工程化学C育人大纲-0604

《工程化学C》课程育人大纲一、课程基本信息课程名称工程化学C课程代码C4703110英文名称EngineeringChemistryC归属学科(系、部)化学学分2学时32学时，其中实践0学时开课学期第一学期预修课程中学化学面向专业机械设计、土木工程等二、课程性质与教学目标1.课程性质工程化学C是面向机械设计专业的公共基础课。课程以化学反应基本原理为主线，重点讲授物质结构、化学平衡与电化学等知识，旨在培养学生从原子、分子层面理解材料腐蚀、润滑及表面处理等工程问题的化学本质，为后续学习机械设计、材料选型及工艺优化提供必要的化学思维与理论支撑。该课程兼具基础性与应用性，有机融合科学素养与工程伦理教育，服务于学生个人成长与国家战略需求。2.课程目标（1）知识目标使学生系统掌握工程化学的基本知识、核心思维方法与基本原理，包括物质结构、化学反应方向与限度、化学平衡、电化学基础等内容。要求学生能够理解化学原理与机械工程材料、表面处理、腐蚀防护等实际问题的内在联系，形成用于指导机械设计的化学知识体系。（2）能力目标培养学生具备自主学习与知识迁移能力，能够主动查阅化学文献并将所学原理应用于新情境；提升分析、解决复杂工程问题的探究能力，能够从化学视角识别机械设计与制造中的腐蚀、润滑、材料失效等关键问题并提出初步解决方案；同时掌握基本的化学实验操作技能，具备规范使用常见仪器、记录与处理实验数据的实践能力。（3）素质目标引导学生养成积极探索、求真务实的科学态度，面对工程问题不盲从、不臆断，坚持用实验和逻辑验证假设；培养学生良好的学习习惯，不人云亦云，不盲目抄袭套用前人成果，勇于提出独立见解；重点强化学生的化学建模能力以及对工程中化学问题的分析与解决能力，为从事机械设计相关工作打下坚实的思维基础。（4）育人目标通过课程学习，帮助学生树立正确的人生观、价值观和世界观，理解科学技术必须服务于人类福祉与可持续发展。增强学生的社会责任感和历史使命感，使其在未来的机械设计实践中自觉关注安全、环保、资源节约及工程伦理，成为德才兼备、勇于担当的高素质工程技术人才。3.思政育人目标本课程以提升人才综合素质为核心，以培养学生创新能力为导向，密切结合现代科技前沿与机械工程实践，注重科学思维方法与辩证唯物主义世界观的树立。通过工程化学知识的学习，引导学生认识物质变化的客观规律，增强分析、解决复杂工程问题的能力。坚持理论与实践、分析与综合、继承与创新的有机结合，体现厚基础、宽口径与综合素质培养的育人理念。同时，强化生态文明意识，使学生深刻理解水资源保护、化学品安全使用及机械制造过程中的环境责任，树立可持续发展理念。培养学生正确的价值观、高度的社会责任感以及严谨、诚信的职业操守，成为兼具工程能力与家国情怀的高素质机械设计人才。4.课程目标与毕业要求的对应关系表1课程目标与毕业要求对应关系毕业要求内涵观测点课程目标毕业要求9指标点1-1：能正确使用数学、自然科学、工程基础和专业知识的语言工具表达机械领域复杂工程问题。课程目标1三、教学章节与学时安排本课程教学时数总计32学时，学分2分，均为理论教学，内容为教材学习，具体教学内容及学时安排如下：类别教学内容与章节学时数理论教学部分1.第一章绪论22.第二章物质的化学组成和聚集状态43.第三章物质的结构和材料的性质64.第四章化学反应与能源65.第五章水溶液中的化学反应和水体保护 86.第六章化学反应和材料的保护6合计32四、教学内容与教学方法（一）理论教学内容1.