机械工程专业大学化学课程教学内容探讨

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［1］。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。大学化学是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分，在化学和工程之间起着桥梁作用［2］。

宁夏大学机械工程专业(卓越工程师方向)是国家第二批卓越工程师教育培养计划专业，为了实现该专业“重基础，宽口径，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［3］。开课之处，作为该门课程的任课教师，我的基本思想主要有两点: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工大学普通化学教研组编著的《大学普通化学》(第六版)，该教材到目前为止，经过了多次修改和教学实践，体系相对成熟。因此，本课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;对于化学与生活、生命部分，化学前沿部分不作教学要求。

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，在专题部分增加了一个“化学与机械”专题。该专题由任课老师从网上和书上搜集资料，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。

文章来源：《机械工程与自动化》 网址: http://www.jxgcyzdhzz.cn/qikandaodu/2020/0904/448.html