《材料工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

《材料工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：1011139002課程名稱（中/英文）：材料工程基礎(chǔ)/FundamentalsofMaterialsEngineer課程類別：專業(yè)必修課程學(xué)分：4.5總學(xué)時：72理論學(xué)時：60實驗/實踐學(xué)時：12適用專業(yè)：無機(jī)非金屬材料工程適用對象：本科先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程化學(xué)、物理化學(xué)等教學(xué)環(huán)境：線下或混合式教學(xué)開課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡介1.課程任務(wù)與目的《材料工程基礎(chǔ)》是無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課與主干課程之一。本課程主要圍繞無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)過程主要涉及到的工程問題，介紹與之相關(guān)的基礎(chǔ)理論與研究方法。本課程內(nèi)容降引入在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中節(jié)能降耗、綠水青山就是金山銀色的綠色工業(yè)思維，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保與節(jié)能意識，并介紹我國無機(jī)非金屬材料行業(yè)、企業(yè)取得的成就，增強(qiáng)學(xué)生愛國情況。2.對接培養(yǎng)的崗位能力通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)過程中涉及的流體力學(xué)、傳熱、干燥以及燃料燃燒等方面的熱工基本概念、基本理論、運算技能以及工程基礎(chǔ)知識，具備一定的工程研究能力。三、課程教學(xué)目標(biāo)本課程教學(xué)目標(biāo)對應(yīng)畢業(yè)要求1、2、3、12，具體指標(biāo)點內(nèi)容如下：教學(xué)目標(biāo)1：掌握流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理，并能用來分析無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.3。教學(xué)目標(biāo)2：掌握流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和方法，并能用來解決無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.4。教學(xué)目標(biāo)3：能運用材料工程基本原理和方法表達(dá)無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點2.1。教學(xué)目標(biāo)4：能運用材料工程基本原理和方法，分析無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)的影響因素和控制參數(shù)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點2.2。教學(xué)目標(biāo)5：能運用材料工程基本原理和方法，分析無機(jī)非金屬材料制備、加工與應(yīng)用流程的合理性以及存在的問題，并得出相關(guān)結(jié)論，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點2.3。教學(xué)目標(biāo)6：在進(jìn)行無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)初步設(shè)計時，能考慮使用流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和理論，科學(xué)合理的分析設(shè)計效果。支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點3.2。教學(xué)目標(biāo)7：在學(xué)習(xí)和工作中能應(yīng)用材料工程的基本原理和方法，發(fā)現(xiàn)與解決問題，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點12.2。四、教學(xué)課時安排（一）學(xué)時分配主題或知識點教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時學(xué)時完成課程教學(xué)目標(biāo)講課實驗實踐主題1流體力學(xué)基礎(chǔ)2218401、2、3、7主題2流體力學(xué)工程應(yīng)用6605、6、7主題3傳熱學(xué)原理161601、2、3、6、7主題4干燥原理1612405、6、7主題5燃料及燃燒理論128401、2、3、6、7合計7260120（二）實驗教學(xué)安排序號實驗/實踐項目名稱實驗/實踐學(xué)時實驗/實踐類型實驗/實踐要求每組人數(shù)完成課程教學(xué)目標(biāo)1閥門局部阻力的測定2綜合性必做3~43、42沿程阻力系數(shù)的測定2綜合性必做3~43、43干燥綜合實驗4綜合性必做3~43、44煤的工業(yè)分析4綜合性必做3~43、4五、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計（一）理論教學(xué)主題1流體力學(xué)基礎(chǔ)1.