曲阜师范大学：新能源材料与器件专业《能量转换材料与器件》课程教学大纲

曲华師范大学课程教学大纲学院：物理工程学院课程名称：能量转换材料与器件英文名称：EnergyConversionMaterialsand Devices课程代码：074637选修课课程性质：计划学时：理论：18实践/实验：18学2分：1-12周授课时间：授课地点：物理楼411适用专业：新能源材料与器件专业审核人：批准人：执笔人：易文才易文才课程负责人：授课教师：易文才修订日期：2023年07月15日

学 院： 物理工程学院 课程名称： 能量转换材料与器件 英文名称：Energy Conversion Materials and Devices 课程代码： 074637 课程性质： 选修课 计划学时：理论：18 实践/实验：18 学 分： 2 授课时间： 1-12 周 授课地点： 物理楼 411 适用专业： 新能源材料与器件专业 执笔人： 易文才 审核人： 批准人： 课程负责人： 易文才 授课教师： 易文才 修订日期：2023 年 07 月 15 日

《能量转换材料与器件》课程教学大纲一、课程简介内容方面：能量转换材料与器件是探索新型清洁能源和提升传统能源转换效率的课程，是新能源材料与器件专业的拓展选修课。在全球日益严重的能源短缺和环境污染问题的背景下，能量转换材料的研发与应用技术的发展是实现能量高效转化的关键环节，对人们的日常生活、国防安全有重要意义。本课程探讨的对象包括光电光热能量转换材料与技术、热电能量转换材料与技术、压电能量转换材料与技术材料、电致发光能量转换材料与技术、化学能-电能能量转换材料与技术和磁能-机械能能量转换材料与技术等。课程的实施有利于学生全面掌握绿色新能源技术的相关理论知识和实践方法，为将来升学或从事新能源材料与器件方面的工作提供前沿的技能支撑。该课程需提前掌握《固体物理》、《材料科学基础》、《半导体材料与器件》等相关课程。表述方法方面：本课程将以通俗易懂的语言介绍各种能量转换类型材料的原理、特性、研究进展、种类、制备方法及应用技术等。通过本课程的学习，学生能够掌握绿色新能源材料在能源转换时的基本原理，具备利用设计绿色新能源材料的思维方法和实践能力。二、课程目标本课程系统讲授电光热能量转换材料与技术、热电能量转换材料与技术、压电能量转换材料与技术材料、电致发光能量转换材料与技术、化学能-电能能量转换材料与技术和磁能-机械能能量转换材料与技术的基本原理和实现技术，使学生能够：1.掌握能量转换材料与器件研究过程中常用的基本方法和原理，了解能量转换技术在材料学中的应用。能够自主通过文献检索技术挖掘最新能量转换材料与器件的种类，能够获得最新环境友好型、可持续发展的新能源材料的科学前沿材料和工程应用材料（支撑毕业要求1）2.熟悉光电光热能量转换材料与技术、热电能量转换材料与技术、压电能量转换材料与技术材料、电致发光能量转换材料与技术、化学能-电能能量转换材料与技术和磁能-机械能能量转换材料与技术，掌握这些能量转换材料与器件的科学原理、制备方法和实施方案，通过检索理解限制这些能量转换材料与器件的瓶颈，并尝试提出可行的解决办法。（支撑毕业要求4，5）3.具备专业从事绿色新能源材料与器件设计的初步基础，掌握能量转换材料与器件新方法、新技术的自学能力。通过团队协作，利用当代技术工具尝试提出一种新型能量转换材料与器件，并尝试通过理论计算模拟或实验合成技术手段完成相关材料的理论验证或实验验证。（支撑毕业要求4，5）1/7

