《材料科學與工程基礎1》課程教學大綱一、基本信息中文名稱：材料科學與工程基礎（1）英文名稱：FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering（1）課程代碼：19043201課程性質：專業基礎課學分：2總學時：32（其中理論：32實驗：0上機：0實踐：0）適用學院及專業：材料科學與工程學院高分子材料與工程專業先修課程：高等數學A、大學物理C、物理化學B、有機化學B開課單位：材料科學與工程學院材料化學系二、課程地位與作用本課程是高分子材料與工程專業重要的專業基礎課之一，也是學生學習后繼專業課程的基礎。本課程系統介紹化工產品生產中的動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞和化學反應，即“三傳一反”過程。對“三傳一反”過程中流體輸送、過濾、沉降、固體流態化等過程遵循的流體動力學基本規律，加熱、冷卻、蒸發、冷凝等過程遵循的熱量傳遞基本規律，以及蒸餾、吸收、萃取、干燥等遵循的質量傳遞基本規律進行講授。本課程由理論講解和學生實踐兩部分組成，理論教學階段不斷滲透實踐思想，實踐教學階段通過將理論知識與化學工業生產領域設計計算相結合，回答學生“課程有什么用？”的疑問。通過與高分子材料化工合成相關知識結合，為學生滲透高分子材料學科工程實踐的思想，培養學生將化工生產中的基本原理應用于高分子材料化工合成領域的能力，結合我國在化工領域取得的成就及化工先驅者事跡介紹，激發學生的愛國熱情、民族自豪感，進一步堅定“四個自信”，培養學生的工程思維意識、工程創新意識和工匠精神，為高分子材料與工程領域應用型人才培養奠定基礎。三、課程教學目標本課程支撐畢業要求指標點1.3、1.4、2.1、3.1。本課程緊密圍繞“立德樹人”的根本任務，幫助學生樹立正確熱人生觀、世界觀和價值觀，激發學生的愛國熱情、民族自豪感，進一步堅定“四個自信”，培養學生的工程思維意識、工程創新意識和工匠精神。通過本課程的學習使學生了解典型化工設備的構造、性能和操作原理，以及設備選型及校核的基本知識；理解“三傳一反”過程中的基本計算公式的物理意義、應用方法和適用范圍；掌握化工生產中主要單元操作過程及設備的基本計算方法，查閱和使用常用工程計算圖表、手冊、資料的基本方法。具備利用現代化設計軟件開展化工單元的設計與模擬，選擇適宜操作條件、探索強化過程途徑和提高設備效能的初步能力，以及運用工程技術觀點分析和解決化工單元操作一般問題的能力。為日后從事材料研究與開發、化工工程師深造奠定基礎。通過本課程的學習，學生應具備以下能力：目標1：掌握材料化工基礎專業知識，并能將其應用于分析、設計和解決一般化工設計工程問題。（支撐畢業要求指標點1.3、1.4）目標2：能夠運用材料化工基礎基本原理、文獻、標準規范等對化工工藝流程等復雜工程問題進行分析和評價，得到有效的結論。（支撐畢業要求指標點2.1）目標3：掌握化工工程設計基礎知識，能夠對高分子材料的合成的化工工藝等環節提出合理的設計方案。（支撐畢業要求指標點3.1）課程教學目標與畢業要求的關系矩陣教學目標畢業要求指標點教學方式考核方式目標11.3掌握高分子材料與工程專業知識，并能將其應用于解決復雜工程問題。樹立正確熱人生觀、世界觀和價值觀課堂講授、典型案例、先進事跡、課程作業課程期末考試，課程作業1.4掌握工程基礎知識，并能針對高分子材料相關工程問題進行分析與設計。樹立正確熱人生觀、世界觀和價值觀課堂講授、典型案例、先進事跡、課程作業課程期末考試，課程作業目標22.1能夠運用基本原理、文獻、標準規范等對高分子材料的工藝流程、結構設計及材料開發等復雜工程問題進行分析和評價，得到有效的結論。