《材料工程基础B》课程教学大纲

《材料工程基础》课程教学大纲B课程代码0701160课程名称中文名材料工程基础B英文名:Basis ofMaterials EngineeringB课程类别专业课修读类别必修学分

3.0学时48理论32+实验8+设计8开课学期第6学期开课单位材料科学与工程学院无机非金属材料工程适用专业无机非金属材料工程专业无机非金属材料科学方向先修课程高等数学、普通物理、理论力学等后续有关专业课程无机非金属材料工艺学，无机非金属材料生产设备，毕业设计论文和教学环节主讲教师/职称王彩辉/副教授、孔丽娟/副教授、韩玉芳/副教授、罗永会/副教授一考核方式及各环节作业+实验成绩+课程设计+期末考试所占比例10%+15%+15%+60%教材及主要1《热工基础与工业窑炉》，徐利华，延吉生主编，冶金工业出版社,参考书20102《硅酸盐工业热工基础》，孙晋涛主编，武汉工业大学出版社，20063《热工基础及设备》，李启云主编，南京工学院出版社，19884《材料热工基础》教材，张美杰主编，冶金工业出版社，20085《流体力学基础、泵与风机》，王宇清主编，中国建筑工业出版社,2005

一、课程性质和目标《材料工程基础》B课程属无机非金属材料工程专业的一门专业基础课，内容上注重宏观的物理现象，侧重理论、公式以及概念的理解和应用，旨在使学生认识能量转换所用工质状态及基本参数，气体状态方程，认识流体静压强分布规律，深刻理解能量方程及其应用，阻力损失的计算方法；认识传热的三种方式及其规律，陶瓷及制品生产过程中存在热介质的流动、热量的传递以及机械能的转换过程，更好地将热工理论应用于陶瓷及制品生产中去，提高陶瓷及制品生产过程中的热效率，节约能源，提高技术经济效益知识目标:期末考试成绩是通过闭卷考试的卷面成绩给出，考核内容覆盖课程所讲的流体力学、工程热力学、传热学、干燥及热养护过程等知识点按期末考试的标准答案和评分标准百分制评分，总评后折算成50分试卷蓝图设计如下表试卷蓝图设计课程目标把握能力层次（对应试题）目标分值百分比（％）认识理解应用14〜86-106-1016〜2820〜2424〜88-126-1022〜2622〜2633〜58-128-1220〜2420〜2443〜56-106-1018〜2218〜2256-103〜5111110-1410-14100

六、评估方法每学期课程结束后进行课程评估本课程采用基于课程目标（即预期学习成果）的评估方法，包括1）根据课程目标设计并实施相应的学习任务和学习活动；2）收集学习活动中各种学习成果的评估资料；3）分析和评估实际的学习成果，做出正确的判断4）写出反思和持续改进报告（包括评估过程、评估结果、教学反思和持续改进）课程目标1的评估设计学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果细化的预期学习预设的学习任务观测点能够利用气体静力学、细化课程目标1（气体出勤出勤率成果及实施准则动力学的基本概念和原静力学的参数换算）作业考察的观测点1（静力学理，分析工质状态参基本知识的应用）数，能量转化和平衡的有关计算期末考试考察的观测点2（能量转化图的计算、烟囱的设计计算）细化课程目标2（能量出勤出勤率转换图、伯努利方程的气流纯直分流法则、能量转作业应用）化图期末考试能量的系统守恒与转换课程目标2的评估设计学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果细化的预期学习预设的学习任务观测点成果及实施准则能够利用传热、传质的基本概念细化课程目标1（传作业传热方式及基本理和理论，系统分析传热系统的状热的基本方式及异论态参数，具有初步设计实际综合同）换热有关元件及设备的能力期末考试基本概念细化课程目标2（能出勤出勤率量转换图、伯努利方程的应用，能够进作业不同传热的基本计行烟囱的设计和计算算）期末考试多层平壁的传热计算课程目标3的评估设计学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果细化的预期学习预设的学习任务观测点成果及实施准则利用干燥的相关概念、细化课程目标1出勤理论及干燥设备的基本出勤率（湿空气的基本概原理，针对陶瓷等基本念）作业区别干球温度、湿球温度、露无机材料的干燥过程进行综合分析与计算点温度，结合实际案例进行讨论分析细化课程目标2作业湿空气参数的计算（理论干燥和实际、实际干燥过程与理论干燥过程干燥过程的异同及期末考试的湿焰图表达相关计算）期末考试基本概念图纸绘制图纸表达是否符合规范计算说明书参数选择，数据计算课程目标4的评估设计学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果细化的预期学习预设的学习任务观测点成果及实施准则区分燃料的种类与用途，利用燃细化课程目标1（燃出勤料出勤率料热值理论及分析方法，能够针的分类及定义、燃料的热值作业燃料的分类与分析方对窑炉燃料的燃烧进行的系统分及换算）法析与综合计算期末考试基本概念细化课程目标2（燃料出勤出勤率燃烧参数的计算）作业煤组成的换算期末考试燃烧的相关参数计算课程目标5的评估设计学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果细化的预期学习预设的学习任观测点务成果及实施准则利用窑炉的基本知识，细化课程目标1深入（不同出勤出勤率分析多种窑炉的工工业窑炉设作业分类、工作原理作原理备的工作原理）细化课程目标2（设计作业工艺流程、材料构成与选用窑炉所需材料的种类）期末考试窑炉原理与选材计算说明书参数选择，数据计算图纸绘制图纸表达是否符合规范课程目标6的评估设计学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果细化的预期学习预设的学习任观测点务成果及实施准则具备与设计小组成员之间就不同设目标细化对一般窑出勤计方案进行有效出勤率沟通和表达的能炉的设计计算计算说明书参数选择，数据计力；具备初步通过热工设计，选择算高效能，低能耗设计方案的能力，学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果细化的预期学习预设的学习任观测点成果及实施准则充培养学生保护环境，建立可持续发图纸绘制图纸表达是否符合展理念规范

