《物理化學(xué)》課程教學(xué)大綱

《物理化學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：106113223101課程名稱（中/英文）：物理化學(xué)/PhysicalChemistry課程類別：學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)分：3.0總學(xué)時(shí)：48理論學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：16適用專業(yè)：材料物理適用對(duì)象：本科先修課程：高中化學(xué)、高等數(shù)學(xué)教學(xué)環(huán)境：多媒體教室開課學(xué)院：環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院二、課程簡介1.課程任務(wù)與目的本課程的主要任務(wù)是通過課堂教學(xué)使學(xué)生能夠掌握化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本知識(shí)、原理、方法及其在電化學(xué)、表面化學(xué)等方面的應(yīng)用，掌握相平衡的基本原理和分析識(shí)別相圖基本理論知識(shí)，同時(shí)還應(yīng)得到一般科學(xué)方法的訓(xùn)練和邏輯思維能力的培養(yǎng)，并學(xué)會(huì)物理化學(xué)中的實(shí)驗(yàn)方法，能夠運(yùn)用其解決材料物理工程問題。本課程能夠使學(xué)生在了解自然科學(xué)規(guī)律、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力方面獲得初步訓(xùn)練，并為后續(xù)課程學(xué)習(xí)、進(jìn)一步掌握新的科學(xué)技術(shù)能力打下良好的基礎(chǔ)。2.對(duì)接培養(yǎng)的崗位能力（1）掌握物理化學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法，為解決工程的合理描述、工程的正確推理等工程問題奠定基礎(chǔ)；（2）掌握物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的分析方法，具備綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力；具備能夠獨(dú)立分析、獨(dú)立解決問題的能力。三、課程教學(xué)目標(biāo)1．課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.3]能夠?qū)⒐こ袒A(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)和數(shù)學(xué)、物理模型相結(jié)合用于進(jìn)行太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的推演分析。[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.4]能夠綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、計(jì)算、工程基礎(chǔ)與材料物理知識(shí)，用于太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料制備、加工、服役過程中相關(guān)復(fù)雜工程問題解決方案的比較與綜合，并體現(xiàn)本專業(yè)領(lǐng)域先進(jìn)的技術(shù)。[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.3]能夠合理選用材料研究與檢測(cè)設(shè)備，并采用科學(xué)、合理的試驗(yàn)方法和步驟，安全地開展試驗(yàn)研究，并正確地采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)。2.課程教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1：能夠掌握物理化學(xué)的基本概念、化學(xué)熱力學(xué)三大定律、能量計(jì)算相關(guān)內(nèi)容和相平衡等基本知識(shí)。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.3）教學(xué)目標(biāo)2：能夠掌握化學(xué)動(dòng)力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和影響反應(yīng)速率的各個(gè)因素，電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和界面現(xiàn)象等相關(guān)理論，并能解決實(shí)際應(yīng)用問題。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.4）教學(xué)目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，使學(xué)生能夠用物理化學(xué)理論知識(shí)，設(shè)計(jì)和開展物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與解釋，得到合理有效的結(jié)論。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.3）3.主要教學(xué)內(nèi)容與課程教學(xué)目標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程教學(xué)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法目標(biāo)1：能夠掌握物理化學(xué)的基本概念、化學(xué)熱力學(xué)三大定律和相平衡等基本知識(shí)。氣體的PVT關(guān)系，熱力學(xué)三個(gè)定律，熱、功、熱力學(xué)能、焓、熵、亥姆霍茲函數(shù)、吉布斯函數(shù)的計(jì)算、自由度、相圖分析的學(xué)習(xí)。1.授課2.啟發(fā)式教學(xué)3.小組研討4.翻轉(zhuǎn)課堂與討論5.動(dòng)畫視頻目標(biāo)2：能夠掌握化學(xué)動(dòng)力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和影響反應(yīng)速率的各個(gè)因素，電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和界面現(xiàn)象等相關(guān)理論，并能解決實(shí)際應(yīng)用問題。反應(yīng)速率，簡單級(jí)數(shù)的反應(yīng)速率方程的計(jì)算，反應(yīng)物濃度、溫度和催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響以及應(yīng)用；電導(dǎo)、電導(dǎo)的應(yīng)用、可逆電池的熱力學(xué)Faraday定律、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的定義及其主要應(yīng)用；電極反應(yīng)、電池反應(yīng)，會(huì)計(jì)算電極電勢(shì)和電池的電動(dòng)表面Gibbs自由能和表面張力的概念。彎曲表面下附加壓力、固體表面吸附的基本原理吸附等溫式。1.授課2.啟發(fā)式教學(xué)3.小組研討4.翻轉(zhuǎn)課堂與討論目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，使學(xué)生能夠用物理化學(xué)理論知識(shí)，設(shè)計(jì)和開展物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與解釋，得到合理有效的結(jié)論。