环境工程原理实验
《环境工程原理实验》教学大纲
课程编号 |
K030101705 |
课程性质 |
学科基础课程/专业基础类必修课 |
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课程名称 |
环境工程原理实验 |
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Experiments of Environmental engineering |
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学分/学时 |
0.5学分/16学时 |
考核方式 |
预习报告、仿真实验、实验操作、雨课堂测试和实验报告 |
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开课年级学期 |
三年级 第5学期 |
开课单位 |
化工与材料学院 |
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适用专业 |
环境工程 |
教学语言 |
中文 |
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先修课程 |
物理化学、高等数学、环境工程原理 |
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教材 |
张建伟等. 单元操作实验与设计. 第1版. 天津：天津大学出版社，2015. |
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执笔人 |
杨宗政 |
审核人 |
贾原媛 |
批准人 |
郝庆兰 |
执行时间 |
2019年 |
一、课程简介
1. 课程性质
环境工程原理实验教学同理论课教学一样是工科教学中重要的环节，两门课之间相辅相成，共同承担起培养高素质大化工类人才的重任。环境工程原理实验课程的教学应该以实验设计方法、设计思路、实验手段的合理运用等教学内容为主，充分发挥学生的主观能动性，因材施教，在实验教学过程中培养学生的实验技能和科学研究能力，进而全面提高学生解决复杂化学工程问题的能力和创新能力。
2. 课程任务
通过环境工程原理实验，学生能够理论与实践相结合，把课堂学到的基本理论应用到实验中，加深学生对理论知识的理解和掌握。同时，通过实验，学生能够锻炼实验操作能力，掌握仪器的使用规程，解决实验操作中可能存在的问题，熟练掌握实验数据的分析、处理，进一步巩固所学的基本理论知识，并应用到实际工作中。
二、课程目标
1. 课程思政育人目标
（1）培养学生安全意识和责任意识；
（2）正确选用现代工具进行分析、模拟复杂环境工程问题，提高学生实践能力、协作精神和环保意识；
（3）提升学生严谨、求实的科学精神，正确分析实验数据。
2. 知识能力课程目标
课程目标1：针对环境污染问题，能够安全开展实验，正确采集分析实验数据，结合文献研究，通过信息综合得到合理有效的结论。（支撑毕业要求4.2）
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系
课程目标 |
毕业要求指标点 |
课程目标1 |
4.2针对环境污染问题，能够安全开展实验，正确采集分析实验数据，结合文献研究，通过信息综合得到合理有效的结论。 |
三、实验项目、内容及学时分配
表2 实验内容及学时分配
序号 |
实验项目名称 |
实验内容简介 |
实验学时 |
实验类型 |
对应课程目标 |
1 |
安全教育 |
学习实验室各项规则制度，掌握实验室安全常识；普及实验室常见事故的预防和处理过程与方法 |
1 |
综合 |
1 |
1 |
三维/二维仿真实验 |
利用动态教学模型实时模拟真实实验现象和过程，通过3D仿真实验装置交互式操作，产生和真实实验一致的实验现象和结果，起到预习实验的作用。 |
2 |
综合 |
1 |
2 |
直管阻力实验 光滑管+粗糙管（二选一） |
①掌握流体流经圆形直管时阻力的测定方法。以水为工作流体，测定摩擦系数λ与Re的关系，并在座标纸上标绘其关系曲线；②学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的一些技巧； |
2 |
综合 |
1 |
3 |
离心泵性能实验 固定频率离心泵特性曲线测定 |
①熟悉离心泵的构造和工作原理，了解常用的测压仪表；②测定标绘一定转速下离心泵的流量Q与压头H、轴功率N和总效率η之间的关系曲线；③熟悉离心泵的构造和工作原理，了解常用的测压仪表。 |
2 |
综合 |
1 |
4 |
传热及传热实训实验 强化管和普通管总传热系数测定 |
