《零碳能源原理与技术》课程教学大纲课程概况课程名称课程号零碳能源原理与技术105412029Fundamentalsof Zero-Carbon课程英文名称学时/学分36/2Energy课程性质必修适用专业新能源材料与器件祁菁课程负责人教学团队刘奇明选用教材及参考书目课程简介：本课程是新能源材料与器件专业本科生必修的专业核心课。随着科学技术的发展，国家人才培养目标愈来愈强调产学研协同育人，该课程的主要内容为零碳能源的基础。主要介绍零碳能源的基本原理和技术，涵盖太阳能、风能、水电和核能等主要能源来源，以及能源存储等新兴技术。课程目标（CourseObjectives,CO)了解零碳能源概念知识目标（CO1)掌握主要零碳能源类型学习零碳能源相关新兴技术具备分析和评估零碳能源技术的能力，理解其在实际应用中的操作和优化方法。通过实际案例和项目练习，培养解决零碳能源项目实际问题的能力，能力目标（CO2)提出可行的解决方案。能够有效地与团队成员和利益相关者沟通，合作完成零碳能源项目，并清晰地展示和报告研究成果。增强学生对环境保护和可持续发展的意识，理解零碳能源在减少碳排放和应对气候变化中的重要性。激发学生的社会责任感，鼓励其在未来职业生涯中推动绿色能源和可持续发展。培养学生在零碳能源领域的创新思维，激励其探索和开发新的技术和解决方案。增强学生对现有能源系统的批判性思考，培养其分析和解决能源问题素质、情感价值观目标（CO3)的能力。通过团队项目和合作学习，培养学生的团队合作精神和沟通能力。拓展学生的国际视野，了解全球零碳能源发展的动态和趋势，理解各国在能源转型中的经验和教训。加强学生的职业素养，培养其在零碳能源领域的专业态度和道德规范。鼓励学生在零碳能源领域持续学习和自我提升，保持对新知识和新技术的好奇心和探索欲。教学方式ZPMI讲授法教学时30%PM2研讨式学习学时20%(Pedagogical学Methods,PM)
1 《零碳能源原理与技术》课程教学大纲 一、课程概况 课程名称 零碳能源原理与技术 课程号 105412029 课程英文名称 Fundamentals of Zero-Carbon Energy 学时/学分 36/2 课程性质 必修 适用专业 新能源材料与器件 课程负责人 祁菁 教学团队 刘奇明 选用教材及 参考书目 课程简介： 本课程是新能源材料与器件专业本科生必修的专业核心课。随着科学技术的发展，国家人才培养目 标愈来愈强调产学研协同育人，该课程的主要内容为零碳能源的基础。主要介绍零碳能源的基本原理和 技术，涵盖太阳能、风能、水电和核能等主要能源来源，以及能源存储等新兴技术。 课程目标（Course Objectives, CO) 知识目标（CO1) 了解零碳能源概念 掌握主要零碳能源类型 学习零碳能源相关新兴技术 能力目标（CO2) 具备分析和评估零碳能源技术的能力，理解其在实际应用中的操作和 优化方法。 通过实际案例和项目练习，培养解决零碳能源项目实际问题的能力， 提出可行的解决方案。 能够有效地与团队成员和利益相关者沟通，合作完成零碳能源项目， 并清晰地展示和报告研究成果。 素质、情感价值观目标（CO3) 增强学生对环境保护和可持续发展的意识，理解零碳能源在减少碳排 放和应对气候变化中的重要性。 激发学生的社会责任感，鼓励其在未来职业生涯中推动绿色能源和可 持续发展。 培养学生在零碳能源领域的创新思维，激励其探索和开发新的技术和 解决方案。 增强学生对现有能源系统的批判性思考，培养其分析和解决能源问题 的能力。 通过团队项目和合作学习，培养学生的团队合作精神和沟通能力。 拓展学生的国际视野，了解全球零碳能源发展的动态和趋势，理解各 国在能源转型中的经验和教训。 加强学生的职业素养，培养其在零碳能源领域的专业态度和道德规范。 鼓励学生在零碳能源领域持续学习和自我提升，保持对新知识和新技 术的好奇心和探索欲。 教学方式 （Pedagogical Methods,PM） ☑PM1 讲授法教 学 学时 30% ☑PM2 研讨式学习 学时 20%
