《环境工程专业实验(二)》
课程编号: |
02P3151 |
课程名称: |
环境工程专业实验(二) |
学分/学时: |
1/1周(实验:24) |
英文名称: |
Environmental Engineering Experiments(Ⅱ) |
大纲执笔人: |
王建宏 |
大纲审核人: |
陈家庆 |
适用专业: |
环境工程专业 |
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先修课程: |
大气污染控制工程、大学化学类课程、流体力学 |
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大纲更新时间: |
2017年1月 |
一、课程性质与定位
实验教学是高等学校教学体系的重要组成部分, 实验教学不仅可以让学生掌握基础以及专业课程的知识, 而且肩负着培养创新意识、创新能力的高素质人才的重任。实践环节在整个本科生培养过程中占据着重要的位置,而专业实验是本科生实践教学的重要组成成分。“环境工程专业实验二”以环境工程专业学生为主要对象,在学生已经掌握《大气污染控制工程》、《流体力学》、大学化学类等理论课程的基础上开设。该课程为学生毕业后更好地投身环境工程领域奠定实践方面的基础,同时使学生掌握通用的实验方法、实验技能以及具备初步的实验设计能力。
二、课程教学目标与达成途径
本课程主要配合《大气污染控制工程》课程开设,设置该课程的目的,主要提供给学生一个理论联系实践的机会,并且在实践中加深对理论的认识,用理论来指导实践,并通过实验来强化学生终身学习的习惯,提高学生的团队合作能力,培养学生的动手能力、口头和书面表达能力以及解决和分析实际问题的能力,强化学生的安全意识。具体体现在以下方面:
课程教学目标1:深度理解和掌握理论课程的知识。通过大气污染控制工程方面的实验,让学生将大气污染控制工程的理论知识与实践结合起来,从而达到深度理解和掌握大气污染控制工程的除尘、吸收 、吸附和催化等单元的原理、方法和应用。
课程教学目标2:培养学生采集和处理实验数据的能力。通过课堂讲授、实验幻灯片和实验室讲授,让学生了解基本的实验原理和实验安全注意事项,掌握基本的实验操作步骤和方法,掌握实验设计和数据分析方法。在实验过程中要求学生完整记录、整理实验数据,在撰写实验报告时,要求学生对实验结果进行必要的关联。
课程教学目标3:培养学生的安全意识、实验动手能力和团队合作能力。通过学生自行组建2-5人的项目小组,完成实验项目,培养学生团队合作能力。
课程教学目标4:培养学生学习和设计实验方案的能力,灵活运用知识的能力和借助现代工具解决复杂工程问题的能力。通过网络上的实验PPT和实验视频以及其他文献资料,学生在实验前,学习实验设计和实验操作的方法,或者自行设计实验并提交实验方案,并要求学生做完实验后参加统一的实验考试。
表1 毕业要求指标点实现矩阵
专业毕业要求 指标点 |
课程教学目标 |
达成途径 |
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2 |
达成途径:要求学生记录、整理实验数据,并对实验结果进行必要的关联。 评价依据:实验报告。 评价方法:评估实验数据采集的正确性,数据关联的合理性。 |
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1、4 |
达成途径:通过网络上的实验PPT和实验视频以及其他文献资料,学生在实验前,学习实验设计和实验操作的方法,或者自行设计实验并提交实验方案,并要求学生做完实验后参加统一的实验考试。 评价依据:实验预习报告、实验考试。 评价方法:实验指导教师通过提问和交流来检验学生的预习成果和自主学习能力,通过实验考试检验学生灵活运用知识的能力。 |
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3 |
达成途径:传授安全操作规程,强化安全环保意识,让学生讲清实验的操作步骤和实验注意事项后,再开始操作实验装置。要求以团队的形式,分组合作完成试验任务。 评价依据:评估学生的安全意识和实验表现。 评价方法:根据表现评估学生的沟通合作能力,责任意识。 |
三、内容提要与要求
序号 |
教学内容 |
教学要求 |
学时 |
对应的教学目标 |
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1 |
实验室安全培训 |
