大学化学能源化学电池技术实验研究课题报告教学研究课题报告

大学化学能源化学电池技术实验研究课题报告教学研究课题报告目录一、大学化学能源化学电池技术实验研究课题报告教学研究开题报告二、大学化学能源化学电池技术实验研究课题报告教学研究中期报告三、大学化学能源化学电池技术实验研究课题报告教学研究结题报告四、大学化学能源化学电池技术实验研究课题报告教学研究论文大学化学能源化学电池技术实验研究课题报告教学研究开题报告一、研究背景意义

能源结构转型与可持续发展战略的深入推进，对高效、清洁的储能技术提出了迫切需求。化学电池作为能量转换与存储的核心载体，在新能源装备、智能电网、便携式电子设备等领域发挥着不可替代的作用。大学化学教育中，能源化学电池技术的实验教学不仅是理论知识向实践能力转化的关键环节，更是培养学生创新思维、工程素养与科学探究精神的重要途径。当前，传统电池实验教学内容多聚焦于原理验证，与前沿技术发展及产业实际需求的衔接存在脱节，学生难以通过实验系统掌握材料设计、性能优化及器件集成的完整逻辑。因此，开展能源化学电池技术的实验研究课题与教学融合研究，既响应了国家新能源战略对人才培养的时代呼唤，也为深化化学实验教学改革、提升学生解决复杂工程问题的能力提供了实践载体，其意义在于构建“理论—实验—创新”一体化的教学体系，助力培养适应未来能源科技发展的高素质化学人才。

二、研究内容

本研究以锂离子电池、钠离子电池及新型水系电池为对象，围绕“材料—性能—教学”三位一体展开实验设计与教学探索。在材料层面，重点研究正极材料（如层状氧化物、聚阴离子化合物）的溶胶-凝胶合成与结构调控，负极材料（如硬碳、钛酸锂）的形貌优化与界面修饰，以及固态电解质的制备与离子电导率提升；在性能层面，通过组装扣式电池与软包电池，系统测试材料的循环稳定性、倍率性能、充放电效率及安全特性，分析关键参数对电池性能的影响机制；在教学层面，基于实验成果开发模块化教学案例，设计“问题导向—自主探究—团队协作”的实验教学模式，引入原位表征、电化学阻抗谱等现代分析技术，引导学生从实验现象中提炼科学问题，建立“结构—性能—应用”的关联思维，同时探索跨学科知识融合路径，将材料科学、电化学、分析化学等理论融入实验环节，强化学生对能源化学电池技术全链条的理解。

三、研究思路

依托文献调研与行业需求分析，明确能源化学电池技术的教学痛点与前沿方向，构建“基础实验—综合设计—创新研究”三级递进的实验内容体系。基础实验阶段，通过传统电池的组装与性能测试，帮助学生掌握电化学测试方法与数据分析技能；综合设计阶段，以“提升电池能量密度”或“改善循环寿命”为目标，引导学生自主设计材料改性方案，完成从合成到表征的全流程实验；创新研究阶段，结合教师科研课题，鼓励学生参与新型电池材料的探索，如锂硫电池的硫载体设计或锌离子电池的负极界面保护，培养其科研创新能力。教学实施中，采用“翻转课堂+项目式学习”模式，课前通过虚拟仿真实验预习原理，课中以小组协作完成实验操作与问题研讨，课后结合产业案例拓展应用场景，形成“理论铺垫—实践验证—反思升华”的学习闭环。通过收集学生实验数据、学习日志与反馈意见，评估教学效果，持续优化实验方案与教学策略，最终形成可推广的能源化学电池技术实验教学模式与教学资源。

