高催化活性的催化材料是提升铝-空气电池阴极氧还原反应(ORR)的必要条件,设计并制备了石墨烯基钙钛矿型催化材料,测试了其电化学性能并组装了铝-空气电池,借助第一性原理研究了催化作用机理。通过科研问题设计和合作研究实践完成基于科研驱动的PBL教学模式实践。结果表明:溶胶-凝胶法制备的掺杂钙钛矿与石墨烯负载,可有效提高导电性和电催化活性,保持电池高稳定放电。该实验从材料制备、电池组装、电子结构分析等方面设计和调控催化性能,使学生掌握了材料制备基本实验技能和电池测试综合应用能力,并引入了材料设计创新性研究成果,实现从理论到实践再到理论的飞跃。PBL教学激发了学生创意意识和科研兴趣,提高了团队合作和综合能力。