第一章绪论知识点（1）化学与科学技术（2）“工程化学”的教学对象和教育目的（3）教学中怎样使用“工程化学”教材（4）基本概念课程思政要点：认识化学学科在科技发展中的核心地位，明确学习《工程化学基础》对服务国家战略与机械工业创新的重要使命，增强科技报国的责任意识。理解物质从宏观到微观的运动层次，树立辩证唯物主义的物质观，明确原子、分子等介观粒子的客观实在性，反对唯心主义和机械论。掌握系统、环境、相态等基本概念，学会用整体与部分的辩证关系分析工程问题，强化系统思维与科学决策能力。理解质量守恒与能量变化规律，认识自然界物质不灭、能量转化的客观法则，自觉践行资源节约与绿色制造理念。掌握反应进度、物质的量等定量概念，培养严谨求实、精益求精的工程作风，杜绝粗放与随意，为后续机械设计中的材料与工艺优化奠定科学伦理基础。主要教学方法：启发式与讲授式（1）启发式问题导入主题：通过展示与化学反应相关的机械工程案例，引导学生从自身经验中提出关于反应本质的假设，从而激发其对本章节内容的学习兴趣和探究欲望。（2）系统讲授与启发式提问相结合，在讲授过程中穿插启发性提问，例如“在封闭系统中加热金属，其总质量是否发生变化？”以此引导学生思考质量守恒定律的适用范围，深化对核心概念的理解。所支撑的课程目标：（1）知识目标中“系统掌握工程化学的基本知识、核心思维方法与基本原理，涵盖物质结构、化学反应方向与限度、化学平衡、电化学基础等内容”。（2）能力目标中“培养学生自主学习与知识迁移能力，提升分析、解决复杂工程问题的探究能力，能从化学视角识别机械设计与制造中的腐蚀、润滑、材料失效等关键问题并提出初步方案”。（3）育人目标中“培帮助学生树立正确的人生观、价值观和世界观，理解科学技术须服务于人类福祉与可持续发展，成为德才兼备、勇于担当的高素质工程技术人才。”。重点与难点：（1）重点：准确掌握系统（敞开、封闭、孤立）、环境、相态等核心概念，理解反应进度ξ与物质的量的定义及计算。牢固把握质量守恒定律与热力学第一定律，明确焓变、内能变化的物理意义。。（2）难点：易混淆系统与环境的不同类型以及相与聚集状态的关系，对反应进度ξ作为与反应方程式相关的广度量理解不深。2.第二章物质的化学组成与聚集状态知识点：（1）物质的化学组成（2）固体（3）液体和液晶*（4）气体和等离子体课程思政要点：从物质的化学组成出发，认识纯净物与混合物、单质与化合物的辩证关系，树立“组成决定性质、性质决定应用”的工程材料观。通过学习固体、液体、气体及等离子体等聚集状态，理解物质在不同条件下的相互转化，深化量变引起质变的辩证唯物主义思想。结合液晶等软物质及等离子体等高新技术材料，引导学生关注现代科技前沿，增强科技报国的使命感。同时，培养学生尊重物质客观规律、严谨选择机械工程材料的职业素养，强化资源节约与绿色制造意识。主要教学方法：启发式与讲授式（1）启发式问题导入主题：展示不同聚集状态的工程实例，提问“为何同种材料在不同条件下表现出完全不同的力学和化学行为？”激发学生对物质聚集状态本质的思考。（2）系统讲授与启发式提问相结合：讲解晶体、非晶体、液晶、等离子体的结构特征时，穿插提问“金属材料的塑性变形与晶体缺陷有何关系？”“为什么液晶显示器中的分子排列可随电场变化？”引导学生将微观结构与宏观性能联系起来。所支撑的课程目标：