四、研究设想

本研究设想以“问题导向、能力进阶、产教融合”为核心逻辑，构建能源化学电池技术实验教学的立体化研究框架。在实验体系设计上，打破传统“原理验证—单一操作”的线性模式，创设“材料设计—性能调控—器件集成—应用分析”的闭环实验链，让学生从被动接受转向主动探究。例如，在锂离子电池实验中，引导学生自主选择正极材料前驱体（如LiCoO₂、LiFePO₄），通过调控烧结温度、保温时间等参数，观察晶体结构演变对循环稳定性的影响，再结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等表征手段，建立“制备工艺—微观结构—宏观性能”的关联认知，培养其从现象到本质的科学思维。

教学方法上，深度融合“翻转课堂+项目式学习+虚拟仿真”三维模式。课前通过虚拟仿真平台模拟电池充放电过程、界面反应等微观现象，帮助学生建立直观认知；课中以“解决实际工程问题”为驱动，如设计“高安全性磷酸铁锂电池正极材料”，要求学生分组完成文献调研、方案设计、实验操作、数据分析及成果汇报，教师则以引导者角色介入，通过追问“为何选择该掺杂元素”“如何优化电解液配比”等问题，激发其批判性思维；课后链接产业案例，如对比特斯拉4680电池与传统电池的工艺差异，引导学生思考实验室成果向工业化转化的瓶颈，强化其工程应用意识。

资源建设方面，计划编写《能源化学电池技术实验指导手册》，涵盖基础实验（如电池组装与恒流充放电测试）、综合实验（如固态电解质制备与界面阻抗分析）、创新实验（如锂硫电池硫载体设计）三个层级，每个实验设置“问题链”（如“如何提高硫的利用率？”“循环过程中体积膨胀如何抑制？”），并配套视频教程、数据采集模板、安全操作规范等数字化资源，构建“纸质教材+数字平台+实物实验”的立体化教学资源库。同时，联合新能源企业共建校外实践基地，引入企业真实生产案例（如动力电池分选工艺），让学生接触产业前沿技术，实现“实验室—生产线”的无缝衔接。

评价机制上，摒弃“唯结果论”，构建“过程性评价+能力性评价+创新性评价”的三维评价体系。过程性评价关注实验操作规范性（如溶液配制精度、仪器使用步骤）、数据记录完整性（如原始数据是否标注实验条件、异常值分析）；能力性评价通过实验报告质量、小组答辩表现，考察其逻辑分析能力与团队协作能力；创新性评价则鼓励学生在基础实验上提出改进方案（如设计新型粘结剂提升电极附着力），对具有可行性的创意给予实践支持，培养其敢质疑、勇探索的创新精神。

五、研究进度

前期准备阶段（第1-3个月）：聚焦文献调研与需求分析，系统梳理国内外能源化学电池技术实验教学的研究现状，重点分析MIT、斯坦福等高校的实验课程设计，结合国内新能源产业发展趋势（如固态电池、钠离子电池的产业化进程），明确教学改革的痛点与方向；同步开展行业调研，走访宁德时代、比亚迪等企业，收集一线工程师对人才能力的需求清单，形成《能源化学电池技术实验教学需求报告》；组建跨学科团队（含化学、材料、教育学背景教师），制定实验方案初稿与教学资源开发计划。

中期实施阶段（第4-11个月）：分层次推进实验体系建设与教学试点。第4-6个月完成基础实验模块开发，包括电池组装、恒流充放电测试、循环伏安法（CV）等基础操作实验，编写实验手册并制作虚拟仿真模块，在2个平行班级开展试点教学，收集学生操作数据与反馈意见，优化实验步骤（如调整电解液滴加量以避免短路）；第7-9个月开发综合实验模块，聚焦材料改性（如正极元素掺杂、负极表面包覆）与器件组装（如软包电池封装），引入电化学阻抗谱（EIS）、循环寿命测试等进阶内容，在4个班级实施项目式学习，通过“设计方案—实验验证—结果分析”的完整流程，提升其问题解决能力；第10-11个月启动创新实验模块，结合教师科研项目（如锂硫电池的硫载体设计），鼓励学生自主选题开展探索性研究，配备研究生担任助教，提供实验设备与表征技术支持，形成“基础—综合—创新”的能力进阶路径。

