《物理化學》課程教學大綱

《物理化學》課程教學大綱一、課程基本情況課程代碼：106113123100課程名稱（中/英文）：物理化學/PhysicalChemistry課程類別：專業(yè)核心課程學分：3.5總學時：56理論學時：40實驗/實踐學時：16適用專業(yè)：高分子材料與工程適用對象：本科先修課程：高等數(shù)學、大學物理、無機及分析化學、有機化學教學環(huán)境：多媒體教室/物理化學實驗室開課學院：環(huán)境工程與化學學院二、課程簡介1.課程任務與目的物理化學是化學的理論基礎，研究的是普遍適用于各個化學分支的理論問題。通過課程的學習，使學生理解物理化學中的基本概念與基本原理；初步了解物理化學基礎理論、基本原理和研究方法在材料科學中的作用和地位；掌握物理化學課程中的基本公式、適用條件及其應用；使學生建立一個系統(tǒng)、完整的物理化學基本理論和方法的框架，在強化基礎的同時，逐步培養(yǎng)學生的思維能力和創(chuàng)造能力。在課程教學過程中，使同學們知曉一些著名物理化學家的科學故事，了解他們的科學歷程，學習探究化學現(xiàn)象本質的科學思維、科學方法及科學精神；從物理化學學科角度出發(fā)，理解中華傳統(tǒng)文化的博大精深，了解我國近代化學家的貢獻以及中國最前沿的學科發(fā)展，樹立綠色化學理念；強化學生的工程倫理道德、工匠精神、家國情懷和使命感。2.對接培養(yǎng)的崗位能力使學生掌握物理化學的基本理論、基本知識，提高學生分析和解決問題的能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造力，為學習有關專業(yè)課，以及將來從事科研、教學、生產和研發(fā)工作打下必要的基礎。三、課程教學目標1.課程對畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標點1.2]具有高分子材料、聚合物基復合材料和塑料模具領域需要的數(shù)據(jù)分析能力，能針對具體對象建立數(shù)學模型并利用計算機求解。[畢業(yè)要求指標點2.1]能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理識別與判斷高分子材料、聚合物基復合材料或塑料模具領域內復雜工程問題的關鍵因素和環(huán)節(jié)。[畢業(yè)要求指標點4.4]能夠運用科學的方法正確采集、整理實驗數(shù)據(jù)，對實驗結果進行關聯(lián)、分析和解釋，并通過信息綜合獲得合理有效的結論。2.課程教學目標對應畢業(yè)要求指標點，具體內容如下：教學目標1：系統(tǒng)掌握物理化學基本原理和方法，運用物理和數(shù)學的有關理論和方法研究物質的性質和變化規(guī)律。培養(yǎng)學生理論思維能力，能定量地描述和處理化學變化的規(guī)律與問題。（支撐畢業(yè)要求指標點1.2）教學目標2：使學生了解物理化學的一般研究方法與特有研究方法，掌握和應用科學方法，能夠結合具體問題，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。（支撐畢業(yè)要求指標點2.1）教學目標3：通過實驗操作和實驗現(xiàn)象的記錄整理，對實驗結果進行關聯(lián)、分析和解釋，并通過信息綜合獲得合理的結論。（支撐畢業(yè)要求指標點4.4）四、教學課時安排（一）學時分配主題或知識點教學內容總學時學時完成課程教學目標講課實驗實踐主題或知識點1氣體的PVT性質22001、2主題或知識點2熱力學第一定律1212001、2主題或知識點3熱力學第二定律1010001、2主題或知識點4多組分系統(tǒng)熱力學62401、2、3主題或知識點5化學平衡44001、2主題或知識點6相平衡84401、2、3主題或知識點7化學動力學84401、2、3主題或知識點8界面現(xiàn)象62401、3合計5640160（二）實踐教學安排（指含有實驗或實踐內容的課程）序號實驗/實踐項目名稱實驗/實踐學時實驗/實踐類型實驗/實踐要求每組人數(shù)備注1凝固點降低法測定摩爾質量4綜合性必做22雙液系氣液平衡相圖繪制4驗證性必做23蔗糖轉化反應速率常數(shù)的測定4綜合性必做24固體在溶液中的吸附4綜合性必做2五、教學內容及教學設計主題1氣體的PVT性質1.教學內容理想氣體狀態(tài)方程和理想氣體混合物；真實氣體的液化及臨界參數(shù)。以物理化學在我國的發(fā)展歷史為切入點，融入愛國主義元素，激發(fā)學生民族自豪感和責任感。2.教學重點理想氣體狀態(tài)方程與微觀模型。3.教學難點道爾頓定律、阿馬加定律。4.教學方案設計采用線上線下混合式教學，課堂多媒體與板書相結合，授課過程中采用啟發(fā)式教學方法。主題2熱力學第一定律1.教學內容熱力學的基本概念、熱力學第一定律；恒容熱、恒壓熱、焓、熱容；恒容變溫過程、恒壓變溫過程；焦耳實驗、可逆過程、理想氣體絕熱可逆過程方程式；相變化過程、標準摩爾反應焓及其計算、節(jié)流膨脹。根據(jù)能量守恒的性質，引導學生比較各種新舊能源，使學生了解開發(fā)綠色能源及解決能源危機和環(huán)境污染的必然性。2.教學重點理想氣體在等溫、等壓、等容與絕熱過程中的ΔU、ΔH、Q與W的計算。3.教學難點狀態(tài)函數(shù)法的理解與應用、可逆過程及其特征。4.教學方案設計采用線上線下混合式教學，課堂多媒體與板書相結合，授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學方法。主題3熱力學第二定律1.教學內容熱力學第二定律、卡諾循環(huán)；熵、熵增原理、熵變的計算；熱力學第三定律、化學變化過程熵變計算；亥姆霍茲函數(shù)與吉布斯函數(shù)。以熵增原理為出發(fā)點，啟發(fā)學生認識生態(tài)文明建設的必要性，引導學生牢固樹立綠水青山就是金山銀山的意識。