《环境工程专业实验（一）》
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课程编号： |
02P3141 |
课程名称： |
环境工程专业实验(一) |
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学分/学时： |
1/1周 |
英文名称： |
Environmental Engineering Experiments (I) |
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大纲执笔人： |
梁存珍 |
大纲审核人： |
陈家庆 |
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适用专业： |
环境工程 |
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先修课程： |
环境分析与监测、水污染控制工程等 |
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大纲更新时间： |
2017年1月 |
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一、课程性质与定位
环境工程专业实验(一)是理论联系实际，增强学生动手能力重要的实践教学环节，是环境工程专业学生的必修课。要求学生在已经具有环境分析与监测、水污染控制工程等方面基本知识和实验技能的基础上，本课程为学生将在理论课程中学到的理论知识应用于实践提供一个“理论联系实际”的场所和机会，提高学生应用理论知识解决实际问题的能力，加深对理论知识的理解和运用，并通过部分综合设计性和研究创新型实验，培养学生专业方面的创造性思维。
二、课程教学目标与达成途径
通过曝气充氧、颗粒自由沉淀、过滤与反冲洗和加压溶气气浮等基本型实验，学生较全面的了解基本的水处理单元原理及操作方法；活性炭吸附、含油废水综合测试和微波强化光催化处理印染废水等综合型实验，培养学生解决实际工程问题的能力。活性污泥法处理市政污水和混凝法处理市政污水这两个实验的组合实验，把废水的生物处理技术和化学处理技术结果在一起，学生深入了解两种方法处理的优缺点，培养学生解决复杂工程问题的能力，为后续专业课学习、专业课程设计、毕业设计和今后的工作打下一定基础。
课程教学目标1：通过水污染控制工程方面的基础实验，让学生理解水污染控制工程单元过程的原理、操作方法、处理效果等相关知识。
课程教学目标2：通过实验预习、操作、实验报告撰写培养学生理解具体环境问题和数据处理的能力。
课程教学目标3：通过综合型实验，理解实验参数之间的内在联系，培养学生理论联系实际的能力。
课程教学目标4：在设计型实验中项目小组成员通过查阅文献，了解环境工程多学科的背景，根据小组分工进行方案优化设计、实验准备和完成实验，培养学生自主开展实验能力和团队合作的意识。
表1 课程教学目标与达成途径表
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专业毕业要求 指标点 |
课程教学目标 |
达成途径 |
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4.3 能够对实验数据进行分析、解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。 |
课程教学目标1，2 |
实验完成后不仅要整理实验报告，处理实验数据，还需要查阅文献回答思考题；严格检查实验数据处理深度，及时与学生讨论思考题的正确答案。 |
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5.3能够针对复杂环境工程问题，选择恰当的技术、工程工具或现代仪器分析手段，进行设备加工或者工艺参数的分析。 |
课程教学目标3，4 |
学生在做实验前要预习，理解实验原理，制定实验方案。做实验过程中通过提问等方式了解学生的预习情况，所有实验完成后有一个考试，检查学生对复杂工程问题的掌握情况。 |
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9.2 能够在本专业的实践课程当中理解个人职责与团队目标的关系，能够作为个体或团队成员完成所承担的任务。 |
课程教学目标1，4 |
针对单元实验，讲解其在环境工程应用其它学科对其提供技术支持，如土建知识、自动控制技术；学生通过团队协作，完成实验内容。在实验讲解过程中进行内容的扩展，学生了解环境工程处理单元的复杂性；分组实验，体现团队合作 |
三、内容提要与要求
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序号 |
教学内容 |
教学要求 |
学时 |
对应的教学目标 |
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1 |
实验一：颗粒自由沉淀 |
了解：沉淀过程，求出沉淀曲线。 掌握：沉淀时间t与沉淀效率E的关系曲线和颗粒沉降速度u与沉淀效率E的关系曲线。 |
2 |
1、2 |
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2 |
实验二：曝气充氧 |
了解：曝气设备(扩散器)氧总转移系数KLa值。 掌握：曝气充氧机理及影响因素；曝气设备清水充氧性能的测定方法、评价氧利用率EA和动力效率Ep。 |
2 |
1、2 |
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3 |
实验三：过滤与反冲洗 |
了解：滤池实验设备和方法。观察滤池反冲洗的情况；滤料的水力筛分现象，滤料层膨胀与冲洗强度。 掌握：不同加药量过滤的处理效果，过滤原理；滤料层的水头损失与工作时间的关系。 |
2 |
1、2 |
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4 |
实验四：加压溶气气浮 |
了解：气浮实验系统、设备及运行方法。 掌握：气浮净水的原理，计算不同表面负荷(反应及分离停留时间)时的处理效率并进行比较和评价。 |
2 |
1、2 |