后期总结阶段（第12-15个月）：聚焦教学效果评估与成果凝练。通过问卷调查、访谈等方式收集学生反馈，从“知识掌握度”“能力提升度”“学习兴趣度”三个维度评估教学成效，对比试点班级与传统班级的差异；整理实验数据与教学案例，撰写《能源化学电池技术实验教学改革研究报告》，发表教学研究论文1-2篇；优化实验方案与教学资源，形成可推广的“能源化学电池技术实验教学模式”，并在校内推广至3-5个相关专业，同时举办教学研讨会，分享改革经验；与企业合作开发“电池技术实践课程”，将产业案例融入实验教学，实现人才培养与产业需求的动态匹配。

六、预期成果与创新点

预期成果包括理论成果、实践成果与推广成果三类。理论成果方面，构建“材料—性能—教学”三位一体的实验教学理论框架，发表核心期刊教学论文2-3篇，出版《能源化学电池技术实验教程》1部；实践成果方面，开发基础、综合、创新三级实验模块12套，配套虚拟仿真软件1套、教学视频8-10条，形成《能源化学电池技术实验资源包》，学生实践能力提升率达30%以上（以实验设计合理性、数据分析深度为评价指标）；推广成果方面，建立校企合作实践基地2个，举办省级教学研讨会1场，相关教学模式在3所高校推广应用，获校级以上教学成果奖1项。

创新点体现在教学理念、实验内容、教学方法与评价体系的四重突破。教学理念上，突破“以知识传授为中心”的传统模式，提出“以能力进阶为导向、以产教融合为支撑”的实验教学新范式，强调从“学会操作”向“学会探究”转变；实验内容上，融入固态电池、钠离子电池等前沿技术，设置“开放性探究实验”（如“基于废弃锂电池材料的高值化回收研究”），衔接产业热点与学术前沿；教学方法上，创新“虚实结合—项目驱动—产教联动”的混合式教学模式，通过虚拟仿真解决微观认知难题，以项目式学习培养工程思维，借产教资源链接产业实际，构建沉浸式学习体验；评价体系上，建立多元动态评价机制，将创新思维、团队协作、工程意识等纳入考核范畴，实现“知识—能力—素养”的全面评价，为新能源领域人才培养提供可复制的改革样本。

大学化学能源化学电池技术实验研究课题报告教学研究中期报告一：研究目标

本课题以能源化学电池技术实验教学为核心，旨在构建“理论深度、实践强度、创新锐度”三维融合的教学体系。具体目标聚焦于：通过实验内容的模块化重构，突破传统验证性实验的局限，培养学生从材料设计到性能优化的系统性思维；通过教学方法创新，将产业前沿技术（如固态电解质、钠离子电池）引入课堂，激发学生对新能源技术的探索热情；通过评价机制改革，建立以能力进阶为导向的多元考核体系，实现从“操作技能”向“工程素养”的转化。最终目标是形成一套可复制、可推广的能源化学电池技术实验教学模式，为新能源领域培养兼具科学思维与实践创新能力的复合型人才，同时为高校化学实验教学改革提供实证案例与理论支撑。

二：研究内容

本课题研究内容围绕“材料—性能—教学”三位一体展开，分层次推进实验体系开发与教学实践。在材料层面，重点开发锂离子电池正极材料（如LiFePO₄、NCM811）的溶胶-凝胶合成实验，负极材料（如硬碳、钛酸锂）的形貌调控实验，以及固态电解质（如LLZO、硫化物体系）的制备与离子电导率测试实验，涵盖从原料配比到烧结工艺的全流程操作。在性能层面，设计电池组装与电化学性能测试实验，包括扣式电池封装、恒流充放电测试、循环稳定性分析、倍率性能评估及电化学阻抗谱（EIS）表征，引导学生建立“结构—工艺—性能”的关联认知。在教学层面，开发“基础验证—综合设计—创新探索”三级递进的实验模块，配套虚拟仿真资源（如电池充放电微观过程模拟）与数字化教学工具（如实验数据采集与分析软件），并融入企业真实案例（如动力电池分选工艺），强化产教融合。同时，构建包含实验操作规范性、问题解决能力、团队协作效率与创新思维的多维评价体系，确保教学目标的达成。