教學(xué)內(nèi)容流體的概念及主要物理性質(zhì)、流體力學(xué)基本概念、流體受力分析、靜止流體壓強(qiáng)分布及特性、流體靜力學(xué)基本方程及應(yīng)用、流體運動的描述、邊界層概念、流體動力學(xué)的基礎(chǔ)知識、流體的連續(xù)性方程、流體的動量方程、流體動力學(xué)的能量方程（伯努利方程）及應(yīng)用、流體流動阻力、管路計算、不可壓縮氣體的流動。2.教學(xué)重點流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用，連續(xù)性方程，伯努利方程及其應(yīng)用，管內(nèi)流體流動動力，管路計算，不可壓縮氣體的流動。3.教學(xué)難點伯努利方程及其應(yīng)用，不可壓縮氣體的流動4.教學(xué)方案設(shè)計采用課堂現(xiàn)場講授的教學(xué)方法，在教學(xué)過程中增加與學(xué)生動手參與的環(huán)節(jié)，通過問題討論及啟發(fā)式等形式來提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。主題2流體力學(xué)工程應(yīng)用1.教學(xué)內(nèi)容工業(yè)窯爐中引導(dǎo)氣體流動的設(shè)備（煙囪等），顆粒流體力學(xué)，風(fēng)機(jī)的分類，離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，離心式風(fēng)機(jī)性能及工況調(diào)節(jié)，離心泵的安裝高度，離心風(fēng)機(jī)及泵的選型。2.教學(xué)重點煙囪的設(shè)計計算，懸浮速度，離心泵與風(fēng)機(jī)的特性曲線，離心風(fēng)機(jī)與泵的工作點，離心泵和風(fēng)機(jī)的選用。3.教學(xué)難點煙囪的設(shè)計，離心式風(fēng)機(jī)與泵的工作調(diào)節(jié)。4.教學(xué)方案設(shè)計采用課堂現(xiàn)場講授的教學(xué)方法，在教學(xué)過程中增加與學(xué)生動手參與的環(huán)節(jié)，通過問題討論及啟發(fā)式等形式來提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。主題3傳熱學(xué)原理1.教學(xué)內(nèi)容傳熱的基本概念，基本方式及特點，傅立葉定律，導(dǎo)熱微分方程，無內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)傳熱（平壁導(dǎo)熱、圓筒壁導(dǎo)熱），對流換熱分析，牛頓冷卻定律，相似律與相似準(zhǔn)數(shù)、準(zhǔn)數(shù)方程、熱輻射的基本概念與基本定律、黑體間的輻射的傳熱、灰體之間的輻射傳熱，氣體與火焰輻射、通過間壁的綜合傳熱（平壁傳熱、通過圓筒壁的傳熱）、強(qiáng)化和削弱傳熱過程的途徑，以及采用科學(xué)的思維節(jié)能降耗。2.教學(xué)重點傅立葉定律，無內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)傳熱計算，對流換熱分析，熱輻射的基本概念與基本定律，灰體之間的輻射傳熱。3.教學(xué)難點導(dǎo)熱微分方程、相似準(zhǔn)數(shù)與準(zhǔn)數(shù)方程、灰體之間的輻射傳熱4.教學(xué)方案設(shè)計采用課堂現(xiàn)場講授的教學(xué)方法，在教學(xué)過程中增加與學(xué)生動手參與的環(huán)節(jié)，通過問題討論及啟發(fā)式等形式來提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。主題4干燥原理1.教學(xué)內(nèi)容物料干燥方法及特點，濕空氣的性質(zhì)，濕-焓圖的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，干燥過程中空氣狀態(tài)的確定，固體物料中水分的性質(zhì)，水分在氣固相間的平衡，干燥速率、影響干燥速率的因素，干燥過程及特點，干燥過程的物料平衡和熱量平衡。2.教學(xué)重點濕空氣的性質(zhì)，干燥過程及干燥速率3.教學(xué)難點濕空氣性質(zhì)的換算，干燥過程平衡計算4.教學(xué)方案設(shè)計采用課堂現(xiàn)場講授的教學(xué)方法，在教學(xué)過程中增加與學(xué)生動手參與的環(huán)節(jié)，通過問題討論及啟發(fā)式等形式來提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。主題5燃料及燃燒理論1.教學(xué)內(nèi)容燃料的種類，燃料的組成及其表示方法，燃料的熱工性質(zhì)及選用原則，理論空氣量和實際空氣量的計算，理論煙氣量及實際煙氣量及其組成的計算，過剩空氣系數(shù)的概念及計算方法，燃燒溫度計算，燃料燃燒機(jī)理，燃燒新技術(shù)，并考慮綠色環(huán)保、可續(xù)發(fā)展工業(yè)的思路，介紹我國建材行業(yè)企業(yè)的綠色、智能化發(fā)展。2.教學(xué)重點燃料的組成及表示，燃料的熱工性質(zhì)，燃料計算。3.教學(xué)難點燃燒溫度計算4.教學(xué)方案設(shè)計采用課堂現(xiàn)場講授的教學(xué)方法，在教學(xué)過程中增加與學(xué)生動手參與的環(huán)節(jié)，通過問題討論及啟發(fā)式等形式來提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。（二）實驗教學(xué)實驗項目1：閥門局部阻力的測定實驗?zāi)康模候炞C局部阻力的影響因素，掌握阻力測定方法實驗內(nèi)容和要求：在不同流速下測定局部阻力損失系數(shù)。要求掌握局部阻力系數(shù)的內(nèi)涵，局部阻力系數(shù)的影響因素。教學(xué)手段和方法：老師進(jìn)行演示實驗，演示結(jié)束后，同學(xué)們進(jìn)行自主實驗。