《工程化学》课程教学大纲（机械设计制造及其自动化专业）

《工程化学》课程教学大纲课程简介课程中文名工程化学课程英文名EngineeringChemistry双语授课£是R否课程代码21112027课程学分2总学时数32（含实践8）课程类别£通识教育课程£公共基础课程R专业教育课程£综合实践课程£教师教育课程课程性质R必修£选修£其他课程形态£线上R线下£线上线下混合式£社会实践£虚拟仿真实验教学考核方式R闭卷£开卷£课程论文£课程作品£汇报展示£报告R课堂表现R阶段性测试R平时作业R其他（可多选）开课学院化学化工学院开课系(教研室)基础化学教学部（工程化学教研室）面向专业机械设计制造及其自动化开课学期第1学期先修课程高中化学、高中物理、高中数学后续课程大学物理、工程数学选用教材陈林根主编.工程化学基础（第三版）[M].北京:高等教育出版社,2018.参考书目周祖新,黄莎华,程利平,肖秀珍,李亮.工程化学（第三版）[M].北京:化学工业出版社,2023.庄玲华,吕志芳.工程化学[M].北京:化学工业出版社,2022.刘立明,王薇,张荣华.工程化学基础教程[M].北京:化学工业出版社,2022.何树华等主编.无机及分析化学实验[M].成都:西南交通大学出版社,2017.课程资源/course/237833479.html课程简介《工程化学》是一门面向机械、土木、能源、材料、环境等工程专业本科生开设的化学类必修课。课程包括物质结构基础、化学热力学、化学动力学、溶液化学和应用电化学等章节，对于非化学专业学生在本专业学习和科研工作中开拓思维、提升创造力具有重要作用。通过本课程学习，学生能够习得化学学科中重要的工程知识、方法和技能，领悟化学与工程学科的关系以及化学的作用和前沿发展，逐步从基础深入到前沿，将化学理论应用于现代工程实践中。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1能够领悟和灵活运用工程化学的基本理论和基础知识，习得基本物质与结构、生物有机分子、原子、化学动力学、电化学等相关知识。能够在各种工程问题中灵活运用这些知识习得，能独自开展物理单位的转化与计算、总结核外电子的分布排列规律、掌握各类功能材料的构成，以及电势、电压、压力、压强、温度等物理常量的测量与计算，能跟踪工程化学的最新研究成果和发展趋势。课程目标2具备较强的概括能力、逻辑推理能力和独立思考能力；领悟工程化学的基本思想和方法，并能够运用工程化学知识、思想和方法去认识、表达和分析机械工程领域中与工程化学相关的应用。能够深入挖掘问题的本质，用工程化学相关知识对机械工程专业领域的工程问题的进行表述，从化学的角度的进行研究，从而提高项目的效率和可行性。课程目标3针对机械工程领域中的工程化学相关实际问题，能够综合运用工程化学知识提出切实可行的解决方案。能将理论与实践相结合，以更好地满足机械工程领域的需求。创新性的融合工程化学在机械工程领域的应用。课程目标4具有严谨认真、实事求是、积极进取、勇于创新的学习态度与科学精神；形成良好的学习习惯，树立终身学习的意识，学会前后对比、理论联系实践等高效学习工程化学的方法。课程目标5树立爱国主义情怀、辨证唯物主义的科学世界观和正确的人生价值观，积极主动参加小组学习和实验，养成整洁、有序、珍惜仪器设备的良好实验习惯，具备高度的责任心与安全意识，具备较强的沟通交流能力与团队合作精神。表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：工程知识【L】1.1：掌握解决机械工程问题所需的数学和自然科学知识，并能够应用。1毕业要求2：问题分析【M】2.2：能够应用工程科学的基本原理正确识别、表达复杂机械工程问题，以获得有效结论。2毕业要求4：研究【H】4.1：能够基于科学原理对机械工程相关的物理化学现象、材料特性进行研究和实验分析。3毕业要求12：终身学习【L】12.1：能够认识到终身学习的重要性，具备自主学习和终身学习的意识。4毕业要求9：个人和团队【L】9.2：能够主动与团队成员合作，完成团队分配的任务，承担团队成员以及负责人的角色。5三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3-1课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容课程目标学习任务学习重点难点教学方法学时1绪论1.1化学与科学技术1.1.1化学研究的对象1.1.2化学的任务1.1.3化学与其他学科之间的关系1.1.4化学的学科体系1、2、51.