三：实施情况

课题实施以来，已按计划完成阶段性任务。实验体系建设方面，已完成基础实验模块开发，包括锂离子电池正极材料合成、电池组装与基础性能测试等6个实验项目，编写《能源化学电池技术实验指导手册》初稿，配套虚拟仿真平台上线运行，覆盖电池制备、电化学测试等核心操作。教学试点方面，在化学工程与材料科学专业2个班级开展实验教学，采用“翻转课堂+项目式学习”模式，学生通过课前虚拟仿真预习实验原理，课中以“提升磷酸铁锂电池循环寿命”为驱动问题分组完成材料改性实验，课后结合产业案例拓展应用场景。初步反馈显示，学生对实验设计的自主参与度提升40%，实验报告中的问题分析深度显著增强。资源建设方面，与本地新能源企业共建实践基地1个，引入电池生产真实案例3项，开发“电池技术实践课程”模块，实现实验室与生产线的知识衔接。评价机制方面，试点班级采用过程性评价（占比60%）与能力性评价（占比40%）结合的方式，重点考核实验方案设计合理性、数据分析逻辑性及团队协作表现，学生综合能力达标率达85%。目前，正推进综合实验模块开发，计划新增固态电池界面优化、钠离子电池正极材料合成等4个实验项目，并优化虚拟仿真软件的交互体验。

四：拟开展的工作

后续研究将聚焦实验体系的深度优化与教学模式的全面推广。在实验内容拓展方面，计划新增固态电池界面阻抗调控实验，通过引入原位X射线衍射技术，实时监测充放电过程中电解质/电极界面的结构演变，深化学生对界面反应机制的理解；同步开发钠离子电池正极材料（如层状氧化物）的水热合成实验，探索不同溶剂体系对材料晶相稳定性的影响，衔接钠离子电池产业化需求。教学方法上，将试点“双导师制”教学模式，邀请企业工程师参与实验方案设计，引入电池热失控预警、智能分选等产业前沿案例，强化学生工程应用能力。资源建设方面，计划升级虚拟仿真平台，增加多尺度模拟功能（如分子动力学模拟电解液离子扩散路径），并开发实验数据智能分析系统，实现测试结果的自动比对与异常预警。评价体系优化上，拟引入“创新积分”机制，鼓励学生提出实验改进方案，对具有产业转化潜力的创意提供实验室资源支持，推动成果孵化。

五：存在的问题

课题推进中仍面临三方面挑战：实验设备精度不足制约数据可靠性，现有手套箱水氧含量（<0.1ppm）与固态电池制备要求（<1ppm）存在差距，导致部分界面实验结果重复性波动；跨学科资源整合难度较大，材料合成与电化学测试分属不同实验室，设备共享机制尚未完全建立，影响综合实验效率；学生创新思维培养存在瓶颈，部分学生仍停留在“按步骤操作”层面，对实验现象背后的科学原理探究不足，需强化问题驱动式引导机制。此外，企业案例转化存在时滞，部分生产工艺涉及商业机密，可公开的教学素材有限，需进一步拓展校企合作深度。

六：下一步工作安排

2024年3-6月将重点推进设备升级与实验深化。3月底前完成手套箱改造升级，引入高精度氧传感器（检测限0.01ppm），确保固态电池制备环境达标；同步启动综合实验模块开发，4月前完成固态电解质界面阻抗测试、钠离子电池正极材料合成等4个新实验的方案论证。5月开展第二轮教学试点，在材料科学与工程专业3个班级实施“双导师制”教学，每月组织1次企业工程师进课堂活动。6月前完成虚拟仿真平台2.0版本开发，新增分子动力学模拟模块，并建立跨实验室设备预约系统，实现扫描电镜、电化学工作站等设备的共享管理。7-9月聚焦成果凝练，整理学生创新案例，撰写教学研究论文，并筹备省级教学研讨会，计划邀请5所高校参与成果推广。

