無機非金屬材料工程《材料工程基礎》課程教學大綱

《材料工程基礎》課程教學大綱一、課程基本情況課程代碼：101134223002課程名稱（中/英文）：材料工程基礎/FundamentalsofMaterialsEngineer課程類別：專業(yè)必修課程學分：4.5總學時：72理論學時：60實驗/實踐學時：12適用專業(yè)：無機非金屬材料工程適用對象：本科先修課程：高等數(shù)學、大學物理、工程化學、物理化學等教學環(huán)境：線下或混合式教學開課學院：材料科學與工程學院二、課程簡介1.課程任務與目的《材料工程基礎》是無機非金屬材料工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎課與主干課程之一。本課程主要圍繞無機非金屬材料生產過程主要涉及到的工程問題，介紹與之相關的基礎理論與研究方法。本課程內容降引入在經濟發(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)學生環(huán)保與節(jié)能意識，并介紹我國無機非金屬材料行業(yè)、企業(yè)取得的成就，增強學生愛國情況。2.對接培養(yǎng)的崗位能力通過本課程的學習使學生掌握無機非金屬材料生產過程中涉及的流體力學、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知識，具備一定的工程研究能力。三、課程教學目標1.課程對畢業(yè)要求的支撐畢業(yè)要求指標點1.4：能夠利用系統(tǒng)思維的能力，將工程知識用于無機非金屬材料領域工程問題解決方案的比較與綜合，并體現(xiàn)本專業(yè)領域先進的技術。畢業(yè)要求指標點2.4：能運用工程基本原理，借助文獻研究，并從可持續(xù)發(fā)展的角度分析無機非金屬材料研發(fā)、生產與應用過程的影響因素，獲得有效結論。畢業(yè)要求指標點3.2：能對無機非金屬材料研發(fā)、生產與應用等過程特定需求的單元進行預設計。并能用圖紙、報告或實物等形式呈現(xiàn)效果。畢業(yè)要求指標點3.3：能夠進行無機非金屬材料研發(fā)、生產與應用等過程的工藝流程設計，并在設計中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。2.課程教學目標對應畢業(yè)要求指標點，具體內容如下：教學目標1：掌握流體力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理和方法，能用來解決無機非金屬材料生產、制備過程的工程問題，并具有將工程知識用于無機非金屬材料領域工程問題解決方案的比較與綜合分析的能力。支撐畢業(yè)要求指標點1.4。教學目標2：能運用材料工程基本原理和方法，并具有借助文獻研究，從可持續(xù)發(fā)展的角度分析無機非金屬材料研發(fā)、生產與應用過程的影響因素，獲得有效結論的能力。支撐畢業(yè)要求指標點2.4。教學目標3：在進行無機非金屬材料生產工藝等環(huán)節(jié)初步設計時，能考慮使用流體力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理和理論，科學合理地進行預設計，并能用圖紙、報告或實物等形式呈現(xiàn)分析設計效果。支撐畢業(yè)要求指標點3.2。教學目標4：在學習和工作中能應用材料工程的基本原理和方法，進行無機非金屬材料研發(fā)、生產與應用等過程的生產和工藝流程等設計，并在設計中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。支撐畢業(yè)要求指標點3.3。四、教學課時安排（一）學時分配主題或知識點教學內容總學時學時完成課程教學目標講課實驗實踐主題1流體力學基礎2218401、2主題2流體力學工程應用6603、4主題3傳熱學原理161601、2、3、4主題4干燥原理1612401、2、3、4主題5燃料及燃燒理論128401、2、3合計7260120（二）實驗教學安排序號實驗/實踐項目名稱實驗/實踐學時實驗/實踐類型實驗/實踐要求每組人數(shù)完成課程教學目標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、教學內容及教學設計（一）理論教學主題1流體力學基礎1.教學內容流體的概念及主要物理性質、流體力學基本概念、流體受力分析、靜止流體壓強分布及特性、流體靜力學基本方程及應用、流體運動的描述、邊界層概念、流體動力學的基礎知識、流體的連續(xù)性方程、流體的動量方程、流體動力學的能量方程（伯努利方程）及應用、流體流動阻力、管路計算、不可壓縮氣體的流動。2.教學重點流體靜力學基本方程及其應用，連續(xù)性方程，伯努利方程及其應用，管內流體流動動力，管路計算，不可壓縮氣體的流動。3.教學難點伯努利方程及其應用，不可壓縮氣體的流動4.教學方案設計采用課堂現(xiàn)場講授的教學方法，在教學過程中增加與學生動手參與的環(huán)節(jié)，通過問題討論及啟發(fā)式等形式來提高學生們的學習興趣。主題2流體力學工程應用1.教學內容工業(yè)窯爐中引導氣體流動的設備（煙囪等），顆粒流體力學，風機的分類，離心式風機的結構及工作原理，離心式風機性能及工況調節(jié)，離心泵的安裝高度，離心風機及泵的選型。2.教學重點煙囪的設計計算，懸浮速度，離心泵與風機的特性曲線，離心風機與泵的工作點，離心泵和風機的選用。3.教學難點煙囪的設計，離心式風機與泵的工作調節(jié)。4.教學方案設計采用課堂現(xiàn)場講授的教學方法，在教學過程中增加與學生動手參與的環(huán)節(jié)，通過問題討論及啟發(fā)式等形式來提高學生們的學習興趣。主題3傳熱學原理1.