预习：整章教材、课件2.拓展阅读：工程化学发展简史、学科前沿相关文献3篇。3.主题讨论：如何学好工程化学，质量守恒等关键问题，以ppt形式做小组总结。4.课程总结：工程化学的研究对象、化学的任务、化学与其他学科之间的关系、化学的学科体系、系统和环境、物质的量等的课件、视频、测验、画出章节星状图。5.课后作业：对应章节的教材作业重点：1.系统和环境、聚集状态和相、物质的量、化学计量数基本概念难点：1.聚集状态和相、反应进度等概念；化学反应中的质量守恒和能量变化。自主学习法：主要针对1.1节讲授法：针对第1.2、1.3节演示法：针对1.3节中的质量守恒练习法：针对第1.3节21.2“工程化学”的教学对象和目的1、2、3、51.3一些基本概念1.3.1物质的层次1.3.2系统和环境1.3.3聚集状态和相1.3.4质量守恒和能量的变化1.3.5物质的量1.3.6反应进度1、2、32物质的化学组成和聚集状态2.1物质的化学组成2.1.1配位化合物2.1.2团簇2.1.3非整比化合物2.1.4金属有机化合物2.1.5高分子化合物1、2、31.预习：整章教材、课件2.拓展阅读：晶体学科前沿相关文献。3.主题讨论：如何学好液体、气体、等离子等关键问题，以小组ppt形式做液晶面板的应用总结。4.课程总结：物质的化学组成的学科体系、配位化合物和金属有机化合物等的课件、视频、测验、画出章节星状图。5.课后作业：对应章节的教材作业。重点：1.气体、液体、固体、等离子体这四种典型的物质聚集状态的宏观性质；2.液体燃料、固体废弃物、气溶胶、大气污染等知识点的学习；3.确立保护环境、珍惜资源的生活理念和生活方式。难点：1.一些复杂化合物的定义、组成及基本概念；2.气体、液体、固体、等离子体这四种典型的物质聚集状态的宏观性质；3.稀溶液的依数性、非晶体、液晶、表面活性剂的性质和应用。自主学习法：主要针对第2.1节内容讲授法：主要针对第2.1、2.2、2.3节演示法：针对第2.4节练习法：针对全部章节习题讨论法：主要针对金属有机化合物42.2固体2.2.1晶体2.2.2非晶体2.2.3固体吸附剂2.2.4固体废弃物1、2、3、42.3液体和液晶2.3.1水的性质和应用2.3.2稀溶液的依数性2.3.3液体燃料2.3.4表面活性物质2.3.5液晶1、2、3、42.4气体和等离子体2.4.1理想气体和实际气体2.4.2大气相对湿度2.4.3全球性大气变化2.4.4气溶胶2.4.5等离子体1、2、3、43物质的结构和材料的性质3.1原子核外电子运动状态3.1.1波粒二象性3.1.2核外电子运动状态的描述3.1.3原子光谱1、2、31.预习：整章教材、课件。2.拓展阅读：陶瓷和复合材料学科前沿相关文献。3.主题讨论：如何学好元素周期律等关键问题，以小组ppt讨论当代功能材料的应用前进。4.课程总结：原子核外电子、元素周期律等的课件、视频、测验、画出章节星状图。5.课后作业：对应章节的教材作业。重点：1.元素周期律、金属材料；2.化学键、分子间力和高分子材料；3.陶瓷结构好性能，复合材料。难点：1.电子运动特性、原子轨道和电子云、量子数，明确宏观物体运动、介观粒子运动与微观粒子运动的区别；2.化学键理论，分子间力与物质的理化性质，高分子的结构及高分子材料，分子能级跃迁和分子光谱。自主学习法：主要针对3.1、3.2节讲授法：针对对3.1、3.2、3.3、3.4节演示法：针对第3.1节练习法：针对3.3节发现法：针对3.4节讨论法：主要针对电子显微分析技术在医学、材料学中的应用进行讨论63.2元素周期律，金属材料3.2.1多电子原子的电子排布3.2.2元素周期律3.2.3金属键和金属材料1、2、3、43.3化学键，分子间力，高分子材料3.3.1化学键3.3.2范德华力、次价力和氢键3.3.3高分子材料3.3.4分子能级跃迁和分子吸收光谱1、2、3、43.4晶体缺陷、陶瓷和复合材料3.4.1固体能带理论3.4.2晶体的缺陷和晶体材料3.4.3陶瓷材料3.4.4复合材料3.4.5X射线衍射和电子显微分析1、2、3、44化学反应与能源4.1热化学与能量转化4.1.1热化学能的变化4.1.2化学反应中的热力学能变和焓变4.1.3等容过程中的热量Qv测定4.1.4标准摩尔生成焓和标准摩尔焓变1、2、31.预习：整章教材、课件。2.拓展阅读：化学电源前沿相关文献。3.主题讨论：如何学好能源的开发利用等关键问题，以小组ppt形式讨论锂电池的应用前景。4.课程总结：化学平衡、氧化还原电位等的课件、视频、测验、画出章节星状图。