（1）知识目标中“使学生系统掌握工程化学的基本知识、核心思维方法与基本原理，包括物质结构等内容”。（2）能力目标中“能从化学视角识别机械设计与制造中的腐蚀、润滑、材料失效等关键问题并提出初步方案”。（3）素质目标中“强化学生的化学建模能力以及对工程中化学问题的分析与解决能力”。（4）育人目标中“理解科学技术须服务于人类福祉与可持续发展，成为德才兼备、勇于担当的高素质工程技术人才”。重点与难点：（1）重点：掌握物质的化学组成（单质、化合物、混合物）及聚集状态（固、液、气）的基本特征；理解晶体与非晶体的本质区别，熟悉离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体的结构与性能关系；了解液晶的分子排列特点及等离子体的基本性质。（2）难点：区分不同晶体类型的内部作用力（离子键、共价键、分子间力、金属键）及其对工程材料熔点、硬度、导电性的影响；理解液晶既具有流动性又具有各向异性的物理本质；等离子体作为物质第四态的高能、电中性特征及其在机械加工中的应用原理。3.第三章物质的结构和材料的性质（1）原子核外电子运动状态（2）元素周期律&金属材料（3）化学键&分子间力&高分子材料*（4）晶体缺陷&陶瓷和复合材料课程思政要点：从原子核外电子的量子化运动状态出发，引导学生认识微观世界的统计规律性与宏观性质的确定性之间的辩证关系，树立科学的世界观。介绍晶体缺陷与陶瓷、复合材料时，弘扬大国工匠精神——正是缺陷的存在赋予了材料可设计的韧性，鼓励学生勇于挑战“完美主义”思维，为机械领域的高温、高强、轻量化材料研发贡献中国智慧。主要教学方法：启发式与讲授式（1）启发式问题导入主题：展示航空发动机叶片、碳纤维自行车架、聚合物密封圈等实物或图片，提问“为什么有的材料耐高温、有的导电、有的柔韧？其秘密藏在原子和分子之中”，激发学生对微观结构的好奇心。（2）系统讲授与启发式提问相结合：在讲解四种化学键时，穿插提问“金属材料为什么容易变形而陶瓷容易脆断？这与键的类型和缺陷有何关系？”；在讲授能级跃迁时提问“如果电子只能处于特定轨道，那么LED发光的颜色由什么决定？”引导学生主动运用结构原理解释宏观现象。所支撑的课程目标：（1）知识目标中“系统掌握物质结构、化学反应原理等基本知识，形成指导机械设计的化学知识体系”。（2）能力目标中“提升分析、解决复杂工程问题的探究能力，能从化学视角识别材料失效等关键问题”。（3）素质目标中“强化化学建模能力以及对工程中化学问题的分析与解决能力”。（4）育人目标中“帮助学生树立正确的人生观、价值观和世界观，成为具有社会责任感和使命感的高素质工程技术人才”。重点与难点：（1）重点：掌握原子核外电子的四个量子数及其物理意义，理解电子排布规则；熟悉元素周期表中各主族、副族元素性质的递变规律及其在金属材料选材中的应用；区分离子键、共价键、金属键、分子间力的形成条件与键能差异；理解高分子材料的链状结构和聚集态结构对其力学性能的影响。（2）难点：正确理解电子云的“统计分布”而非经典轨道，容易将量子化能级与行星模型混淆；分子间力（取向力、诱导力、色散力）与氢键的区分及对高分子材料玻璃化转变温度的影响。4.第四章化学反应与能源（1）热化学与能量转化（2）化学反应的方向和限度（3）化学平衡和反应速率（4）氧化还原反应和能源的开发和利用课程思政要点：从热化学与能量转化入手，引导学生理解能量守恒与转化规律，树立辩证唯物主义自然观，认识人类对能源利用的历史即是技术进步与文明演进的历史。结合氧化还原反应与能源开发利用，介绍我国在新能源（如氢能、燃料电池、锂离子电池）领域的战略布局与自主创新成果，增强学生的民族自豪感和科技报国使命感。同时，引导学生关注化石能源的清洁利用与碳中和目标，树立绿色低碳、可持续发展的价值观，为机械动力系统设计与能源优化奠定化学伦理基础。