2.教學重點克勞修斯不等式及其推導；熵和熵增原理，熵變的計算；亥姆霍茲函數(shù)與吉布斯函數(shù)，ΔA和ΔG的計算。3.教學難點從卡諾定理得出克勞修斯不等式和熵函數(shù)的邏輯推理，ΔS、ΔA與ΔG值的計算。4.教學方案設計采用線上線下混合式教學，課堂多媒體與板書相結合，授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學方法。主題4多組分系統(tǒng)熱力學教學內容：偏摩爾量，化學勢，化學勢判據(jù)，拉烏爾定律和享利定律，理想液體混合物，理想稀溶液，稀溶液的依數(shù)性。介紹吉布斯將化學勢引入化學領域，打破化學和物理壁壘，強化學生學科交叉的意識和創(chuàng)新精神。2.教學重點化學勢及化學勢判據(jù)，拉烏爾定律和亨利定律，理想液態(tài)混合物和理想稀溶液。3.教學難點化學勢判據(jù)的應用。4.教學方案設計采用線上線下混合式教學，課堂多媒體與板書相結合，授課過程中采用問題討論式、啟發(fā)式等多種教學方法。主題5化學平衡1.教學內容化學反應等溫方程、標準平衡常數(shù)、橋梁公式；溫度對標準平衡常數(shù)的影響；各種因素對平衡常數(shù)的影響、平衡組成的計算。通過講述影響化學平衡的因素及改變平衡的方法，讓學生明白事物發(fā)展的內在自然規(guī)律，不能逆向而行，培養(yǎng)學生工程倫理道德。2.教學重點化學反應方向的判斷，平衡常數(shù)及平衡組成計算，溫度、壓力對化學平衡的影響。3.教學難點橋梁公式的應用、平衡組成的計算。4.教學方案設計采用線上線下混合式教學，課堂多媒體與板書相結合，授課過程中采用問題討論式、啟發(fā)式等多種教學方法。主題6相平衡1.教學內容相律，杠桿規(guī)則，單組分系統(tǒng)相圖，二組分理想液態(tài)混合物氣液相圖，二組分真實液態(tài)混合物氣液相圖。介紹我國物理化學家在相平衡研究中的突出貢獻，激發(fā)學生的愛國熱情，培養(yǎng)學生嚴謹、科學的工作作風和探究精神。2.教學重點相律的推導及其應用。單組份系統(tǒng)的相圖；二組分氣液平衡的P－x圖、T－x圖、杠桿規(guī)則。3.教學難點相律分析、相圖的靜態(tài)和動態(tài)分析、杠桿規(guī)則應用。4.教學方案設計采用線上線下混合式教學，課堂多媒體與板書相結合，授課過程中采用問題討論式、啟發(fā)式等多種教學方法。主題7化學動力學1.教學內容化學反應的反應速率及速率方程，速率方程的積分形式，速率方程的確定，溫度對反應速率的影響，活化能。以動力學化學反應機理為切入點，融入保護環(huán)境的思想，強調環(huán)境保護的重要性。2.教學重點反應級數(shù)與反應分子數(shù)區(qū)別與聯(lián)系，簡單級數(shù)反應動力學特征與計算，溫度對反應速率的影響。3.教學難點反應速率、活化能等的計算。4.教學方案設計采用線上線下混合式教學，課堂多媒體與板書相結合，授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學方法。主題8界面現(xiàn)象1.教學內容界面張力，固體表面，液固界面，溶液表面。介紹我國物理化學家在界面化學研究中的卓越貢獻，激勵學生勇于面對困難、勇攀高峰的精神。2.教學重點物理吸附與化學吸附，潤濕現(xiàn)象，表面活性劑。3.教學難點吸附理論。4.教學方案設計采用線上線下混合式教學，課堂多媒體與板書相結合，授課過程中采用問題討論式、啟發(fā)式等多種教學方法。六、學生成績評定1.課程考核方式及比例本課程考核學生獲取知識的能力、應用所學知識分析問題和解決問題能力、實驗動手能力等；考核方式采用出勤、作業(yè)評測、課堂表現(xiàn)、平時階段測驗等多種形式、多個階段等全過程的考核，使學生成績評定更加合理多樣，優(yōu)化課程評價體系，進一步提升本課程教學效果。學生成績評定表考核方式平時成績期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗答辯項目小論文實驗√√√√√成績比例%555520602.課程教學目標考核方式本課程教學目標與考核方式評價權重如表所示：課程教學目標支撐畢業(yè)要求指標點考核評價方式權重（%）過程性考核實驗期末考試合計出勤及課堂表現(xiàn)作業(yè)及階段測驗教學目標1指標點1.264518~2133~36教學目標2指標點2.146539~4254~57教學目標3指標點4.40010010合計10102060100成績評價標準平時成績評定及考核標準考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及課堂表現(xiàn)（10%）無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論，并有自己獨到的見解，能夠準確回答問題，并有自己獨到見解。偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論，能夠準確回答問題，并提出自己的見解。有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動參加課堂討論，能夠回答問題。有遲到、早退、偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論，基本能回答相關問題。遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論，回答不出所有問題。作業(yè)（5%）能夠獨立完成作業(yè)，作業(yè)完成質量優(yōu)秀，能夠靈活運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論。