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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称: 冶金物理化学 一级学科:  08 工学
二级学科: 0802 材料类 教学层次:  本科
负责教师: 翟玉春 学校名称:  东北大学
院系名称:   申报状态:  已获奖
申报级别: 国家级 申报文件下载:  无下载文件
获奖名称: 获奖年度:  2006
主页地址: http://decweb.neu.edu.cn/jpk05/03sj-yjwlhx/index.htm或http://202.118.27.146/jpk05/jpkjs.htm 是否交换: 
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课程介绍:

课程沿革及特色?

冶金物理化学课是在有色冶金原理、钢铁冶金原理、冶金热力学、冶金动力学、电化学和湿法冶金物理化学等课程基础上,本着宽口径、厚基础、少而精的原则,将几门课有机地整合、构造而形成的新课程体系。

重点放在培养学生分析问题、解决问题、获取知识的能力,使学生掌握冶金物理化学的基本理论,明确如何应用这些理论解决冶金生产实践及科学研究中的问题。

教学内容及教学手段

包括冶金热力学、冶金熔体(熔渣、熔锍、熔盐)、冶金电化学及冶金动力学等方面的基础知识和基本理论,并专门讲解了这些理论在一些重要冶金实际体系和冶金过程的应用。

课程内容充分体现宽基础、重能力、强素质的特点,更加适应现代冶金工程专业的知识结构体系。

冶金物理化学课程的目标是使学生掌握冶金热力学、冶金动力学、冶金电化学、冶金熔体、冶金表面和界面现象等基本概念、基本理论及应用这些基本理论分析和解决冶金实际问题的基本方法,以及分析和解决具体问题的能力。
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4-2-2知识模块顺序及对应的学时
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1.冶金热力学 30学时
  溶液热力学
  吉布斯自由能变化的计算及应用原则
  热力学数据的测量原理和测量方法
  相图原理和二元系、三元系相图类型及冶金体系典型相图及应用
  表面和界面的热力学
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2.冶金熔体 10学时
  熔渣
  熔盐
  熔硫
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3.冶金电化学 10学时
  水溶液电化学
  熔盐电化学
  固体电解质电化学
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4.冶金动力学 16学时
  均相冶金反应动力学
  多相冶金反应动力学
  冶金熔体凝固过程动力学
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5.典型冶金实际问题的实例分析 14学时
  典型冶金体系的热力学分析
  典型冶金过程的动力学分析
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4-2-3课程的重点、难点及解决办法
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  冶金物理化学是冶金工程专业本科生的专业基础理论课,是基础课与专业课之间的一个重要桥梁,是将物理化学的基本原理、方法应用到冶金过程中,阐明冶金过程的物理化学原理,为控制和强化冶金过程提供理论依据。本课程的基础之一“物理化学”就是一门学生眼里的“难学课”。因此,很多学生在未接触“冶金物理化学”这门平台课之前就产生了畏难情绪。这是本课程最大的难点,但从本质上,本门课程体系的重点和难点主要体现在以下几个方面:
(1)溶液理论,尤其溶液理论中的活度、活度标态的选择、转换及计算
(2)有溶液参加的化学反应吉布斯自由能的计算
(3)三元相图及应用
(4)多元多相冶金反应动力学
(5)电极过程动力学
(6)如何应用冶金物理化学基本理论分析、解决冶金与材料制备过程中的问题
解决办法:
(1)对于重点、难点的内容,课程组组织集体讨论、集体备课,先由理解得深、讲得好的老师给大家做示范讲课,然后大家讨论,谈个人的感受和印象,再总结提高。其他授课老师分别试讲,大家评论、改进。
(2)讲授重点、难点内容时,注意温故知新,将所讲内容需要的基础知识加以介绍,启发同学回忆起以前学过的内容。使之与新内容建立联系,实现平缓过渡。
(3)多讲理论联系实际的例子,尤其是应用基本原理解决科学研究中的实际问题的例子。使学生能够通过具体问题理解抽象的理论,并认识到理论的重要性。
(4)课后安排讨论课,让同学自己谈对内容的理解、体会,多方面多角度去理解重点、难点的内容。
(5)增加例题内容和习题课内容。通过讲解解题思路,使学生明确小的“应用单元”,提高学生分析问题、解决问题的能力。引导同学多练,通过解题,加强对概念的理解。
