《材料工程基础》教学大纲课程编号：B04042900课程名称：材料工程基础英文名称：FundamentalsofMaterialsEngineering课程性质：专业基础课学时/学分：32/2考核方式：考试先修课程：材料科学基础、大学物理、物理化学、高等数学后继课程：热处理原理、工艺及设备、金属材料学适用专业及层次：金属材料工程及相关专业本科生大纲执笔人：张帅大纲审核人：孙瑞雪一、教学目标材料工程基础是金属材料工程专业的一门专业必修课。要求学生掌握材料工程领域中的共性基础理论动量、能量和质量传递的基本规律，以及上述理论典型运用的单元过程----物料的于燥和燃料的燃烧。通过本课程的学习，要求学生达到以下的目标：课程目标1：能够准确理解和掌握动量、能量和质量传递的基本规律以及流体的基本物理性质和流体静力学方程、能量方程等内容。能够将上述知识用于正确识别与表述复杂工程问题。课程目标2：能够运用动量、能量和质量传递解决运用的单元过程：掌握物料的于燥和燃料的燃烧及其过程分析。能够将所学知识用手识别和判断复杂工程问题的关键环节和参数。二、课程目标与毕业要求指标点的对应关系指标点毕业要求课程目标1
1 《材料工程基础》教学大纲 课程编号：B04042900 课程名称： 材料工程基础 英文名称： Fundamentals of Materials Engineering 课程性质： 专业基础课 学时/学分：32/2 考核方式： 考试 先修课程：材料科学基础、大学物理、物理化学、高等数学 后继课程：热处理原理、工艺及设备、金属材料学 适用专业及层次：金属材料工程及相关专业本科生 大纲执笔人：张帅 大纲审核人：孙瑞雪 一、教学目标 材料工程基础是金属材料工程专业的一门专业必修课。要求学生掌握材料工 程领域中的共性基础理论动量、能量和质量传递的基本规律，以及上述理论典型 运用的单元过程-物料的干燥和燃料的燃烧。通过本课程的学习，要求学生达到 以下的目标： 课程目标 1：能够准确理解和掌握动量、能量和质量传递的基本规律以及流 体的基本物理性质和流体静力学方程、能量方程等内容。能够将上述知识用于正 确识别与表述复杂工程问题。 课程目标 2：能够运用动量、能量和质量传递解决运用的单元过程；掌握物料 的干燥和燃料的燃烧及其过程分析。能够将所学知识用于识别和判断复杂工程问 题的关键环节和参数。 二、课程目标与毕业要求指标点的对应关系 毕业要求 指标点 课程目标
1.工程知识：能够将数学、自然1-1.能够应用数学、自然科课程目标1科学、工程基础和专业知识用于学、工程基础和专业知识正解决金属材料及相关领域中的复确识别与表述复杂工程问杂工程问题。题。2.间题分析：能够应用数学、自2-1.能够运用数学、自然科课程目标2然科学、材料科学与工程的基础学和工程科学的基本原理，理论知识和金属材料的专业知识别和判断复杂工程问题的识，识别、表达复杂工程问题的关关键环节和参数。键环节、参数与解决方案，并能够通过文献研究对具体的复杂工程问题进行分析，以获得有效结论。三、教学基本内容及要求第一章：绪论1.材料工程学的由来2.材料工程基础教学重点：了解材料工程的由来教学难点：材料工程的基础第二章：流体力学基础（支撑课程目标1、2）1.流体力学概述2.流体的性质3.流体运动的微分方程4.流体静力学5.理想流体流动6.不可压缩粘性流体的流动7.流体流动的伯努利方程式8.气体动力学基础9.离心式风机要求学生：掌握流体的概念，会运用伯努利方程。教学重点：掌握流体力学的研究方法教学难点：是流体的性质和流体运动的微分方程。第三章：两相运动现象（支撑课程目标1、2）2