口PM3案例教学学时%PM4翻转课堂学时30%ZPM5混合式教学时20%口PM6体验式学习学时%教考口EMI课程作业%口EM2单元测试%口EM3课堂辩论%试课必EM6撰写论文%口EM4期中考试%口EM5期末考试%选/实验报告考ZEM3课堂辩ZEM1课程作业口EM2单元测试%30 %30 %考核方式查论课(Evaluation必ZEM5撰写论文/Methods,EM)DEM4期末考试%40%选实验报告口EM10课堂互动%口EM11实验%口EM12实训%E选%口EM13实践口EM14期末考试%
2 □PM3 案例教学 学时 % ☑PM4 翻转课堂 学时 30% ☑PM5 混合式教 学 学时 20 % □PM6 体验式学习 学时 % 考核方式 （Evaluation Methods,EM） 考 试 课 必 选 □EM1 课程作业 % □EM 2 单元测试 % □EM3 课堂辩论 % □EM4 期中考试 % □EM5 期末考试 % □EM6 撰写论文 /实验报告 % 考 查 课 必 选 ☑EM1 课程作业 30 % □EM 2 单元测试 % ☑EM3 课堂辩 论 30 % □EM4 期末考试 % ☑EM5 撰写论文/ 实验报告 40 % 自 选 □EM10 课堂互动 % □EM11 实验 % □EM12 实训 % □EM13 实践 % □EM14 期末考试 %
二、教学大纲的定位说明（一）课程教学目标与任务1.理解零碳能源的基本概念掌握零碳能源的定义及其在减少温室气体排放中的重要性。了解零碳能源与低碳能源、可再生能源等相关概念的区别。2.学习主要零碳能源的类型及原理掌握常见的零碳能源类型，如太阳能、凤能、水能、地热能、氢能和核能的工作原理及其特点。了解各类零碳能源的应用场景和能量转换效率。3.探索零碳能源的生产、储存与应用技术学习太阳能光伏、风力发电、氢能燃料电池等技术的原理及其在发电、储能和交通领域的应用。了解电力储存与电网技术，如电池储能系统、智能电网在促进零碳能源使用中的作用。4.分析零碳能源的经济性与环境效益评估零碳能源的成本效益，包括生产成本、基础设施建设、长期经济收益。探讨零碳能源对环境的积极影响，如减少碳排放、降低污染等。5.了解全球能源转型与零碳能源的政策支持探讨全球能源转型趋势，学习国际社会和各国在推动零碳能源发展的政策和法规，如碳交易、可再生能源激励政策等。3
3 二、教学大纲的定位说明 （一）课程教学目标与任务 1.理解零碳能源的基本概念 掌握零碳能源的定义及其在减少温室气体排放中的重要 性。 了解零碳能源与低碳能源、可再生能源等相关概念的区 别。 2.学习主要零碳能源的类型及原理 掌握常见的零碳能源类型，如太阳能、风能、水能、地 热能、氢能和核能的工作原理及其特点。 了解各类零碳能源的应用场景和能量转换效率。 3.探索零碳能源的生产、储存与应用技术 学习太阳能光伏、风力发电、氢能燃料电池等技术的原 理及其在发电、储能和交通领域的应用。 了解电力储存与电网技术，如电池储能系统、智能电网 在促进零碳能源使用中的作用。 4.分析零碳能源的经济性与环境效益 评估零碳能源的成本效益，包括生产成本、基础设施建 设、长期经济收益。 探讨零碳能源对环境的积极影响，如减少碳排放、降低 污染等。 5.了解全球能源转型与零碳能源的政策支持 探讨全球能源转型趋势，学习国际社会和各国在推动零 碳能源发展的政策和法规，如碳交易、可再生能源激励政策 等
认识《巴黎协定》等国际气候协议中零碳能源的角色。6.掌握零碳能源发展中的挑战与未来趋势分析零碳能源在推广过程中的技术、经济和社会挑战，如间歇性能源的稳定性问题、基础设施投资需求等。探讨零碳能源技术的未来发展方向，如新型储能技术、氢能和小型核反应堆（SMR）的前景。7.提高可持续能源意识与创新能力培养学生对可持续发展和能源转型的意识，理解个人及社会在实现零碳目标中的责任。鼓励学生思考创新解决方案，如如何优化现有零碳能源技术，提升能源效率等。通过本课程，学生将全面了解零碳能源的科学原理、技术应用、经济分析和社会意义，掌握推动未来能源转型的核心知识与技能。（二）课程教学目标与毕业要求的关系支撑强度课程目标支撑的毕业要求高知识目标（CO1)1-3、5、61、6、7、9、122、3、6、7、9、10、高能力目标（CO2)3、4、612素质、情感价值观目标7高8、12(CO3)（三）支撑课程目标的教学内容与方法讲授、引导学生自学、翻转课堂等相辅相成。（四）先修课程要求，与先修及后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接三年级新能源材料与器件专业必修。其他专业各年级本科生、研究生均可选修A
