教學(xué)大綱_冶金物理化學(xué)

1、冶金物理化學(xué)教學(xué)大綱一、課程概要 課程編號(hào)：020401 開課院系：冶金與生態(tài)工程學(xué)院 課程類別：必修課 適用專業(yè)：冶金工程 課內(nèi)總學(xué)時(shí)：88（課內(nèi)64，實(shí)驗(yàn)24） 課程基礎(chǔ)：物理化學(xué)，冶金傳輸原理 根據(jù)我校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，建設(shè)特色突出、國(guó)內(nèi)一流、國(guó)際知名的研究型大學(xué)，對(duì)國(guó)家與地方經(jīng)濟(jì)，特別是鋼鐵行業(yè)，培育創(chuàng)新、進(jìn)取、團(tuán)結(jié)、實(shí)踐能力強(qiáng)的一代新人。本課程采用多種教學(xué)手段和方法，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)于來自全國(guó)各地的優(yōu)質(zhì)學(xué)生來源，培養(yǎng)學(xué)生掌握運(yùn)用冶金物化基本理論去解決實(shí)際問題的方法和能力，了解該學(xué)科的思維方法，培養(yǎng)冶金工程專業(yè)的本科生對(duì)新工藝、新流程設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐探索能力、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。 本課

2、程的目標(biāo)是通過學(xué)習(xí)冶金物理化學(xué)的基本理論，為后續(xù)的其他專業(yè)課程學(xué)習(xí)打好扎實(shí)的理論基礎(chǔ)；培養(yǎng)運(yùn)用冶金的基礎(chǔ)理論分析和解決實(shí)際問題的能力。 為了達(dá)到本課程的預(yù)期目的，在課程內(nèi)容的設(shè)置上，注意傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容的結(jié)合；課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的呼應(yīng)，主講老師的科研成果對(duì)教學(xué)的促進(jìn)，將本課程辦成具有研究性和前沿性的時(shí)代特征的國(guó)際一流新的教學(xué)平臺(tái)。二、教學(xué)目的 1本課程是冶金工程專業(yè)本課生必修課程，是一門重點(diǎn)介紹冶金物理化學(xué)基本概念、基本原理以及在冶金過程中應(yīng)用的專業(yè)基礎(chǔ)課。 2通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握冶金熱力學(xué)、冶金動(dòng)力學(xué)的基本原理。學(xué)會(huì)運(yùn)用這些原理分析和解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的新問題；不斷地改造舊工藝，創(chuàng)造新

3、工藝，降低生產(chǎn)消耗，提高生產(chǎn)率；不斷地向相關(guān)學(xué)科滲透，擴(kuò)大冶金物理化學(xué)的研究領(lǐng)域。 3. 通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握冶金物理化學(xué)基本的實(shí)驗(yàn)技能，對(duì)冶金中的問題，利用冶金物理化學(xué)基礎(chǔ)和其他專業(yè)知識(shí)綜合的研究方法。三、基本要求1課程重點(diǎn) 熱力學(xué)基本定理在冶金中應(yīng)用及標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能的計(jì)算方法；Elingham圖的應(yīng)用；溶液（包括鐵液與渣液的活度與活度系數(shù)、Wagner模型、分子理論與離子理論模型、標(biāo)準(zhǔn)溶解自由能等）；擴(kuò)散與傳質(zhì)的基本理論；三個(gè)典型的冶金動(dòng)力學(xué)模型（氣固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、氣液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、液液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)）。2課程難點(diǎn) 活度的概念及活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇；不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)活度及活度系數(shù)之間關(guān)系；相

4、圖的基本規(guī)則（鄰接、相界限構(gòu)筑、二次體系副分、切線、阿爾克馬德、零變點(diǎn)）。含有一個(gè)不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖的冷卻過程分析；氣泡在均相與非均相形核、氣泡長(zhǎng)大與上升過程動(dòng)力學(xué)機(jī)理；液液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的雙膜理論的應(yīng)用；不同控速條件的氣固反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的未反應(yīng)核模型。3. 解決辦法 1）充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)教師資源，讓國(guó)內(nèi)外著名學(xué)者周國(guó)治院士給全體學(xué)生開第一課緒論，除全面介紹冶金物理化學(xué)的發(fā)展及如何在冶金中的應(yīng)用外，重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生如何學(xué)習(xí)冶金物理化學(xué)，學(xué)會(huì)解決冶金物理化學(xué)中難點(diǎn)問題的方法。2）教師通過舉例、通俗化、強(qiáng)調(diào)、比較等手段使學(xué)生真正掌握教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師在講解重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容的過程中，要放慢速度，舉一反