教學內容傳熱的基本概念，基本方式及特點，傅立葉定律，導熱微分方程，無內熱源的一維穩(wěn)態(tài)傳熱（平壁導熱、圓筒壁導熱），對流換熱分析，牛頓冷卻定律，相似律與相似準數(shù)、準數(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）、強化和削弱傳熱過程的途徑，以及采用科學的思維節(jié)能降耗。2.教學重點傅立葉定律，無內熱源的一維穩(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.教學難點導熱微分方程、相似準數(shù)與準數(shù)方程、灰體之間的輻射傳熱4.教學方案設計采用課堂現(xiàn)場講授的教學方法，在教學過程中增加與學生動手參與的環(huán)節(jié)，通過問題討論及啟發(fā)式等形式來提高學生們的學習興趣。主題4干燥原理1.教學內容物料干燥方法及特點，濕空氣的性質，濕-焓圖的結構及其應用，干燥過程中空氣狀態(tài)的確定，固體物料中水分的性質，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.教學重點濕空氣的性質，干燥過程及干燥速率3.教學難點濕空氣性質的換算，干燥過程平衡計算4.教學方案設計采用課堂現(xiàn)場講授的教學方法，在教學過程中增加與學生動手參與的環(huán)節(jié)，通過問題討論及啟發(fā)式等形式來提高學生們的學習興趣。主題5燃料及燃燒理論1.教學內容燃料的種類，燃料的組成及其表示方法，燃料的熱工性質及選用原則，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，燃料燃燒機理，燃燒新技術，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.教學重點燃料的組成及表示，燃料的熱工性質，燃料計算。3.教學難點燃燒溫度計算4.教學方案設計采用課堂現(xiàn)場講授的教學方法，在教學過程中增加與學生動手參與的環(huán)節(jié)，通過問題討論及啟發(fā)式等形式來提高學生們的學習興趣。（二）實驗教學實驗項目1：閥門局部阻力的測定實驗目的：驗證局部阻力的影響因素，掌握阻力測定方法實驗內容和要求：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)的內涵，局部阻力系數(shù)的影響因素。教學手段和方法：老師進行演示實驗，演示結束后，同學們進行自主實驗。實驗項目2：沿程阻力系數(shù)的測定實驗目的：驗證局部阻力的影響因素，掌握阻力測定方法實驗內容和要求：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)之間的關系曲線。要求學生學會操作該實驗設備，掌握沿程阻力損失的影響因素。教學手段和方法：老師進行演示實驗，演示結束后，同學們進行自主實驗。實驗項目3：干燥實驗實驗目的：了解氣流常壓干燥設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)之間的關系曲線。學會測定物料（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，學會正確處理、分析實驗數(shù)據(jù)。教學手段和方法：老師進行演示實驗，演示結束后，同學們進行自主實驗。實驗項目4：煤的工業(yè)分析實驗目的：通過實驗正確掌握煤的工業(yè)分析原理及測試方法。實驗內容和要求：包括煤樣、試樣容器處理，馬弗爐、干燥箱的溫度設置、升溫制度，樣品的精確稱量，樣品取放，實驗數(shù)據(jù)處理，結果分析等。掌握煤的工業(yè)分析方法、步驟，能夠對馬弗爐、天平等相關設備正確的使用。教學手段和方法：老師進行演示實驗，演示結束后，同學們進行自主實驗。六、學生成績評定1.課程考核方式及比例本課程考核學生獲取知識的能力、應用所學知識分析問題和解決問題能力、實踐動手能力和創(chuàng)新能力等；考核方式采用作業(yè)評測、平時階段測驗、實驗和期末閉卷考試等多種形式，使學生成績評定更加合理多樣，優(yōu)化課程評價體系，進一步提升課程教學效果。學生成績考核評定辦法和比例為：平時成績占50%，其中出勤及課堂表現(xiàn)為5%、作業(yè)為15％、階段測試為10%、實驗占20%；期末考試占50%。學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實驗√√√√√成績比例%1551020502.課程教學目標考核方式評價權重本課程教學目標與考核方式評價權重如表所示：教學目標考核方式及權重課程教學目標支撐畢業(yè)要求指標點考核評價方式權重（%）過程性考核實驗期末考試合計作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗教學目標1指標點1.4102030教學目標2指標點2.455101030教學目標3指標點3.2101020教學目標4指標點3.3101020合計155102050100注：期末考試權重將依據(jù)學生的學習情況酌情微調。3.課程成績評價標準平時成績評定及考核標準考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）課堂表現(xiàn)（5%）無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論，并有自己獨到的見解，能夠準確回答問題，并有自己獨到的見解偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論，能夠準確回答問題，并提出自己的見解有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動參加課堂討論，能夠回答問題有遲到、早退、偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論，基本能回答相關問題遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