《 能量转换材料与器件 》课程教学大纲 1 / 7 一、课程简介 内容方面：能量转换材料与器件是探索新型清洁能源和提升传统能源转换效率的课 程，是新能源材料与器件专业的拓展选修课。在全球日益严重的能源短缺和环境污染问 题的背景下，能量转换材料的研发与应用技术的发展是实现能量高效转化的关键环节， 对人们的日常生活、国防安全有重要意义。本课程探讨的对象包括光电光热能量转换材 料与技术、热电能量转换材料与技术、压电能量转换材料与技术材料、电致发光能量转 换材料与技术、化学能-电能能量转换材料与技术和磁能-机械能能量转换材料与技术等。 课程的实施有利于学生全面掌握绿色新能源技术的相关理论知识和实践方法，为将来升 学或从事新能源材料与器件方面的工作提供前沿的技能支撑。该课程需提前掌握《固体 物理》、《材料科学基础》、《半导体材料与器件》等相关课程。 表述方法方面：本课程将以通俗易懂的语言介绍各种能量转换类型材料的原理、特 性、研究进展、种类、制备方法及应用技术等。通过本课程的学习，学生能够掌握绿色 新能源材料在能源转换时的基本原理，具备利用设计绿色新能源材料的思维方法和实践 能力。 二、课程目标 本课程系统讲授电光热能量转换材料与技术、热电能量转换材料与技术、压电能量 转换材料与技术材料、电致发光能量转换材料与技术、化学能-电能能量转换材料与技 术和磁能-机械能能量转换材料与技术的基本原理和实现技术，使学生能够： 1. 掌握能量转换材料与器件研究过程中常用的基本方法和原理，了解能量转换技 术在材料学中的应用。能够自主通过文献检索技术挖掘最新能量转换材料与器件的种类， 能够获得最新环境友好型、可持续发展的新能源材料的科学前沿材料和工程应用材料 （支撑毕业要求 1） 2.熟悉光电光热能量转换材料与技术、热电能量转换材料与技术、压电能量转换材 料与技术材料、电致发光能量转换材料与技术、化学能-电能能量转换材料与技术和磁 能-机械能能量转换材料与技术，掌握这些能量转换材料与器件的科学原理、制备方法 和实施方案，通过检索理解限制这些能量转换材料与器件的瓶颈，并尝试提出可行的解 决办法。（支撑毕业要求 4，5） 3.具备专业从事绿色新能源材料与器件设计的初步基础，掌握能量转换材料与器件 新方法、新技术的自学能力。通过团队协作，利用当代技术工具尝试提出一种新型能量 转换材料与器件，并尝试通过理论计算模拟或实验合成技术手段完成相关材料的理论验 证或实验验证。（支撑毕业要求 4,5）

《能量转换材料与器件》课程教学大纲表1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表课程自标1：掌握能量转换材料与器件的基本工作原理。课程目标2：掌握能量转换材料与器件的前沿工作思维，养成自主发现问题，解决问题课程目标的材料研发能力。课程目标3：学会利用团队协作，利用当代工具解决能量转换材料与器件中遇到的实际问题。课程目标课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求指标点熟悉绿色新能源能量转换材料与器件的工作原理、制备方法以及研发难点。熟练掌握能量转换材料与器件的基础知识，并了解相关材料模拟软件在能毕业要量转换材料与器件中的应用：熟练掌求1 工握与能量转换材料与器件相关的材1料、物理、化学等基础理论知识，以及程知识材料合成、表征、机理分析、器件设计组装与测试等基本操作方法，了解新能量转换材料与器件在实际工业工程中的实践与应用。了解能量转换材料与器件各个研究领域关注的前沿科学问题、发展趋势以及国内外的研究动态，掌握利用文献毕业要及专业信息的来解决能量转换材料与求4 研2V器件的设计问题，初步具备运用能量究转换材料与器件相关的自然科学与工程技术基本原理分析专业问题的能力。能够基于材料科学、物理、化学等基本原理和当代最新技术工具，设计新型毕业要能量转换材料与器件，并初步解决研求5使发过程中遇到的问题。能够使用现代V2工具和材料设计思维优化研究路线，用现代选择和设计可行的实验方案，分析数工具据并通过信息综合得到合理有效的结论。三、教学内容表2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表2 /7

《 能量转换材料与器件 》课程教学大纲 2 / 7 表 1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表 课程目标 课程目标 1：掌握能量转换材料与器件的基 本工作原理。 课程目标 2：掌握能量转换材料与器件的前 沿工作思维，养成自主发现问题，解决问题 的材料研发能力。 课程目标 3：学会利用团队协作，利用当代 工具解决能量转换材料与器件中遇到的实 际问题。 课程目标 毕业要求指标点 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 毕业要 求1 工 程知识 熟悉绿色新能源能量转换材料与器件 的工作原理、制备方法以及研发难点。 熟练掌握能量转换材料与器件的基础 知识，并了解相关材料模拟软件在能 量转换材料与器件中的应用；熟练掌 握与能量转换材料与器件相 关的材 料、物理、化学等基础理论知识，以及 材料合成、表征、机理分析、器件设计 组装与测试等基本操作方法，了解新 能量转换材料与器件在实际工业工程 中的实践与应用。 √ 毕业要 求4 研 究 了解能量转换材料与器件各个研究领 域关注的前沿科学问题、发展趋势以 及国内外的研究动态，掌握利用文献 及专业信息的来解决能量转换材料与 器件的设计问题，初步具备运用能量 转换材料与器件相关的自然科学与工 程技术基本原理分析专业问题的能 力。 √ √ 毕业要 求5 使 用现代 工具 能够基于材料科学、物理、化学等基本 原理和当代最新技术工具，设计新型 能量转换材料与器件，并初步解决研 发过程中遇到的问题。能够使用现代 工具和材料设计思维优化研究路线， 选择和设计可行的实验方案，分析数 据并通过信息综合得到合理有效的结 论。 √ √ 三、教学内容 表 2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表