2 1. 工程知识：能够将数学、自然 科学、工程基础和专业知识用于 解决金属材料及相关领域中的复 杂工程问题。 1-1. 能够应用数学、自然科 学、工程基础和专业知识正 确识别与表述复杂工程问 题。 课程目标 1 2. 问题分析：能够应用数学、自 然科学、材料科学与工程的基础 理论知识和金属材料的专业知 识，识别、表达复杂工程问题的关 键环节、参数与解决方案，并能够 通过文献研究对具体的复杂工程 问题进行分析，以获得有效结论。 2-1. 能够运用数学、自然科 学和工程科学的基本原理， 识别和判断复杂工程问题的 关键环节和参数。 课程目标 2 三、教学基本内容及要求 第一章：绪论 1. 材料工程学的由来 2. 材料工程基础 教学重点：了解材料工程的由来 教学难点：材料工程的基础 第二章：流体力学基础（支撑课程目标1、2） 1.流体力学概述 2.流体的性质 3.流体运动的微分方程 4.流体静力学 5. 理想流体流动 6. 不可压缩粘性流体的流动 7. 流体流动的伯努利方程式 8. 气体动力学基础 9. 离心式风机 要求学生：掌握流体的概念，会运用伯努利方程。 教学重点：掌握流体力学的研究方法 教学难点：是流体的性质和流体运动的微分方程。 第三章：两相运动现象（支撑课程目标 1、2）
1.绪论2.两相与多相流的专用术语和基本特性参数3.粒子一流体的相互作用4.连续相方程5.流体-固体两相流的数值模拟要求学生：掌握两相和多相流基本理论，学会用流体-固体两相流的数值模拟。教学重点：重点掌握单粒子的运动方程，粒子云与流体的相互作用。掌握流体-固体两相流的数值模拟，了解不可压缩流体流动过程数值求解的困难及解决办法，瑞流流动数值模拟的主要方法。教学难点：本章重难点是连续相方程，掌握流场的统计平均方法，边界粒子的影响和准一维两相流的守恒方程。第四章传热学基础（支撑课程目标1、2）1.概述2.传导传热3.对流换热辐射换热4.5.传热过程与换热器要求学生：掌握传导、对流换热、辐射换热的基本理论。教学重点：掌握对流换热过程的数学描述，强制流动时、自然流动时、流体有相变时的对流换热。对于辐射换热要掌握黑体辐射定律，实际物体和灰体的辐射，角系数，两个灰体之间的辐射换热，多个灰体表面组成封闭系统时的辐射传热，辐射换热的强化与削弱，气体辐射。掌握传热过程与复合传热，换热器。教学难点：热量传递的基本方式与热流速率方程，导热微分方程与定解条件稳定态导热的分析与计算。第五章质量传递基础（支撑课程目标1、2）1.传质基本概念2.分子扩散传质3.对流传质4.传质与化学反应要求学生：掌握传质相关概念，学会传质与化学反应的内在关系。3
3 1. 绪论 2. 两相与多相流的专用术语和基本特性参数 3. 粒子-流体的相互作用 4. 连续相方程 5. 流体-固体两相流的数值模拟 要求学生：掌握两相和多相流基本理论，学会用流体-固体两相流的数值模拟。 教学重点：重点掌握单粒子的运动方程，粒子云与流体的相互作用。掌握流 体-固体两相流的数值模拟，了解不可压缩流体流动过程数值求解的困难及解决办 法，湍流流动数值模拟的主要方法。 教学难点：本章重难点是连续相方程，掌握流场的统计平均方法，边界粒子 的影响和准一维两相流的守恒方程。 第四章 传热学基础 （支撑课程目标 1、2） 1. 概述 2. 传导传热 3. 对流换热 4. 辐射换热 5. 传热过程与换热器 要求学生：掌握传导、对流换热、辐射换热的基本理论。 教学重点：掌握对流换热过程的数学描述，强制流动时、自然流动时、流体 有相变时的对流换热。对于辐射换热要掌握黑体辐射定律，实际物体和灰体的辐 射，角系数，两个灰体之间的辐射换热，多个灰体表面组成封闭系统时的辐射传 热，辐射换热的强化与削弱，气体辐射。掌握传热过程与复合传热，换热器。 教学难点：热量传递的基本方式与热流速率方程，导热微分方程与定解条件， 稳定态导热的分析与计算。 第五章 质量传递基础 （支撑课程目标 1、2） 1. 传质基本概念 2. 分子扩散传质 3. 对流传质 4. 传质与化学反应 要求学生：掌握传质相关概念，学会传质与化学反应的内在关系