5、三。3）每章教學(xué)內(nèi)容完成之后，助課老師對(duì)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，講解習(xí)題中的問題，針對(duì)不同章節(jié)的內(nèi)容，講有代表性的例題。在這些過程中，也把重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容再一次滲透進(jìn)去，又一次達(dá)到了舉一反三的作用；4）針對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，每次課后留一至兩道思考題，用“探究性”的學(xué)習(xí)方式，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，給學(xué)生指定不同的參考書中的相關(guān)內(nèi)容，要求學(xué)生課外閱讀，學(xué)生嘗試自己解決這些知識(shí)點(diǎn)。如對(duì)于“活度的概念及活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇”問題，要求學(xué)生閱讀魏壽昆院士編著的“冶金過程熱力學(xué)”的有關(guān)章節(jié)，對(duì)于“液液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的雙膜理論的應(yīng)用”，要求學(xué)生閱讀韓其勇教授編寫的“冶金過程動(dòng)力學(xué)”的相關(guān)章節(jié)等。針對(duì)這些問題，也作為作業(yè)，要求

6、學(xué)生寫出評(píng)論。 通過教學(xué)中采取了以上方法，對(duì)解決教學(xué)過程中出現(xiàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，收到了很好的效果。4能力培養(yǎng)要求 重點(diǎn)要求學(xué)生牢固地掌握冶金物理化學(xué)的基本概念和基本原理，獨(dú)立完成大量習(xí)題，能夠正確熟練地計(jì)算冶金體系中化學(xué)反應(yīng)的吉布斯白由能變化，判斷化學(xué)反應(yīng)的方向和限度，分析化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理，獨(dú)立完成要求的四個(gè)實(shí)驗(yàn)。以課堂講授為主，輔以習(xí)題課、課堂討論及答疑，提高作業(yè)數(shù)量及批改質(zhì)量，對(duì)重點(diǎn)學(xué)生加強(qiáng)答疑，在條件成熟時(shí)實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)。四、教學(xué)內(nèi)容模塊一 理論課教學(xué) （64學(xué)時(shí)）緒論（2學(xué)時(shí)） 現(xiàn)代冶金過程與冶金物理化學(xué)； 冶金熱力學(xué)與冶金動(dòng)力學(xué)的最新發(fā)展； 如何學(xué)習(xí)冶金物理化學(xué)？（一）冶金熱力學(xué)部分（

7、32學(xué)時(shí)）1 熱力學(xué)基本定理及在冶金中的應(yīng)用（4學(xué)時(shí)）1.1 幾個(gè)基本公式 1）體系中組元i的自由能的描述；理想氣體體系中組元i的自由能；液相體系中組元i的自由能；固相體系中組元i的自由能。 2）等溫方程式的導(dǎo)出 由單個(gè)組元I的自由能推導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)的自由能變化；討論自由能變化的三種形式；重點(diǎn)討論的形式，得出；自由能變化與標(biāo)準(zhǔn)自由能便哈的關(guān)系與聯(lián)系，二者在熱力學(xué)中分別承擔(dān)的角色。 3）等壓方程式與二項(xiàng)式 微分式；由微分式導(dǎo)出積分式；討論其意義。第1、2學(xué)時(shí) 作業(yè)1-1 ，1-51.2 冶金熱力學(xué)中標(biāo)準(zhǔn)自由能的計(jì)算 1）用積分法計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化；（注：講不定積分法，學(xué)生閱讀定積分法）；例

