第４２卷第２４期 ２０１４年１２月 广州化工 Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．２４ Ｄｅｃ．２０１４ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ 机械工程专业大学化学课程教学内容探讨 邓安强 ，赵瑞红 （１宁夏大学机械工程学院，宁夏银川 ７５００２１；２宁夏大学教育学院，宁夏银川 ７５００２１） 摘 要：化学是大学教育中一门基础课程，在非化学类工科专业开展大学化学课程是一种有益的尝试，而对于该类专业的 大学化学教学探讨更有必要。在该学改革中，教学内容是教学的重要部分。本文根据化学学科特点，结合机械工程专业实际情况， 从教学内容分析了该课程的教学改革和实践。在此基础上，提出了自己的想法和进一步规划。． 关键词：机械工程；大学化学；教学内容 中图分类号：Ｇ６４８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１—９６７７（２０１４）０２４—０１６４—０２ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｃｏｕｒｓｅ ｆｏｒ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ ＤＥＮＧ Ａｎ—ｑｉａｎｇ ．ＺＨＡＯ Ｒｕｉ—ｈｏｎｇ （１ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｉｎｇｘｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎｉｎｇｘｉａ Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２ １； ２ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｎｉｎｇｘｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎｉｎｇｘｉａ Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｗａｓ ａ ｂａｓｉｃ ｃｏｕｒｓｅ ｉｎ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ａ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ａｔｔｅｍｐｔ ｆｏｒ ｓｔｕｄｙｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｃｏｕｒｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｎｏｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｐｅｃｉａｌｔｙ ａｎｄ ｗａｓ ａｌｓｏ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｒｆ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｕｃｈ ｍａｊｏｒｓ．Ｔｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｉｎ ｔｅａｃｈｉｎｇ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｃｈｅｍｉｓｔｙ ａｎｄ ａｃｔｕａｌｒ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｔｅｎｔ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｔ，ｔｈｅ ｉｄｅａ ａｎｄ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｃｏｌｌｅｇｅ ｃｈｅｍｉｓｔｙ；ｔｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｔｅｎｔ ｒ化学是一门在原子和分子尺度研究物质的组成、结构、性 质及其变化规律的自然科学…。化学的核心部分包括无机化 学、有机化学、物理化学、高分子化学、分析化学和化学工程 要有两点：第一，培养化学的自然科学思想，第二，在工程中 涉及到化学问题，会用化学相关原理解决工程实际。随着该课 与技术等。该学科与材料科学、生命科学、信息科学、环境科 学、能源科学、纳米科学、地球科学、空间科学和核科学等学 科密切交叉和相互渗透，因此又产生了环境化学、化学生物 学、材料化学、能源化学、放射化学等学科。目前，大学化学 在国内高校材料类、地质类、矿业类、环境科学与工程类等近 程教授的不断进行，笔者在教学内容、考核方式等方面逐步形 成了一系列的想法。下面，根据教学实际情况，对机械工程专 业《工程化学》课程教学做些有益的探讨。 １ 教学内容 １．１ 立足教材，打好化学基础 经过反复比较，本课程选择的教材是大连理丁大学普通化 学教研组编著的《大学普通化学》（第六版），该教材到目前为 化学类专业普遍开设此课程，是一门重要的自然科学类基础课 程。大学化学足高等工科院校非化学化工类专业一门不可缺少 的自然科学基础课。它阐述的是化学学科的基本原理和知识， 并力求把化学的理论方法与工程技术、社会生活联系起来，是 止，经过了多次修改和教学实践，体系相对成熟。因此，本课 培养全面发展的工程技术人员知识结构和能力的重要组成部 程教学首先应把教材用好。该教材的主体部分是前四章：物质 结构，化学反应，溶液和电化学；专题部分有三章：化学与材 分，在化学和工程之间起着桥梁作用 。 宁夏大学机械．［程专业（卓越工程师方向）是国家第二批 料，化学与能源，化学与环境。