①套管换热器中，管外为饱和蒸汽冷凝，管内被加热介质为空气；求取总传热系数K和管壁对空气的对流传热系数α；②测定管程内部插有螺旋线圈的空气—水蒸气强化套管换热器的K和α；③了解套管换热器工作原理、性能参数，能够正确使用、维护保养换热器； |
2 |
综合 |
1 |
5 |
离心泵结构与 管路拆装实训实验 |
通过对离心泵结构的认识，加深对离心泵的工作原理的理解；掌握离心泵的拆装顺序以及在拆装过程中的注意事项和要求。学会离心泵的操作方法； |
1.5 |
综合 |
1 |
6 |
雷诺实验 |
通过演示认识不同流动形态的特点及滞流、湍流的临界Re，观察滞流、湍流状态下各点流速分布情况。 |
1 |
综合 |
1 |
7 |
能量转换演示实验 |
了解流体在静止和流动情况下静压能、动能、位能之间的转换关系，加强对机械能方程式的掌握。 |
1 |
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8 |
旋风分离实验 |
演示含尘气体通过旋风分离器时，含尘气体、固体颗粒和除尘后气体的运动路线，以正确理解和描述旋风分离器的工作原理。测定旋风分离器内静压强的分布和进口气速对旋风分离器分离性能的影响。 |
1.5 |
综合 |
1 |
9 |
过滤实验 |
演示恒压过滤常数K、滤液量qe、过滤时间的测定方法，理解各种因素对过滤的影响；学习 |
1 |
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10 |
吸收实验 清水二氧化碳体积传质系数测定 |
①了解吸收塔和解析塔工艺流程；②用纯水吸收混合气体中的二氧化碳，用空气解吸水中二氧化碳的操作练习，同时测定填料塔液侧传质膜系数和总传质系数。 |
3 |
综合 |
1 |
四、思政元素与课程教学融合体系
从“三全育人”的指导思想出发，针对实验教学内容，以学生为中心，以产出为导向，明确实验融入的思政元素，实现“全员育人、全过程育人、全方位育人”。
表3 环境监测实验思政元素与人才培养目标的有机融合
思政融入点 |
思政教育点 |
严格按照实验室安全要求进行实验 |
安全意识，环保意识和责任意识 |
实验准备充分，正确操作实验仪器 |
协作精神，实践能力和环保意识 |
科学、严谨、准确、实事求是的处理实验数据 |
实事求是、工匠精神和科学精神 |
五、基本要求
1. 实验教学基本要求
本课程与《环境工程原理》课程相结合，突出实用性。为考察学生对本课程的学习效果和课程达成情况，本次考核的实验预习报告、二维/三维仿真实验、实验操作和直管阻力测定实验、离心泵性能测定实验、传热实验和吸收实验的实验报告等内容，全面覆盖了课程目标。
2. 教学方法
采用讲解、演示、指导实验、指导报告、多媒体讲授、案例分析、文献查阅及讨论、学生分组操作采集数据，协作完成实验报告等方法进行教学，注重培养学生良好的实验习惯包括准备充分、操作规范，记录简明，实验有序等。
六、考核与评价方式及成绩评定
1. 课程考核办法
本课程考核办法针对课程目标进行设计，考核内容与课程目标的能力要求相对应，课程目标达成的期望值设定为 0.60。最终成绩由形成性考核和期末考试成绩组成，其中形成性考核由实验报告、实验操作构成，具体比例如下：
仿真实验：10%。主要通过3D仿真实验装置交互式操作，产生和真实实验一致的实验现象和结果，达到预习实验和正确采集实验数据的目的；
预习报告：10%。主要考核学生对实验原理以及对仪器的了解程度。
实验操作：10%。主要考核学生基本仪器的操作，是否能够安全开展实验，是否能够正确采集实验数据等。
雨课堂测试：10%。主要考核学生对实验的熟悉程度。
实验报告：60%。主要考核学生对监测原理的掌握、监测数据处理和分析、对监测结果的评价等方面。
表4 建议考核方式及成绩比例
课程目标 |
支撑毕业要求 |
建议考核方式及成绩比例（%） |
建议成绩比例（%） |
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预习报告 |
仿真实验 |
实验操作 |
雨课堂测试 |
实验报告 |
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课程目标1 |
支撑毕业要求4.2 |
10 |
10 |
10 |
10 |
60 |
100 |
合计 |
10 |
10 |
10 |
10 |
60 |
100 |
|
注：实验前检查预习报告，没有预习报告不得进实验室进行实验；3个必修实验漏做任何1个均视为不及格。
2. 考核与评价标准
预习报告、仿真实验、实验操作和实验报告的参考评价标准见表5、表6、表7、表8，雨课堂测试按照试题答案的评分标准进行评价。