七、课程目标达成评价与持续改进机制

1.课程评价课程评价周期定为每2年评价一次，评价小组由教学指导委员会和专业负责人组成评价小组依据毕业要求达成度目标值设置课程达成目标值，采用课程总评成绩分析法进行评价依据课程评价的结果，寻找问题，持续改进课程教学质量依据毕业要求达成度评价结果，持续改进课程体系

2.持续改进机制1建立持续改进制度

①成立本课程持续改进组

②由课程持续改进组组长负责组织执行并监督持续改进过程

③制定持续改进措施2成立本课程持续改进组组长付华组员王彩辉、孔丽娟、韩玉芳3本课程持续改进措施根据各个考核环节的达成评价结果，寻找和分析学生的能力短板，进行课程持续改进，包括课程教学内容的改进、教学方法和手段的改进、考核方法的改进等课程目标1:能够利用气体静力学、动力学的基本概念和原理，分析工质状态参数，能量转化和平衡的有关计算课程目标2能够利用传热、传质的基本概念和理论，系统分析传热系统的状态参数，具有初步设计实际综合换热有关元件及设备的能力课程目标3利用干燥的相关概念、理论及干燥设备的基本原理，针对陶瓷等基本无机材料的干燥过程进行综合分析与计算课程目标4区分燃料的种类与用途，利用燃料热值理论及分析方法，能够针对窑炉燃料的燃烧进行的系统分析与综合计算课程目标5利用窑炉的基本知识，深入分析多种窑炉的工作原理能力目标课程目标6具备与设计小组成员之间就不同设计方案进行有效沟通和表达的能力；具备初步通过热工设计，选择高效能，低能耗设计方案的能力，培养学生保护环境，建立可持续发展理念

二、本课程所支撑的毕业要求

1、本课程所能支撑的毕业要求和课程目标的对应关系序毕业要求指标毕业要求指标点具体内容课程目标号点1毕业要求2・1能够应用数学、自然科学和工程基础等知识，分析课程目标

1、5材料制备与生产过程中的复杂工程问题，识别与判断影响产品质量的关键因素2毕业要求2・2能够应用工程科学的基本原理，分析影响材料生产课程目标

1、

3、4工况的关键问题，并能进行故障分析3毕业要求2-4能够正确表达材料复杂工程问题的解决方案，并分课程目标5析其合理性，以获得有效结论4毕业要求3・1无机非金属材料产品、工艺流程及生产装备全周期课程目标6和全流程的基本设计和技术方法，能够根据用户需求确定设计目标和技术方案，认识影响设计目标和技术方案的各种因素5毕业要求3-2能够针对任务需要，完成单元（部件）的设计和工课程目标

2、

3、4艺计算6毕业要求3-3能够结合安全、健康、法律、文化及环境等现实约课程目标6束条件，对设计方案进行可行性论证7毕业耍求3-4能够集成单元装备或工艺流程设计，对设计方案进课程目标