5.课后作业：对应章节的教材作业。重点：1.热力学：能量的守恒与转化，热化学和焓变，吉布斯函数变，化学反应的方向和限度，化学平衡移动原理；2.ΔU，ΔHmϴ，ΔGmϴ，平衡常数Kϴ；3.化学反应速率，影响化学反应速率的因素，催化剂。难点：1.ΔU，ΔHmϴ，Smϴ，ΔSmϴ，ΔGmϴ和平衡常数Kϴ之间的关系。自主学习法：主要针对4.1、4.2讲授法：针对4.2、4.3、4.4演示法：针对4.3节练习法：针对4.1、4.2、4.3、4.4讨论法：主要针对电池在新能源中的应用进行讨论64.2化学反应的方向与限度4.2.1自发反应的能量变化4.2.2熵变ΔS4.2.3吉布斯函数变ΔG1、2、34.3化学平衡和反应速率4.3.1化学平衡和标准平衡常数4.3.2标准平衡常数与吉布斯函数变的关系4.3.3影响化学平衡移动的因素4.3.4化学反应速率和催化剂1、2、34.4氧化还原反应和能源的开发与利用4.4.1氧化还原反应和原电池的能量变化4.4.2原电池的组成和电极反应4.4.3电极电势的产生、计算和应用4.4.4化学电源4.4.5能源的开发利用1、2、3、45水溶液中的化学反应和水体保护5.1酸碱反应5.1.1酸碱理论5.1.2酸碱解离平衡5.1.3同离子效应和缓冲溶液5.1.4pH值的测定1、2、31.预习：整章教材、课件。2.拓展阅读：水质和水体保护前沿相关文献。3.主题讨论：水体污染的控制与治理等关键问题，以小组ppt形式讨论水体的富营养化的后果。4.课程总结：酸碱反应、配位反应等的课件、视频、测验、画出章节星状图。5.课后作业：对应章节的教材作业。重点：1.酸碱反应：酸碱理论，解离常数，同离子效应，pH的测定；2.沉淀反应：溶度积，溶度积和溶解度关系，分步沉淀、共沉淀，沉淀的转化；3.胶体的概念，性质。难点：1.同离子效应和缓冲溶液；2.分步沉淀、共沉淀，沉淀的转化。自主学习法：主要针对5.5讲授法：针对5.1、5.2、5.3、5.4练习法：主要针对5.2、5.3、5.4节发现法：引导学生分析水体污染的因素讨论法：工程化学对水体污染的防治65.2沉淀反应5.2.1溶度积5.2.2溶度积和溶解度的关系5.2.3溶度积规则5.2.4溶度积规则的应用1、2、35.3配位反应5.3.1配位化合物的离子平衡5.3.2配位平衡的转化5.3.3配位平衡的应用1、2、3、45.4胶体1、2、35.5水质和水体保护5.5.1水资源概况5.5.2水质质量5.5.3水体污染5.5.4水体污染的控制与治理1、2、3、4实验学习内容及要求表3-2课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号项目名称项目来源教学目标（观测点、重难点）学时数项目类型要求每组人数教学方法课程目标1实验1：溶液的配制实验教材1.能够熟练使用容量瓶、移液管、吸量管和电子天平等常用仪器（重点）4验证性必做2课堂讲授、实验指导、视频学习、小组讨论、自学3、4、52.能够完成一般溶液的配制（重点）3.能够完成标准溶液的配制（重点）（难点）4.会计算配制溶液所需的固体试样质量和液体试样体积，并会撰写实验报告2实验2：氯化钠的提纯实验教材1.会称量和溶解固体试样，并能熟练操作溶解、浓缩、结晶、过滤、干燥等基本技能（重点）（难点）4综合性必做2课堂讲授、实验指导、视频学习、小组讨论、自学3、4、52.知道难溶性杂质和可溶性杂质的除去方法（重点）3.能够对样品的纯度进行检验（重点）（难点）4.能够计算产率和撰写实验报告四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4-1课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块考核占比考核方式课程目标11.工程化学基本理论和知识的领悟水平以及表述和应用能力（1）基本概念（2）物质的化学组成（3）物质的结构（4）化学反应和能量变化（5）水溶液中的化学反应（6）材料的性质（7）胶体2.工程化学最新研究成果与发展趋势的情况（1）工程化学的产生与发展（2）工程化学的新反应、新用途（3）该工程化学新技术理论学习（1-5）30%1.课堂表现2.作业3.期末考试课程目标21.概括能力、逻辑推理能力和独立思考的能力水平理论学习（1-5）30%1.课堂表现2.作业3.期末考试2.