仿真实验成绩按仿真实验软件系统记录的成绩为主，但同时兼顾课堂表现。
表5 仿真实验评价标准
完成情况 |
得分 |
上课时间全程认真操作仿真软件。 |
90-100 分 |
上课时间全程操作仿真软件。 |
70-89 分 |
有打开与仿真实验无关页面的现象，但经指导教师提醒后能及时改正。 |
60-69 分 |
上课迟到，多次打开与仿真实验无关的页面。 |
1-60 分 |
未参加仿真实验。 |
0 分 |
（2）预习报告
表6 预习报告评分标准
完成情况 |
得分 |
按要求在进实验室之前提交预习报告，没有缺项；数据记录表设计规范、合理，原始实数据表包含实验中所有需要记录的数据项目；书写认真，实验装置图规范、美观。 |
90-100 分 |
按要求在进实验室之前提交预习报告，没有缺项；数据记录表设计较规范、合理，原始实数据表包含实验中所有需要记录的数据项目；书写较认真，实验装置图较规范、美观。 |
70-89 分 |
按要求在进实验室之前提交预习报告，没有缺项；数据记录表设计欠规范，设计的原始数据记录表对实验所记录的实验数据项目有缺项；书写较认真，实验装置图较规范。 |
60-69 分 |
能在进实验室之前提交预习报告，但预习报告有缺项，设计的原始数据记录表对实验所记录的实验数据项目有缺项或没有数据记录表；书写较潦草，实验装置图不规范。 |
<60 分 |
**没有实验预习报告不得进实验室开展实验。
（3）实验操作
表7 实验操作评分标准
完成情况 |
得分 |
熟练、正确、独立操作实验设备；正确采集和规范记录实验数据；积极主动与同组学生合作，顺利完成实验；实验中回答教师提问正确。 |
90-100 分 |
正确操作实验设备；正确采集和规范记录实验数据；能主动与同组学生合作，顺利完成实验；实验中回答教师提问正确。 |
70-89 分 |
操作实验设备存在问题；正确采集和规范记录实验数据，但完成实验后个别数据记录有问题；能与同组学生合作完成实验，实验中回答教师提问基本正确。 |
60-69 分 |
不能按要求提前到达实验室，不能独立完成实验装置操作；操作实验设备有误；采集和记录实验数据存在问题；不主动参与实验操作和数据采集；实验中回答教师提问有错误。 实验过程中做与实验无关的事情，如写作业、背单词、看手机等。 |
<60 分 |
（4）雨课堂测试：
按照参考答案和评分标准。
（5）实验报告
表8 实验报告评分标准
完成情况 |
得分 |
按要求格式装订实验报告并按要求时间提交；实验报告撰写规范、整洁、无涂改、无缺项；数据处理正确，图、表信息完整、清晰、规范；实验结果和结论正确；对实验中的异常现象能进行恰当的分析讨论，并说明影响实验的主要因素；能正确完成教师布置的全部思考题。 |
90-100 分 |
按要求格式装订实验报告并按要求时间提交；实验报告撰写规范、有少量涂改、无缺项；数据处理正确，图、表信息完整、清晰、规范；实验结果和结论正确；对实验中的异常现象能进行分析讨论；能正确完成教师布置的全部思考题。 |
70-89 分 |
按要求格式装订实验报告并按要求时间提交；实验报告撰写规范、无缺项，但有涂改现象；图、表信息完整、清晰、规范；但数据处理存在问题，实验结果和结论有错误；对实验中的异常现象不能进行分析讨论；教师布置的思考题回答基本正确。 |
60-69 分 |
不能按要求格式装订实验报告和按要求时间提交；实验报告撰写不规范；数据处理、图、表有问题；实验结果和结论有错误；不能正确完成教师布置的全部思考题。 |
1-60 分 |
未提交实验报告。 |
0分 |
七、课程质量评价和持续改进
实验结束后由任课教师以评价标准为依据，针对具体课程目标形成评价报告。针对学生学习成果进行评价，找出需要改进的相关问题；分析课程目标达成情况；评估课程与培养学生解决复杂工程问题能力的相关性；对不足之处进行原因分析，提出建议以持续改进，由学院教学指导委员会进行审核并监督执行。
八、学习资源
1. 参考书
［1］马江权，魏科年，韶晖等. 化工原理实验. 第2版. 上海：华东理工大学出版社，2011.
［2］贾绍义，柴诚敬. 化工原理. 第2版. 北京：高等教育出版社，2013.
［3］谭天恩，窦梅. 化工原理（上、下册）. 第4版. 北京：化学工业出版社，2015.
［4］金万勤，居沈贵等. The experiments of unit operations of chemical engineering. 北京：化学工业出版社，2013.
2．网络教学资源
爱课程网站（http://www.icourses.cn/home/）《化工原理》国家级资源共享课
任课教师：
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批准人：
审核时间： 年 月 日