二組分氣液平衡相圖的繪制、凝固點(diǎn)降低測(cè)定摩爾質(zhì)量、電導(dǎo)法測(cè)定弱電解質(zhì)的解離常數(shù)、蔗糖水解速率常數(shù)的測(cè)定、活性炭吸附水中有機(jī)污染物實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告四、教學(xué)課時(shí)安排（一）學(xué)時(shí)分配主題或知識(shí)點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)完成課程教學(xué)目標(biāo)講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐主題或知識(shí)點(diǎn)1氣體的pVT性質(zhì)22001主題或知識(shí)點(diǎn)2熱力學(xué)第一定律66001主題或知識(shí)點(diǎn)3熱力學(xué)第二定律66001主題或知識(shí)點(diǎn)4多組分系統(tǒng)熱力學(xué)5231主題或知識(shí)點(diǎn)5相平衡84401主題或知識(shí)點(diǎn)6化學(xué)動(dòng)力學(xué)74302主題或知識(shí)點(diǎn)7電化學(xué)7432主題或知識(shí)點(diǎn)8界面現(xiàn)象7432合計(jì)4832160（二）實(shí)踐教學(xué)安排（指含有實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`內(nèi)容的課程）序號(hào)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)類型實(shí)驗(yàn)/實(shí)要求每組人數(shù)備注1雙液系平衡相圖的繪制4綜合性必做22蔗糖的轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定3綜合性必做23電導(dǎo)法測(cè)定弱電解質(zhì)解離常數(shù)及難溶鹽的溶解度3綜合性必做24凝固點(diǎn)降低測(cè)定摩爾質(zhì)量3綜合性必做25固體在溶液中的吸附3綜合性必做2合計(jì)16五、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計(jì)主題1氣體的pVT性質(zhì)《物理化學(xué)》基本內(nèi)容簡介，法定計(jì)量單位介紹，微積分知識(shí)回顧。理想氣體模型，理想氣體狀態(tài)方程，理想氣體混合物的道爾頓分壓定律，臨界參數(shù)，液態(tài)的飽和蒸氣壓。理想氣體狀態(tài)方程，理想氣體混合物的道爾頓分壓定律。理想氣體混合物的道爾頓分壓定律。課堂/現(xiàn)場(chǎng)講授、啟發(fā)式教學(xué)、小組研討、翻轉(zhuǎn)課堂與討論。主題2熱力學(xué)第一定律課堂/現(xiàn)場(chǎng)講授、小組研討、動(dòng)畫視頻、翻轉(zhuǎn)課堂與討論。主題3熱力學(xué)第二定律第二定律的克勞修斯說法，開爾文說法，卡諾循環(huán)和卡諾定理、狀態(tài)函數(shù)的基本性質(zhì)，三種變化類型的熵變，吉布斯函數(shù)的計(jì)算，克拉佩龍方程，克勞修斯-克拉佩龍方程，吉布斯-亥姆霍茲方程，熱力學(xué)基本方程等。的計(jì)算。熱力學(xué)第二定律的概念，熵變的計(jì)算。課堂/現(xiàn)場(chǎng)講授、小組研討、動(dòng)畫視頻、翻轉(zhuǎn)課堂與討論。主題4多組分系統(tǒng)熱力學(xué)多組分系統(tǒng)的組成表示法和偏摩爾量、化學(xué)勢(shì)，稀溶液的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律，氣體及其混合物中各組分的化學(xué)勢(shì)，液態(tài)混合物及稀溶液的化學(xué)勢(shì)，稀溶液的依數(shù)性多組分系統(tǒng)的熱力學(xué)的基本概念，稀溶液的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律。多組分系統(tǒng)的熱力學(xué)的基本概念，熱力學(xué)方程和各體系的化學(xué)勢(shì)的表達(dá)式課堂/現(xiàn)場(chǎng)講授、啟發(fā)式教學(xué)、小組研討、翻轉(zhuǎn)課堂與討論。主題5相平衡自由度、相律、二組分液態(tài)混合物的氣液相圖、二組分固態(tài)混合物的液固相圖。二組分液態(tài)混合物的氣液相圖、二組分固態(tài)混合物的液固相圖。二組分固態(tài)混合物的液固相圖。課堂/現(xiàn)場(chǎng)講授、翻轉(zhuǎn)課堂、小組研討。主題6化學(xué)動(dòng)力學(xué)速率方程的定義式、基元反應(yīng)、質(zhì)量作用定律、化學(xué)反應(yīng)速率方程的微分式和積分式，半衰期，零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)的速率計(jì)算，阿倫尼烏斯方程；蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)。零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)的速率計(jì)算，阿倫尼烏斯方程；旋光儀的使用，測(cè)定數(shù)據(jù)的處理方法。簡單級(jí)數(shù)反應(yīng)速率的計(jì)算，旋光儀的使用，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。課堂/現(xiàn)場(chǎng)講授、小組研討。主題7電化學(xué)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理及法拉第定律，電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率及其應(yīng)用，電解質(zhì)溶液的平均離子活度及德拜-休克爾極限公式，可逆電池?zé)崃W(xué)電化學(xué)的基本知識(shí)和理論，能夠運(yùn)用電化學(xué)的理論理解電化學(xué)腐蝕合防腐電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率及其應(yīng)用，可逆電池?zé)崃W(xué)。課堂/現(xiàn)場(chǎng)講授、小組研討。主題8界面化學(xué)界面張力和表面吉布斯函數(shù)，彎曲液面的附加壓力及其后果潤濕和接觸角，表面活性劑及其應(yīng)用固體表面的吸附動(dòng)力學(xué)。彎曲液面的附加壓力及其后果潤濕和接觸角，固體表面的吸附動(dòng)力學(xué)。彎曲液面的附加壓力及其后果潤濕和接觸角。課堂/現(xiàn)場(chǎng)講授、小組研討。六、學(xué)生成績?cè)u(píng)定1.課程考核方式及比例本課程考核由形成性評(píng)價(jià)（40%）和結(jié)果性評(píng)價(jià)（60%）構(gòu)成，其中形成性評(píng)價(jià)包括課堂討論、習(xí)題作業(yè)和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分，分別占總成績的20%和20%，結(jié)果性評(píng)價(jià)以期末考試為主。學(xué)生成績?cè)u(píng)定樣表考核方式平時(shí)成績期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測(cè)驗(yàn)答辯項(xiàng)目小論文實(shí)驗(yàn)報(bào)告√√√成績比例%41620602.