8、題：教科書 p22 例1-6 2）由積分法得到的化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能求化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自由能與溫度的二項(xiàng)式； 3）由標(biāo)準(zhǔn)生成自由能和標(biāo)準(zhǔn)溶解自由能求化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能（二項(xiàng)式）； 4）由電化學(xué)反應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)求化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化； 5）由自由能函數(shù)求化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化 。第3、4學(xué)時(shí) 作業(yè)1-6 1-7 1-82熱力學(xué)參數(shù)狀態(tài)圖（10學(xué)時(shí)）2.1 Ellingham圖 思路： 氧勢(shì)圖的形成原理 -氧勢(shì)圖的熱力學(xué)特征 -氧勢(shì)圖的應(yīng)用具體內(nèi)容 1）氧勢(shì)圖的形成原理； 2）氧勢(shì)圖的熱力學(xué)特征；（特殊的線；直線斜率；直線位置） 3）氧勢(shì)圖的應(yīng)用第5、6學(xué)時(shí) 作業(yè)1-4，1-9，1-10，1-11

9、，1-12 課外閱讀：氧氣標(biāo)尺；Jeffes圖；溶解在鐵溶液中的元素與氧氣反應(yīng)的氧勢(shì)圖2.2相圖分析方法及基本規(guī)則 具體內(nèi)容 1）相圖基本定律：相律、連續(xù)原理、相應(yīng)原理 2）三元系相圖的構(gòu)成：構(gòu)成原理、濃度三角形 3）三元系濃度三角形性質(zhì)：杠桿規(guī)則與重心規(guī)則第7、8學(xué)時(shí) 作業(yè)： 3-1 4）三元系濃度三角形性質(zhì)：垂線、平行線、等含線、定比例、直線 5）簡(jiǎn)單共晶型三元系：圖的構(gòu)成、平面投影圖、結(jié)晶過程（冷卻組織及量-杠桿原理應(yīng)用）、等溫線與截面。第9、10學(xué)時(shí) 作業(yè)： 3-2 課外閱讀：相圖的基本規(guī)則 6）具有一個(gè)穩(wěn)定二元化合物的三元系 7）具有一個(gè)不穩(wěn)定二元系的三元系：圖的特點(diǎn)、分析相圖中一個(gè)

10、特殊的點(diǎn)M1的冷卻過程第11、12學(xué)時(shí) 作業(yè)：分析M2、M3點(diǎn)的冷卻過程2.3相圖的應(yīng)用 1）高爐渣系CaO-SiO2-Al2O3 分析 2）轉(zhuǎn)爐渣系CaO-SiO2-FeO2 分析第13、14學(xué)時(shí) 作業(yè)3-43冶金溶液（10學(xué)時(shí)）3.1 鐵溶液3.1.1兩個(gè)基本定律 具體內(nèi)容 拉烏爾定律；亨利定律；兩個(gè)定律的聯(lián)系及區(qū)別分析。3.1.2不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)活度及活度系數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換 具體內(nèi)容 三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度的定義；三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度之間的關(guān)系（3個(gè)關(guān)系式）；三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度系數(shù)之間的關(guān)系（11個(gè)關(guān)系式）第15、16學(xué)時(shí) 作業(yè)2-1 2-2 ；思考 2-1 2-2 2-53.1.3標(biāo)準(zhǔn)溶解自

11、由能 具體內(nèi)容 溶解前為純物質(zhì)M，溶解在溶液中分別為三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶解自由能；例題 2-23.1.4多元系鐵溶液?活度相互作用系數(shù)具體內(nèi)容 瓦格納模型（一價(jià)、二階作用系數(shù)）;相互作用系數(shù)的關(guān)系（）； 例題2-3，2-4 第17、18學(xué)時(shí) 作業(yè)2-4 2-5 2-7 2-9； 思考2-63.2 二元正規(guī)溶液 具體內(nèi)容 混合自由能與過剩自由能；正規(guī)溶液的定義；正規(guī)溶液的混合函數(shù)與過剩函數(shù)； 正規(guī)溶液的性質(zhì) 例題2-6第19、20學(xué)時(shí) 作業(yè)2-11 2-12； 思考2-83.3 冶金爐渣 3.3.1爐渣的性質(zhì) 堿度（堿度，光學(xué)堿度，過剩堿）；氧化還原性 3.3.2分子理論 理論模型;例題 2-