工程化学基本思想和方法的领悟水平理论学习（1-5）运用工程化学知识、思想和方法认识、表达和分析工程领域中化学相关问题的能力水平（1）热力学相关计算（2）热力学相关计算（3）动力学相关计算（4）酸碱反应相关计算（5）沉淀反应相关计算（6）配位反应相关计算理论学习（1-5）课程目标31.针对机械工程领域中的工程化学相关实际问题，综合运用工程化学知识提出切实可行的解决方案的能力水平（1）新型材料的制备（2）水体污染的控制和治理（3）实验方案设计理论学习（1-5）/实验学习（1-2）20%1.课堂表现2.作业3.实验4.期末考试课程目标41.是否具有严谨认真、实事求是、积极进取、勇于创新的学习态度与科学精神理论学习（2-5）/实验学习（1-2）10%1.课堂表现2.作业3.素质考核4.实验2.学习习惯，是否有终身学习的意识理论学习（2-5）/实验学习（1-2）3.是否掌握前后对比、理论联系实践等高效学习工程化学的方法，自主学习能力水平理论学习（2-5）/实验学习（1-2）课程目标51.是否具有爱国主义情怀理论学习（1）10%1.课堂表现2.作业3.素质考核4.实验2.是否具有辨证唯物主义的世界观和人生价值观理论学习（1）3.是否具有良好的实验习惯实验学习（1-2）4.是否具有责任心与安全意识实验学习（1-2）5.沟通交流能力水平实验学习（1-2）6.是否具有团队合作精神实验学习（1-2）表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比理论平时成绩比例40%实验成绩比例20%期末考试成绩比例40%课堂表现40%作业50%素质考核10%课程目标140%40%0%0%40%30.4%=(40%*40%+40%*50%)*40%+40%*40%课程目标240%40%0%0%40%30。30.4%=(40%*40%+50%*40%)*40%+40%*40%课程目标310%10%040%20%19.6%=(40%*10%+50%*10%)*40%+40%*20%+40%*20%课程目标45%5%50%30%0%9.8%=(40%*5%+50%*5%+50%*10%)*40%+30%*20%课程目标55%5%50%30%0%9.8%=(40%*5%+50%*5%+50%*10%)*40%+20%*30%（二）成绩评定1.理论平时成绩评定（40%）（1）课堂表现（40%）：通过学生在课堂上阐明知识的情况及相关能力水平进行评价。包括课堂发言、讨论、提问、回答问题、练习等，每人每期参加上述课堂活动不得少于1次，少于1次者，课堂表现成绩记为0分（目标1：40%；目标2：40%；目标3：10%；目标4：5%，目标5：5%)。（2）作业（50%）：围绕课程的学习目标进行线上或线下作业的设计，主要考核学生知识的理解情况和综合运用知识的能力（目标1：40%；目标2：40%；目标3：10%；目标4：5%，目标5：5%)。（3）素质考核（10%）：主要包括学生在言行中表现出的家国情怀、社会责任、学科专业意识、世界观与人生价值观、学习纪律、学习态度、学习兴趣、科学精神、创新精神与创新能力水平与终身学习意识（目标4：50%，目标5：50%)。2.实验成绩评定（20%）实验总成绩评定实验总成绩取实验1和2成绩的平均值（目标3：40%；目标4：30%；目标5：30%)。单个实验成绩评定实验成绩（100%）=实验预习（20%）+实验操作（30%）+实验报告（50%）。（1）实验预习（20%）：通过学生的实验预习情况来评价学生的学习态度、实验原理与方法的领悟情况、查阅资料的能力等。包括回答预习问题、是否明确实验注意事项与成功关键、提问等。（2）实验操作（30%）：通过学生实验时的表现来评价学生的操作技能与相关能力水平。包括实验操作是否规范、实验习惯是否良好、实验态度是否端正、实验纪律等。（3）实验报告（50%）：包括实验目的、原理、操作步骤、注意事项、成功关键、实验数据处理（或产率计算）、结果分析、讨论、作业等。3.期末考试成绩评定（40%）期末考试以闭卷的方式进行。试题类型包括选择、判断、填空、简答、计算等5种以上题型（目标1：40%；目标2：40%；目标3：20%）。期末考试主要考察学生用化学的观点，从分子、原子以及电子等单元粒子的运动来阐述材料、能源、信息、环境和生命等领域中的化学问题，考察学生对基本概念、物质的组成和聚集状态、物质的结构和材料的性质、化学反应与能源、水溶液中的化学反应与水体保护等知识点的领悟情况，并能够综合运用这些知识解决相关工程化学的实际问题。工程化学考试模块包括基本概念、物质的组成和聚集状态、物质的结构和材料的性质、化学反应与能源、水溶液中的化学反应与水体保护和工程化学实验，共6个模块。