工程化学-机制-汽服-课程教学大纲

《工程化学》本科课程教学大纲一、课程基本信息课程名称工程化学EngineeringChemistry课程代码2080470课程学分2课程学时32理论学时32实践学时开课学院机电学院适用专业与年级机械设计制造及其自动化/汽车服务工程，一年级课程类别与性质专业基础必修课考核方式考试选用教材《工程化学》宿辉、978-7-301-29160-3、北京大学出版社、第2版是否为马工程教材否先修课程无课程简介工程化学是机械类工科专业的重要基础课程。课程以立德树人，促进知识、能力、素质的有机融合为目标，从物质的化学组成、化学结构和化学反应出发，密切联系现代工程技术中如材料的选择与寿命、环境的污染与保护、能源的开发与利用、信息传递等问题，介绍有应用价值的化学基础知识、基本原理，培养学生运用化学的理论和方法，分析、解决专业问题的创新思维和综合能力。通过本课程学习，可使学生对物质化学本性及其变化规律有比较系统、全面的认识，掌握必需的化学基本理论、基本知识和基本技能，并了解其在实际工程中的应用，从而培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力，为其学习后续课程（如工程材料与成型技术基础、热工基础、新能源汽车电池技术、汽车工程材料等）奠定扎实的化学基础。选课建议与学习要求本课程适合机械设计制造及其自动化专业以及汽车服务工程专业的本科生在一年级第二学期进行学习，要求学生具有一定的中学化学基础。本课程要求学生掌握化学反应的基本规律、溶液中的化学平衡、氧化还原反应、电化学以及物质结构等基本知识。

二、课程目标与毕业要求（一）课程目标类型序号内容知识目标1掌握化学反应中的能量变化、化学反应的方向、限度和反应速率；2掌握稀溶液的依数性、酸碱理论、弱电解质解离平衡、沉淀溶解平衡、配合物组成结构及其解离平衡；3掌握原电池的组成与原理、原电池电动势、电解的基本原理及应用、金属腐蚀与防护；4理解原子的结构、分子的结构、晶体的结构；技能目标5能够运用化学基础理论分析解决工程技术中的相关化学问题；素养目标(含课程思政目标)6了解化学学科的概貌，拓宽视野，提高科学素养，会用可持续发展的眼光看世界；7课程以“育人为本，德育为先”作为教育方针，培养学生爱国情感和科技报国的使命担当；从专业角度培养学生严谨认真的科学精神和精益求精的工匠精神。（二）课程支撑的毕业要求（1）机械设计制造及其自动化专业毕业要求1工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和机械专业知识用于解决机械产品设计、制造和运行控制等有关的机械领域复杂工程问题。1-3能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析机械领域复杂工程问题。2问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析机械产品设计、制造和运行控制等有关的机械领域复杂工程问题，以获得有效结论。2-1能运用相关科学原理，识别和判断机械领域复杂工程问题的关键环节。7环境和可持续发展：能够理解和评价机械领域复杂工程问题的工程实践对环境和社会可持续发展的影响。7-2能够站在环境保护和可持续发展的角度思考专业工程实践的可持续性，评价产品周期中可能对人类和环境造成的损害和隐患。8职业规范：具有社会主义核心价值观、诚实劳动意识，具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。8-3理解工程师对公众的安全、健康和福祉，以及环境保护的社会责任，能够在工程实践中自觉履行责任。（2）汽车服务工程专业毕业要求1工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决汽车服务工程专业技术领域相关的复杂工程问题。1-2能针对具体的对象建立数学模型并求解；能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析汽车服务工程专业领域复杂工程问题；4研究：能够基于科学原理并采用科学方法对汽车服务工程专业产品设计、制造和运行控制等有关的机械领域复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。4-1能基于科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析汽车服务工程专业领域复杂工程问题的解决方案。7环境和可持续发展：能够理解和评价汽车服务工程专业领域复杂工程问题的工程实践对环境和社会可持续发展的影响。7-1能知晓和理解环境保护和可持续发展的理念和内涵。