主要教学方法：启发式与讲授式（1）启发式问题导入主题：以汽车发动机或燃料电池汽车为例，提问“汽油燃烧释放的热能如何转化为机械功？为什么反应不能进行到底？如何提高能源利用效率？”引导学生思考化学反应中能量转化与反应方向的联系。（2）系统讲授与启发式提问相结合：讲解热化学时，穿插提问“如果发动机气缸内燃料燃烧不完全，能量损失在哪？”；讲解化学平衡时，提问“合成氨反应为什么需要在高压下进行？平衡移动原理如何指导工业参数选择？”；讲解氧化还原反应时，以锂离子电池为例提问“充电和放电时，电子和离子如何迁移？”引导学生将理论应用于能源系统分析。所支撑的课程目标：（1）知识目标中“系统掌握化学反应方向与限度、化学平衡、电化学基础等知识，理解化学原理与机械动力系统、能源利用的实际联系”。（2）能力目标中“提升分析、解决复杂工程问题的探究能力，能从化学视角识别机械设计与制造中的腐蚀、润滑、材料失效等关键问题并提出初步方案”。（3）素质目标中“强化化学建模能力以及对工程中化学问题的分析与解决能力”。（4）育人目标中“理解科学技术须服务于人类福祉与可持续发展，成为具有社会责任感和使命感的高素质工程技术人才”。重点与难点：（1）重点：掌握热力学第一定律、焓变（ΔH）与内能变化的关系，能进行反应热（生成热、燃烧热）的基本计算；理解吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS，并能用ΔG判断反应的自发性；明确S，Smθ，Smθ(H2O，g)，ΔrSmθ(T)，ΔrSmθ(298.15)，ΔG，ΔfGmθ，ΔrGm，ΔrGmθ(298.15)，ΔrGmθ(T)等各符号的名称和意义。掌握化学平衡常数K的表达式及温度、压力、浓度对平衡的影响（勒夏特列原理）初步理解原电池与电解池的工作原理及能源转化应用（如燃料电池、金属空气电池）。（2）难点：区分ΔG与ΔrGmθ(T)的关系，并能用范特霍夫等温式进行非标准状态下反应方向的判断；理解熵变（ΔS）的物理意义（混乱度）及其正负号的定性判断；氧化还原半反应式的配平及电极电势Nernst方程的应用，尤其是在非标准条件下的电池电动势计算。5.第五章水溶液中的化学反应和水体保护（1）弱酸弱碱溶液（2）水溶液中的沉淀溶解反应和配位反应（3）相平衡和非水溶液中的化学反应（4）水质和水体保护课程思政要点：从弱酸弱碱溶液出发，引导学生认识水溶液中离子平衡的动态性，理解“缓冲体系”对维持环境稳定的重要作用，类比社会中多种因素的相互制衡与和谐共生。强化资源循环利用与污染防治的责任意识，培养学生系统性分析工程问题的能力。重点结合水质和水体保护内容，深入贯彻“绿水青山就是金山银山”的生态文明思想。主要教学方法：启发式与讲授式（1）启发式问题导入主题：展示水体污染与工业冷却水循环系统的图片或短视频，提问“为什么机械加工厂排放的含铜、镍废水需要处理至极低浓度？化学原理是什么？”激发学生利用水溶液化学知识解决实际环境问题的兴趣。（2）系统讲授与启发式提问相结合：讲解弱酸弱碱电离平衡时，穿插提问“为何醋酸溶液中加入醋酸钠，pH会变化减小？这体现了什么工程思想？”；讲解沉淀溶解平衡时，提问“为什么在含Ca2+的废水中通入CO2可生成碳酸钙沉淀，而加入氨水却不能？”；讲解配位反应时，以电镀废水中重金属回收为例，提问“如何利用配合物稳定常数的差异实现选择性沉淀？”；在水质保护部分，引导学生讨论“机械清洗废水中的油水分离和pH调节有哪些化学依据？”所支撑的课程目标：（1）知识目标中“系统掌握化学反应方向与限度、化学平衡等知识，能理解化学原理与机械工程中的清洗、水处理、防腐蚀等实际问题的内在联系”。