《工程化学》课程教学大纲

PAGEPAGE9《工程化学》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称工程化学课程编号330030059课程性质必修课课程类别学科专业基础课开课单位环境教研室授课学期第3学期学分/学时2/32课内学时32理论授课32上机学时0课内实践0实验学时0课外学时42适用专业机电工程及其自动化是否双语否先修课程高中化学后续课程材料力学二、课程简介工程化学是工科专业的一门基础课，本课程是在高中化学的理论基础上，进一步系统地讲授化学热力学、化学动力学、化学平衡、酸碱平衡、沉淀溶解平衡、电化学基础、物质结构、元素及化合物的性质等基础理论，使学生掌握化学的基础知识和基本实践技能，了解化学在专业学习过程中的重要作用，培养学生科学思维方法以及分析和解决问题的能力，为今后专业课程的学习打下坚实的基础。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.思政目标：通过学习工程化学，了解化学发展的历史和前沿，激发学生求知热情，培养探索和创新精神，使学生善于思考，勇于实践，增强对国家化学工业的认同感和热爱祖国的情感；培养学生现代科学的自然观、宇宙观和辩证唯物主义世界观，了解化学学科在国家现代化建设中的作用，及其与相关学科的联系，增强绿色化工意识，牢记化工人在国家发展中的使命感与责任感。课程目标2.知识目标：通过学习工程化学，使学生系统掌握化学的基本知识和理论，掌握化学反应的基本原理、物质结构的基础理论、元素及其化合物的基本知识等，并能够运用有关理论和方法定性研究物质的性质和变化规律，能够定量地描述和处理复杂的化学过程，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。课程目标3.素质目标：引导学生将所学到的知识和技能转化为内在德行和素养，将个人专业能力提升与社会发展、国家科技兴国战略结合起来，实现由学习知识、技能到进行科学研究的初步转变，将工程化学应用于处理实际工程问题中，提高学生分析和解决问题的能力，增强社会责任感。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点8-2：具有正确的世界观和人生观。指标点8-3：具有社会责任感。指标点8-4：能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行职责。8-职业规范课程目标2指标点1-2：掌握用于解决复杂工程问题的物理、化学等自然科学类基础知识，并能用于对化工过程复杂工程问题进行恰当的公式表征和计算。指标点1-4：掌握用于解决复杂工程问题的化学工程与工艺专业基础知识，并能用于化工工艺过程选择、优化与集成，解决化学工程领域复杂工程问题。1-工程知识课程目标3指标点12-2：掌握良好的学习方法，具有一定的探索知识能力。指标点12-3：具有了解和跟踪本专业学科发展趋势的能力。12-终身学习四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元绪论（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）化工的重要地位，化工的分支学科，发展史，前沿领域发展及主要科学家事迹介绍。（2）工程化学的教学目标、教学内容和教学方法。2.重点和难点重点：化学的地位和发展，工程化学的教学目标和方法。难点：化学前沿领域。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明工程化学的基本知识。（2）通过案例法加强对化学概念的了解，丰富学生基本知识框架，培养学生的职业观和专业观，对工程化学课程有初步的认识。4.学生学习预期成果使学生充分认识该课程的学习内容和目标及在本专业中的地位，掌握与其他专业课的联系。培养学生认知和见识，拓宽视野。了解学科发展前沿，引导学生树立科学创新的意识，增强学生对国家化工事业的认同感，形成爱祖国、爱家乡的情感。5.支撑课程目标本单元支撑课程目标1。第二单元化学反应原理（学时数：16学时）1.课程主要内容（1）热力学的术语和基本概念，热力学第一定律和盖斯定律。（2）化学反应速率的概念，浓度和温度对反应速率的影响，碰撞理论、活化络合物理论、活化能与反应速率关系等反应速率理论及反应机理，催化剂对反应速率的影响。（3）标准平衡常数的表达式及应用，浓度、压力、温度、催化剂等因素对化学平衡的影响，熵变、焓变对自发变化的影响，Gibbs函数判据及Gibbs函数与化学平衡的关系。（4）酸碱质子理论和电子理论，弱电解质的解离平衡，缓冲溶液pH值的计算。配合物的组成、命名及配位反应平衡。