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4-2-4实践教学的设计思想与效果(不含实践教学内容的课程不填)
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4-3教学条件(含教材使用与建设;促进学生主动学习的扩充性资料使用情况;配套实验教材的教学效果;实践性教学环境;网络教学环境)
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(一) 教材使用和建设
  2000年以前,冶金物理化学课一直使用东北大学车萌昌教授编写的《冶金热力学》、北京科技大学韩其勇教授主编的《冶金动力学》和东北大学梁连科、车萌昌教授主编的《冶金热力学与动力学》。为了适应“冶金物理化学”新的课程体系,2000年由翟玉春教授、田彦文教授编写了《冶金物理化学》教材。该教材整体覆盖面宽,各章节少而精,“强调基础,结合实际,深入浅出”,适合学生自学。同时还采用美国麻省理工学院C.H.P.Lupis教授主编的“Chemical Thermodynamics of materials”做一些篇章的双语教材。
  编写了《非平衡态冶金热力学》、《第一原理计算相图》、《纳米材料的热力学与动力学》等学科发展前沿的资料,让学生了解本学科的发展动向,还给学生提供了相关文献,并指导学生上校园网自己查阅中外相关资料,引导学生了解学科前沿。
  冶金物理化学是应用背景强的应用基础理论。为学好冶金物理化学课程,学生需具备一定的冶金知识。为了保证学生具有良好的冶金生产实际知识基础,除了组织学生到工厂实习外,我们还制作并出版了“冶金与材料成型多媒体教学系统”课件,该课件包括烧结、高炉炼铁、电炉炼钢、转炉炼钢、板坯连铸、板带、型钢、铸造、氧化铝生产、电解铝、铜冶炼、铜加工和湿法炼锌,把设备、工艺过程、物料走向做成可视动画。可以看到设备内部运行情况,既形象又直观。配以文字和声音,结合设备讲解过程原理,与现场实习相配合,学生学到了冶金生产知识。为学习抽象的冶金物理化学理论课,打下了深刻的形象基础。结合冶金实际讲授冶金物理化学课的内容,学生感到具体、不抽象,知道冶金物理化学课的用途和对冶金实际的作用。增加了学生学习本课程的积极性。此套多媒体课件教材还被重庆大学、昆明理工大学、武汉科技大学等兄弟院校采用,反响良好。
  任何一门优秀课程都不会拘泥于一本或两本专用教材,为此,我们向学生推荐了国内外本学科的优秀教材,如北京科技大学魏寿昆院士主编的《冶金过程热力学》,李文超教授主编的《冶金与材料物理化学》,中南大学陈新民院士主编的《火法冶金物理化学》,东北大学王常珍教授主编的《冶金物理化学研究方法》(获国家级教材一等奖),D.R.Gaskell 主编的《Introduction to Metallurgical Thermodynamics》等。此外,还推荐了对本课程有参考价值的相关优秀教材,如重庆大学黄希祜教授主编的《钢铁冶金原理》(获国家级教材一等奖),中南大学傅崇说教授主编的《有色金属冶金原理》、《溶液理论与计算》等书。构建了适应本课程教学内容和教改需要的教材体系。为了促进学生自主学习,培养学生获取知识的能力及扩充学生的知识面,结合教学内容给学生指定文献资料,如溶液理论、炉外精练、铁水预处理、同时脱磷脱硫、理论电化学、不可逆过程热力学等。为使学生能积极主动地参与实验,给学生选择了三套实用的实验教材,依不同的研究方向,学生可以选用其中的部分内容,有力地保证了实践教学的进行。
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(二) 良好的实践教学环境
  为了适应改革后的实践教学要求,材料与冶金学院组建了冶金工程专业实验教学中心,承担本科生的实践教学。中心配有专职工程师负责设备维护,并参与实践教学,负责开放实验室的管理。实验室对高年级学生开放。通过学生申报,老师审查、实验中心批准后,学生可以到实验室做自己设计的实验。学生可以到教师的科研组,参加教师的科学研究。这对增强学生动手能力、提高综合素质起到了显著作用。
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(三) 现代化的网络教学环境
  起初,我们利用网络教学仅是在开学初向学生公布任课教师和辅助教师的电子信箱,学生可以把自己对所学课程不明白之处以及对教学的意见、要求反映给老师,老师再通过电子信箱给学生以回答,随着校园网的发展,网络教学内容越来越多,利用率越来越高。
  目前,东北大学网络教学资源已具规模,具备良好的硬件条件,可以满足现代化教学的要求。在学校的支持下(为我们配了网络服务器),我们在东大校园网上建设了“冶金物理化学”网站,将电子教案、教学大纲、习题等在网上发布,并开始制作优秀教师讲课的全程视频录像,以便供学生课外学习参考。“冶金物理化学”网站中还设立了交流论坛,学生可以根据需要,通过校园网进行咨询,提出问题、发表见解。教师也可以通过网络与学生进行及时交流、沟通、答疑,网络资源在教学过程中发挥着积极作用。
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