課程考核方式評(píng)價(jià)權(quán)重本課程教學(xué)目標(biāo)與考核方式評(píng)價(jià)權(quán)重如表所示：課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)考核評(píng)價(jià)方式權(quán)重（%）過程性考核實(shí)驗(yàn)期末考試合計(jì)出勤及課堂表現(xiàn)作業(yè)及階段測(cè)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)1.328030~4040~50教學(xué)目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)1.428020~3030~40教學(xué)目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)4.30020020合計(jì)41620601003.課程成績?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)平時(shí)成績?cè)u(píng)定及考核標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)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)（4%）無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論，并有自己獨(dú)到的見解，能夠準(zhǔn)確回答問題，并有自己獨(dú)到的見解。偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論，能夠準(zhǔn)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(dòng)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(guān)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)（16%）能夠獨(dú)立完成作業(yè)，作業(yè)完成質(zhì)量優(yōu)秀，能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論。能夠獨(dú)立完成作業(yè)，完成質(zhì)量較高，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論。能夠獨(dú)立完成作業(yè)，完成質(zhì)量符合要求，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題，并獲得有效結(jié)論。基本能夠獨(dú)立完成作業(yè)，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題的能力基本符合要求。不能獨(dú)立完成作業(yè)，存在明顯抄襲現(xiàn)象，不具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)（20分%）實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠獨(dú)立完成，內(nèi)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(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問題，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行深入的討論，提出自己的見解。實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠獨(dú)立完成，內(nèi)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(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問題，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行討論，提出意見。實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)基本合理，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問題，對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行討論。實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本能夠獨(dú)立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)圖表齊全，基本完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問題。實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能獨(dú)立完成，存在抄襲現(xiàn)象，報(bào)告中提出的問題沒有或基本沒有回答。課程教學(xué)目標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)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）教學(xué)目標(biāo)1熟練掌握物理化學(xué)的基本概念、化學(xué)熱力學(xué)三大定律和相平衡等基本知識(shí)，并能夠解決實(shí)際應(yīng)用問題。準(zhǔn)確掌握物理化學(xué)的基本概念、化學(xué)熱力學(xué)三大定律和相平衡等基本知識(shí)，并能較好地解決實(shí)際應(yīng)用問題。掌握物理化學(xué)的基本概念、化學(xué)熱力學(xué)三大定律和相平衡等基本知識(shí)，并能解決實(shí)際應(yīng)用問題?；菊莆瘴锢砘瘜W(xué)的基本概念、化學(xué)熱力學(xué)三大定律和相平衡等基本知識(shí)，基本解決實(shí)際應(yīng)用問題。不能掌握物理化學(xué)的基本概念、化學(xué)熱力學(xué)三大定律和相平衡等基本知識(shí)，不能解決實(shí)際應(yīng)用問題。教學(xué)目標(biāo)2能熟練掌握化學(xué)動(dòng)力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和影響反應(yīng)速率的各個(gè)因素等相關(guān)理論，電化學(xué)和界面現(xiàn)象基礎(chǔ)知識(shí)并能夠解決實(shí)際應(yīng)用問題。準(zhǔn)確掌握化學(xué)動(dòng)力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和影響反應(yīng)速率的各個(gè)因素等相關(guān)理論，電化學(xué)和界面現(xiàn)象基礎(chǔ)知識(shí)，并能夠較好解決實(shí)際應(yīng)用問題。掌握化學(xué)動(dòng)力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和影響反應(yīng)速率的各個(gè)因素等相關(guān)理論，電化學(xué)和界面現(xiàn)象基礎(chǔ)知識(shí)，并能夠解決實(shí)際應(yīng)用問題?；菊莆栈瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和影響反應(yīng)速率的各個(gè)因素等相關(guān)理論，電化學(xué)和界面現(xiàn)象基礎(chǔ)知識(shí)，并基本能夠解決實(shí)際應(yīng)用問題。不能掌握化學(xué)動(dòng)力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和影響反應(yīng)速率的各個(gè)因素等相關(guān)理論，