材料工程基础双语教学大纲.docx

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1、材料工程基础双语教学大纲一、课程介绍材料工程基础双语是针对材料类低年级本科学生开设的一门学科基础课，课程性质 为必修课。通过讲授工业“三传”的基本知识，使学生掌握相关原理及的计算方法，了解用于 材料加工制造的常用设备尤其是热工设备的工作原理和工作特性等。本门课程以材料工程的 “三传”核心内容，与后续各专业开设的专业课程如制造技术基础、材料成型原理及工 艺、材料成型工艺与设备、聚合物成型原理及工艺、粉体工程与设备、无 机非金属材料工学等奠定基础，共同为学生构筑起完整的材料工程知识体系。材料工程基础双语阐述的是材料加工制造过程中所涉及的流体流动、热量传递、质 量传输的基本理论，主要包括流体力学基础

2、、传热过程双语、传质过程等基本原理及相关设 备。教学部分共含44个理论学时，8个实践环节学时。IntroductionFundamentals of Materials Engineering (bilingual)“ is a basic course fbr undergraduate students majoring in materials science and engineering. By teaching the basic knowledge of industrial three transmissions* processes, students can master

3、the relevant principles and calculation methods of relevant thermal theory and understand the construction, working principle and working characteristics of common material processing equipment, especially thermal equipment. This course takes the ” three transmissions1 processes in material engineer

4、ing as the core content, and builds a complete knowledge system of materials engineering together with the subsequent professional courses such as Fundamentals of Manufacturing Technology, Principles and Technology of Material Shaping, Materials Shaping Technology and Equipmenf Principles of Materia

5、l Shaping, “Principles and Technology of Polymer Shaping”, “powder engineering” and inorganic nonmetal material engineering”.Fundamentals of Material Engineering (bilingual) describes the basic theories of momentum, heat and mass transfer involved in the material processing and manufacturing process

6、, mainly including the basic principles of fluid mechanics, heat transfer process (bilingual), mass transfer process and the related equipments. The teaching part of this course includes 44 theoretical credit学分实序号实验项目内容提要实验类型时分组人验地教学要求配数点1材料表观 导热系数测 试测量固体的导热系数并对测试结果进行分析州口性选做4382热量传热 过程的观察 与分析使用热成像仪，

7、直观定性观察 换热现象与换热过程,结合传热 学基本理论分析换热过程的影 响因素。为口性选做414材 料 学 院 各 实 验 教 学 中 心3煤发热量 测试与燃料 品质评价使用工业分析法、氧弹量热法 从不同角度对燃料用煤的品质 和易烧性进行测试与评价综合 性 选做424依据实验效果4压铸过程 金属流场、 温度场和浓 度场模拟压铸CAE是建立在数值模拟技 术上的分析优化技术,本实验可 以帮助学生掌握压铸过程这种 复杂边界初值问题建模的基本 方法，了解各工艺参数对金属流 动过程流场、温度场和浓度场的 影响规律,并能根据模拟结果分 析铸造过程中缺陷产生的原因 及解决方法。为口性选做414进行评 价：优

8、 秀、良 好、一 般、合 格及不 合格。求解传热问题温度场的有限元5热锻成形过程中温度场变化法是将微分方程和边界条件转 化为与之等效的积分方程,然后 将积分方程进行离散,将其转化 为以节点温度为未知数的代数 方程组,求解代数方程获得节点州口性选做414序号实验项目内容提要实验类型学时分配分组人数实 验 地 点教学要求的温度值。利用有限元软件 Deform 3d的传热问题求解模 块，求解热力耦合问题。6注塑成型 充模过程的 数值模拟使用MOLDFLOW软件，结合 流体力学、传热学相关知识对注 塑成型充模过程进行仿真实验， 探讨模具设计、充填过程参数对 塑料制品成型效果的影响。综合 性 选做414

9、8、考核要求、考核方式及成绩评定标准(1)课程考核成绩由期末考试(3050%)、平时成绩(3050%)和实验成绩(1020%) 三部分组成。平时成绩包括：课堂测验、课后作业、在线学习、出勤、课堂活动等的相关成 绩。(2)期末考试以闭卷形式，采用统一评分标准，公正、公平、公开。(3)平时成绩和实验成绩评价，采用百分制记载，期末采用加权累计的方法计分。具体 评分标准在教学活动进行之前发布在课程网站上公示给所有学生。(4)最终课程考核总评成绩采用百分制，满分100分，60分为及格。考核方式、内容、评分标准与课程目标的对应关系课 程 目标评价依据考核方式考核内容评分标准评价占比(%)1期末考试闭卷考试