教学重点：掌握分子扩散传质，斐克定律、分子扩散系数、流体中的分子扩散以及固体中的分子扩散和非稳态扩散。了解对流传质和传质与化学反应的概念。教学难点：本章难点是对质量传递基础的掌握以及分子扩散传质的相关概念。第六章物料干燥（支撑课程目标1、2）1.概述2.干燥静力学3.干燥速率和干燥过程4.干燥技术要求学生：学会物料干燥中的影响因素。教学重点：重点是掌握干燥的过程与速率相关问题教学难点：难点是干燥静力学中水分在两相间的平衡。第七章燃料及其燃烧（支撑课程目标1、2）1.燃料的种类及其组成2.燃料的性质3.燃烧计算4.燃料的燃烧温度的各因素5.洁净燃烧技术要求学生：了解燃料种类及组成，掌握燃烧中的影响因素。教学重点：燃烧过程的计算，包括燃料燃烧所需空气量的计算，烟气量及烟气组成计算，空气中烟气量，燃烧温度计算，影响理论燃烧温度的各因素。教学难点：对燃烧理论以及过程的掌握，燃烧污染与防治。材料生产中的燃烧新技术。四、教学安排（学时数32）1、教学环节安排课程目标（毕业要求采用的教学环节具体知识与能力要求指标点）课程目标1（指标点1-能够应用所学知识用于正确课堂授课、讨论课、1)识别与表述复杂工程问题。作业课程目标2（指标点2-能够将所学知识用于识别和课堂授课、讨论课、4
4 教学重点：掌握分子扩散传质，斐克定律、分子扩散系数、流体中的分子扩 散以及固体中的分子扩散和非稳态扩散。了解对流传质和传质与化学反应的概念。 教学难点：本章难点是对质量传递基础的掌握以及分子扩散传质的相关概念。 第六章 物料干燥 （支撑课程目标 1、2） 1. 概述 2. 干燥静力学 3. 干燥速率和干燥过程 4. 干燥技术 要求学生：学会物料干燥中的影响因素。 教学重点：重点是掌握干燥的过程与速率相关问题 教学难点：难点是干燥静力学中水分在两相间的平衡。 第七章 燃料及其燃烧 （支撑课程目标 1、2） 1. 燃料的种类及其组成 2. 燃料的性质 3. 燃烧计算 4. 燃料的燃烧温度的各因素 5. 洁净燃烧技术 要求学生：了解燃料种类及组成，掌握燃烧中的影响因素。 教学重点：燃烧过程的计算，包括燃料燃烧所需空气量的计算，烟气量及烟 气组成计算，空气中烟气量，燃烧温度计算，影响理论燃烧温度的各因素。 教学难点：对燃烧理论以及过程的掌握，燃烧污染与防治。材料生产中的燃 烧新技术。 四、教学安排（学时数32） 1、教学环节安排 课程目标（毕业要求 指标点） 具体知识与能力要求 采用的教学环节 课程目标1（指标点1- 1） 能够应用所学知识用于正确 识别与表述复杂工程问题。 课堂授课、讨论课、 作业 课程目标2（指标点2- 能够将所学知识用于识别和 课堂授课、讨论课
1)作业判断复杂工程问题的关键环节和参数。2、学时安排学时分配教学内容讨论课课堂授课1绪论52流体力学基础5两相运动现象42传热学基础5质量传递基础4物料干燥4燃料及其燃烧4总计28五、课程考核方案1、各部分考核权重考核权重考核方式或途径作业10%课堂讨论20%70%期末考试总计100%2、评分标准（1）作业：每次作业按百分制评分，总评后折算成10分。5
5 1） 判断复杂工程问题的关键环 节和参数。 作业 2、学时安排 教学内容 学时分配 课堂授课 讨论课 绪论 1 流体力学基础 5 2 两相运动现象 5 传热学基础 4 2 质量传递基础 5 物料干燥 4 燃料及其燃烧 4 总计 28 4 五、课程考核方案 1、各部分考核权重 考核方式或途径 考核权重 作业 10% 课堂讨论 20% 期末考试 70% 总计 100% 2、评分标准 （1）作业：每次作业按百分制评分，总评后折算成 10 分