（2）能力目标中“提升分析、解决复杂工程问题的探究能力，能从化学视角识别机械加工废水处理、循环冷却水结垢与腐蚀等关键问题并提出初步方案”。（3）素质目标中“强化化学建模能力以及对工程中化学问题的分析与解决能力”。（4）育人目标中“帮助学生树立正确的人生观、价值观和世界观，增强生态文明意识、可持续发展理念和高度社会责任感”。重点与难点：（1）重点：掌握弱酸弱碱的电离平衡常数（Ka、Kb）及其与pH的定量计算；理解缓冲溶液的组成、原理及pH计算公式；掌握溶度积Ksp的概念、表达式及沉淀生成与溶解的判据；了解常见配合物的形成与稳定常数，初步掌握EDTA配位滴定原理；熟悉水质主要指标（pH、硬度、COD、BOD、重金属离子浓度等）及其环境意义；理解水体富营养化的化学成因（氮磷过量）及常用水处理方法（中和、沉淀、絮凝、离子交换、膜分离等）的基本化学原理。

（2）难点：多元弱酸（如H2CO3、H3PO4）溶液pH计算的近似处理及分步电离的主次判断；缓冲溶液抗稀释和抗外加酸碱的微观机理，以及实际缓冲容量的计算；沉淀溶解平衡中的同离子效应、盐效应及其对溶解度影响的定量对比。6.第六章化学反应与材料保护（1）金属腐蚀的发生（2）金属腐蚀的防护与利用*（3）生命体及高分子材料的老化课程思政要点：从金属腐蚀的发生入手，引导学生认识腐蚀是自然界物质趋于稳定状态的必然过程，树立尊重客观规律、顺应自然的科学观。通过学习腐蚀的防护与利用，使学生理解“化害为利、变废为宝”的辩证思维。在生命体及高分子材料老化部分，联系人体衰老、塑料降解等社会热点，引导学生思考材料老化与可持续发展的关系，增强对绿色设计、全生命周期评价的认知。结合我国重大工程中的防腐技术成就，激发学生的民族自豪感和精益求精的工匠精神，树立保障国家基础设施安全、节约资源、保护环境的责任感，在机械设计中自觉选用耐蚀材料、优化防腐方案。主要教学方法：启发式与讲授式（1）启发式问题导入主题：展示生锈的桥梁结构、腐蚀穿孔的管道、海洋平台等图片，提问“为什么铁会生锈而金不会？腐蚀能否完全避免？如果不能，我们如何应对？”引发学生对腐蚀本质及其控制策略的深入思考。（2）系统讲授与启发式提问相结合：讲解电化学腐蚀机理时，穿插提问“为什么轮船的螺旋桨附近腐蚀特别严重？这与氧气浓度差有何关系？”；讲解防护方法时，提问“牺牲阳极法保护钢板，阳极材料应具备什么电化学条件？”；讲解腐蚀利用时，提问“电化学加工如何利用阳极溶解原理实现精密打孔？”；在高分子材料老化部分，提问“为什么户外塑料制品容易变脆发黄？如何通过添加助剂延缓老化？”所支撑的课程目标：（1）知识目标中“系统掌握电化学基础等内容，理解化学原理与机械工程材料、表面处理、腐蚀防护等实际问题的内在联系”。（2）能力目标中“提升分析、解决复杂工程问题的探究能力，能从化学视角识别机械设计与制造中的腐蚀、润滑、材料失效等关键问题并提出初步方案”。（3）素质目标中“强化化学建模能力以及对工程中化学问题的分析与解决能力，养成求真务实的科学态度”。（4）育人目标中“帮助学生树立正确的人生观、价值观和世界观，理解科学技术须服务于人类福祉与可持续发展，成为具有社会责任感和使命感的高素质工程技术人才”。重点与难点：（1）重点：掌握金属腐蚀的两种类型；熟悉析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生条件、电极反应及产物；了解金属腐蚀的可利用性，初步认识高分子材料的老化类型及其防护措施。