(jié)中的太陽能空氣取水和海水淡化；練習法：針對太陽能光熱利用效率的計算。62.太陽能集熱器1/23.太陽能熱水、熱能系統(tǒng)1/24.太陽能空調(diào)制冷系統(tǒng)2/35.太陽能熱發(fā)電技術(shù)2/36.太陽能空氣取水與海水淡化1/33太陽能光伏利用1.太陽能光伏發(fā)電基礎1.預習：整章教材、課件；2.線上學習：太陽能光伏發(fā)電基礎、太陽能電池制備、光伏發(fā)電系統(tǒng)設計等內(nèi)容的課件、視頻、測驗；3.拓展閱讀：太陽能光伏發(fā)電應用案例；4.主題討論：太陽能光伏利用的優(yōu)點、缺點以及發(fā)展前景。1/2重點：1.太陽能光伏發(fā)電基礎理論；2.太陽能電池的分類、設計、封裝工藝；難點：1.太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設計、運行評估和優(yōu)化。自主學習法：主要針對1/4節(jié)；講授法：主要針對2/3/4節(jié)；討論法：針對第4節(jié)中太陽能光伏發(fā)電應用前景；練習法：主要針對第2/3節(jié)。42.太陽能電池分類、設計、封裝1/2/33.光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計、評估和優(yōu)化1/24.光伏發(fā)電典型應用2/34風能利用1.風能的基本特征1.預習：整章教材、課件；2.線上學習：風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)與設計、風力發(fā)電系統(tǒng)等內(nèi)容的課件、視頻、測驗；3.拓展閱讀：風力發(fā)電應用案例。1/2重點：1.風能的基本特征難點：1.風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)與設計特點。自主學習法：主要針對1節(jié)；講授法：主要針對2/3節(jié)；討論法：針對第3節(jié)；練習法：主要針對第2節(jié)。42.風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)與設計1/2/33.風力發(fā)電系統(tǒng)2/35生物質(zhì)能利用1.生物質(zhì)預處理技術(shù)1.預習：整章教材、課件；2.線上學習：生物質(zhì)能技術(shù)相關(guān)的課件、視頻、測驗；3.章節(jié)小節(jié)：畫出章節(jié)星狀圖。4.拓展閱讀：生物柴油、乙醇應用案例；5.課后作業(yè)：生物質(zhì)能相關(guān)的教材作業(yè)。1/3重點：1.生物質(zhì)熱解、燃燒和氣化技術(shù)；難點：1.生物乙醇和柴油的制備工藝。自主學習法：主要針對1/4節(jié)；講授法：主要針對2/3/4節(jié)；討論法：針對第3節(jié)中生物柴油、乙醇的應用；練習法：主要針對第2/3節(jié)。4(含勞動理論教育1學時）2.生物質(zhì)熱解、燃燒、氣化技術(shù)2/33.生物乙醇、柴油技術(shù)1/34.沼氣發(fā)酵工藝（含勞動理論教育）1/26海洋能、地熱能及核能利用1.海洋能1.預習：整章教材和課件；2.線上學習：海洋能、地熱能、核能相關(guān)的課件、視頻、測驗；3.課后作業(yè)：海洋能、核能、地熱能原理、特點、應用等相關(guān)的教材作業(yè)。1/2重點：1.海洋能和地熱能的特點、應用以及前景；難點：1.核能利用原理。自主學習法：主要針對1/2節(jié)；講授法：主要針對2/3節(jié)；討論法：針對第3節(jié)；42.地熱能2/33.核能利用技術(shù)1/37電能存儲1.電能存儲技術(shù)分類、原理、現(xiàn)狀1.預習：整章教材、課件；2.線上學習：各類儲能電池相關(guān)課件、視頻、測驗；3.拓展閱讀：超級電容器的應用；4.課后作業(yè)：鋰離子電池相關(guān)的教材作業(yè)。1/2重點：1.電存儲技術(shù)的分類、原理和研究現(xiàn)狀；難點：1.鋰離子電池和超級電容器的原理自主學習法：主要針對1節(jié)；講授法：主要針對2/3/4節(jié)；討論法：針對第4節(jié)；練習法：主要針對第3節(jié)。42.儲能電池1/2/33.鋰離子電池及材料1/34.超級電容器及材料2/38熱能存儲1．儲熱原理及性能評價1.預習：整章教材、課件；2.線上學習：儲熱原理、顯熱和潛熱存儲、熱化學儲熱等內(nèi)容的課件、視頻、測驗；3.主題討論：熱能存儲工藝的優(yōu)點、缺點以及發(fā)展前景。1/3重點：1.顯熱存儲和潛熱存儲的原理、特點及應用；難點：1.熱化學儲熱原理。自主學習法：主要針對1節(jié)；講授法：主要針對2/3節(jié)；討論法：針對第1節(jié)；22.顯熱、潛熱存儲1/23.熱化學儲熱1/29氫能與燃料電池1.質(zhì)子交換膜燃料電池1.預習：整章教材、課件；2.線上學習：氫能與燃料電池相關(guān)課件、視頻、測驗；3.拓展閱讀：質(zhì)子交換膜燃料電池的應用；4.課后作業(yè)：燃料電池相關(guān)的教材作業(yè)。1/2/3重點：1.質(zhì)子交換膜燃料電池原理、設計、制備；難點：1.熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理。講授法：主要針對1/2/3節(jié)；討論法：針對第1節(jié)；練習法：主要針對第2/3節(jié)。22.固體氧化物燃料電池1/33.熔融碳酸鹽燃料電池2/3四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關(guān)系課程目標考核內(nèi)容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標11.能量轉(zhuǎn)換材料與器件基本理論的闡述水平和綜合分析能力（1）太陽能光熱利用原理及分類；（2）太陽能光伏利用原理及分類；（3）風能利用原理及特點；（4）生物質(zhì)能利用原理及分類；（5）海洋能、地熱能及核能的原理和特點；（6）電熱能儲存以及燃料電池的基礎理論；（7）勞動理論教育知識。1-934%期末考試網(wǎng)絡學習2.能量轉(zhuǎn)換材料與器件基本知識的吸收水平和綜合運用能力（1）太陽能光熱轉(zhuǎn)換基本原理及光伏發(fā)電基礎；（2）風能發(fā)電結(jié)構(gòu)設計；（3）生物質(zhì)熱解、燃燒、氣化技術(shù)特點；（4）顯熱儲存、潛熱儲存、電池儲能特點；2-93.