實驗項目2：沿程阻力系數(shù)的測定實驗?zāi)康模候炞C局部阻力的影響因素，掌握阻力測定方法實驗內(nèi)容和要求：要測定層流狀態(tài)下的水頭損失，感性上了解流速等因素對阻力的影響；數(shù)據(jù)處理要求畫出阻力系數(shù)和雷諾數(shù)之間的關(guān)系曲線。要求學(xué)生學(xué)會操作該實驗設(shè)備，掌握沿程阻力損失的影響因素。教學(xué)手段和方法：老師進(jìn)行演示實驗，演示結(jié)束后，同學(xué)們進(jìn)行自主實驗。實驗項目3：干燥實驗實驗?zāi)康模毫私鈿饬鞒焊稍镌O(shè)備的基本流程和工作原理，掌握物料干燥速率曲線的測定方法，了解影響干燥速率曲線的因素。實驗內(nèi)容和要求：測定物料（紙板或其他）在恒定干燥條件下（空氣溫度、濕度、流速）的干燥速率曲線，處理、分析實驗數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理要求畫出阻力系數(shù)和雷諾數(shù)之間的關(guān)系曲線。學(xué)會測定物料（紙板或其他）在恒定干燥條件下（空氣溫度、濕度、流速）的干燥速率曲線的測定方法、步驟，學(xué)會正確處理、分析實驗數(shù)據(jù)。教學(xué)手段和方法：老師進(jìn)行演示實驗，演示結(jié)束后，同學(xué)們進(jìn)行自主實驗。實驗項目4：煤的工業(yè)分析實驗?zāi)康模和ㄟ^實驗正確掌握煤的工業(yè)分析原理及測試方法。實驗內(nèi)容和要求：包括煤樣、試樣容器處理，馬弗爐、干燥箱的溫度設(shè)置、升溫制度，樣品的精確稱量，樣品取放，實驗數(shù)據(jù)處理，結(jié)果分析等。掌握煤的工業(yè)分析方法、步驟，能夠?qū)︸R弗爐、天平等相關(guān)設(shè)備正確的使用。教學(xué)手段和方法：老師進(jìn)行演示實驗，演示結(jié)束后，同學(xué)們進(jìn)行自主實驗。六、學(xué)生成績評定1.成績評定方法本課程成績考核評定辦法為：平時成績占50%，其中作業(yè)與課堂表現(xiàn)共20％，階段測試為10%，實驗占20%；期末考試占50%。學(xué)生成績評定表考核方式平時成績期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗答辯項目小論文其他√√√實驗成績比例%10101020502.課程教學(xué)目標(biāo)考核方式本課程教學(xué)目標(biāo)與考核方式評價權(quán)重如表所示：教學(xué)目標(biāo)考核方式及權(quán)重課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點考核評價方式權(quán)重（%）課堂表現(xiàn)作業(yè)階段測驗實驗期末考試合計教學(xué)目標(biāo)1指標(biāo)點1.351015教學(xué)目標(biāo)2指標(biāo)點1.451015教學(xué)目標(biāo)3指標(biāo)點2.11010教學(xué)目標(biāo)4指標(biāo)點2.25101025教學(xué)目標(biāo)5指標(biāo)點2.351015教學(xué)目標(biāo)6指標(biāo)點3.21010教學(xué)目標(biāo)7指標(biāo)點12.21010合計1010102050100注：期末考試權(quán)重將依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況酌情微調(diào)。3.課程教學(xué)目標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)表優(yōu)（90-100）良（80-89）中（70-79）及格（60-69）不及格（0-59）教學(xué)目標(biāo)1熟練掌握流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理，能合理分析進(jìn)行無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題，提出解決思路。準(zhǔn)確掌握流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理，并能合理分析進(jìn)行無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題。掌握流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理，并能用來正確分析進(jìn)行無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題?；菊莆樟黧w力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理，并能用來分析進(jìn)行無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題。部分掌握流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理，不能正確分析進(jìn)行無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題。教學(xué)目標(biāo)2熟練掌握流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和方法，并能合理解決無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題。