（2）难点：正确书写不同腐蚀环境下的电极反应（如铁在中性含氧溶液中的吸氧腐蚀，以及在酸性无氧环境中的析氢腐蚀）；区分阴极保护中的牺牲阳极法和外加电流法，并掌握设计计算中的关键参数；学生容易混淆热力学可能性与动力学实际速率。说明：打*为选学内容五、课程资源资源类型资源教材《工程化学基础》，陈林根编著，高等教育出版社，2018年，标准书号：9787308091053。参考书籍或文献《无机及分析化学》，冯炎龙编著，浙江大学出版社，2011年，标准书号：9787308091053。《无机化学》，大连理工大学无机化学教研室编著，高等教育出版社，2006年，标准书号：9787040193268。课程网址超星：/course/206681244.html六、考核与评价（一）考核项目及比例课程考核：闭卷考试。成绩评定：40%平时成绩+60%期末考试成绩。平时成绩由20%作业，10%平时表现，5%随堂测试，5%课程论文组成。最终成绩＝作业总评成绩×20%+平时表现×10%+单元测试×5%+课程论文×5%+期末考试×60%其中：作业总评成绩为各次课堂及课后作业成绩的平均值；单元测试成绩为各次测试成绩的平均值。（二）各成绩与课程目标之间的支撑关系课程目标考核与评价方式及成绩比例（%）总评分占比（%）作业平时表现单元测试课程论文期末考试课程目标120105560100合计20105560100各评价项目的评定标准如下：1.作业共有6～8次，每次按百分制给出成绩。课程目标评分标准成绩课程目标1严格按照作业要求及时完成和提交作业，没有抄袭情况，基本概念清晰，解题思路明确，图表清晰规范，答案正确，书写清晰工整。90-100分严格按照作业要求及时完成和提交作业，没有抄袭情况，基本概念清晰，解题思路明确，图表清晰规范，个别题目有答案错误，书写清晰工整。80-89分基本按照作业要求及时完成和提交作业，没有抄袭情况，概念基本清晰，解题思路基本明确，图表比较清晰规范，个别题目有答案错误，书写基本清晰工整。70-79分未按照作业要求及时完成和提交作业，基本概念基本清晰，解题思路基本明确，图表有多处不清晰规范，多数题目有答案错误，书写欠工整。60-69分未按照作业要求完成作业或不交作业，基本概念不清晰，解题思路混乱，图表欠缺或者基本不规范，多数题目有答案错误，书写欠工整。0-59分2.课堂表现：课堂表现按百分制评分。要求如下：课程目标评分标准成绩课程目标1积极回答问题（每节课≥1次），与老师互动质量高；小组贡献突出（主动组织讨论、代表汇报或提出创新方案）；课堂笔记完整、条理清晰、有自主归纳总结。90-100分积极回答问题（每节课1-2次），与老师互动良好；小组贡献较好（积极参与讨论，配合完成任务）；课堂笔记较完整、基本清晰。80-89分偶尔回答问题（每周1-2次），与老师互动一般；小组贡献一般（参与但被动）；课堂笔记基本完整但缺乏条理或内容简略。70-79分极少回答问题或主动互动；小组贡献较少（很少参与或推脱任务）；课堂笔记不完整、潦草。60-69分从不回答问题或与老师互动；无小组贡献；无课堂笔记或内容极少。0-59分3.单元测验：满分100分，按照期中测验的标准答案或要求，按百分制评分。重点考察与课程内容相关的知识掌握情况、理解深度及综合运用能力。课程目标评分标准成绩课程目标1正确率90%及以上，基础知识扎实，概念清晰，综合分析能力强，能灵活运用所学知识解决复杂问题。90-100分正确率80%-89%，基础知识较扎实，概念较清晰，综合运用能力较好，能较好解决多数问题。80-89分正确率70%-