10、与流体力学、质量传递 过程、燃烧过程相关的按采分点评分，以具 体试卷的评分标准为40 80计算题、综合分析题准平时成绩随堂测验（在线客 观题）学生对流体力学、质量 传递过程、燃烧过程相 关基础知识的掌握程度客观题的回答准确率520课后作业（主观题）课后练习题1 .解题思路和公式60%;2 .解题步骤25%;3 .答案正确5% ；4 .卷面工整5% ；5 .及时提交5%520学生自评问卷调查问卷（分章进行）：“我 能够运用学到的XXX相 关知识，对遇到的XXX 问题进行分析，并进行 简单的工程核算。”或 类似题目的扩展。量表10级，学生自评后取平均值5202期末考试闭卷考试与传热学相关的计算 题

11、、综合分析题（题干 英文）按采分点评分，以具 体试卷的评分标准为 准40 80平时成绩随堂测验（在线客 观题）学生对传热学相关基础 知识的掌握程度客观题的回答准确率520课后作业（主观题）课后练习题1 .解题思路和公式60%;2 .解题步骤25%;3 .答案正确5% ；4 .卷面工整5% ；5 .及时提交5%520学生自评问卷调查问卷题目：“我能够运 用学到的传热学相关知 识，对遇到的换热问题 进行分析，并进行简单量表10级，学生自 评后取平均值520的工程核算。”或类似题目的扩展。3实验考试实验实施过程考勤，考查学 生查阅资料能力、结果 分析能力、工艺方案整 合与改进能力、制造过 程影响因素

12、分析能力。1 .考勤510% ；2 .实验报告9095% ；3 .小组展示附加成绩10%8095%学生自评问卷调查问卷题目：“我能够运 用模拟计算软件对材料 加工制造过程的某些环 节进行分析、建模、模 拟计算，并能够根据计 算结果分析加工过程的 影响因素。”或类似题 目的扩展。量表10级，学生自 评后取平均值5-20%4学生自评问卷调查问卷题目：“在以后的 工程设计中，除了纯技 术角度的优选之外，我 还能综合考虑材料工程 实施过程对能源、环境 的消耗，以及该工艺过 程对社会可持续发展的 影响，自觉履行材料工 程师的社会责任。”或类似题目的扩展。量表10级，学生自评后取平均值100%5平时成绩“

13、我来讲 材料”小 组活动考查时间控制、选题认 同度、团队合作、展不 内容、讲解效果等。采用“对分评分法、具体以每轮次课程网站的公示为准。50%80%学生自评问卷调查问卷题目：“我对属材 料工程的前沿热门领域 有所了解，对专业的发量表10级，学生自 评后取平均值2050%展更有信心。”或类似 题目的扩展。9、其他说明根据各个专业的不同特点，授课及实验内容可以有所侧重或选择。hours and 8 practical credit hours.课程基本信息课程名称材料工程基础双语课程编码英文名称The Fundamentals of Materials Engineering (bilingual

14、)课程学时52课程学分3课程类别学科基础课程课程性质必修课开课学期第4学期课内实验学 时8适用专业材料科学与工程专业、无机非金属材料工程专业、材料成型及控制工程专业开课单位无机非金属材料工程教研室、材料成型及控制工程教研室选用教材1 .材料工程基础.化学工业出版社. 6.文进主编.（高等学校“十三五”规 划教材）2 .英文教材:传热学第2版.高等教育出版社.改编版/（美）森吉尔（Cengel, Y.A.）著；冯妍卉等改编。书名原文：Heat Transfer: A Practical Approach （2nd edition）主要参考书1 .材料热工基础.冶金工业出版社.张美杰主编2 .工程

15、流体力学.清华大学出版社.李玉柱、贺五洲主编3 . Fundamentals of heat and mass transfer.John Wiley & Sons Inc. 7th edition. By Frank P. Incropera4 .Fundamentals of Momentum, Heat, and Mass Transfer.Wiley; 5lh edition. By J. Welty, et al.二、教学大纲1、课程目标1）使学生掌握流体力学、质量传递过程、燃烧过程的基础理论知识，理解相关公式的 推演思路，并能够运用获得的数学模型对实际流动问题、传质问题、燃烧过程进

