《工程化學》課程教學大綱

PAGEPAGE9《工程化學》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱工程化學課程編號330030059課程性質(zhì)必修課課程類別學科專業(yè)基礎課開課單位環(huán)境教研室授課學期第3學期學分/學時2/32課內(nèi)學時32理論授課32上機學時0課內(nèi)實踐0實驗學時0課外學時42適用專業(yè)機電工程及其自動化是否雙語否先修課程高中化學后續(xù)課程材料力學二、課程簡介工程化學是工科專業(yè)的一門基礎課，本課程是在高中化學的理論基礎上，進一步系統(tǒng)地講授化學熱力學、化學動力學、化學平衡、酸堿平衡、沉淀溶解平衡、電化學基礎、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素及化合物的性質(zhì)等基礎理論，使學生掌握化學的基礎知識和基本實踐技能，了解化學在專業(yè)學習過程中的重要作用，培養(yǎng)學生科學思維方法以及分析和解決問題的能力，為今后專業(yè)課程的學習打下堅實的基礎。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1.思政目標：通過學習工程化學，了解化學發(fā)展的歷史和前沿，激發(fā)學生求知熱情，培養(yǎng)探索和創(chuàng)新精神，使學生善于思考，勇于實踐，增強對國家化學工業(yè)的認同感和熱愛祖國的情感；培養(yǎng)學生現(xiàn)代科學的自然觀、宇宙觀和辯證唯物主義世界觀，了解化學學科在國家現(xiàn)代化建設中的作用，及其與相關學科的聯(lián)系，增強綠色化工意識，牢記化工人在國家發(fā)展中的使命感與責任感。課程目標2.知識目標：通過學習工程化學，使學生系統(tǒng)掌握化學的基本知識和理論，掌握化學反應的基本原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎理論、元素及其化合物的基本知識等，并能夠運用有關理論和方法定性研究物質(zhì)的性質(zhì)和變化規(guī)律，能夠定量地描述和處理復雜的化學過程，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下堅實的基礎。課程目標3.素質(zhì)目標：引導學生將所學到的知識和技能轉(zhuǎn)化為內(nèi)在德行和素養(yǎng)，將個人專業(yè)能力提升與社會發(fā)展、國家科技興國戰(zhàn)略結(jié)合起來，實現(xiàn)由學習知識、技能到進行科學研究的初步轉(zhuǎn)變，將工程化學應用于處理實際工程問題中，提高學生分析和解決問題的能力，增強社會責任感。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點8-2：具有正確的世界觀和人生觀。指標點8-3：具有社會責任感。指標點8-4：能夠在工程實踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行職責。8-職業(yè)規(guī)范課程目標2指標點1-2：掌握用于解決復雜工程問題的物理、化學等自然科學類基礎知識，并能用于對化工過程復雜工程問題進行恰當?shù)墓奖碚骱陀嬎?。指標點1-4：掌握用于解決復雜工程問題的化學工程與工藝專業(yè)基礎知識，并能用于化工工藝過程選擇、優(yōu)化與集成，解決化學工程領域復雜工程問題。1-工程知識課程目標3指標點12-2：掌握良好的學習方法，具有一定的探索知識能力。指標點12-3：具有了解和跟蹤本專業(yè)學科發(fā)展趨勢的能力。12-終身學習四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容第一單元緒論（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容（1）化工的重要地位，化工的分支學科，發(fā)展史，前沿領域發(fā)展及主要科學家事跡介紹。（2）工程化學的教學目標、教學內(nèi)容和教學方法。2.重點和難點重點：化學的地位和發(fā)展，工程化學的教學目標和方法。難點：化學前沿領域。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，闡明工程化學的基本知識。（2）通過案例法加強對化學概念的了解，豐富學生基本知識框架，培養(yǎng)學生的職業(yè)觀和專業(yè)觀，對工程化學課程有初步的認識。4.