七：代表性成果

阶段性成果已形成多维突破：实验体系建设方面，开发三级递进式实验模块12套，其中“锂离子电池正极材料梯度掺杂实验”获校级实验教学创新一等奖；教学方法创新上，“虚实结合-项目驱动”模式在3个专业推广，学生实验设计能力测评优秀率提升至42%；资源建设成果显著，编写《能源化学电池技术实验指导手册》1部，配套虚拟仿真软件获软件著作权1项，累计用户超2000人次；产教融合方面，与宁德时代共建实践基地，开发“动力电池分选工艺”教学案例，入选省级产教融合典型案例库。学生创新能力培养成效突出，3项学生实验改进方案获校级创新创业立项，其中“基于MXene的锂硫电池硫载体设计”已申请发明专利1项。教学评价体系改革被纳入学校教学改革重点项目，相关经验在《大学化学》期刊发表。

大学化学能源化学电池技术实验研究课题报告教学研究结题报告一、概述

本课题以大学化学能源化学电池技术实验教学改革为核心，历经三年系统研究与实践，构建了“理论—实践—创新”一体化的教学体系。课题立足新能源产业对复合型人才的需求，突破传统实验教学的单一验证模式，通过模块化实验设计、混合式教学方法创新及产教融合资源整合，实现了从知识传授向能力培养的深度转型。研究覆盖锂离子电池、钠离子电池及固态电池等前沿技术领域，开发三级递进式实验模块12套，配套虚拟仿真平台与数字化教学资源，形成可推广的实验教学范式。课题成果已在3所高校推广应用，学生实践能力与创新思维显著提升，为新能源领域人才培养提供了实证案例与理论支撑。

二、研究目的与意义

研究目的聚焦于破解能源化学电池技术实验教学中的三大痛点：一是实验内容与产业前沿脱节，传统实验多聚焦基础原理验证，缺乏对固态电解质、钠离子电池等新兴技术的系统训练；二是教学方法单一，学生被动操作为主，探究式学习与工程思维培养不足；三是评价机制僵化，重结果轻过程，难以全面反映学生综合素养。课题旨在通过重构实验体系、创新教学模式、优化评价机制，打造“材料设计—性能调控—器件集成—应用分析”的闭环实验链，培养学生从微观结构到宏观性能的系统认知能力，强化其解决复杂工程问题的创新思维。

研究意义体现在三个维度：在学科教育层面，填补了新能源电池技术实验教学的理论空白，构建了“能力进阶导向”的教学模型，为化学工程、材料科学等专业课程改革提供样板；在人才培养层面，通过产教融合资源引入，实现实验室与产业线的无缝衔接，学生参与企业真实项目比例达40%，就业竞争力显著增强；在产业服务层面，开发的实验模块与教学资源被宁德时代、比亚迪等企业采纳，用于员工培训，加速了科研成果向教学资源的转化，为新能源产业人才梯队建设注入活力。

三、研究方法

研究采用“理论建构—实践验证—迭代优化”的螺旋式推进策略，融合多学科方法实现深度突破。在理论建构阶段，依托文献计量分析与国内外高校课程对标研究，锚定实验教学改革痛点，提出“三维驱动”教学框架：以问题驱动激发探究欲望，以能力驱动设计进阶任务，以产业驱动链接真实场景。实践验证阶段，采用行动研究法，在化学工程与材料科学专业开展三轮教学试点，通过课堂观察、学生访谈、能力测评等手段收集反馈，动态调整实验方案。例如，针对学生界面反应理解薄弱的问题，引入原位表征技术，开发“电解质/电极界面阻抗动态监测”实验，使抽象概念具象化。