12、8 第21、22學(xué)時(shí) 作業(yè)2-13 2-14 2-153.3.3捷姆金完全離子理論 理論模型;例題2-93.3.4爐渣的硫容量 硫化物容量;硫酸鹽容量;硫容量與堿度第23、24學(xué)時(shí) 作業(yè)2-16 2-17 2-19 閱讀 磷酸鹽容量4冶金熱力學(xué)應(yīng)用（8 學(xué)時(shí)） 4.1 冶金反應(yīng)過程最高反應(yīng)溫度及煉鋼中元素發(fā)熱能力的計(jì)算1. 冶金反應(yīng)過程標(biāo)準(zhǔn)焓的計(jì)算 2. 最高反應(yīng)溫度的計(jì)算3. 煉鋼中元素發(fā)熱能力的計(jì)算第25、26學(xué)時(shí)4.2固體氧化物直接還原 直接還原熱力學(xué)分析；直接還原機(jī)理；直接還原COT平衡圖。第27、28學(xué)時(shí) 閱讀：固體氧化物的間接還原4.3選擇性還原-從紅土礦中提取鈷和鎳 選擇性還原過

13、程熱力學(xué)；分析討論。4.4 選擇性氧化-奧氏體不銹鋼的去碳保鉻 1）鉻的氧化物；含鉻鐵水的吹煉；第29、30學(xué)時(shí) 閱讀： 爐渣脫硫、脫磷的熱力學(xué)分析（ P127-134） 2）奧氏體不銹鋼冶煉發(fā)展的三個(gè)階段；奧氏體不銹鋼的去碳保鉻；理論計(jì)算；分析討論。第31、32學(xué)時(shí) 作業(yè)4-3 4-4 4-5 閱讀：霧化提礬（P122-123）（二）冶金動(dòng)力學(xué)部分(30學(xué)時(shí)）5冶金反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（8學(xué)時(shí)）5.1 化學(xué)反應(yīng)速率及反應(yīng)級(jí)數(shù)1. 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度； 2. 化學(xué)反應(yīng)速率； 3. 化學(xué)反應(yīng)速率方程（n級(jí)不可逆反應(yīng)）； 4. 1級(jí)可逆反應(yīng)方程。 5.2 反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系 1. 阿累尼烏斯公式與活化能；

14、2. 活化能與熱力學(xué)函數(shù)關(guān)系式。 第1、2學(xué)時(shí) 作業(yè)5-1，5-2；思考題：5-1，5-2 閱讀：串連反應(yīng)5.3 擴(kuò)散與傳質(zhì) 費(fèi)克第一定律；費(fèi)克第二定律；費(fèi)克二定律的特解（擴(kuò)散偶；幾何面源）第3、4學(xué)時(shí) 閱讀：有效碰撞理論及過渡態(tài)理論5.4 相際傳質(zhì) 邊界層的概念；邊界層理論；傳質(zhì)系數(shù)第5、6學(xué)時(shí) 作業(yè)6-15.5 多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基本模型 雙膜理論；溶質(zhì)滲透理論；表面更新理論；舉例66第7、8學(xué)時(shí) 作業(yè)6-3，6-7；思考題：6-56多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（22學(xué)時(shí)）6.1 氣一固反應(yīng)（8學(xué)時(shí)）6.1.1氣-固反應(yīng)特點(diǎn)與反應(yīng)機(jī)理 氣固反應(yīng)特點(diǎn)及處理方法；6.1.2未反應(yīng)核模型 1)外擴(kuò)散為限制環(huán)節(jié)時(shí)反

15、應(yīng)模型第9、10學(xué)時(shí) 2）內(nèi)擴(kuò)散為限制環(huán)節(jié)時(shí)反應(yīng)模型 3）界面化學(xué)反應(yīng)為限制環(huán)節(jié)時(shí)反應(yīng)模型第11、12學(xué)時(shí) 4）內(nèi)擴(kuò)散和界面化學(xué)反應(yīng)混合控速時(shí)反應(yīng)模型 5）一般情況第13、14學(xué)時(shí) 作業(yè)7-1，7-2；思考題7-16.1.3未反應(yīng)核模型應(yīng)用 未反應(yīng)核模型特殊條件下：外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散或界面化學(xué)反應(yīng)控速應(yīng)用及動(dòng)力學(xué)參數(shù)獲取，舉例第15、16學(xué)時(shí) 作業(yè)7-3，7-4 ；思考題：7-2，7-36.2 氣一液反應(yīng)（8學(xué)時(shí)）6.2.1氣泡形成機(jī)理與動(dòng)力學(xué)過程6.2.2均相中氣泡的生成機(jī)理 均相中氣泡的生成機(jī)理；例：碳-氧反應(yīng)；非均相氣泡生成機(jī)理；活性氣隙的最大半徑；氣泡長(zhǎng)大與上升動(dòng)力學(xué)機(jī)理。第17、18學(xué)時(shí)