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5 |
实验五：采油废水综合测试 |
了解：采油废水水质指标。 掌握：采油废水的COD、TOC、阴离子、pH和盐度等指标测定原理；TOC仪、离子色谱仪等大型仪器的使用方法。 |
2 |
1、2、3 |
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6 |
实验六：气浮柱除油效率测定实验 |
了解：液液萃取进行含油污水分离操作。 掌握：掌握气浮柱除油效率的影响因素。 |
4 |
1、2、3 |
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7 |
实验七：微波强化光催化处理印染废水 |
了解：常规TiO2光催化的原理及其影响因素；微波强化光催化的原理及其影响因素； 掌握：UV-2450对染料废水扫描得到特征吸收峰的波长，并建立测定染料废水浓度的标准曲线；微波强化光催化处理印染废水优化的工艺参数。 |
4 |
1、2、3 |
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8 |
实验八：活性污泥法处理市政污水 |
了解：活性污泥培养、市政污水的生物降解过程。活性污泥批量实验在污泥培养、污水可生化性测定的重要意义。 掌握：活性污泥法作用机理及主要工艺参数，如溶解氧浓度（DO）、活性污泥浓度（MLSS）、有机物去除率、污泥增长规律等； |
4 |
1、2、3 |
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9 |
实验九：混凝法处理市政污水 |
了解：了解混凝的原理及主要过程。 掌握：如何确定某市政污水混凝处理的最佳投药量；影响混凝效果的主要因素。 |
4 |
1、2、4 |
四、教学方式
课程教学以实验、讲稿演示、文献查阅、综合讨论、考试、网络、视频等混合教学模式共同实施。
首先学生利用线上资源在实验预习过程中，通过完成每一步骤的练习题实现“思中学”，利用线下资源进行实验时，在认识、实践、再认识的过程中“做中学”，实验报告书写过程中，主动寻找资源，达到“自己学”的目的，最后的实验考核着重点在于团队合作能力和知识灵活运用的能力，其不仅是 “学会用”的重要体现，也是本课程实现持续改进的内在动力。该混合教学模式，在体现了以学生为中心的同时，突出了教师的主导作用。在预习过程中，实验指导教师通过预习思考题的设置来引导学生，在实验过程中，通过互动和交流来指导学生，在实验考核时，通过多种形式来了解学生的学习成果。当然，实验的混合教学模式在节省了实验教师讲解时间的同时，增加了师生互动和交流的时间，有利于实验教师将更多的注意力放在制造互动、延伸实验内容等方面。
五、建议教材或参考书
教材：
1. 《环境工程专业实验（一）指导书》，北京石油化工学院环境工程教学与实验中心编。
参考书：
2. 《水污染控制工程实验》，吕松，牛艳 主编，出版社：华南理工大学出版社，出版时间：2012.06
六、学生成绩评定方法
课程评分类型：五级分制
实验教学的考试和考核鼓励创新，实验成绩分为预习成绩、实验操作、实验数据和考试部分组成。总评成绩按五等级综合评分。鼓励学生在实验中有所创新，对于有创新的学生，成绩从优。
预习占20%、实验操作过程占30%，实验数据处理占30%，考试占20%。1.课程评分类型：五分制。
2.结课考核方式：为了达到从多角度进行过程考核的目标，实验成绩由实验预习、实验操作、实验报告和实验考核等四部分组成，实验预习着重考察了学生的口头表达、自学和设计实验的能力，实验操作体现了动手采集数据和团队合作能力，实验报告是书面表达和数据处理能力的集中显示，对知识的综合利用和解决复杂问题的考核则通过实验考试和设计型实验来实现。
3.总成绩组成：鉴于本课程包含多个实验，而每个实验都记录有预习成绩、操作成绩和报告成绩，因而，总成绩的预习、操作和报告取的是各实验的学时加权平均值。其中实验预习加权平均成绩占总成绩的10%，实验操作加权平均成绩占总成绩的20%，实验报告加权平均成绩占总成绩的50%，最后的实验考核占总成绩的20%。
课程教学目标评价矩阵
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成绩组成 |
考核/评价环节 |
分值 |
考核/评价细则 |
对应的教学目标 |
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实验预习 10% |
实验预习加权平均成绩 |
10 |
预习作业的完成情况，实验预习问题回答的准确度。 |
1、2、4 |
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实验操作 20% |
实验操作加权平均成绩 |
20 |
评估学生的安全意识和实验表现 |
1、2、3、4 |
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实验报告 50% |
实验报告加权平均成绩 |
50 |
评估实验数据采集的正确性，数据关联的合理性。 |
2 |
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实验考核 20% |
实验考试卷面成绩 |
20 |
学生灵活运用知识的能力和实验设计能力。 |
1 |
七、毕业要求达成度评价依据与方法
表3 毕业要求达成度评价表
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指标点 |
评价依据 |
评价方法 |
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4.3 |
实验数据处理成绩 |
实验数据处理成绩占100%，总分100分
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5.3 |
预习成绩、考试成绩 |
预习成绩50%，考试成绩50%，总分100分
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9.2 |
实验操作过程成绩 |
实验操作过程成绩占100，总分100分
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