3、

4、5行优选，体现创新意识序毕业要求指标毕业要求指标点具体内容号点课程目标9毕业要求7-2针对复杂无机非金属材料工程问题的工程实践，能课程目标6够站在环境保护和可持续发展的角度思考专业工程实践的可持续性，能正确评价材料生产、使用和废弃可能对人类和环境造成的损害和隐患

2、本课程内容与课程目标、毕业要求指标点的对应关系教学内容课程目标毕业要求指标点理论1,绪论课程目标7毕业要求3-

3、7-2教学

2.工程流体力学课程目标

1、2毕业要求2-

1、2-

2.3-

23.工程热力学课程目标

1、2毕业要求2・

1、2-

2、3-

24.传热学课程目标

1、2毕业要求2-

1、2-

2.3-

25.干燥过程与设备课程目标3毕业要求2-

2、3-

2、3-

46.传统热工设备及结构课程目标3毕业要求2-

2、3-

2、3-4实验

1.流体粘度实验课程目标5毕业要求4-3教学

2.流体能量转换实验课程目标5毕业要求4-

37.热工测量仪器示范课程目标5毕业要求4-3课程陶瓷电加热炉的设计课程目标

4、6毕业要求

31、3-

3、3-

4、7-2设计

8.材料导热系数测量实验课程目标5毕业要求4-3

三、教学内容及安排-理论教学内容32学时

1.绪论1学时1基本要求通过介绍本课程主要教学内容，使学生认识本课程在无机非金属材料工程专业中的地位和作用课程要求流体力学、工程热力学及传热学基本定律和能量转换基本原理，理解流体和热工设备在实际工程中的适用范围和达到最佳效率的条件通过实验环节、简单的窑体设计的训练，加强对材料、结构、工质状态、能量平衡等方面知识的深入理解和综合应用，实现毕业要求的相应目标值

（2）教学内容•本课程的教学大纲，本课程在专业中的地位和作用；•陶瓷、水泥、玻璃及耐火材料热工设备的发展简介•课程大纲解读课程性质、目标、教学内容与培养目标和毕业要求的关系、教学与学习方法、教学进程、考核形式与基本要求，预期达成学习效果

（3）的重点重点陶瓷热工设备的分类

2.工程流体力学（9学时）

（1）基本要求要求学生流体的基本物理性质、静力学基本方程及应用；连续性方程、伯努利方程及应用；流动损失及管路计算

（2）教学内容

1.流体的物理性质（1学时）流体的密度、压缩性、膨胀性和粘性；

2.流体静力学基础（1学时）作用在流体上的力、流体静压强及其特性、流体静力学基本方程式及其应用、压力的度量及计算基准；

3.流体动力学基础（3学时）流体动力学基本概念、连续性方程、理想流体能量方程式、实际流体伯努利方程及其应用；

4.流体阻力及管路计算（3学时）雷诺试验、流体流动性质的判别、流体阻力及能量损失的类型、流体在流动时能量损失的计算、管路计算；

5.烟囱设计计算（1学时）烟囱的构造及工作原理；烟囱的设计要求（规范）与过程重点实际流体伯努利方程的计算分析3,工程热力学（8学时）要求学生稳定导热、对流换热、辐射换热、综合换热的基本概念和计算

6.

（2）教学内容

7.

（1）基本要求

8.难点流体在管路中流动时的能量损失分析

9.

（3）重点和难点

1.稳定导热（2学时）导热的基本概念、傅里叶导热定律、导热微分方程、平壁与圆筒壁的稳态导热

2.对流换热（4学时）对流换热的基本概念、定律与影响因素、对流换热微分方程组及单值性条件、对流换热过程相似理论、对流换热准数方程、不同情况的对流换热系数计算

3.辐射传热（3学时）辐射传热的本质及特点、黑体辐射的基本定律、实际物体的辐射和吸收、基尔霍夫定律、角系数的概念及性质、两个黑体间的辐射传热、灰体间的辐射传热

4.综合传热（1学时）一种流体通过平壁传热给另一种流体、一种流体通过圆筒壁传热给另一种流体重点稳定导热的相关计算、两个灰体间的辐射传热计算

4.干燥过程与设备（6学时）（支撑毕业要求1・

4、2-3；支撑课程目标

1、2）要求学生湿空气的相关基本概念；湿空气状态参数及计算；理解理论干燥与实际干燥过程的区别；干燥过程的热平衡计算

5.