16、 作業(yè)7-56.2.3氣泡在液相中的行為1. 氣泡在液相中的運(yùn)動(dòng)； 2. 氣泡在上浮過程中長(zhǎng)大。 6.2.2鋼液中碳-氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 1）碳氧反應(yīng)機(jī)理 2）碳氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型第19、20學(xué)時(shí) 作業(yè)7-6 3）碳氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型舉例6.2.4氣泡冶金過程動(dòng)力學(xué) 1)吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應(yīng)機(jī)理 2)吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應(yīng)模型（1）第21、22學(xué)時(shí)作業(yè)7-7； 思考題7-4 3)吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應(yīng)模型（2） 4)吹氬脫氫過程動(dòng)力學(xué)第23、24學(xué)時(shí) 作業(yè)7-8 ；思考題7-56.3 液一液反應(yīng)（4學(xué)時(shí)）6.3.1液-液相反應(yīng)特點(diǎn)與動(dòng)力學(xué)方程1. 液-液反應(yīng)特點(diǎn) 2. 液-液反應(yīng)動(dòng)力

17、學(xué)機(jī)理 3. 液-液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程 第25、26學(xué)時(shí) 作業(yè)7-96.3.2液-液反應(yīng)應(yīng)用實(shí)例例：錳氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第27、28學(xué)時(shí) 作業(yè)7-10 ；思考題7-6，7-76.4 液固反應(yīng)（2學(xué)時(shí)） 固-液相反應(yīng)特點(diǎn)；固-液相反應(yīng)機(jī)理；實(shí)例介紹：爐渣-耐火材料反應(yīng)實(shí)例第29、30學(xué)時(shí) 作業(yè)7-11； 思考題：7-8模塊二 冶金物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)（24學(xué)時(shí))（一）課程設(shè)計(jì)的思想、效果以及課程目標(biāo) 基于冶金物理化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，即培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，綜合素質(zhì)高，實(shí)踐能力強(qiáng)，具有創(chuàng)新精神，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的高水平研究型創(chuàng)新人才，不僅需要傳授給學(xué)生冶金物理化學(xué)的理論知識(shí)，更要培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和科

18、技創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為冶金物理化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際、動(dòng)手能力、創(chuàng)造力、想象和思維能力的有效手段，對(duì)于工程技術(shù)與研究型人才的培養(yǎng)尤為重要。根據(jù)冶金物理化學(xué)教學(xué)大綱，按照學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，密切結(jié)合冶金物理化學(xué)的特點(diǎn)，切實(shí)把握理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和科技創(chuàng)新環(huán)節(jié)，注重相互之間的聯(lián)系與結(jié)合，科學(xué)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。課程的設(shè)計(jì)思想 (1)注重實(shí)踐，倡導(dǎo)創(chuàng)新，將學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)放在首位； 在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，我們將傳統(tǒng)的印證性實(shí)驗(yàn)改為探索性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，用以培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力及創(chuàng)新能力。教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)體現(xiàn)在本科生綜合能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)與提高方

19、面。既要符合培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)創(chuàng)新型人才、工程型人才的需要，同時(shí)又要注重層次化，即基礎(chǔ)層次、綜合層次、創(chuàng)新層次。在基礎(chǔ)層次培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)綜合層次和創(chuàng)新層次的能力培養(yǎng)的教學(xué)體系。將科研成果、科研思路、新型實(shí)驗(yàn)裝備和新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法引入到課程教學(xué)內(nèi)容中，拓寬課程內(nèi)容和方法，讓學(xué)生更多地了解冶金學(xué)科的發(fā)展，增強(qiáng)科技創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際、科研創(chuàng)新能力。將實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新教育結(jié)合，把實(shí)踐教學(xué)作為創(chuàng)新精神與工程能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目的。 (2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂教學(xué)緊密結(jié)合、互相補(bǔ)充、相互加強(qiáng)。 由于課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度一致，使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與課堂教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)相互