16、行分析、简 单计算或工业设计核算。使学生了解常用流体输送设备、燃烧装置等的构造、工作原理和使 用特性，并初步具备结合实际工况或需求对基本热工设备进行选型的能力。2）在英文教材和英文PPT的环境下，掌握传热学基础理论知识，理解相关公式的推演 思路，并能够运用获得的数学模型对实际换热问题进行分析、计算或工业设计核算，了解常 用换热设备的构造和工作原理。3）通过实验课，使学生能够描述材料工程领域的能量传递过程对材料结构及制品性能 产生的影响，掌握运用模拟计算软件对该过程进行分析、建模、模拟计算的基本方法，并具 备根据计算结果分析该过程影响因素的能力。4）使学生具有环境保护和可持续发展方面的意识，在能

17、耗核算、燃烧控制等工程设计 中，除了纯技术角度的优选之外，能综合考虑材料工程实施过程对能源、环境的消耗，以及 该工艺过程对社会可持续发展的影响，自觉履行材料工程师的社会责任。5）通过小组活动，使学生了解材料工程热门领域的产业现状、国际发展趋势、研究热 点，具备针对某个材料工程领域具体问题进行资料查阅、分析总结的能力，并能够在跨领域 的知识背景下进行基本的沟通、交流和团队合作。课程目标与毕业要求的对应关系表可覆盖的指标点毕业要求支撑的指标点课程目标支撑理由123451.1GA1.1掌握工程领域相关的数 学、自然科学、工程基础知识，并 将其用于工程问题的表述。qq使学生掌握流体力学、传热 学、传质

18、、燃烧领域的工程 原理,并能用其描述和分析 相关的材料工程问题。1.2GA1.2能够针对具体的材料工程 问题，建立数学模型并求解。q使学生能够运流体力学、传 热学、质量传递过程、燃烧 过程的数学模型对实际流 动、换热、传质、燃烧等工 程问题进行分析、计算及工业核算。5.2GA5.2能够针对材料领域复杂工 程问题的特定需求，选择、使用、 开发恰当仪器、信息资源工程工 具和专业模拟软件，对复杂工程 问题进行分析、计算、设计、预测 和模拟，并能分析其局限性。通过实验课程，使学生能够 使用模拟软件对材料工程 领域某个具体的能量传递 过程进行模拟计算求解,并 分析其对材料结构及制品 性能产生的影响，理解

19、不同 模拟软件的适用领域。7.1GA7.1具有环境保护和可持续发 展方面的意识，知晓和理解环境 保护和可持续发展的理念和内 涵，能够理解材料领域复杂工程 问题的工程实践对环境、社会可 持续发展的影响。使学生具有环境保护和可 持续发展方面的意识,在能 耗核算、燃烧控制等工程技 术领域,能够充分认识到材 料工程实施过程带来的环 境问题,并在工艺参数优选 时考虑环保和可持续发展 因素。10.2GA10.2 了解无机非金属材料工 程及其相关专业领域的国际发展 趋势、研究热点，理解和尊重世界 不同文化的差异性和多样性，具 备跨文化交流的语言和书面表达 能力，能就无机非金属材料工程 领域问题在跨文化背景下

20、进行基 本沟通和交流。通过“我来讲材料”的小组 活动,使学生了解材料工程 某些领域的产业现状、国际 发展趋势、研究热点等，并 培养学生的沟通、交流和团 队合作能力。2、教学要求1）使学生明确本课程的研究对象及其在课程体系中的位置和作用，掌握材料工程领域 “三传”的基本概念，了解MOOC和双语课的学习方法和要求，了解材料工程领域的常用热 工设备。2）使学生掌握流体的力学研究分析方法，能够运用伯努利方程分析实际问题，并进行 管路计算，掌握空气动力学基础知识，能够用其解释拉伐尔喷管的工作原理，掌握常见流体 输送设备泵、风机、烟囱、喷射器的工作原理及设备选型与核算原则，能够综合运用流力力 学知识解释实

21、际现象、解决实际问题。3）能够使用英文教材、英文PPT学习传热学的基本理论和基础知识，掌握热传导的基 本概念与计算，理解傅里叶定律并能进行应用，掌握导热系数的特征与测量方法，了解绝热 材料的设计与实现，掌握有关流换热的基本概念、分类及影响因素，了解对流换热问题的求 解思路，能够利用准数方程解决简单的对流换热问题，掌握有关热辐射的基本概念、黑体辐 射的基本定律，理解物体间辐射换热计算的基本思想和方法，能够利用黑体辐射数学模型分 析、计算辐射换热问题，能够综合运用传热学基本定律和公式，求解实际换热问题，了解常 用换热设备的构造、工作原理及使用特点。4）使学生掌握浓度、速度、分数表示法等传质的基本概