《能量转换材料与器件》课程教学大纲学时教学课程目课程目课程目日期章节周次内容提要分配方法标1标2标3掌握前1.1能源沿能量第一章1.2能量能量转1.3能量转转换材讲授法换材料换原理3料的种11.4能量转类及工与器件换材料与技导论程合成术技术掌握光2.1 引言掌握光电和光2.2光电能讲授电和光第二章量转换材料热材料热材料光电和法，演 2-3与技术6的基本示法，光热转的当代2.3光热能原理和换材料练习法合成技量转换材料研究方术与技术法3.1引言3.2热电能掌握热量转换原理掌握热讲授电材料及特征参数第三章电材料3.3热电材法，演的基本的当代4-5热电材6料分类及制示法，原理和料合成技备研究方练习法术法 3.4热电能量转换技术与应用4.1引言4.2压电原理及特征参数掌握压掌握压4.3压电材讲授电材料第四章料分类及制电材料法，演的基本 6-7备6的当代压电材原理和示法，料4.4压电陶合成技研究方练习法术瓷粉体的制法备方法4.5压电能量转换技术与应用5.1引言掌握发掌握发讲授第五章光材料光材料5.2电致发法，演的基本的当代 8-9发光材光原理及特6示法，料征参数原理和合成技练习法5.3电致发研究方术3 /7

《 能量转换材料与器件 》课程教学大纲 3 / 7 周次 日期 章节 内容提要 学时 分配 教学 方法 课程目 标 1 课程目 标 2 课程目 标 3 1 第一章 能量转 换材料 与器件 导论 1.1 能源 1.2 能量 1.3 能量转 换原理 1.4 能量转 换材料与技 术 3 讲授法 掌握前 沿能量 转换材 料的种 类及工 程合成 技术 2-3 第二章 光电和 光热转 换材料 2.1 引言 2.2 光电能 量转换材料 与技术 2.3 光热能 量转换材料 与技术 6 讲授 法， 演 示法 ， 练习法 掌握光 电和光 热材料 的基本 原理和 研究方法 掌握光 电和光 热材料 的当代 合成技术 4-5 第三章 热电材料 3.1 引言 3.2 热电能 量转换原理 及特征参数 3.3 热电材 料分类及制 备3.4 热电能 量转换技术 与应用 6 讲授 法， 演 示法 ， 练习法 掌握热 电材料 的基本 原理和 研究方法 掌握热 电材料 的当代 合成技术 6-7 第四章 压电材料 4.1 引言 4.2 压电原 理及特征参 数4.3 压电材 料分类及制 备4.4 压电陶 瓷粉体的制 备方法 4.5 压电能 量转换技术 与应用 6 讲授 法， 演 示法 ， 练习法 掌握压 电材料 的基本 原理和 研究方法 掌握压 电材料 的当代 合成技术 8-9 第五章 发光材料 5.1 引言 5.2 电致发 光原理及特 征参数 5.3 电致发 6 讲授 法， 演 示法 ， 练习法 掌握发 光材料 的基本 原理和 研究方 掌握发 光材料 的当代 合成技术

《能量转换材料与器件》课程教学大纲法光材料及制备5.4电致发光能量转换技术与应用6.1引言6.2化学能-电能能量转换原理及掌握电特征参数掌握电讲授极材料第六章6.3化学能极材料法，演的基本10-新型电-电能能量6的当代11示法，原理和极材料转换材料及合成技研究方练习法制备术法6.4化学能-电能能量转换技术与应用7.1引言7.2磁能通过课机械能能量通过课通过课第七章转换材料与题主动讨论题主动题主动其它能技术调研掌法，演调研掌调研掌12量转换7.3光能-3握工程握科学示法，握前沿化学能能量技术前材料与练习法工程知研究前转换材料与技术沿合成识沿方法技术方法7.4专题探讨四、课程考核（一）课程目标与课程考核的对应关系表3：课程目标与课程考核的对应关系表考核方式及考核内容课程目标1课程目标2课程目标3占比掌握能量转换材料与器件的基本原理和设计思路，能够独立检索V20%获取能量转换材料与器件的最新种类与面临的科学前沿挑战掌握各类能量转换材料与器件的制备方法和工程技术实施手段，50%V包括且不限于光电光热能量转换材料与技术、热电能量转4/7