學生學習預期成果使學生充分認識該課程的學習內(nèi)容和目標及在本專業(yè)中的地位，掌握與其他專業(yè)課的聯(lián)系。培養(yǎng)學生認知和見識，拓寬視野。了解學科發(fā)展前沿，引導學生樹立科學創(chuàng)新的意識，增強學生對國家化工事業(yè)的認同感，形成愛祖國、愛家鄉(xiāng)的情感。5.支撐課程目標本單元支撐課程目標1。第二單元化學反應原理（學時數(shù)：16學時）1.課程主要內(nèi)容（1）熱力學的術語和基本概念，熱力學第一定律和蓋斯定律。（2）化學反應速率的概念，濃度和溫度對反應速率的影響，碰撞理論、活化絡合物理論、活化能與反應速率關系等反應速率理論及反應機理，催化劑對反應速率的影響。（3）標準平衡常數(shù)的表達式及應用，濃度、壓力、溫度、催化劑等因素對化學平衡的影響，熵變、焓變對自發(fā)變化的影響，Gibbs函數(shù)判據(jù)及Gibbs函數(shù)與化學平衡的關系。（4）酸堿質(zhì)子理論和電子理論，弱電解質(zhì)的解離平衡，緩沖溶液pH值的計算。配合物的組成、命名及配位反應平衡。（5）溶度積規(guī)則，同離子效應與鹽效應、pH值、配合物的生成等對沉淀溶解度的影響，兩種沉淀之間的平衡。（6）氧化還原反應的配平，原電池電動勢電極電勢的概念、測定方法及應用，運用Nernst方程式進行非標態(tài)計算。2.重點和難點重點：熱力學基本概念及蓋斯定律計算反應熱，濃度和溫度對反應速率的影響及反應速率理論及反應機理，標準平衡常數(shù)表達式及應用，Gibbs函數(shù)判據(jù)和Gibbs函數(shù)與化學平衡的關系，弱電解質(zhì)的解離平衡的計算，溶度積規(guī)則及沉淀之間的平衡，電化學反應的平衡，電極電勢的應用及Nernst方程式。難點：反應熱的計算，Gibbs函數(shù)與化學平衡的關系，緩沖溶液pH值的計算，沉淀反應平衡，電極電勢的應用及Nernst方程式。3.教學方法（1）借助學習通，發(fā)布預習任務，學生對課堂內(nèi)容進行目標導讀，帶著學習任務進入課堂。（2）通過多媒體課件（包括動畫、視頻）和傳統(tǒng)教學法相結(jié)合，闡明基本概念，結(jié)合例題講授具體應用，并做相應的練習進行理論知識的理解和鞏固。（3）通過案例教學法講解基礎知識和理論在實際工程案例中的應用，促進學生對知識的吸收和思考，做到學有所用，增強學生學習積極性。（4）通過課堂小組討論章節(jié)理論知識與工程實際應用案例的結(jié)合，探討本章節(jié)知識與發(fā)展前沿領域間的聯(lián)系，鍛煉學生獨立思考和分析問題解決問題的能力。4.學生學習預期成果完成本單元學習任務后，學生能熟練掌握熱力學基本概念，能夠利用標準摩爾生成焓及標準摩爾燃燒焓結(jié)合蓋斯定律計算反應熱；掌握溫度對化學反應速率的影響，并能夠理解反應速率理論、反應機理、催化劑對反應速率的影響。掌握化學平衡的概念，熟練掌握標準平衡常數(shù)的基本概念和應用，掌握Gibbs函數(shù)判據(jù)，并能進行反應方向的判斷；能熟練運用酸堿質(zhì)子理論，深刻理解共軛關系，熟悉同離子效應、鹽效應等解離平衡移動的影響。掌握酸堿電子理論，能準確命名并寫出配位化合物，能運用配位平衡理論知識解決配位反應平衡問題；能熟練應用溶度積規(guī)則解決是否生成沉淀、完全沉淀、分步沉淀的問題，能正確處理相關離子的分離問題。能熟練應用半反應法配平氧化還原反應方程式，理解原電池構(gòu)造、電動勢及電極電勢的概念及應用，掌握運用能斯特方程計算非標態(tài)電極電勢的方法。培養(yǎng)學生對物質(zhì)世界的辯證唯物主義觀點，能透過現(xiàn)象看本質(zhì)，培養(yǎng)探索知識的能力精神和創(chuàng)新意識，使學生了解化學學科在國家現(xiàn)代化建設中的作用，跟蹤本專業(yè)學科發(fā)展趨勢，增強對振興祖國和改變祖國面貌的使命感與責任感。能夠掌握用于解決復雜工程問題的基礎知識和基本理論，以化學熱力學、化學動力學和化學平衡為重點，掌握有關氣體、反應熱、反應速率、酸堿平衡、沉淀平衡和電化學平衡的基本概念及應用，能定性判斷變化規(guī)律，能定量進行計算，并能對化工過程工程問題進行分析和討論。5.支撐課程目標本單元支撐課程目標1、2、3。第三單元物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容（1）氫原子光譜和量子力學描述，微觀粒子的運動特征，四個量子數(shù)，多電子原子結(jié)構(gòu)及核外電子排布規(guī)則，元素性質(zhì)和周期性變化規(guī)律。