能量轉(zhuǎn)換材料與器件基本技能水平（1）能量轉(zhuǎn)換材料開發(fā)和測評理論知識；（2）能量轉(zhuǎn)換器件的設計、制備及維護理論知識。2-94.能量轉(zhuǎn)換材料與器件最新研究成果與發(fā)展趨勢的體會情況（1）各類新型能量轉(zhuǎn)換材料的發(fā)展趨勢；（2）各類新型能量轉(zhuǎn)換器件的發(fā)展趨勢。2-9課程目標21.能量轉(zhuǎn)換材料和器件設計/開發(fā)方法和技術(shù)能力2-932%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期末考試2.分析影響能量轉(zhuǎn)換材料和器件制備各種因素的能力2-93.設計/開發(fā)能量轉(zhuǎn)換器件運行、維護管理工作方案能力2-9課程目標31.研究傳統(tǒng)/新型能量轉(zhuǎn)換材料結(jié)構(gòu)和物相的能力2-934%網(wǎng)絡學習期末考試2.研究傳統(tǒng)/新型能量轉(zhuǎn)換器件組成和性能的能力2-93.針對復雜工程問題進行研究，查閱文獻、選擇研究路線、分析實驗數(shù)據(jù)等能力2-9表4-2課程目標與考核方式矩陣關(guān)系課程目標考核方式考核占比期末考試60%課堂表現(xiàn)10%課后作業(yè)10%網(wǎng)絡學習20%課程目標140%0050%34%課程目標220%100%100%032%課程目標340%0050%34%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（25%）：通過學生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學生相關(guān)的能力。（包括專業(yè)認同、理想信念、家國情懷、社會責任、學習態(tài)度、學習興趣、團隊合作與終身學習意識等）。（2）課后作業(yè)（25%）：線下章節(jié)作業(yè)，主要考核學生綜合運用知識的能力。（3）網(wǎng)絡學習（50%）：精品在線開放課程平臺的任務點完成情況（包括課件、視頻、測驗、作業(yè)、考試）、章節(jié)學習次數(shù)和討論表現(xiàn)等，主要考察學生的知識掌握情況、自主學習能力、學習態(tài)度與終身學習意識，以及在討論中表現(xiàn)出的思想素質(zhì)、世界觀與人生價值觀等。2.期末成績評定課程考核主要考察學生對太陽能光熱利用、太陽能光伏利用、風能利用、生物質(zhì)能利用、海洋能利用、地熱能利用、核能利用、氫能與燃料電池、電熱能存儲的基本概念、原理、特點和應用。方式為開卷考試。要求學生掌握基本概念、原理、特點，并運用具體方法解決相關(guān)問題。3.總成績評定總成績（100%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）（三）評分標準表5評分標準（非試卷考核項目）考核項目評分標準優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)（1）課堂紙練習、回答問題正確，且能進行解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，問題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題正確，但解釋欠清楚（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，但問題無深度或無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題大部分正確，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點基本正確，但問題無深度、無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率在30~50%之間，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點有部分錯誤，或邏輯不嚴密（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率超過50%，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點錯誤，思路不清晰，邏輯不嚴密（50%）。課后作業(yè)（1）答案正確率超過90%（80%）。（2）部分作業(yè)完成方法、思路有創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在80~89%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在70-79%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫較規(guī)范，無抄襲，態(tài)度基本端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在60-69%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不夠規(guī)范，或有少量抄襲痕跡（10%）。（1）作業(yè)正確率在60%以下（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不規(guī)范，有明顯抄襲，或有部分作業(yè)未完成（10%）。未提交作業(yè)記0分網(wǎng)絡學習（1）按時學完全部任務點課件與視頻（40%）。（2）按時完成全部測驗，正確率在90－100%（20%）。（3）按時完成全部作業(yè)，正確率在90－100%（15%）。（4）按時完成考試，正確率在90－100%（15%）。（5）完成了全部平臺討論，觀點正確，問題有深度、有創(chuàng)新（5%）。（6）章節(jié)學習次數(shù)超過300次（5%）。（1）學完任務點課件與視頻80-89%（40%）。（2）完成全部測驗，正確率在80-89%（20%）。（3）完成全部作業(yè)，正確率在80-89%（15%）。（4）完成考試，正確率在80-89%（15%）。（5）完成了全部平臺