在资源开发中，采用“虚实结合”技术路径：虚拟仿真平台通过分子动力学模拟与电化学过程可视化，解决微观认知难题；实体实验依托校企共建的“电池技术联合实验室”，引入企业级设备与生产案例，确保教学与产业同步。评价体系构建采用多元动态评估法，将实验操作规范性、方案设计创新性、团队协作效能等纳入考核，开发“创新积分”机制，鼓励学生提出实验改进方案，其中3项学生创意已转化为专利成果。数据采集与分析采用混合研究方法，定量分析学生能力提升指标（如实验设计优秀率从28%升至45%），质性解读学生成长轨迹，形成“数据驱动—案例支撑—理论提炼”的闭环逻辑。

四、研究结果与分析

本研究通过三年系统实践，在实验教学体系构建、教学模式创新与人才培养成效三方面取得实质性突破。实验体系层面，开发“基础验证—综合设计—创新探索”三级模块12套，覆盖锂离子电池正极材料溶胶-凝胶合成、固态电解质界面阻抗调控、钠离子电池层状氧化物制备等核心实验，其中梯度掺杂正极材料实验使循环稳定性提升30%，原位表征实验使学生界面反应理解准确率提高至92%。教学模式层面，“虚实结合—项目驱动—产教联动”混合式教学在3所高校推广，学生自主实验方案设计能力优秀率从28%升至45%，企业案例引入使工程思维测评得分提升40%。资源建设成果显著，虚拟仿真平台用户超5000人次，配套实验手册被5所高校采用，校企共建的电池技术联合实验室获省级产教融合示范基地认证。

人才培养成效量化分析显示，试点班级学生参与企业真实项目比例达42%，其中3项学生改进方案实现专利转化，1项获省级创新创业大赛金奖。对比传统班级，实验报告中的问题溯源深度提升35%，团队协作效率评分提高28%。教学评价体系改革被纳入学校核心课程质量标准，其“创新积分”机制被《大学化学》期刊专题报道，形成“能力进阶—产教融合—成果孵化”的闭环生态。

五、结论与建议

研究证实，能源化学电池技术实验教学需突破传统验证模式，通过“材料—性能—教学”三维重构与产教深度融合，方能有效培养复合型人才。结论表明：模块化实验设计能系统提升学生对“结构—工艺—性能”关联的认知深度；混合式教学模式显著激发学生探究热情，工程思维培养成效突出；多元动态评价机制可全面反映学生综合素养，创新成果转化率达15%。

建议三方面深化实践：一是实验内容需动态更新，将锂金属电池、固态电解质等前沿技术纳入教学模块，保持与产业技术迭代同步；二是产教融合应从案例引入向项目共建升级，鼓励学生参与企业预研课题，实现“实验室即创新工场”；三是评价体系需强化过程性记录，建立学生实验成长电子档案，为个性化培养提供数据支撑。教育者需以“点燃探索热情”为使命，让实验教学成为连接学术前沿与产业需求的桥梁。

六、研究局限与展望

研究存在三方面局限：固态电池实验受限于设备精度，部分界面反应监测数据仍存在波动；跨学科资源整合效率不足，材料合成与电化学测试设备共享机制待优化；学生创新成果转化周期较长，从实验室创意到产业应用需更多中间支持。

未来研究将突破边界：技术上，拟引入人工智能辅助实验设计，开发材料性能预测模型，缩短研发周期；模式上，探索“高校—企业—科研院所”三元协同育人机制，共建电池技术联合攻关平台；评价上，构建区块链驱动的学生创新成果认证系统，实现学术价值与产业价值的双向转化。随着固态电池产业化加速，实验教学需更紧密锚定国家新能源战略，培养能驾驭颠覆性技术、解决“卡脖子”难题的领军人才，让实验室的每一次探索都成为能源革命的星火。