（5）溶度积规则，同离子效应与盐效应、pH值、配合物的生成等对沉淀溶解度的影响，两种沉淀之间的平衡。（6）氧化还原反应的配平，原电池电动势电极电势的概念、测定方法及应用，运用Nernst方程式进行非标态计算。2.重点和难点重点：热力学基本概念及盖斯定律计算反应热，浓度和温度对反应速率的影响及反应速率理论及反应机理，标准平衡常数表达式及应用，Gibbs函数判据和Gibbs函数与化学平衡的关系，弱电解质的解离平衡的计算，溶度积规则及沉淀之间的平衡，电化学反应的平衡，电极电势的应用及Nernst方程式。难点：反应热的计算，Gibbs函数与化学平衡的关系，缓冲溶液pH值的计算，沉淀反应平衡，电极电势的应用及Nernst方程式。3.教学方法（1）借助学习通，发布预习任务，学生对课堂内容进行目标导读，带着学习任务进入课堂。（2）通过多媒体课件（包括动画、视频）和传统教学法相结合，阐明基本概念，结合例题讲授具体应用，并做相应的练习进行理论知识的理解和巩固。（3）通过案例教学法讲解基础知识和理论在实际工程案例中的应用，促进学生对知识的吸收和思考，做到学有所用，增强学生学习积极性。（4）通过课堂小组讨论章节理论知识与工程实际应用案例的结合，探讨本章节知识与发展前沿领域间的联系，锻炼学生独立思考和分析问题解决问题的能力。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，学生能熟练掌握热力学基本概念，能够利用标准摩尔生成焓及标准摩尔燃烧焓结合盖斯定律计算反应热；掌握温度对化学反应速率的影响，并能够理解反应速率理论、反应机理、催化剂对反应速率的影响。掌握化学平衡的概念，熟练掌握标准平衡常数的基本概念和应用，掌握Gibbs函数判据，并能进行反应方向的判断；能熟练运用酸碱质子理论，深刻理解共轭关系，熟悉同离子效应、盐效应等解离平衡移动的影响。掌握酸碱电子理论，能准确命名并写出配位化合物，能运用配位平衡理论知识解决配位反应平衡问题；能熟练应用溶度积规则解决是否生成沉淀、完全沉淀、分步沉淀的问题，能正确处理相关离子的分离问题。能熟练应用半反应法配平氧化还原反应方程式，理解原电池构造、电动势及电极电势的概念及应用，掌握运用能斯特方程计算非标态电极电势的方法。培养学生对物质世界的辩证唯物主义观点，能透过现象看本质，培养探索知识的能力精神和创新意识，使学生了解化学学科在国家现代化建设中的作用，跟踪本专业学科发展趋势，增强对振兴祖国和改变祖国面貌的使命感与责任感。能够掌握用于解决复杂工程问题的基础知识和基本理论，以化学热力学、化学动力学和化学平衡为重点，掌握有关气体、反应热、反应速率、酸碱平衡、沉淀平衡和电化学平衡的基本概念及应用，能定性判断变化规律，能定量进行计算，并能对化工过程工程问题进行分析和讨论。5.支撑课程目标本单元支撑课程目标1、2、3。第三单元物质结构基础（学时数：6学时）1.课程主要内容（1）氢原子光谱和量子力学描述，微观粒子的运动特征，四个量子数，多电子原子结构及核外电子排布规则，元素性质和周期性变化规律。（2）价键理论和杂化轨道理论，电子对互斥理论判断分子空间构型，分子轨道理论及键参数。2.重点和难点重点：四个量子数，多电子原子核外电子排布，共价键理论。难点：多电子原子核外电子排布，价键理论。3.教学方法（1）借助学习通，发布预习任务，学生对课堂内容进行目标导读，带着学习任务进入课堂。（2）通过多媒体课件（包括动画、视频）和传统教学法相结合，阐明电子的运动规律和电子云的基本概念，由量子力学描述引出四个量子数，阐明多电子原子核外电子排布，阐明元素周期性变化规律，阐明共价键理论等，丰富学生知识结构。（3）通过案例教学法，识别和判断原子的结构特征及规律，促进学生对知识的理解。（4）通过课堂小组讨论，探讨原子半径、电离能、电负性的周期性变化规律，锻炼学生独立思考及团队合作的能力。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，能明确描述电子运动状态的波函数、四个量子数和电子云的基本概念，认识原子轨道。能够应用原子核外电子排布的规则，识别和判断原子的结构特征，写出常见元素的原子核外电子排布方式，判断分析有关元素周期性的变化规律。能够应用化学键类型、杂化轨道理论、电子对互斥理论等，解释物质性质和分子构型。通过了解原子结构理论的发展史，培养学生对物质世界的辩证唯物主义观点，使学生了解化学学科在国家现代化建设中的作用。掌握物质结构的基础理论，建立现代原子、分子、化学键、轨道等基本概念，能阐明物质组成的基本类型。从微观世界里原子结构、分子结构，到宏观世界中的元素、化合物的性质及变化规律，引导学生透过现象看本质，实现由学习知识、技能到进行科学研究的初步转变，将化学知识和技能应用于化学反应及材料科学现象的解释，提高学生的专业自信和社会责任感。