準(zhǔn)確掌握流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和方法，并能正確解決無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題掌握流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和方法，并能解決來進(jìn)行無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題基本掌握流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和方法，并能分析處理無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題部分掌握流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和方法，無法解決無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題教學(xué)目標(biāo)3熟練運用材料工程基本原理和方法，合理表達(dá)無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題，并正確分析能合理運用材料工程基本原理和方法，準(zhǔn)確表達(dá)無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題能運用材料工程基本原理和方法正確表達(dá)無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題能運用材料工程基本原理和方法表達(dá)無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題不能運用材料工程基本原理和方法表達(dá)無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)、制備過程的工程問題教學(xué)目標(biāo)4熟練運用材料工程基本原理和方法，合理分析無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)的影響因素和控制參數(shù)合理運用材料工程基本原理和方法，準(zhǔn)確分析無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)的影響因素和控制參數(shù)能運用材料工程基本原理和方法，正確分析無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)的影響因素和控制參數(shù)能運用材料工程基本原理和方法，分析無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)的影響因素和控制參數(shù)不能運用材料工程基本原理和方法分析無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)的影響因素和控制參數(shù)教學(xué)目標(biāo)5熟練運用材料工程基本原理和方法，合理分析無機(jī)非金屬材料制備、加工與應(yīng)用流程的合理性以及存在的問題，并得出準(zhǔn)確結(jié)論和方法。合理運用材料工程基本原理和方法，準(zhǔn)確分析無機(jī)非金屬材料制備、加工與應(yīng)用流程的合理性以及存在的問題，并得出相關(guān)結(jié)論。運用材料工程基本原理和方法，正確分析無機(jī)非金屬材料制備、加工與應(yīng)用流程的合理性以及存在的問題，并得出相關(guān)結(jié)論。能運用材料工程基本原理和方法，分析無機(jī)非金屬材料制備、加工與應(yīng)用流程的合理性以及存在的問題，并得出部分結(jié)論不能運用材料工程基本原理和方法，分析無機(jī)非金屬材料制備、加工與應(yīng)用流程的合理性以及存在的問題教學(xué)目標(biāo)6在進(jìn)行無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)初步設(shè)計時，能熟練使用流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和理論，科學(xué)合理的分析設(shè)計效果在進(jìn)行無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)初步設(shè)計時，能合理使用流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和理論，科學(xué)合理的分析設(shè)計效果在進(jìn)行無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)初步設(shè)計時，能正確使用流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和理論，并分析設(shè)計效果在進(jìn)行無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)初步設(shè)計時，能考慮使用流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和理論，并的分析設(shè)計效果不能使用流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒理論等基本原理和理論，進(jìn)行無機(jī)非金屬材料工藝環(huán)節(jié)初步設(shè)計教學(xué)目標(biāo)7在課堂討論和問答中能靈活運用工程方法和原理準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)問題和分析，正確處理解決相關(guān)工程問題。能熟練運用工程方法和原理合理分析相關(guān)工程問題，并能正確處理與解決。能運用工程方法和原理合理分析相關(guān)工程問題，并能進(jìn)行處理與解決。能運用工程方法和原理分析問題，并能提出問題的解決方案不能運用工程方法和理論解決問題。七、教材、參考書目、重要文獻(xiàn)以及課程網(wǎng)絡(luò)資源建議教材：（1）文進(jìn)主編.材料工程基礎(chǔ)．武漢理工大學(xué)出版社，2016（2）徐德龍主編.材料工程基礎(chǔ)．武漢理工大學(xué)出版社，2010主