課堂講授、典型案例、成就、先進事跡、課后討論、上網查閱相關資料課程期末考試，課程作業目標33.1掌握工程設計基礎知識，能夠對高分子材料的合成、加工及復合等環節提出合理的設計方案。工程思維意識、工程創新意識和工匠精神。課堂講授、成就、課后討論和課程作業課程期末考試，課程作業四、主要教學內容第1章流體流動與輸送機械（10學時，支撐畢業要求指標點1.3、1.4、2.1、3.1）本章通過化工先驅發展民族工業的先進事跡，弘揚新時代愛國主義精神與實干精神為切入點，通過本章學習應掌握利用伯努利方程、流體靜力學方程和連續性方程解決簡單管路問題的方法；理解靜壓力特性、流體靜力學基本方程、流體的流量與流速、定態流動的質量衡算和機械能衡算的方法、流體在管路中的總阻力；了解流體的連續介質假定、壓縮性、質量力、壓力、剪切力與粘度等流體基本性質，離心泵、往復式泵等流體輸送機械類型。重點：流體靜力學、流體動力學、流體流動阻力的基本理論。難點：利用伯努利方程、流體靜力學方程和連續性方程解決簡單管路問題的方法。第2章傳熱（4學時，支撐畢業要求指標點1.3、1.4、2.1、3.1）本章通過我國航空航天事業的迅猛發展，弘揚擔當精神和夢想精神為切入點，通過本章學習應掌握利用傅里葉定律解決簡單的多層平壁熱傳導問題的方法；理解熱傳導機理、熱傳導速率的傅里葉定律、熱導率的定義，單層平壁、多層壁的定態熱傳導，對流傳熱過程、對流傳熱速率的牛頓冷卻定律、流體無相變時的對流傳熱系數經驗關聯式，輻射傳熱的基本概念、物體的輻射能力；了解傳熱在化工生產中的應用、加熱劑、冷卻劑、傳熱設備中冷、熱流體的接觸方式和熱量傳遞的三種方式。重點：熱傳導速率的傅里葉定律。難點：利用傅里葉定律解決簡單的多層平壁熱傳導問題的方法。第3章氣體吸收（8學時，支撐畢業要求指標點1.3、1.4、2.1、3.1）本章通過化工先驅發展民族工業的先進事跡，弘揚工匠精神與奉獻祖國精神為切入點，通過本章學習應掌握利用氣液平衡關系判斷吸收過程方向、吸收過程推動力和吸收過程極限的方法；理解氣體在液體中的溶解度、相平衡關系在吸收過程中的應用、單相內物質的分子擴散、雙膜理論；了解化工生產中的傳質過程、相組成表示方法、氣體吸收過程及應用、吸收劑、吸收操作的分類。重點：相組成表示方法、利用氣液平衡關系判斷吸收過程方向、吸收過程推動力和吸收過程極限的方法。難點：利用氣液平衡關系判斷吸收過程方向、吸收過程推動力和吸收過程極限的方法。第4章蒸餾（6學時，支撐畢業要求指標點1.3、1.4、2.1、3.1）本章通過范旭東等化工先驅的事跡，弘揚鍥而不舍精神與民族精神為切入點，通過本章學習應掌握全塔物料衡算方法；理解理想溶液的氣-液平衡、溫度組成圖、氣-液平衡圖、揮發度與相對揮發度、多次部分氣化部分冷凝、連續精餾裝置流程和塔板的作用；了解簡單蒸餾、平衡蒸餾、間歇精餾的基本概念。重點：理想溶液的氣-液平衡、溫度組成圖、氣-液平衡圖、多次部分氣化部分冷凝。難點：全塔物料衡算方法。第5章固體干燥（4學時，支撐畢業要求指標點1.3、1.4、2.1、3.1）本章通過侯德榜等化工先驅的事跡，弘揚艱苦奮斗精神與敢為人先精神為切入點，通過本章學習應掌握干燥過程中的物料與熱量衡算；理解濕空氣的性質、濕空氣的濕度圖及其應用、水分在氣-固兩相間的平衡；了解物料去濕與干燥的基本方法、對流干燥的特點、物料中水分含量的表示方法和干燥器的基本要求與分類。重點：物料中水分含量的表示方法、干燥過程中的物料與熱量衡算。難點：干燥過程中的物料與熱量衡算。五、教學方法課程采取理論教學、課堂討論與課后答疑等方法。六、課程考核和成績評定方式課程考核采用閉卷考試、平時考核相結合的方式，總評成績中閉卷考試成績占70%，平時成績占30%。七、教材及參考文獻1、教材：楊祖榮，《化工原理》（第三版），北京，化學工業出版社，20142、主要參考教材[1]夏清，賈紹義，《化工原理（上冊）》（第二版），天津，天津大學出版社，2