5.支撑课程目标本单元支撑课程目标1、2、3。第四单元元素化学（学时数：6学时）1.课程主要内容（1）熟悉元素分区和特点。（2）s区、p区、d区、ds区元素的基本性质及其与电子层结构的关系。（3）s区、p区、d区、ds区重要化合物的性质、反应、制备及其用途。2.重点和难点重点：s区、p区、d区、ds区元素重要化合物的性质、化学反应及具体应用。难点：s区、p区、d区、ds区元素重要化合物的化学反应及用途。3.教学方法（1）借助学习通，发布预习任务，学生对课堂内容进行目标导读，带着学习任务进入课堂。（2）通过多媒体课件（包括动画、视频）和传统教学法相结合，阐明元素的分布及分类，阐明s区、p区、d区、ds区元素的基本性质及其与电子层结构的关系，丰富学生元素的知识结构。（3）借助学习通，在课堂上进行随堂测验（以选择、判断、填空形式快速完成），促进对所学基础知识的消化和巩固，并将学习效果现场反馈给学生。（4）通过案例教学法，讲解s区、p区、d区、ds区相关重要化合物的性质及其用途，促进学生对知识的理解整合。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，理解s区、p区、d区、ds区元素的基本性质与其电子层结构关系，认识重要化合物的性质、主要化学反应及其用途，能够判断元素与化合物的性质及其变化规律。掌握s区、p区、d区、ds区元素及其化合物的基础知识和理论。在传授课程知识的基础上，引导学生将所学到的知识和技能转化为内在德行和素养，将学生个人发展与社会发展、国家发展结合起来，引导学生明白专业技能是实现个人理想的前提条件。5.支撑课程目标本单元支撑课程目标1、2、3。第五单元化学与材料科学（学时数：2学时）课程主要内容（1）金属的化学性质、合金材料的性质（2）一些非金属单质及一些常见的无机非金属材料及其特性（3）高分子材料的结构和性能。2.重点和难点金属的化学性质、合金材料的性质。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明本课程的主要研究内容。结合化学反应案例，讲述化学研究对象和化学研究的主要内容，学习先辈们的科学探索精神，从而增强了民族自豪感和勇于担当、振兴祖国的责任感。（2）通过小组合作学习，查阅化学作为基础学科在材料、能源、环保、生命等科学领域的应用，查找相关文献及案例，培养学生的自学能力和合作能力。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，学生应掌握金属的化学性质、合金材料的性质。了解一些非金属单质及一些常见的无机非金属材料及其特性。了解高分子材料的结构和性能。通过学习金属的化学性质、合金材料的性质。了解一些非金属单质及一些常见的无机非金属材料及其特性。了解高分子材料的结构和性能。熟悉化学学科在国家现代化建设中的作用。掌握了物质结构的基础理论、元素及其化合物的基本知识，并能够运用有关理论和方法定性研究物质的性质和变化规律。5.支撑课程目标本单元支撑课程目标1、2。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元绪论讲授法、案例教学课程目标121:1.1第二单元化学反应原理讲授法、案例教学、小组讨论课程目标1、2、3161:1.1第三单元物质结构基础讲授法、案例教学、小组讨论课程目标1、2、361:1.1第四单元元素化学讲授法、案例教学、小组讨论、课程目标1、2、361:1.1第五单元化学与材料化学讲授法、案例教学课程目标1、221:1.1合计3235五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩40%作业（百分制）40本门课程五次作业，考核内容：计算反应热、反应方向的判断、酸碱平衡计算、难溶电解质溶解平衡计算、电极电势计算、常见元素的原子核外电子排布方式、s区、p区、d区、ds区元素的基本性质等内容，作业评分的具体标准（作业正确率等）目标分值=0.4*作业平均成绩20%出勤（百分制）20缺勤一次扣5分，事假病假扣2分，无故缺勤8次以上出勤记0分。目标分值=0.2*出勤成绩20%课堂表现（百分制）20考核内容：课堂上是否与教师互动，是否主动回答问题以及问题回答的正确性目标分值=0.2*课堂表现20%学习通讨论、练习、互动分值（百分制）20考核内容：学习通中互动情况包括讨论、练习题得分情况。目标分值=0.2*学习通互动分值（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元绪论1-1化学发展简史及在生活生产中的作用。作业、课堂表现及