（三）毕业要求与课程目标的关系（1）机械设计制造及其自动化专业毕业要求与课程目标的关系毕业要求指标点支撑度课程目标对指标点的贡献度1工程知识1-3H1掌握化学反应中的能量变化、化学反应的方向、限度和反应速率；25%2掌握稀溶液的依数性、酸碱理论、弱电解质解离平衡、沉淀溶解平衡、配合物组成结构及其解离平衡；25%3掌握原电池的组成与原理、原电池电动势、电解的基本原理及应用、金属腐蚀与防护；25%4理解原子的结构、分子的结构、晶体的结构；25%2问题分析2-1H5能够运用化学基础理论分析解决工程技术中的相关化学问题；100%7环境和可持续发展7-2M6了解化学学科的概貌，拓宽视野，提高科学素养，会用可持续发展的眼光看世界。100%8职业规范8-3M7课程以“育人为本，德育为先”作为教育方针，培养学生爱国情感和科技报国的使命担当；从专业角度培养学生严谨认真的科学精神和精益求精的工匠精神。100%（2）汽车服务工程专业毕业要求与课程目标的关系毕业要求指标点支撑度课程目标对指标点的贡献度1工程知识2H1掌握化学反应中的能量变化、化学反应的方向、限度和反应速率；20%2掌握稀溶液的依数性、酸碱理论、弱电解质解离平衡、沉淀溶解平衡、配合物组成结构及其解离平衡；30%3掌握原电池的组成与原理、原电池电动势、电解的基本原理及应用、金属腐蚀与防护；30%4理解原子的结构、分子的结构、晶体的结构；20%4研究1M5能够运用化学基础理论解决工程技术中的相关化学问题；100%7环境和可持续发展1M6了解化学学科的概貌，拓宽视野，提高科学素养，会用化学的眼光看世界；20%7课程以“育人为本，德育为先”作为教育方针，培养学生爱国情感和科技报国的使命担当；从专业角度培养学生严谨认真的科学精神和精益求精的工匠精神。20%三、课程内容与教学设计（一）各教学单元预期学习成果与教学内容1.绪论核心知识点：(1)化学的概念；（2）化学的学科特点；(3)物理量的表示方法。能力要求：(1)掌握化学的研究对象，了解化学的发展简史；(2)掌握化学的学科分支，了解化学人类社会发展进程中的作用；(3)清楚物理量的表示方法，了解国际制基本单位及定义。教学难点：基本物理量。2.化学反应的规律核心知识点：(1)理想气体；(2.)化学反应中的能量变化；(3)化学反应的方向；(4)化学平衡；(5)化学反应速率。能力要求：(1)掌握理想气体状态方程、混合物组成的表示方法及理想气体分压定律；(2)理解系统、环境、热、功、热力学能、焓变、熵变、吉布斯函数变的基本含义，掌握盖斯定律及化学反应热的有关计算；(3)理解自发过程的特点，掌握标准摩尔熵变和标准摩尔吉布斯函数变的计算方法，并且能够根据吉布斯函数变判断化学反应的方向；(4)了解化学平衡的概念，理解标准平衡常数的含义，掌握浓度、压力及温度等因素对化学平衡的影响，掌握有关化学平衡的计算；(5)理解化学反应速率的概念，掌握浓度、温度及催化剂对反应速率的影响及有关计算。教学难点：(1)标准摩尔熵变和标准摩尔吉布斯函数变的计算方法；(2)浓度、压力及温度等因素对化学平衡的影响；(3)浓度、温度及催化剂对反应速率的影响及有关计算。3.溶液中的化学平衡核心知识点：(1)水的性质和稀溶液的依数性；(2)酸碱理论；(3.)弱电解质离解平衡；(4)难溶电解质的沉淀溶解平衡。能力要求：(1)了解水的性质、稀溶液性质的原理及应用；(2)掌握酸碱质子理论、酸碱电子理论，理解共轭酸碱概念及其关系；(3)明确弱酸（碱）离解平衡和缓冲溶液的概念，掌握化学平衡和缓冲溶液的有关计算；(4)掌握溶度积和溶解度的基本计算，了解溶度积规则及其应用。教学难点：(1)共轭酸碱概念及其关系；(2)化学平衡和缓冲溶液的有关计算。4.氧化还原反应与电化学核心知识点：(1)电化学；(2)原电池；(3)电解池；(4)电极电势；(5)电化学应用。能力要求：(1)掌握氧化还原反应与电化学的联系和区别；(2)掌握原电池的组成、原理、表示方法，掌握电动势的有关计算；(3)掌握电解池的结构、电解原理、析出规律；(4)掌握电极电势产生的原因、测定方法、电极的分类、电极电势的应用；(5)了解金属的腐蚀与防腐原理。教学难点：(1)标准电极电势的应用；电极电势能斯特方程的应用。5.物质结构基础核心知识点：(1)原子结构；(2)分子结构；(3)晶体结构；能力要求：(1)熟悉金属材料的分类、主要特性，了解金属材料的应用范围；(2)熟悉无机非金属材料的类型、主要特性，了解非金属材料的应用范围；(3)了解高分子化合物的基本概念、命名方法，熟悉其类型、特性及主要应用范围；(4)掌握复合材料的分类、特性及主要应用范围。教学难点：(1)新型无机非金属材料；(2)高分子智能材料。6.化学与材料核心知识点：(1)金属材料；(2)无机非金属材料；(3)高分子材料；(4)复合材料；(5)纳米材料；(6)新材料。