《 能量转换材料与器件 》课程教学大纲 4 / 7 光材料及制 备 5.4 电致发 光能量转换 技术与应用 法 10- 11 第六章 新型电 极材料 6.1 引言 6.2 化学能 -电能能量 转换原理及 特征参数 6.3 化学能 -电能能量 转换材料及 制备 6.4 化学能 -电能能量 转换技术与 应用 6 讲授 法，演 示法， 练习法 掌握电 极材料 的基本 原理和 研究方 法 掌握电 极材料 的当代 合成技 术 12 第七章 其它能 量转换 材料与 技术 7.1 引言 7.2 磁能- 机械能能量 转换材料与 技术 7.3 光能- 化学能能量 转换材料与 技术 7.4 专题探 讨 3 讨论 法，演 示法， 练习法 通过课 题主动 调研掌 握前沿 工程知 识 通过课 题主动 调研掌 握科学 研究前 沿方法 通过课 题主动 调研掌 握工程 技术前 沿合成 方法 四、课程考核 （一）课程目标与课程考核的对应关系 表 3：课程目标与课程考核的对应关系表 考核内容 考核方式及 占比 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 掌握能量转换材料与器件的基本 原理和设计思路，能够独立检索 获取能量转换材料与器件的最新 种类与面临的科学前沿挑战 20% √ 掌握各类能量转换材料与器件的 制备方法和工程技术实施手段， 包括且不限于光电光热能量转 换材料与技术、热电能量转 50% √

《能量转换材料与器件》课程教学大纲换材料与技术、压电能量转换材料与技术材料、电致发光能量转换材料与技术、化学能-电能能量转换材料与技术和磁能-机械能能量转换材料与技术等能够以小组合作的形式调研能量转换材料与器件某一特定领域的30%科学前沿问题，并提出可行的解决办法（二）评定方法1、课堂出勤：考察学生课堂出勤情况，占比总成绩的5%。2、课堂讨论：考察学生课堂回答积极性，课后思考提问积极性。占比总成绩的5%。3、平时作业：包含随堂作业和课后作业，考察学生完成度及在遇到问题是否积极思考和与老师讨论，寻求解决办法。占比总成绩的10%。4、阶段性测试：包括课堂测试和期中测试。占比总成绩的20%5、主题发言：以小组为单位调研材料计算模拟在材料研发领域的具体应用，考察调研是否全面，ppt汇报是否流畅，小组合作是否得当。占比总成绩的15%。6、期末考试：占总成绩比45%。（三）评分标准表4：课程目标与评分标准的对应关系表评分标准能够基本掌握能量转换基本掌握能能够全面掌握基本掌握能无法理解能量能量转换材料材料与器件量转换材料T量转换材料转换材料与器与器件的种类的种类和工与器件的种与器件的种件的分类和工和工作原理，作原理，可类和工作原类和工作原作原理，无法能够独立通过以独立通过理，基本能理，可以通独立通过文献文献检索挖掘文献检索挖够独立通过过文献检索检索挖掘相关占分相关材料面临掘相关材料文献检索挖课程目标挖掘相关材材料面临的前比例的前沿发展问面临的前沿掘相关材料料面临的前沿发展问题，题并提出相关发展问题并面临的前沿沿发展问无法在团队协提出相关解发展问题，解决思路，能题，在团队作中发挥正向够在团队协作决思路，在在团队协作协作中发挥的课题调研作中发挥积极课团队协作中中发挥正向用正向作用发挥积极作作用题调研作用用优：90-100良：80-89中：70-79合格：60-69不合格：<605/7