（2）教学内容

6.

（1）基本要求

7.难点角系数、系统黑度的计算

8.

（3）重点和难点

1.干燥过程的物料与热量平衡；

2.湿空气（2学时）湿空气的状态参数、露点温度和湿球温度、湿空气的h-X图及其应用

3.干燥器的选型重点水蒸气与湿空气状态参数的确定5,燃料与燃烧（3学时）要求学生认识燃料的基本定义、种类及用途；燃料热量的基本计算1）燃料的特性、种类及用途；

6.热工设备及过程（3学时）要求学生认识陶瓷、水泥、玻璃、耐火材料窑炉的结构，每种窑炉的热工过程1）隧道窑、间歇窑的结构与热工过程；3）水泥窑炉的结构与热工过程重点窑炉结构特点

（二）实验教学内容（8学时）

4.难点窑炉热工过程的热质交换

5.

（3）重点和难点

6.2）玻璃工业窑炉的结构与热工过程；

7.

（2）教学内容

8.

（1）基本要求

9.2）燃料的燃烧计算（气体、液体、固体）

10.

（2）教学内容

11.

（1）基本要求

12.难点干燥过程的热量平衡计算

13.

（3）重点和难点实验性学序号实验项目实验要求实验内容质时实验粘滞性的本质，牛顿内摩2）选择1~2种不同的牛顿流体进行测定；擦定律在实际中的应用根据牛顿内摩擦定1流体粘度要求学生认识流体产生1）旋转粘度计的操作及注意事项；综合性2律而设计的旋转式粘度3）测试不同转速n下扭矩值M,计的测量理论及使用方4）法计算速度梯度du/dy和和切应力5对实验数据分析并绘制-du/dy曲线，求得粘度序号实验项目实验要求实验内容实验性学质时2流体能量要求学生观察流体流动1）雷诺装置的结构及工作原理;验证性2转换实验时的各种形式机械能相互2）阀门全闭、开大及全开时各测压管液位高转换现象，验证不可压缩流体的机度及体积流量的测定记录械能守恒方程（伯努利方程）3）阀门改变时动压头、静压头及压头损失的计算;4）流体在管内流动时，管径与流速以及各水头关系的分析3热工测量要求学生认识常用热工1）流量测量仪、温度测量仪、压力测量演示实2测量仪表的种类及原仪的结构和工作原理；验理，热工测量仪器的操2）通过4块示教板的工作原理图，配合部分作仪表和模型的动态演示，不同结构与不同类型测试仪器使用方法3）记录示范演示实验过程中所测试的流量、压力及温度与湿度数据，并填写实验记录并进行数据处理4材料导热要求学生测定材料导热1）根据提供的实验设备仪器材料，合理综合性2系数测量系数的实验方法和技设计实验步骤；宜^nA台匕2）调整电位器，改变加热板之间的电压，并测试在热功率不变的条件下，试样两侧的温差3）由试样面积、厚度、主加热板的电阻、电压、上表面温度获得试样的导热系数；4）改变热功率，重复测试多个温度下的导热系数5）材料导热系数与温度关系曲线的绘制

（三）课程设计内容（8学时）主要内容学时序号设计环节基本要求1任务布置要求学生认识陶瓷制品领域常用1）下达课程设计任务书；1烧制设备的种类及特点、合理确定2）确定设计内容、步骤和方法题目难题程度、工作量大小及进度计划2设计计算要求学生本专业常用分析、设1）电烧制窑炉主要尺寸设计计6与绘图计、计算、绘图的正确方法，具算；序号设计环节基本要求主要内容学时备方案论证、分析比较、规范撰2电烧制窑炉的热工计算；写和绘图能力°3撰写设计说明书和绘图3答辩要求学生具备语言表达、思辨能学生在论文答辩过程中，需要自1力，阐述观点准确、回答问题清述本人所完成的工作，创新点及楚的能力完成的情况，指导教师给予必要点评