4.总成绩评定课程期末总成绩由理论平时成绩、实验成绩和期末考试成绩构成。期末总成绩（100%）=理论平时成绩×（40%）+实验成绩×（20%）+期末考试成绩×（40%）（三）评分标准表5评分标准（非试卷考核项目）考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课堂表现（1）课堂测验、回答问题正确，且能进行解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，问题有深度、有创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题正确，但解释欠清楚（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，但问题无深度或无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题大部分正确，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点基本正确，但问题无深度、无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率在30-50%之间，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点有部分错误，或逻辑不严密（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率超过50%，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点错误，思路不清晰，逻辑不严密（50%）。如出现错误价值观、反党反社会言论，记为0作业（1）答案正确率超过90%（80%）。（2）部分作业完成方法、思路有创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在80-89%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在70-79%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写较规范，无抄袭，态度基本端正（10%）。（1）作业正确率在60-69%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不够规范，或有少量抄袭痕迹（10%）。（1）作业正确率在60%以下（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不规范，有明显抄袭，或有部分作业未完成（10%）。未提交作业记0分素质考核（1）学习态度端正，能按时完成课前网络平台学习任务；学习兴趣浓厚，经常问问题；遵守纪律，课堂发言积极（20%）。（2）热爱科学，有刻苦钻研的科学精神（10%）（3）讨论发言世界观、价值观正确（30%）。（4）有强烈的安全与环保意识、社会责任感和家国情怀（40%）。（1）学习态度较端正，大部分时间能按时完成课前网络平台学习任务；有学习兴趣，有时会问问题；课堂上有主动发言；遵守纪律（20%）。（2）热爱科学，有一定刻苦钻研的科学精神（10%）（3）讨论发言世界观、价值观正确（30%）。（4）有安全与环保意识、社会责任感和家国情怀（40%）。（1）学习态度不够端正，经常不按时完成课前网络平台学习任务；学习兴趣不够浓厚，很少问问题；课堂上从不发言；遵守纪律（20%）。（2）不够热爱科学，缺乏艰苦奋斗精神（10%）（3）讨论发言世界观、价值观正确（30%）。（4）有一定的安全与环保意识、社会责任感和家国情怀（40%）。（1）学习态度不端正，一半以上的时间不按时完成课前网络平台学习任务；基本没有学习兴趣，从不问问题；课堂上从不发言；不太遵守纪律（20%）。（2）不热爱科学，没有刻苦钻研的科学精神（10%）（3）讨论发言世界观、价值观基本正确（30%）。（4）安全与环保意识、社会责任感和家国情怀不强（40%）。（1）学习态度不端正，从未按时完成课前网络平台学习任务，从未问问题，课堂讨论从未发言、提问；或不遵守纪律（20%）。（2）不热爱科学，不能吃苦耐劳（10%）（3）讨论发言世界观、价值观不完全正确（30%）。（4）安全与环保意识、社会责任感和家国情怀（40%）。如出现错误价值观、反党反社会言论，记为0分。实验成