22、念，理解菲克定律并能在流体、 固体中进行应用，能够定性的分析非稳态扩散过程,理解对流传质过程与边界层理论的关系, 能够使用对流传质准数方程对实际过程进行简单计算，了解传质过程与化学反应进程之间的 联系。5） 了解工业能源结构；掌握常用工业燃料的种类、组成及热工性质；理解燃烧过程的 基础理论知识，提升对燃烧过程的感性认识；掌握燃烧过程的工业核算方法；理解不同燃料 的燃烧机制、燃烧过程特点，在能耗核算以及燃料选择、燃烧温度控制等工艺参数优选时考 虑环保和可持续发展因素，自觉履行材料工程师的社会责任。6）通过实验课程，使学生认识到材料工程领域的能量传递过程对材料结构及制品性能 产生的影响，并能够针对

23、材料工程领域某个具体的材料加工、制造、成型过程，运用多种模 拟计算软件对该过程进行分析、建模、模拟计算，并具备根据计算结果分析该过程影响因素 的能力。7）通过“我来讲材料”的小组活动，使学生了解材料工程热门领域的产业现状、国际发 展趋势、研究热点，具备终身学习能力，以及在跨领域的知识背景下进行基本的沟通、交流 和团队合作的能力。8）通过讲授公式、模型的演化与改进，培养学生精益求精的科学素养。通过讲解传热 学的计算方法，对比分析不同类型传热问题的解决方式，培养学生锲而不舍的精神，建构普 遍联系的知识体系。通过学习能源与燃料燃烧，引导学生思考我国能源结构与能源安全问题, 提升社会责任感、培养爱国情

24、怀。通过公开的评分标准和公平的成绩评定过程，培养学生的 公平正乂感。3、预备知识或先修课程要求本课程的授课对象为材料类低年级本科生。本课程要求授课对象先修下列课程：微积 分B、线性代数B、大学物理B、工程制图B理论力学B等。4、教学方式课程由理论课堂和实践环节两部分组成，结合该课程的MOOC化建设，采取混合式授 课的教学模式。理论授课44学时，线上预习与教师面授课相结合；实践环节8学时，以学 生操作、设计为主，教师引导、答疑为辅。5、实验环境和设备1）实验环境：实验课在各专业实验教学中心运行。相关设备包括：导热系数仪、氧弹量 热计、马弗炉、压片机、热成像仪、氧指数仪、垂直燃烧仪、烟密度仪等。2

25、）模拟仿真实验环境：工程设计训练环节在学院机房进行，计算机安装基本操作系统和 基础软件，并配有Mold3D. Deform、Moldflow等专业软件。6、课程教学内容及学时分配第1章绪论（2学时）教学目标：使学生明确本课程的研究对象，了解本课程在课程体系中的位置和作用，掌 握热工基本概念，了解MOOC和双语课的学习方法、手段和要求，了解材料工程的常用热 工设备。第2章流体力学基础（14学时）2.1 流体的主要物理性质2.2 流体静力学2.3 流体运动学基础2.4 流体运动过程中的阻力损失2.5 可压缩气体的流动2.6 流体输送设备2.7 习题课教学目标：使学生掌握流体的主要物理性质，掌握流体

26、静压强的特征及流体静力学方程 推演，掌握运动流体受力分析及伯努利方程的推演，运用伯努利方程分析测压管和文丘里流 量计的工作原理，掌握沿程阻力、局部阻力的计算方法，并能综合进行管路计算，掌握流体 动力学基础知识，理解截面面积变化与流体流速之间的关系，并能够用其解释拉伐尔喷管的 工作原理，掌握常见流体输送设备泵、风机、烟囱、喷射器的工作原理及设备选型与核算原 则，能够综合运用流力力学知识解释实际现象、解决实际问题。第3章 传热学(Heat Transfer) (16学时)3.1 传导(Conduction)3.2 对流换热(Convection Heat Transfer)3.3 热辐射(Radi