能夠獨立完成作業(yè)，完成質量較高，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論。能夠獨立完成作業(yè)，完成質量符合要求，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得有效結論?；灸軌颡毩⑼瓿勺鳂I(yè)，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運用所學知識和理論解決問題的能力基本符合要求。不能獨立完成作業(yè)，存在明顯抄襲現(xiàn)象，不具備運用所學知識和理論解決問題的能力。階段測驗（5%）完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)閮?yōu)秀。完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評定分，總評成績?yōu)榱己谩Ｍ瓿伤须A段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)橹械?。完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)榧案?。沒有完成階段測試，根據(jù)參考答案評分，總評成績不及格。實驗（20%）實驗報告能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行深入的討論，提出自己的見解。實驗報告能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行討論，提出意見。實驗報告能夠完成，內容完整，數(shù)據(jù)基本合理，能夠進行數(shù)據(jù)處理，圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實驗報告中提出的問題，對實驗中遇到的問題進行討論。實驗報告基本能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)圖表齊全，基本完成實驗報告中提出的問題。實驗報告不能獨立完成，存在抄襲現(xiàn)象，報告中提出的問題沒有或基本沒有回答。課程教學目標評價標準考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)（90~100分）良（80~89分）中（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教學目標1熟練掌握物理化學的基本原理和方法，運用物理和數(shù)學的有關理論和方法研究物質的性質和變化規(guī)律。熟練地定量描述和處理化學變化的規(guī)律與問題。準確掌握物理化學的基本原理和方法，運用物理和數(shù)學的有關理論和方法研究物質的性質和變化規(guī)律。準確地進行定量描述和處理化學變化的規(guī)律與問題。掌握物理化學的基本原理和方法，運用物理和數(shù)學的有關理論和方法研究物質的性質和變化規(guī)律。能夠進行定量描述和處理化學變化的規(guī)律與問題。基本掌握物理化學的基本原理和方法，運用物理和數(shù)學的有關理論和方法研究物質的性質和變化規(guī)律?；究梢赃M行定量描述和處理化學變化的規(guī)律與問題。不能掌握物理化學的基本原理和方法，運用物理和數(shù)學的有關理論和方法研究物質的性質和變化規(guī)律。無法進行定量描述和處理化學變化的規(guī)律與問題。教學目標2充分理解物理化學的一般研究方法與特有研究方法，熟練掌握和應用科學方法，能夠結合具體問題，準確分析并正確解決問題。較好地理解物理化學的一般研究方法與特有研究方法，掌握和應用科學方法論，結合具體問題，可以準確分析并正確解決問題。了解物理化學的一般研究方法與特有研究方法，掌握和應用科學方法論，結合具體問題，可以合理分析并正確解決問題?；玖私馕锢砘瘜W的一般研究方法與特有研究方法，可以應用科學方法，合理分析并解決問題。不了解物理化學的一般研究方法與特有研究方法，不能應用科學方法正確地解決問題。教學目標3能夠根據(jù)實驗要求內容，優(yōu)化實驗步驟，實驗操作規(guī)范；準確記錄實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，并對實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)進行綜合的分析討論，得出合理的結論。能夠完成實驗要求內容，實驗操作規(guī)范；正確記錄實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，基本能對實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)進行綜合分析討論，得出正確實驗結論。能夠完成實驗要求內容，操作規(guī)范；能完整記錄實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，并能對實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)進行綜合分析討論，得出實驗結論。能夠基本完成實驗內容要求，操作基本規(guī)范；能基本完整記錄實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，基本能對實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)進行分析討論，得出實驗結論。不能完成實驗操作或操作不規(guī)范；不能記錄實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，不能對實驗