四、达成课程目标的途径和措施

1.教学方法本课程涉及到的教学方法有“讲授法”、“讨论法”“直观演示法等，具体根据教学内容和目标不同采取更合适的教学方法理论部分授课以“讲授法”为主，并与课堂学生讨论等互动方式配合使用在授课中会穿插习题课的内容，讲解一些有代表性的习题，帮助学生所学知识此外在每一章讲授结束后，均布置3・5道课后习题，作业面覆盖所讲内容的难点和重点，以便于学生巩固所讲内容及考试复习对于作业中发现的问题会及时向学生讲解，并帮助改进同学的学习方法实验部分主要采用“讲授法”与“直观演示法”结合，通过在实验室对仪器设备的讲解以及实验步骤的示范性操作，让学生不仅可获得感性认识，也增强了实践动手能力实验课程的开设是对理论课程的有益补充，可加深学生对所学理论知识的理解设计部分主要采用“讲授法与“讨论法’结合，针对重难点部分内容在教师引导下，学生中间进行充分讨论，确保学习效果在具体实施过程中，教学内容应紧跟陶瓷设备发展动态，及时补充新方法、新技术、新材料等内容，并根据每届学生的特点，对不同内容根据需要调整课堂组织和讨论内容，提高整体学习效果，促进毕业要求指标点的达成

2.教学手段本课程利用采用现代化的教学手段，采用“多媒体”结合“板书”的教学手段进行授课，“多媒体”可将抽象的内容生动化，“板书”可用于辅助表达，二者充分发挥优势，扬长避短

3.课外阅读要求推荐学生利用互联网资源、校园网资源校园网数据库、图书馆资源期刊、专业文献等多种手段获取信息，进行课外阅读通过课外阅读，既能加深对教学内容的理解，又能拓展专业视野，紧跟行业发展前沿

4.多环节训练1作业+出勤2实验3课程设计4期末考试

五、课程综合记分方法课程考核由作业、实验、设计和期末考试四部分组成，内容须覆盖全部课程目标和毕业要求指标点各考核环节及所占比重见下表考核环节比重（%）作业+出勤10实验成绩15课程设计15期末考试60总计100（注无故旷勤1/3者，不允许参加期末考试）各个环节的评分标准如下

1.作业与出勤每次作业必须在正式上课前交，迟交作业或作业不满足下列要求，均以零分计每次作业按百分制评分，总评后折算成10分作业的评分标准观测点85100分7584分6074分60分〜〜〜完成进度严格按照作业要求基本按照作业要求不能按照作业要不能按照作业要求，田芾C

4、并及时完成并及时完成求，未及时完成未及时完成（权重

0.1）概念清楚概念清晰概念基本清晰概念不清晰概念错误（权重

0.2）计算能力完全正确基本正确部分错误完全错误（权重

0.5）分析或结论有分析正确，结论有分析基本合理，结分析不合理未给出分析效性效论基本有效（权重

0.2）出勤考核为每次为5分，按时出勤的加5分，缺勤扣5分，期末计算出勤的总分，折合成百分制

2.实验实验成绩根据实验报告成绩以及实验课上的操作表现及实验预习情况综合进行评定每次实验按百分制评分，总评后折算成20分课程设计成绩是根据设计计算说明书、图纸及答辩表现三方面综合给出按百分制评分，总评后折算成20分实验课程评价标准过程控制关注点80-100分60-79分0-60分实验预习对实验目的和原完成预习报告，回完成预习报告，回答问能基本回答问题权重02理的熟悉程度答问题正确题基本正确实验操作实验态度按时参加实验按时参加实验实验课迟到权重

0.3原始数据记录完整原始数据记录基本完整原始数据记录不完整操作技能实验过程熟练，操实验过程较熟练，能完需在指导下完成作的规范，动手能成基本操作基本操作力强协作精神主动做好分配任一完成分配任务，能与同被动参与实验一务，并能协助同组组成员配合成员实验报告数据分析处理能数据整理规范，计数据整理规范，计算结数据整理和结果后壬八匚力算结果正确果基本正确均有明显错误权重

0.5综合应用知识能能综合实验数据分结论基本正确但缺乏实结论有错误力析规律，结论正确验数据综合分析课程设计评价标准考察点比例80-100分60-79分0-60分图设计正确图设计基本正确图设计有误设计图/工艺参40数计算/工艺方参数计算正确参数计算基本正确参数计算有误案工艺方案适当工艺方案基本可行工艺方案不可行设计说明书30说明书完整，格式规说明书基本完整，格说明书不够完整，格范式较为规范式不规范PPT讲解15陈述的逻辑性强陈述的逻辑性强陈述的逻辑性强问题表达清晰问题表达清晰问题表达清晰结论准确合理结论准确合理结论准确合理提问交流—15—思路清晰，回答问题思路基本清楚，回答思路不清晰，回答问正确，问题基本正确题不太正确

4.期末考试。