了解实验室危险化学品的基础知识,理解实验室危险化学品的使用方法注意事项;掌握实验室灭火器、通风橱、洗眼器、防毒面具、防护眼镜、喷淋装置等的使用方法;能够自行处理简单的安全事故;能够通过实验室的安全规程考试。 预习作业:描述实验室配置盐酸的防护措施。描述报火警需要说明的要素。 描述实验室内火灾逃生的方法。描述实验室使用气体钢瓶的注意事项。 自学:做实验之前,认真阅读《环境工程专业实验二》实验指导书上的实验室基本知识和实验室安全知识的内容。 课后作业:实验室安全知识答卷。 |
2 |
3 |
2 |
粉体综合特性测试实验 |
掌握测定粉尘安息角(休止角)、滑动角、真密度、振实密度、松装密度、孔隙率等的原理及方法。了解引起测量误差的因素及消除方法。 预习作业:安息角的定义及用途,滑动角的定义及用途,真密度的定义及用途,松装密度的定义及用途,怎样评价粉体的流动性?粉尘空隙率的影响因素有哪些? 自学:做实验之前先上网自学操作方法及实验注意事项。 课后作业:测试误差的来源及消除方法,实验需要改进的地方。 |
4 |
1、2、3 |
3 |
除尘器性能综合实验 |
通过本实验掌握除尘器的总除尘效率、分级除尘效率、风量和压力的测定方法以及影响因素分析。为此,本实验主要对以下参数进行测定:管道中各点流速和气体流量的测定;除尘器的压力损失和阻力系数的测定;除尘器除尘效率的测定;粉体粒径分布的测定。 预习作业:粒径测量依据及粒径类型,粉尘浓度影响因素,风量对除尘效率和压力损失影响理论分析,粉尘粒径测试时样品分散原因及方法,粒径测试数据解读及分级效率计算方法。 自学:做实验之前先上网自学操作方法及实验注意事项。 课后作业:用静压法测定和计算除尘器的压力损失有何优缺点?你能提出改进方法吗?除尘器的除尘效率和压力损失随处理气体量的变化规律是什么?它对除尘器的选择和运行控制有何意义?你认为实验中还存在什么问题,应如何改进?激光粒度仪测量的是什么粒径?激光粒度仪测量粉体粒径过程中,如何使遮光比达到要求? |
4 |
1、2、3、4 |
4 |
二氧化碳的吸收实验 |
学会使用转子流量计测量气体和液体的流量;学会泵、压缩机和气体钢瓶的使用,以及使用注意事项;学会二氧化碳分析仪的使用以及整个吸收法净化气体的单元操作;直观体验填料塔内气液接触状况和液泛现象,了解测定液泛现象的意义;掌握测定填料吸收塔的吸收效率及压降的方法;掌握测定化学吸收体系(碱液吸收CO2)的体积吸收系数的方法和数据处理。 预习作业:填料塔吸收特点,陶瓷拉西环的技术参数及为何用于本实验,转子流量计的用途及读数,u型压差计原理及读数,二氧化碳测试原理分析,二氧化碳进口浓度影响分析及维持进口浓度不变的方法,液泛的影响因素及测试意义,吸收液流量、气体流量及气体压力的单位换算方法。 自学:做实验之前先上网自学操作方法及实验注意事项。 课后作业:以空塔气速为横坐标,分别以吸收效率和压力降为纵坐标,绘出曲线并分析。以液气比为横坐标,吸收效率为纵坐标,绘出曲线并分析。分析实验的影响因素及改进方法。
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2 |
1、2、3、4 |
5 |
活性炭吸附油气实验
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了解油气回收的意义;掌握活性碳吸脱附油气蒸气的实验过程;掌握活性炭吸附容量的计算方法;绘制和分析吸脱附曲线。了解引起活性炭吸附容量测量误差的因素及消除方法,进一步提高实验技能。 预习作业:影响吸附性能的吸附剂物性参数包括哪些?吸附剂前处理后对吸附性能有何影响?吸附剂堆放方式对吸附容量测试有何影响?真空度对结果有何影响?自学:做实验之前先上网自学操作方法及实验注意事项。 课后作业:分析活性炭的哪些性质会影响其吸附量?分析吸附装置内汽油质量对活性炭吸附容量有无影响?讨论如何减少实验中的误差? |
2 |
1、2、3、4 |
6 |
离心泵性能曲线测试实验
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了解离心泵的构造、掌握其操作和调节方法;了解离心泵性能曲线测试综合实验台的工作原理和操作规程;测定离心泵在一定转速时的特性曲线,并确定其最佳工作范围。 预习作业:吸入管能安装调节阀吗?离心泵压力表的作用?离心泵中真空表的作用?什么是离心泵的安装高度?什么是盘车,为什么要盘车?什么是气缚和气蚀? 课后作业:离心泵的流量调节原理是什么?调节方法有哪些?各有什么优缺点?离心泵的安装高度指什么?有无限制?离心泵启动前为什么必须灌泵排气?离心泵的送液能力能否通过进口阀进行。 |