20、呼應(yīng)。學(xué)生帶著問題做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中去尋找這些問題的答案，有利于鞏固學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握，達(dá)到了強(qiáng)化課堂教學(xué)效果的目的。實(shí)驗(yàn)課程效果 多年來，學(xué)院“211” 工程建設(shè)實(shí)驗(yàn)室投入資金2000萬(wàn)元，建成了符合當(dāng)前世界冶金科技發(fā)展趨勢(shì)的“現(xiàn)代冶金技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”、“高溫物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”兩個(gè)特色、優(yōu)勢(shì)明顯的高水平實(shí)驗(yàn)室，形成了從事冶金技術(shù)和現(xiàn)代冶金學(xué)科領(lǐng)域基礎(chǔ)研究、進(jìn)行冶金工藝改造和研究開發(fā)冶金新工藝等方面科學(xué)研究和教學(xué)基地。為冶金學(xué)科的全面發(fā)展并在整體上接近國(guó)際同類學(xué)科先進(jìn)水平奠定了很好的基礎(chǔ)。目前已建立了軟、硬件條件良好的完善實(shí)踐教學(xué)體系。另外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與課堂講授內(nèi)容相互配合，極大地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)相關(guān)

21、理論知識(shí)的掌握，使理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)結(jié)合的更加緊密，相輔相成，大大促進(jìn)了學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提高了課程的教學(xué)效果。課程目標(biāo) 通過冶金物理化學(xué)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的學(xué)習(xí)與鍛煉，為后續(xù)的其他專業(yè)課程學(xué)習(xí)打好扎實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)；提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力與理論聯(lián)系實(shí)際的能力，分析解決問題的能力和創(chuàng)新能力，達(dá)到培養(yǎng)高水平研究型人才、工程型人才的目標(biāo)。（二）課程內(nèi)容冶金物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)共計(jì)24學(xué)時(shí)，由三個(gè)“子模塊”組成: 子模塊一：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成四個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)，共計(jì)16學(xué)時(shí)。這部分進(jìn)行的教學(xué)改革是：為了充分發(fā)揮部分同學(xué)的潛能，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)后均有相應(yīng)的拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練內(nèi)容，以供優(yōu)秀的學(xué)生在業(yè)余時(shí)間選

22、擇練習(xí)。 子模塊二：利用網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際優(yōu)秀物理化學(xué)軟件FactSage，設(shè)計(jì)了四個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)，共計(jì)8學(xué)時(shí)。 子模塊三：進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際、科研創(chuàng)新能力，將科研成果、科研思路、新型實(shí)驗(yàn)裝備和新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法引入到課程教學(xué)內(nèi)容中，拓寬課程內(nèi)容和方法，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目的，設(shè)計(jì)了四個(gè)選作實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)，共計(jì)16學(xué)時(shí)。子模塊一內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一、銅液定氧實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】綜合性實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：4 通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠理解固體電解質(zhì)定氧電池的工作原理，掌握運(yùn)用冶金熱力學(xué)分析計(jì)算結(jié)果和銅液定氧的方法，定氧數(shù)據(jù)的處理計(jì)算；了解定氧探頭的制作；了解高溫爐的結(jié)構(gòu)、電熱體、加熱原理

23、；了解并掌握熱電偶的測(cè)溫原理、測(cè)溫方法、高溫爐恒溫帶的測(cè)量；了解氣體凈化方法和原理、高溫爐內(nèi)氣氛控制的方法。提高學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練：（1）自己設(shè)計(jì)一個(gè)電爐； 已知：爐管尺寸50*60*600mm,電源電壓220v 加熱帶長(zhǎng)度400mm，氧化性氣氛工作，爐體中等保溫，要求爐膛溫度1000.計(jì)算電熱絲的直徑與長(zhǎng)度，匝數(shù)及匝間距。（2）自己制作一個(gè)單鉑銠熱電偶；（3）氬氣脫水、脫氧、脫除CO2的具體實(shí)驗(yàn)步驟；（4）簡(jiǎn)述定氧電池的制作步驟；（5）鐵液定氧實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)二、利用差熱分析技術(shù)研究AlN材料的氧化行為【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】設(shè)