27、ation Heat Transfer)3.4 综合传热(Simultaneous Heat Transfer)3.5 习题课 (Exercises)教学目标：培养学生能够使用英文教材、英文PPT学习传热学的基本理论和基础知识， 掌握热传导的基本概念与计算，理解傅里叶定律并能进行应用，掌握导热系数的特征与测量 方法，了解绝热材料的设计与实现，掌握有关流换热的基本概念、分类及影响因素，了解对 流换热问题的求解思路，能够利用准数方程解决简单的对流换热问题，掌握有关热辐射的基 本概念、黑体辐射的基本定律，理解物体间辐射换热计算的基本思想和方法，能够利用黑体 辐射数学模型分析、计算辐射换热问题，能够综

28、合运用传热学基本定律和公式，求解实际换 热问题，了解常用换热设备的构造、工作原理及使用特点。第4章质量传递基础(8学时)4.1 传质基本概念4.2 分子扩散传质4.3 对流传质4.4 传质与化学反应教学目标：使学生掌握浓度、速度、分数表示法等传质的基本概念，理解菲克定律并能 在流体、固体中进行应用，能够定性的分析非稳态扩散过程，理解对流传质过程与边界层理 论的关系，能够使用对流传质准数方程对实际过程进行简单计算，了解传质过程与化学反应 进程之间的联系以及球形颗粒的反应历程。第5章能源与燃料燃烧(4学时)5.1 能源与燃料5.2 燃料的种类及热工性质5.3 燃烧过程与燃烧计算教学目标：了解工业能

29、源结构；掌握常用工业燃料的种类、组成及热工性质；理解燃烧 过程的基础理论知识，提升对燃烧过程的感性认识；了解燃烧过程的工业核算方法,对不同 燃料的燃烧机制、燃烧过程特点有一定认识。课程内容及教学方式对课程目标的支撑关系序号课程内容教学方式支持课程目标1第1章绪论以课堂讲授为主，辅以设备图片、 不同材料生产过程视频。线上辅 助教学，线上资源主要作为扩展 学习资源使用。12第2章流体力学基础2.1 流体的主要物理性质2.2 流体静力学2.3 流体运动学基础2.4 流体运动过程中的阻力损失2.5 可压缩气体的流动2.6 流体输送设备2.7 习题课以系统讲授为主，采取翻转课堂 的混合式教学模式，将低阶

30、知识 在线上完成，课堂精讲知识应用 过程，辅以随堂测验。对2.3组织 课堂讨论和观摩实验，2.5观看实 验视频并辅以扩展学习资料，2.7 布置作业，课上进行小组活动，由 学生讲题，教师点评。13第3章 传热学(Heat Transfer)3.1 传导(Conduction)3.2 对流换热(Convection Heat Transfer)3.3 热辐射(Radiation Heat Transfer)3.4 综合传热(Simultaneous Heat Transfer)3.5 习题课 (Exercises)以系统讲授为主，采取翻转课堂 的混合式教学模式，将低阶知识 在线上完成，课堂精讲知识

31、应用 过程，辅以随堂测验。设备部分以 图片展示为主，辅以教师讲解。组 织“热眼看世界的小组活动，培 养应用所学分析和解决实际问题 的能力。3.5布置作业，课上进行 小组活动，由学生讲题，教师点 评。2、44第4章质量传递基础4.1 传质基本概念4.2 分子扩散传质4.3 对流传质4.4 传质与化学反应以系统讲授为主，辅以随堂测验。 4.4与模拟计算实验进行一定程 度的结合，精讲案例实操过程，与 课外的机房实操结合。15第5章能源与燃料燃烧5.1 能源与燃料5.2 燃料的种类及热工性质5.3 燃烧过程与燃烧计算以系统讲授为主，采取翻转课堂 的混合式教学模式，将低阶知识 在线上完成，课堂精讲知识应用 过程，辅以随堂测验。5.1组织课 堂讨论并辅以扩展教学资料，探 讨工业、能源与环境问题。1、46实验课数值模拟实验以及其他选做实 验，教师先讲解实验原理、操作方 法、要求与注意事项，随后学生以 团队形式进行动手操作，每个学 生都在团队中承担一部分工作， 并独立完成实验报告。37“我来讲材料”小组活动组织贯穿课程全周期的“我来讲 材料”小组活动，学生自行查阅资 料选题，针对大家感兴趣的材料 工程领域的产业现状、国际发展 趋势、研究热点进行资料收集整 理，并在课上进行讲解，教师点 评。57、实验项目内容、学时分配、实验小组