2 |
1、2、3 |
7 |
离子液体净化酸性气体的实验
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了解离子液体净化酸性气体的概况,掌握查阅资料和设计实验方案的方法,综合应用吸收、催化以及仪器分析的知识。 在实验开始的2-3周前,实验指导教师首先在网络上发布参考性的实验题目,在发布题目的同时,详细介绍创新型实验的选题背景、研究意义、总体研究内容、研究进度等。学生在获知题目后,首先详细查阅相关文献,然后在参照实验室现有仪器设备和耗材信息的基础上,拟定初步的实验方案,并在规定的期限内将实验方案经过网络发给指导教师,经过指导教师审核后才能预约讨论时间。讨论一般安排在实验室,在讨论时,学生需要详细说明自己的实验方案设计思路,拟达到的目标,实验指导教师将从可行性、创新性等方面提供指导和建议。讨论完毕后,学生将根据指导教师的意见修改实验方案,并将修订的实验方案和详细的仪器设备、玻璃器皿、药品名称及数量利用网络发给实验指导教师。实验指导教师审核确认后,学生可以预约实验和大型仪器。在实验的过程中,指导教师随时与学生就实验的各个方面进行答疑和探讨,并要求学生利用excel表格记录全部的实验信息,原始的实验数据必须在实验完毕后发送给实验指导教师,同时最后的研究报告必须在继续查阅资料的情况下,进行分析和总结后按照科技论文的书写方式进行书写和提交。 |
8 |
1、2、3、4 |
注:了解要求包括识别和回忆指能从记忆库中找到相关的知识、概念、术语或材料与当前的信息进行比较、确认,能记住并能不加理解的列出、描述这些知识、概念、术语或材料;掌握指能对所学的内容作归纳、分类、解释,总结、推断和一定程度的发挥;综合应用指能将所学的内容分解并找出它们的相互关系和构成;或能计划、创造、建造或有改变的重构;或能作评论、总结、估计、预测、评估、论证和答辩。
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:
环境工程专业实验二实验指导书, 2016年出版
参考书:
郝吉明.大气污染控制工程.北京:高等教育出版社,2012
陈家庆.环保设备原理与设计.北京:中国石化出版社,2008
六、学生成绩评定方法
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%。
表2 课程教学目标评价矩阵
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 |
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 |
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 |
3 |
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 |
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。 |
4 |
表3 实验评分标准
教学目标 |
考核内容 |
评价依据 |
评价标准 |
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优 |
良 |
中 |
及格 |
不及格 |
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培养学生学习和设计实验方案的能力,灵活运用知识的能力和借助现代工具解决复杂工程问题的能力(教学目标1) |
提问和交流来检验学生的预习成果和自主学习能力,通过实验考试检验学生灵活运用知识的能力。通过设计方案检验设计实验能力; |
预习问题的书面和口头回答。 设计型实验的实验方案设计。 实验考试成绩。
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预习内容完整、实验方案设计正确、报告书写规范、字迹工整、清晰,图表整洁规范、正确;封面信息填写正确完整;实验设计规范正确、清晰、符合标准;数据处理方法合理、正确;实验操作步骤规范正确、安全意识强;调试过程完整,实验结果正确,思考题正确。 |
预习内容比较完整、实验方案设计正确、报告书写较为规范、字迹工整、清晰,图表较为整洁规范、正确;封面信息填写正确完整;实验设计较为规范正确、清晰、符合标准;数据处理方法合理、正确;实验操作步骤规范正确、安全意识强;调试过程完整,实验结果正确,思考题正确。 |