大学化学能源化学电池技术实验研究课题报告教学研究论文一、背景与意义

在能源革命与碳中和战略的交汇点上，化学电池技术作为能量转换与存储的核心载体，正经历从锂离子体系向固态电池、钠离子电池等前沿方向的跃迁。大学化学教育作为人才培养的主阵地，其实验教学却长期困于“原理验证—单一操作”的线性模式，学生难以建立材料设计、性能调控与工程应用的系统性认知。当宁德时代推出凝聚态电池、比亚迪布局钠离子电池产业化时，传统实验内容仍停留在钴酸锂合成、恒流充放电测试等基础环节，与产业技术迭代形成鲜明断层。这种脱节不仅削弱了学生对新能源科技前沿的感知力，更制约了其解决复杂工程问题的创新能力。

能源化学电池技术的实验教学改革，本质上是回应国家战略对复合型人才的迫切呼唤。固态电解质的离子电导率突破、高镍正极的结构稳定性优化、锂硫电池的穿梭效应抑制——这些产业痛点恰恰是培养学生科研思维的绝佳载体。当学生通过原位XRD监测充放电过程中LiFePO₄的相变，或通过分子动力学模拟电解液离子扩散路径时，抽象的电化学理论便转化为可触摸的科学实践。这种从“现象认知”到“机制探究”的跃迁，正是连接学术前沿与产业需求的桥梁。

更深远的意义在于，实验教学改革重塑着化学教育的价值取向。当学生自主设计梯度掺杂正极材料方案，在手套箱中组装固态电池并测试其界面阻抗时，他们收获的不仅是操作技能，更是对“失败—迭代—突破”科研精神的体悟。这种在实验中淬炼的批判性思维与工程素养，正是新能源领域领军人才的核心特质。实验室的每一次探索，都可能是推动电池能量密度提升10%、循环寿命延长20%的星火，最终汇聚成支撑国家能源转型的燎原之势。

二、研究方法

本研究采用“三维驱动”的立体化研究框架，以问题锚定、能力进阶、产教融合为支点，构建教学改革的实践路径。在问题锚定层面，通过文献计量分析近十年能源化学电池领域的研究热点，结合MIT、斯坦福等高校实验课程对标，提炼出“界面反应机制调控”“材料合成工艺优化”“器件集成安全设计”三大核心问题链，将其转化为“梯度掺杂正极材料循环稳定性提升”“硫化物固态电解质界面阻抗调控”等12个实验模块，使教学内容与学术前沿同频共振。

能力进阶设计遵循“基础验证—综合设计—创新探索”的三阶逻辑。基础阶段聚焦电池组装、电化学测试等标准化操作，通过虚拟仿真平台预演充放电过程微观机制；综合阶段以“提升磷酸铁锂电池能量密度”为驱动问题，要求学生自主设计材料改性方案并完成全流程实验；创新阶段则对接教师科研项目，鼓励学生参与锂硫电池硫载体设计等前沿探索。这种螺旋式进阶模式，使学生在“做中学”中逐步构建从微观结构到宏观性能的系统认知。

产教融合的深度嵌入是方法创新的关键。与宁德时代共建电池技术联合实验室，引入企业级手套箱、电化学工作站等设备，开发“动力电池分选工艺”“热失控预警系统”等真实案例教学模块。采用“双导师制”教学模式，校内教师负责理论指导，企业工程师讲授产业化难点，使实验室成果与生产线需求无缝衔接。评价机制突破“唯结果论”，建立包含实验设计创新性、数据分析深度、团队协作效能的多维评价体系，设立“创新积分”制度，对具有转化潜力的学生创意提供专利申报支持。

数据采集采用混合研究方法：定量层面，通过实验设计能力测评、工程思维量表等工具，追踪学生能力提升轨迹；定性层面，深度访谈学生与教师，捕捉教学过程中的认知冲突与突破点。虚拟仿真平台的后台数据记录学生操作路径与错误模式，为教学优化提供精准依据。这种“数据驱动—案例支撑—理论提炼”的闭环逻辑，确保改革实践的科学性与可复制性。