（2）價鍵理論和雜化軌道理論，電子對互斥理論判斷分子空間構(gòu)型，分子軌道理論及鍵參數(shù)。2.重點和難點重點：四個量子數(shù)，多電子原子核外電子排布，共價鍵理論。難點：多電子原子核外電子排布，價鍵理論。3.教學方法（1）借助學習通，發(fā)布預習任務，學生對課堂內(nèi)容進行目標導讀，帶著學習任務進入課堂。（2）通過多媒體課件（包括動畫、視頻）和傳統(tǒng)教學法相結(jié)合，闡明電子的運動規(guī)律和電子云的基本概念，由量子力學描述引出四個量子數(shù)，闡明多電子原子核外電子排布，闡明元素周期性變化規(guī)律，闡明共價鍵理論等，豐富學生知識結(jié)構(gòu)。（3）通過案例教學法，識別和判斷原子的結(jié)構(gòu)特征及規(guī)律，促進學生對知識的理解。（4）通過課堂小組討論，探討原子半徑、電離能、電負性的周期性變化規(guī)律，鍛煉學生獨立思考及團隊合作的能力。4.學生學習預期成果完成本單元學習任務后，能明確描述電子運動狀態(tài)的波函數(shù)、四個量子數(shù)和電子云的基本概念，認識原子軌道。能夠應用原子核外電子排布的規(guī)則，識別和判斷原子的結(jié)構(gòu)特征，寫出常見元素的原子核外電子排布方式，判斷分析有關元素周期性的變化規(guī)律。能夠應用化學鍵類型、雜化軌道理論、電子對互斥理論等，解釋物質(zhì)性質(zhì)和分子構(gòu)型。通過了解原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展史，培養(yǎng)學生對物質(zhì)世界的辯證唯物主義觀點，使學生了解化學學科在國家現(xiàn)代化建設中的作用。掌握物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎理論，建立現(xiàn)代原子、分子、化學鍵、軌道等基本概念，能闡明物質(zhì)組成的基本類型。從微觀世界里原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)，到宏觀世界中的元素、化合物的性質(zhì)及變化規(guī)律，引導學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，實現(xiàn)由學習知識、技能到進行科學研究的初步轉(zhuǎn)變，將化學知識和技能應用于化學反應及材料科學現(xiàn)象的解釋，提高學生的專業(yè)自信和社會責任感。5.支撐課程目標本單元支撐課程目標1、2、3。第四單元元素化學（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容（1）熟悉元素分區(qū)和特點。（2）s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素的基本性質(zhì)及其與電子層結(jié)構(gòu)的關系。（3）s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)重要化合物的性質(zhì)、反應、制備及其用途。2.重點和難點重點：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素重要化合物的性質(zhì)、化學反應及具體應用。難點：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素重要化合物的化學反應及用途。3.教學方法（1）借助學習通，發(fā)布預習任務，學生對課堂內(nèi)容進行目標導讀，帶著學習任務進入課堂。（2）通過多媒體課件（包括動畫、視頻）和傳統(tǒng)教學法相結(jié)合，闡明元素的分布及分類，闡明s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素的基本性質(zhì)及其與電子層結(jié)構(gòu)的關系，豐富學生元素的知識結(jié)構(gòu)。（3）借助學習通，在課堂上進行隨堂測驗（以選擇、判斷、填空形式快速完成），促進對所學基礎知識的消化和鞏固，并將學習效果現(xiàn)場反饋給學生。（4）通過案例教學法，講解s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)相關重要化合物的性質(zhì)及其用途，促進學生對知識的理解整合。4.