《 能量转换材料与器件 》课程教学大纲 5 / 7 换材料与技术、压电能量转 换材料与技术材料、电致发 光能量转换材料与技术、化 学能-电能能量转换材料与技 术和磁能-机械能能量转换材 料与技术等 能够以小组合作的形式调研能量 转换材料与器件某一特定领域的 科学前沿问题，并提出可行的解 决办法 30% √ （二）评定方法 1、课堂出勤：考察学生课堂出勤情况，占比总成绩的 5%。 2、课堂讨论：考察学生课堂回答积极性，课后思考提问积极性。占比总成绩的 5%。 3、平时作业：包含随堂作业和课后作业，考察学生完成度及在遇到问题是否积极思 考和与老师讨论，寻求解决办法。占比总成绩的 10%。 4、阶段性测试：包括课堂测试和期中测试。占比总成绩的 20% 5、主题发言：以小组为单位调研材料计算模拟在材料研发领域的具体应用，考察调 研是否全面，ppt 汇报是否流畅，小组合作是否得当。占比总成绩的 15%。 6、期末考试：占总成绩比 45%。 （三）评分标准 表 4：课程目标与评分标准的对应关系表 课程目标 占分 比例 评分标准 能够全面掌握 能量转换材料 与器件的种类 和工作原理， 能够独立通过 文献检索挖掘 相关材料面临 的前沿发展问 题并提出相关 解决思路，能 够在团队协作 中发挥积极课 题调研作用 能够基本掌 握能量转换 材料与器件 的种类和工 作原理，可 以独立通过 文献检索挖 掘相关材料 面临的前沿 发展问题并 提出相关解 决思路，在 团队协作中 发挥积极作 用 基本掌握能 量转换材料 与器件的种 类和工作原 理，基本能 够独立通过 文献检索挖 掘相关材料 面临的前沿 发展问题， 在团队协作 中发挥正向 作用 基本掌握能 量转换材料 与器件的种 类和工作原 理，可以通 过文献检索 挖掘相关材 料面临的前 沿发展问 题，在团队 协作中发挥 正向作用 无法理解能量 转换材料与器 件的分类和工 作原理，无法 独立通过文献 检索挖掘相关 材料面临的前 沿发展问题， 无法在团队协 作中发挥正向 的课题调研作 用 优：90-100 良：80-89 中：70-79 合格：60-69 不合格：＜60

《能量转换材料与器件》课程教学大纲课程目标120%14-16<1218-2016-1812-14课程目标250%45-5040-4535-4030-35<3030%<18课程目标327-3024-2721-2418-21（四）课程目标达成情况评价方法本课程最终成绩由以下部分构成1.定量评价法学生出勤率*5分+阶段性测试成绩*20%+期末成绩*45%2.定性评价法课堂讨论：每主动回答一次问题且答案具备思考讨论价值，在点名册上加注一颗星。期末根据星星个数评定课堂讨论成绩，最高为5分。平时作业：审阅课堂和课后作业，完成良好在点名册加注一个正三角，完成作业具备考和讨论价值，加注一个倒三角，期末根据三星形个数评定平时作业成绩，最高为10分。主题发言：课程最后一次课为学生调研材料计算应用领域发言，根据调研全面程度、发言流畅程度、小组成员配合程度、课题发散思维程度以及课程讨论热度综合评定成绩，最高为15分。五、教材及参考资料1.《能量转换材料与技术》王强著，科学出版社，2018年。2.《能量转换材料与器件》谢娟著，科学出版社，2014年。3.《绿色能源》刘关君，李永峰，陈红著，哈尔滨工业大学出版社，2012年。6/7

《 能量转换材料与器件 》课程教学大纲 6 / 7 课程目标 1 20% 18-20 16-18 14-16 12-14 <12 课程目标 2 50% 45-50 40-45 35-40 30-35 <30 课程目标 3 30% 27-30 24-27 21-24 18-21 <18 （四）课程目标达成情况评价方法 本课程最终成绩由以下部分构成 1．定量评价法 学生出勤率*5 分+阶段性测试成绩*20%+期末成绩*45% 2．定性评价法 课堂讨论：每主动回答一次问题且答案具备思考讨论价值，在点名册上加注一颗星。 期末根据星星个数评定课堂讨论成绩，最高为 5 分。 平时作业：审阅课堂和课后作业，完成良好在点名册加注一个正三角，完成作业具 备思考和讨论价值，加注一个倒三角，期末根据三星形个数评定平时作业成绩，最高为 10 分。 主题发言：课程最后一次课为学生调研材料计算应用领域发言，根据调研全面程度、 发言流畅程度、小组成员配合程度、课题发散思维程度以及课程讨论热度综合评定成绩， 最高为 15 分。 五、教材及参考资料 1．《能量转换材料与技术》 王强著，科学出版社，2018 年。 2.《能量转换材料与器件》谢娟著，科学出版社，2014 年。 3.《绿色能源》刘关君，李永峰，陈红著，哈尔滨工业大学出版社，2012 年