基本完成预习内容、实验方案设计正确、报告书写较为规范、字迹工整、较为清晰,图表基本整洁规范;封面信息填写正确完整;实验设计基本规范正确、清晰、符合标准;数据处理方法基本合理、正确;实验操作步骤规范正确,安全意识强;调试过程较为完整,实验结果基本正确,思考题基本正确。 |
基本完成预习内容、实验方案设计基本正确、报告书写较为规范、较为清晰,图表基本规范;封面信息填写较为完整;实验设计基本规范正确、基本符合标准;数据处理方法基本合理、有部分不正确;实验操作步骤基本规范正确,安全意识较强;调试过程较为完整,但存在不规范地方,实验结果基本正确,思考题部分正确。 |
没有完成预习报告,实验设计错误较多、数据处理错误较多,操作不规范,结果有较多错误。 |
培养学生采集和处理实验数据的能力(教学目标2) |
评估实验数据采集的正确性,数据关联的合理性。结论分析能力; |
实验报告; |
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培养学生的安全意识、实验动手能力和团队合作能力(教学目标3)
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了解实验室安全管理规定; 实验操作规范性;团队合作能力; |
实验表现; |
七、课程教学目标达成度依据与方法
1.教师自评
见附件:《环境工程专业实验二课程教学目标达成度分析表》
2.学生问卷调查
课程结课并提交成绩后,机械工程学院教学委员会组织学生对课程教学目标情况通过问卷调查进行达成评价,并进行数据统计与分析。
表4 《环境工程专业实验二》课程教学目标达成情况问卷
序号 |
课程教学目标 |
通过本课程的学习,我达成了课程教学目标 |
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完全同意 |
同意 |
基本同意 |
不同意 |
完全不同意 |
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1 |
课程教学目标1:深度理解和掌握理论课程的知识。通过大气污染控制工程方面的实验,让学生将大气污染控制工程的理论知识与实践结合起来,从而达到深度理解和掌握大气污染控制工程的除尘、吸收 、吸附和催化等单元的原理、方法和应用。 |
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2 |
课程教学目标1:培养学生采集和处理实验数据的能力。通过课堂讲授、实验幻灯片和实验室讲授,让学生了解基本的实验原理和实验安全注意事项,掌握基本的实验操作步骤和方法,掌握实验设计和数据分析方法。在实验过程中要求学生完整记录、整理实验数据,在撰写实验报告时,要求学生对实验结果进行必要的关联。 |
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3 |
课程教学目标3:培养学生的安全意识、实验动手能力和团队合作能力。通过学生自行组建2-4人的项目小组,完成实验项目,培养学生团队合作能力。 |
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4 |
课程教学目标2:培养学生学习和设计实验方案的能力,灵活运用知识的能力和借助现代工具解决复杂工程问题的能力。通过网络上的实验PPT和实验视频以及其他文献资料,学生在实验前,学习实验设计和实验操作的方法,或者自行设计实验并提交实验方案,并要求学生做完实验后参加统一的实验考试。 |
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八、毕业要求达成度评价依据与方法
指标点 |
评价依据 |
评价方法 |
4.3 |
实验报告平均成绩 |
实验报告平均成绩占100%,总分100分
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5.3 |
实验考试平均成绩和实验预习平均成绩 |
实验考试成绩占50%,考试总分100分,实验预习成绩占50%,预习总分100分
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9.2 |
实验操作平均成绩 |
实验操作成绩占100%,总分100分
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