4 认识《巴黎协定》等国际气候协议中零碳能源的角色。 6.掌握零碳能源发展中的挑战与未来趋势 分析零碳能源在推广过程中的技术、经济和社会挑战， 如间歇性能源的稳定性问题、基础设施投资需求等。 探讨零碳能源技术的未来发展方向，如新型储能技术、 氢能和小型核反应堆（SMR）的前景。 7.提高可持续能源意识与创新能力 培养学生对可持续发展和能源转型的意识，理解个人及 社会在实现零碳目标中的责任。 鼓励学生思考创新解决方案，如如何优化现有零碳能源 技术，提升能源效率等。 通过本课程，学生将全面了解零碳能源的科学原理、技 术应用、经济分析和社会意义，掌握推动未来能源转型的核 心知识与技能。 （二）课程教学目标与毕业要求的关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑强度 知识目标（CO1) 1-3、5、6 1、6、7、9、12 高 能力目标（CO2) 3、4、6 2、3、6、7、9、10、 12 高 素质、情感价值观目标 （CO3) 7 8、12 高 （三）支撑课程目标的教学内容与方法 讲授、引导学生自学、翻转课堂等相辅相成。 （四）先修课程要求，与先修及后续相关课程之间的逻 辑关系和内容衔接 三年级新能源材料与器件专业必修。其他专业各年级本 科生、研究生均可选修
（五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准通过到课率、作业及课堂辩论了解学生课程学习的认真程度，通过课程论文和自学内容汇报了解学生对课程知识的掌握程度。课堂辩论、作业等占50%，课程论文及自学汇报占50%，总评成绩为百分制，60分及格。三、课程内容与安排第一章气候变化与碳中和（6学时）学习目标：1.了解气候变化的基本概念能够分析气候变化的原因、过程及其主要影响。能够阐述温室气体（如二氧化碳、甲烷等）如何加剧全球变暖。能够分析气候变化对生态系统、人类健康、经济发展和社会稳定的影响。2.认识碳中和的概念与目标能够阐述碳中和的定义，即通过减少排放和碳补偿，实现温室气体的“净零排放”。能够区分碳达峰和碳中和，能够阐述其关系。3.掌握应对气候变化的主要策略能够描述并通过案例应用减缓气候变化（如发展可再生能源、提高能效）的具体措施。可采用案例分析适应气候变化的策略（如建设气候适应型基础设施、农业调适等）。4.了解碳中和的技术与实践认识碳捕集与封存（CCS）、碳捕集与利用（CCU）等5
5 （五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准 通过到课率、作业及课堂辩论了解学生课程学习的认真 程度，通过课程论文和自学内容汇报了解学生对课程知识的 掌握程度。课堂辩论、作业等占 50%，课程论文及自学汇报 占 50%，总评成绩为百分制，60 分及格。 三、课程内容与安排 第一章 气候变化与碳中和（6 学时） 学习目标： 1.了解气候变化的基本概念 能够分析气候变化的原因、过程及其主要影响。 能够阐述温室气体（如二氧化碳、甲烷等）如何加剧全 球变暖。 能够分析气候变化对生态系统、人类健康、经济发展和 社会稳定的影响。 2.认识碳中和的概念与目标 能够阐述碳中和的定义，即通过减少排放和碳补偿，实 现温室气体的“净零排放”。 能够区分碳达峰和碳中和，能够阐述其关系。 3.掌握应对气候变化的主要策略 能够描述并通过案例应用减缓气候变化（如发展可再生 能源、提高能效）的具体措施。 可采用案例分析适应气候变化的策略（如建设气候适应 型基础设施、农业调适等）。 4.了解碳中和的技术与实践 认识碳捕集与封存（CCS）、碳捕集与利用（CCU）等