教材主体部分主要讲解基本概 念、原理和规律，对于具体的计算、推导等不作过多要求；专 卓越工程师教育培养计划专业，为了实现该专业“重基础，宽 题部分以总结性内容为主，该部分由学生讲解；对于化学与生 口径，科学与工程实践并行”等人才培养方案指导思想，学院 在该专业开设了《工程化学》这门课程。在机械类专业尤其是 活、生命部分，化学前沿部分不作教学要求。机械工程专业开设此课程在国内并不多见，相关的教学探讨、 改革和实践更是少见。根据大学化学课程概念多，内容抽象特 点 。开课之处，作为该门课程的任课教师，我的基本思想主 基金项目：宁复大学２０１３年课程建设项目。 １．２根据专业特点。增加教学内容 由于授课对象是机械工程专业，因此，在专题部分增加ｊ－ 一个“化学与机械”专题。该专题由任课老师从网上和书上搜 作者简介：邓安强（１９８２一），男，宁夏大学机械工程学院讲师，从事工程材料教学和科研工作。 第４２卷第２４期 邓安强，等：机械工程专业大学化学课程教学内容探讨 １６５ 集资料，整理成文档和ＰＰＴ。主要包括：成形制造、传统机械 制造、先进机械制造、机械表面界面及摩擦学、再制造等。 １．２．１成形制造部分 铸造部分，铸造属于液态成形技术，它是将液态金属浇铸 表面技术等都是化学知识，常见的机械零部件，如轴承，齿 轮、模具、刀具等都要用到该技术。摩擦学里面的摩擦、磨损 和润滑技术也要用到化学的原理。中国科学院兰州化学物理研 究所就是利用化学和物理知识来研究表面界面及摩擦学等课题 的机构，而清华大学摩擦学国家重点实验室主要是从机械的角 度来研究摩擦学。这也充分说明化学和机械是有交集的。 １．２．５再制造 到铸型型腔中，待其冷却后，获得一定形状的毛坯或零件的办 法。液态金属结晶的过程是一个动态平衡，要用到化学热力学 知识，在理论熔点处，液态和固态的吉布斯自由能相等，只有 在固态吉布斯能量更低的情况下才能保证结晶继续进行，因 此，就存在过冷度这一现象；铸造过程中的金属及其合金的成 分，都是化学工作者的研究对象；熔铸过程中杂质的去除、熔 再制造是指以废旧产品作为生产毛坯，通过专业化修复或 升级改造的方法来实现其质量特性不低于原有新品水平的制造 过程。在再制造中，零部件的清洗工作，再制造加工（如表面 体纯净化等问题都涉及到高温状态下的各种化学反应。 塑性成形部分，在热塑性成形阶段，晶粒的大小都要受到 化学热力学的影响。因此，过热、过烧等现象都是化学的最直 接体现。 焊接部分，焊接属于连接成形，是采用物理或化学的方 法，使分离的材料产生原子和分子结合，形成具有一定性能要 求的永久连接。从概念上讲，焊接本身就是一个在熔池的局部 熔炼，是一个冶金的过程，因此和化学关系极大。焊接时焊条 和基体成分发生化学冶金，最后形成焊缝，其中的硫、磷的含 量控制，熔渣的成分控制，脱氧处理等都是化学知识。而气焊 更是利用氧气和乙炔发生反应原理来进行焊接的。 热处理部分，热处理的相变原理离不开化学热力学和动力 学，化学热处理是化学在热处理中的直接体现。热处理过程的 各种缺陷，如过热，过烧，氧化，脱碳等，以及为了防止热处 理产生缺陷采取的措施，如在工件表面惹涂硼酸等，都是化学 和热处理的交叉内容。 １．２．２传统机械制造 说起传统制造，大家一般想到的是冷加工。其实，在传统 制造领域，也有很多是利用化学知识的，如电镀、电铸、电解 加工、化学机械去腐、化学机械磨削加工等均是利用化学的原 理进行。这给传统的机械制造开辟了新思路，要制造零件，不 再全部是用切削加工的冷加工办法来进行，也可以用化学办法 来以柔克刚，达到机械制造的目的，甚至超硬材料的加工也不 例外。就是传统的冷加工领域，也涉及到刀具的摩擦学等化学 知识。另外，冷加工的钢材预处理以及机器成品的喷漆包装等 也要用到化学知识。 １．２．３先进制造 先进制造用到的化学知识那就更多了。可以这么说，先进 制造主要就是利用物理、化学、生物等原理来进行制造的。如 快速成形机制技术、精密超精密加工技术、特种加工技术、高 能束与特种能场制造、微／纳制造等都离不开化学。先进制造 中的表征和检测很多也是化学原理来实现的，如国内利用半导 体材料的红外透射特性，采用红外白光干涉技术和条纹解算算 法，实现了高深宽比维／纳结构侧壁相貌的重构；国内还有基 于拉曼光谱及高频调质技术的圆片级维／纳结构的应力测试仪。 １．２．４机械表面界面及摩擦学 机械的表面界面，涉及到表面工程技术，如电镀和化学 镀，化学膜转化技术，表面涂敷技术，气相沉积技术，高能束 改性或者激光技术）均离不开化学知识。 ２进一步规划及展望 该课程经过一年的教授，结果较为理想。根据学生和老师 的实际情况，以及结合学院实际，可做以下进一步规划和展 望： （１）增加开设化学类课程。机械工程专业（卓越工程师方 向）开设此课程以来，收到了一定的效果，也加深了学生对自 然科学、工科和理科、科学和技术、宏观和微观等关系的理 解。因此，可在其他相关专业也开设大学化学课程，如过程装 备与控制工程专业，也可以在其它相关专业开展相应的讲座。 （２）教师自己编写讲义。目前使用的教材是针对所有非化 学类工科专业而编写的。为了达到在机械工程学科开设此课程 的目的，教师应自己编写讲义。讲义重点要增加“化学与机 械”相对应的内容。目前国内做这方面工作的较少，因此，可 以作为有益的尝试。 （３）规划“机械制造课程群”建设，机械制造是一个连续 工序，有着自己的工艺规程。可以从化学学科等理科起步，以 材料学科为基准，设立安全服役的机器为终极目标，理顺各个 学科之间的衔接关系，建立相应的“机械制造课程群”。 ３ 结论 在机械工程专业开设大学化学课程对于培养学生自然科学 素养是一个有益的尝试。根据专业特点和化学学科特点，从教 学内容上对该课程做了较为明确的教授范围。同时，根据实际 情况，提出了自己的想法和进一步规划。今后，我们还需继续 在该课程方面做出更多的教学探讨。 参考文献 ［１］孟长功．大学普通化学．６版［Ｍ］．辽宁：大连理工大学出版社， ２００７：１． ［２］ 曾政权，甘孟瑜，等．大学化学．３版［Ｍ］．重庆：重庆大学出版社， ２００１：１． ［３］ 徐红．提高学生学习大学化学兴趣的探索与实践［Ｊ］．化工高等教 育，２０１１（６）：８２—８４． ［４］ 中国机械工程学会．中国机械工程技术路线图［Ｍ］．北京：中国科 学技术出版社，２０１１：１３８．
