《材料工程基础（双语）》教学大纲（现行）

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、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。

Introduction

“Fundamentals of MaterialsEngineering (bilingual)” is a basic course for undergraduate students majoringin materials science and engineering. By teaching the basic knowledge ofindustrial " three transmissions" processes, students can master therelevant principles and calculation methods of relevant thermal theory andunderstand the construction, working principle and working characteristics ofcommon material processing equipment, especially thermal equipment. This coursetakes the " three transmissions" processes in material engineering asthe core content，and builds a complete knowledge systemof materials engineering together with the subsequent professional courses suchas “Fundamentals of Manufacturing Technology”, “Principles and Technology ofMaterial Shaping”, “Materials Shaping Technology and Equipment”, “Principles ofMaterial Shaping”, “Principles and Technology of Polymer Shaping”, “powderengineering” and “inorganic non-metal material engineering”.

“Fundamentals of Material Engineering (bilingual)”describes the basic theories of momentum, heat and mass transfer involved inthe material processing and manufacturing process, mainly including the basicprinciples of fluid mechanics, heat transfer process (bilingual), mass transferprocess and the related equipments. The teaching part of this course includes44 theoretical credit hours and 8 practical credit hours.

课程基本信息

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

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，培养学生的公平正义感。

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、氧弾量热计、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)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（Radiation 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

7、实验项目内容、学时分配、实验小组

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（30~50%）、平时成绩（30~50%）和实验成绩（10~20%）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

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。