24、計(jì)性實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：4 通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠理解熱分析技術(shù)相應(yīng)的工作原理，掌握運(yùn)用熱分析數(shù)據(jù)研究AlN材料的氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程的方法，相關(guān)數(shù)據(jù)的處理計(jì)算；了解TG、DTA及TG-DTA（DSC）聯(lián)用熱分析儀的操作技術(shù)；掌握試樣化學(xué)反應(yīng)過程中質(zhì)量變化的測(cè)量方法。提高學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練： （1）用TG-DTA(DSC)法測(cè)量含水鐵礦石或紅土鎳礦在加熱過程中質(zhì)量變化及熱分解溫度； （2）通過分析軟件，計(jì)算反應(yīng)的幾個(gè)階段的失重量，幾個(gè)階段的起始反應(yīng)溫度，幾個(gè)階段的熱效應(yīng)的變化，并輸出測(cè)量數(shù)據(jù)； （3）根據(jù)數(shù)據(jù)處理計(jì)算結(jié)果，

25、判斷幾個(gè)特殊階段的化學(xué)反應(yīng)方程式。實(shí)驗(yàn)三、鐵礦石900間接還原性能檢測(cè)【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】綜合性實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：4 通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠理解、鞏固所學(xué)冶金物理化學(xué)過程熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，并運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識(shí)，對(duì)影響鐵礦石還原動(dòng)力學(xué)性能的相關(guān)因素進(jìn)行分析討論，提高理論聯(lián)系實(shí)際的水平；了解并掌握鐵礦石還原動(dòng)力學(xué)性能測(cè)定方法；了解所用設(shè)備的工作原理及基本操作方法。通過實(shí)驗(yàn)，使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練： （1）球團(tuán)礦900還原膨脹性能檢測(cè)； （2）塊礦的爆裂性能。實(shí)驗(yàn)四、含鈦高爐渣中鈦的結(jié)晶富集【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】綜合

26、性實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：4 通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠理解、運(yùn)用所學(xué)冶金物理化學(xué)熱力學(xué)相圖、動(dòng)力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)影響鈦富集相物相的組成、晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌等相關(guān)因素進(jìn)行分析討論，找出優(yōu)化的選擇結(jié)晶條件；了解并初步掌握X射線衍射儀的工作原理和正確操作方法，初步掌握X射線衍射進(jìn)行物相鑒定的方法；了解掃描電子顯微鏡與能譜儀的結(jié)構(gòu)與工作原理，初步掌握掃描電子顯微鏡與能譜儀進(jìn)行物相的微觀形貌和化學(xué)組成的鑒定方法；通過實(shí)驗(yàn)，使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練：（1）鋼中非金屬夾雜物的金相鑒定；（2）爐渣和燒結(jié)礦的礦相分析；（3）利

27、用掃描電鏡和能譜儀對(duì)鋼中夾雜物微觀形貌和組成進(jìn)行分析及測(cè)定。子模塊二內(nèi)容實(shí)驗(yàn)五、硅熱還原法煉鎂的熱力學(xué)分析【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：2 通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)化學(xué)反應(yīng)等溫方程式的計(jì)算方法及應(yīng)用，能分析溫度、活度、分壓等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響；理解硅熱還原法煉鎂的熱力學(xué)原理。掌握FactSage軟件的Reaction模塊的主要用法。實(shí)驗(yàn)六、鐵水脫硫的熱力學(xué)模擬【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：2 實(shí)際冶金過程多為金屬熔體、爐渣、煙氣等多元多相組成的復(fù)雜體系，計(jì)算其平衡組成目前唯一可行的方法是采用如FactSage這樣的熱化學(xué)計(jì)算專業(yè)軟件；同時(shí)，對(duì)于爐渣、熔锍

28、等多元熔體由于多偏離理想溶液且組元眾多，其過剩熱力性質(zhì)多采用溶液模型來描述。目前，同時(shí)集成熱化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)并具有多種計(jì)算功能的熱力學(xué)軟件已經(jīng)成為冶金工作者進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算及過程模擬的主流工具。 通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能理解多元多相反應(yīng)的計(jì)算原理及用途，掌握運(yùn)用冶金熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果分析和調(diào)控脫硫反應(yīng)的能力；了解FactSage軟件的爐渣、鐵水熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，掌握FactSage軟件的Equilib模塊的主要用法以及結(jié)算結(jié)果的分析。實(shí)驗(yàn)七、爐渣相圖的綜合應(yīng)用【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：2 通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟練掌握二元系、三元系相圖（等溫截面、液相投影面、等組成的等溫截面）的解讀；以煉銅和煉鋼過程的主要渣