能力要求：(1)熟悉金属材料的分类、主要特征，了解金属材料的应用范围；(2)熟悉无机非金属材料的类型、主要特征，了解非金属材料的应用范围；(3)了解高分子化合物的基本概念、命名方法，熟悉其类型、特性及主要应用范围；(4)了解复合材料的分类、特性及主要应用范围；(5)了解纳米材料的概念、特性及主要应用范围；(6)了解新材料的发展方向、新的材料合成方法。教学难点：复合材料以及纳米材料。7.化学与能源核心知识点：(1)常规能源：煤、石油、天然气；(2)新型能源：核能、太阳能、生物质能、绿色电池、氢能、风能、地热能、海洋能；(3)未来的新能源：可燃冰、煤层气、微生物等。能力要求：(1)熟悉常规能源的概念、用途及炼制的常用方法；(2)了解新型能源的概念、种类、开发利用等。教学难点：常规能源的炼制与新型能源的开发。8.化学与环境核心知识点：(1)水污染及其防治；(2)大气污染及其防治；(3)土壤污染及其防治；(4)环境保护与可持续发展。能力要求：(1)熟悉水污染的分类及水污染防治的方法；(2)熟悉大气污染的分类及大气污染防治的方法；(3)熟悉土壤污染的分类及土壤污染防治的方法；(4)了解环境保护和可持续发展的定义及其相互之间的关系。教学难点：环境问题通常具有复杂性和多样性，需要学生具备较强的分析能力和创新思维。（二）教学单元对课程目标的支撑关系课程目标教学单元12345671.绪论√√2.化学反应的规律√√√3.溶液中的化学平衡√√√4.氧化还原反应与电化学√√√5.物质结构基础√√√6.化学与材料√√√7.化学与能源√√√8.化学与环境√√√（三）课程教学方法与学时分配教学单元教与学方式考核方式学时分配理论实践小计1.绪论多媒体教学法、问题解决法课后作业，期末考试222.化学反应的规律多媒体教学法、问题解决法课后作业，期末考试663.溶液中的化学平衡多媒体教学法、问题解决法课后作业，期末考试664.氧化还原反应与电化学多媒体教学法、问题解决法课后作业，期末考试665.物质结构基础多媒体教学法、问题解决法课后作业，期末考试666.化学与材料多媒体教学法、问题解决法课堂提问，课后作业227.化学与能源多媒体教学法、问题解决法课堂提问，作业评价228.化学与环境多媒体教学法、问题解决法课堂提问，课后作业22合计3232四、课程思政教学设计一、切入方向学科交叉融合：将工程化学与社会科学、人文历史等学科交叉融合，挖掘化学知识背后的社会价值和人文意义。例如，通过介绍化学在环保、能源、医药等领域的应用，引导学生思考化学知识对社会发展的贡献。国家战略需求：结合国家重大战略需求，如新能源、新材料、绿色化工等，介绍工程化学在国家发展中的重要性。通过讲解这些领域的前沿技术和研究成果，激发学生的爱国热情和创新精神。社会责任与伦理：强调化学工作者在科研、生产和社会服务中的社会责任和伦理道德。引导学生关注化学品的安全使用、环境保护和可持续发展等问题，培养学生的社会责任感和职业道德。二、对应关系(1)道尔顿分压定律：责任与使命，职业精神；(2)热力学第一定律：科学精神，专业与社会；(3)熵变与反应的自发性：辩证思想，科技发展；(4)吉布斯-亥姆霍兹方程：求真务实，个性光辉；(5)化学平衡的移动：专业能力，专业与社会；(6)勒∙夏特列原理：国家安全，爱祖国，爱人民；(7)范特霍夫规则：科学精神，职业规划；(8)有效碰撞理论：科学素养，求真务实；(9)酸雨：专业与社会，环保意识，能源意识，人类命运共同体；(10)溶液的渗透压：辩证思想，社会责任，毅力；(11)酸碱理论：辩证思想，求真务实；(12)氧化还原反应：辩证思想，逻辑思维，专业能力；(13)原电池：终身学习，专业与社会，能源意识；(14)金属腐蚀与防护：人生观，爱祖国，民族精神；(15)燃料电池：专业与社会，环保意识；(16)分子结构：团队合作，沟通协作，大局意识，核心意识；(17)晶体结构：努力学习，求真务实，个人成长。三、具体案例环保案例：选取与工程化学相关的环保案例，如水体污染治理、大气污染治理等。通过分析这些案例，让学生了解化学知识在环保领域的应用，同时培养学生的环保意识和实践能力。能源案例：介绍化学在新能源领域的应用，如太阳能电池、燃料电池等。通过讲解这些案例，让学生了解化学知识在能源领域的重要性，同时培养学生的创新意识和实践能力。医药案例：选取与工程化学相关的医药案例，如药物合成、医疗器械制造等。通过分析这些案例，让学生了解化学知识在医药领域的应用，同时培养学生的生命关怀意识和人文关怀精神。四、责任担当个人责任：引导学生认识到作为化学工作者，个人在科研、生产和社会服务中的责任和义务。通过强调个人责任，培养学生的自律意识和敬业精神。团队责任：在工程项目和科研合作中，强调团队合作的重要性。通过培养学生的团队协作精神和沟通能力，使其在团队中发挥积极作用，共同推动项目的顺利进行。社会责任：引导学生关注社会问题，积极参与公益活动，将所学知识应用于解决社会问题。通过培养学生的社