論，回答不出所有問題作業(yè)（15%）能夠獨立完成作業(yè)，作業(yè)完成質量優(yōu)秀，能夠靈活運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論能夠獨立完成作業(yè)，完成質量較高，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論能夠獨立完成作業(yè)，完成質量符合要求，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得有效結論基本能夠獨立完成作業(yè)，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運用所學知識和理論解決問題的能力基本符合要求不能獨立完成作業(yè)，存在明顯抄襲現(xiàn)象，不具備運用所學知識和理論解決問題的能力階段測驗（10%）完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)閮?yōu)秀完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評定分，總評成績?yōu)閮?yōu)良完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)橹械韧瓿伤须A段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)榧案駴]有完成階段測試，根據(jù)參考答案評分，總評成績不及格實驗（20%）實驗報告能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行深入的討論，提出自己的見解。實驗報告能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行討論，提出意見。實驗報告能夠完成，內容完整，數(shù)據(jù)基本合理，能夠進行數(shù)據(jù)處理，圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實驗報告中中提出的問題，對實驗中遇到的問題進行討論。實驗報告基本能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)圖表齊全，基本完成實驗報告中提出的問題。實驗報告不能獨立完成，存在抄襲現(xiàn)象，報告中提出的問題沒有或基本沒有回答。課程教學目標評價標準考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教學目標1熟練掌握流體力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理和方法，并具有良好將工程知識用于無機非金屬材料領域工程問題解決方案的比較與綜合分析的能力。準確掌握流體力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理和方法，并具有一定將工程知識用于無機非金屬材料領域工程問題解決方案的比較與綜合分析的能力。掌握流體力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理和方法，基本具有將工程知識用于無機非金屬材料領域工程問題解決方案的比較與綜合分析的能力?；菊莆樟黧w力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理和方法，但將工程知識用于無機非金屬材料領域工程問題解決方案的比較與綜合分析的能力欠缺。部分掌握流體力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理，不能正確分析進行無機非金屬材料生產、制備過程的工程問題。教學目標2熟練運用材料工程基本原理和方法，并具有良好分析無機非金屬材料研發(fā)、生產與應用過程的影響因素進而獲得有效結論的能力。準確運用材料工程基本原理和方法，并具有較好分析無機非金屬材料研發(fā)、生產與應用過程的影響因素進而獲得有效結論的能力。能運用材料工程基本原理和方法，并具有一定分析無機非金屬材料研發(fā)、生產與應用過程的影響因素進而獲得有效結論的能力。基本能運用材料工程基本原理和方法，基本具有分析無機非金屬材料研發(fā)、生產與應用過程的影響因素進而獲得有效結論的能力。能部分運用材料工程基本原理和方法，但缺乏分析無機非金屬材料研發(fā)、生產與應用過程的影響因素進而獲得有效結論的能力。教學目標3能靈活運用流體力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理和理論，在進行無機非金屬材料生產工藝等環(huán)節(jié)初步設計時，科學合理地進行預設計，并能很好呈現(xiàn)分析設計效果。能合理運用流體力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理和理論，在進行無機非金屬材料生產工藝等環(huán)節(jié)初步設計時，科學合理地進行預設計，并能較好呈現(xiàn)分析設計效果。能運用流體力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理和理論，在進行無機非金屬材料生產工藝等環(huán)節(jié)初步設計時，較合理地進行預設計，并能呈現(xiàn)一定分析設計效果?；灸苓\用流體力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理和理論，在進行無機非金屬材料生產工藝等環(huán)節(jié)初步設計時進行預設計。不能運用流體力學、傳熱學、燃燒理論等基本原理和理論，在進行無機非金屬材料生產工藝等環(huán)節(jié)初步設計時進行預設計。教學目標4熟練運用材料工程的基本原理和方法，進行無機非金