學生學習預期成果完成本單元學習任務后，理解s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素的基本性質(zhì)與其電子層結(jié)構(gòu)關系，認識重要化合物的性質(zhì)、主要化學反應及其用途，能夠判斷元素與化合物的性質(zhì)及其變化規(guī)律。掌握s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素及其化合物的基礎知識和理論。在傳授課程知識的基礎上，引導學生將所學到的知識和技能轉(zhuǎn)化為內(nèi)在德行和素養(yǎng)，將學生個人發(fā)展與社會發(fā)展、國家發(fā)展結(jié)合起來，引導學生明白專業(yè)技能是實現(xiàn)個人理想的前提條件。5.支撐課程目標本單元支撐課程目標1、2、3。第五單元化學與材料科學（學時數(shù)：2學時）課程主要內(nèi)容（1）金屬的化學性質(zhì)、合金材料的性質(zhì)（2）一些非金屬單質(zhì)及一些常見的無機非金屬材料及其特性（3）高分子材料的結(jié)構(gòu)和性能。2.重點和難點金屬的化學性質(zhì)、合金材料的性質(zhì)。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，闡明本課程的主要研究內(nèi)容。結(jié)合化學反應案例，講述化學研究對象和化學研究的主要內(nèi)容，學習先輩們的科學探索精神，從而增強了民族自豪感和勇于擔當、振興祖國的責任感。（2）通過小組合作學習，查閱化學作為基礎學科在材料、能源、環(huán)保、生命等科學領域的應用，查找相關文獻及案例，培養(yǎng)學生的自學能力和合作能力。4.學生學習預期成果完成本單元學習任務后，學生應掌握金屬的化學性質(zhì)、合金材料的性質(zhì)。了解一些非金屬單質(zhì)及一些常見的無機非金屬材料及其特性。了解高分子材料的結(jié)構(gòu)和性能。通過學習金屬的化學性質(zhì)、合金材料的性質(zhì)。了解一些非金屬單質(zhì)及一些常見的無機非金屬材料及其特性。了解高分子材料的結(jié)構(gòu)和性能。熟悉化學學科在國家現(xiàn)代化建設中的作用。掌握了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎理論、元素及其化合物的基本知識，并能夠運用有關理論和方法定性研究物質(zhì)的性質(zhì)和變化規(guī)律。5.支撐課程目標本單元支撐課程目標1、2。（二）課程基本教學內(nèi)容對課程目標的支撐課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排課內(nèi)課外學時比例第一單元緒論講授法、案例教學課程目標121:1.1第二單元化學反應原理講授法、案例教學、小組討論課程目標1、2、3161:1.1第三單元物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎講授法、案例教學、小組討論課程目標1、2、361:1.1第四單元元素化學講授法、案例教學、小組討論、課程目標1、2、361:1.1第五單元化學與材料化學講授法、案例教學課程目標1、221:1.1合計3235五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績40%作業(yè)（百分制）40本門課程五次作業(yè)，考核內(nèi)容：計算反應熱、反應方向的判斷、酸堿平衡計算、難溶電解質(zhì)溶解平衡計算、電極電勢計算、常見元素的原子核外電子排布方式、s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素的基本性質(zhì)等內(nèi)容，作業(yè)評分的具體標準（作業(yè)正確率等）目標分值=0.4*作業(yè)平均成績20%出勤（百分制）20缺勤一次扣5分，事假病假扣2分，無故缺勤8次以上出勤記0分。目標分值=0.2*出勤成績20%課堂表現(xiàn)（百分制）20考核內(nèi)容：課堂上是否與教師互動，是否主動回答問題以及問題回答的正確性目標分值=0.2*課堂表現(xiàn)20%學習通討論、練習、互動分值（百分制）20考核內(nèi)容：學習通中互動情況包括討論、練習題得分情況。目標分值=0.2*學習通互動分值（二）課程考核對課程目標的支撐教學內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元緒論1-1化學發(fā)展簡史及在生活生產(chǎn)中的作用。作業(yè)、課堂表現(xiàn)及