完成情况得分按时交作业：能够结合作业中的相关问题，通过文献查阅等自主学习90-100分手段，完成作业，论述逻辑清楚、层次分明，语言规范。按时交作业：能够结合作业中的相关问题，基本通过文献查阅等自主75-89分学习手段，完成作业，论述逻辑清楚、层次分明，语言规范。按时交作业：能够结合作业中的相关问题，初步通过文献查阅等自主60-74分学习手段，完成作业，论述逻辑清楚、层次分明，语言规范。不能按时交作业；有抄袭现象，或者概念不清楚、论述不清楚。0-59分（2）课堂讨论：论题、论点、论据、论证等情况，按百分制评分，总评后折算成20分。60-74分0-59分观测点权重90-100分75-89分富有现实意论题模糊或不论题明确，有论题0.15论题明确义，并与课程当一定现实意义内容相关正确、有新正确，有一定论点0.25基本正确意、有自己见不正确新意解较充分、资料一般充分、资充分、资料翔论据不充分，论据0.25实料一般较翔实资料较少思路清晰、周思路较清晰、思路基本清思路不清，逻密严谨、逻辑较严谨、符合晰、逻辑性一论证0.25辑性差，没有性强、有较强逻辑、有一定般，说服力一说服力，引文说服力、引文说服力般准确恰当准确合理性一般、较合理、层次不合理、无条合理、层次分结构0.10有条理、有层较为分明，条明、条理清晰理理较为清晰次（3）期末考试：按照期末考试的标准答案、评分标准百分制评分（见试卷盒）总评后折算成50分。6
6 完成情况 得分 按时交作业；能够结合作业中的相关问题，通过文献查阅等自主学习 手段，完成作业，论述逻辑清楚、层次分明，语言规范。 90-100分 按时交作业；能够结合作业中的相关问题，基本通过文献查阅等自主 学习手段，完成作业，论述逻辑清楚、层次分明，语言规范。 75-89分 按时交作业；能够结合作业中的相关问题，初步通过文献查阅等自主 学习手段，完成作业，论述逻辑清楚、层次分明，语言规范。 60-74分 不能按时交作业；有抄袭现象，或者概念不清楚、论述不清楚。 0-59分 （2）课堂讨论：论题、论点、论据、论证等情况，按百分制评分，总评后折算成 20 分。 观测点 权重 90-100分 75-89分 60-74分 0-59分 论题 0.15 富有现实意 义，并与课程 内容相关 论题明确，有 一定现实意义 论题明确 论题模糊或不 当 论点 0.25 正确、有新 意、有自己见 解 正确，有一定 新意 基本正确 不正确 论据 0.25 充分、资料翔 实 较充分、资料 较翔实 一般充分、资 料一般 论据不充分， 资料较少 论证 0.25 思路清晰、周 密严谨、逻辑 性强、有较强 说服力、引文 准确恰当 思路较清晰、 较严谨、符合 逻辑、有一定 说服力，引文 准确 思路基本清 晰、逻辑性一 般，说服力一 般 思路不清，逻 辑性差，没有 说服力 结构 0.10 合理、层次分 明、条理清晰 较合理、层次 较为分明，条 理较为清晰 合理性一般、 有条理、有层 次 不合理、无条 理 （3）期末考试：按照期末考试的标准答案、评分标准百分制评分（见试卷盒）， 总评后折算成 50 分
六、教材及推荐参考书教材：《材料工程基础》，徐德龙，武汉理工大学出版社，2008年参考书：1.《材料工程基础》周勇敏编，化学工业出版社，2011年2.《材料工程基础》文进编，化学工业出版社，2016年3.《工程研究方法基础》曲祖元编，武汉工业大学出版社，2001年7
7 六、教材及推荐参考书 教材：《材料工程基础》，徐德龙， 武汉理工大学出版社，2008 年 参考书：1.《材料工程基础》周勇敏编，化学工业出版社, 2011 年 2.《材料工程基础》文进编，化学工业出版社，2016 年 3.《工程研究方法基础》曲祖元编，武汉工业大学出版社，2001 年