《環(huán)境工程原理》課程教學大綱

《環(huán)境工程原理》課程教學大綱一、基本情況課程代碼：1061129039 英文名稱：PrincipleofEnvironmentalEngineering課程性質(zhì)：學科專業(yè)基礎(chǔ)課程學分：2.5學時：40開課學期：4開課院系：環(huán)境工程與化學學院適用專業(yè)：資源循環(huán)科學與工程先修課程：高等數(shù)學、大學物理、無機及分析化學、物理化學、有機化學二、課程簡介《環(huán)境工程原理》是資源循環(huán)科學與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過該課程的學習，使學生掌握質(zhì)量與能量衡算、熱量和質(zhì)量傳遞、分離過程、反應工程的基本原理及典型過程的計算方法，為進一步學習專業(yè)課程及從事工程實踐奠定必要的理論基礎(chǔ)。同時，要求通過各個教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的工程觀點，使學生理解傳熱與傳質(zhì)、分離過程、反應工程的基本原理和特征，提高分析和解決實際工程問題的能力。三、課程教學目標（一）教學任務通過本課程的教學，使學生正確理解環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)體系，掌握以“隔離技術(shù)”、“分離技術(shù)”和“轉(zhuǎn)化技術(shù)”為代表的三類污染控制技術(shù)的基本原理和一般方法；掌握水質(zhì)凈化與水污染控制工程、大氣（包括室內(nèi)空氣）污染控制工程、固體廢物處理與處置及資源化工程、污染環(huán)境凈化與生態(tài)修復工程等所涉及的技術(shù)原理，以及其他污染控制工程中涉及的具有共性的工程學基礎(chǔ)、基本過程和現(xiàn)象，以及污染控制裝置的基本原理；掌握解決復雜環(huán)境問題的綜合能力，培養(yǎng)學生系統(tǒng)、整體優(yōu)化的環(huán)境觀念和工程意識，為以后學習其它專業(yè)課程打下扎實、系統(tǒng)和寬厚的理論基礎(chǔ)。（二）課程目標1.課程目標（1）能夠理解、掌握環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)的基本概念和原理、環(huán)境工程中分析問題的基本方法、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的基礎(chǔ)理論和相關(guān)環(huán)境問題的分析計算方法（支撐畢業(yè)要求1、2）。（2）能夠理解、掌握沉淀、過濾、吸收等分離過程的基本原理、特點和工藝過程的計算方法；掌握污染物凈化裝置的基本原理和設(shè)計計算理論，了解反應動力學基礎(chǔ)、反應器的基本類型、操作原理與設(shè)計計算方法。為提高環(huán)境凈化與污染控制工程的效率提供理論支持，從理論上指導環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)的選擇，闡述提高污染物去除效率的思路、手段和方法（支撐畢業(yè)要求1、2）。（3）能夠應用環(huán)境凈化與污染控制工程的基本理論和技術(shù)原理，驗證環(huán)境工程原理單元操作實驗的基本理論，提高在完成工程實驗中分析問題和解決問題的能力（支撐畢業(yè)要求4）。2.課程目標對畢業(yè)要求的支撐矩陣表1課程目標對畢業(yè)要求的支撐矩陣畢業(yè)要求二級指標點課程目標（1）（2）（3）1.工程知識：掌握數(shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)以及資源循環(huán)科學與工程專業(yè)知識，并運用其理論和方法解決復雜工程問題。1.3掌握資源循環(huán)科學與工程類專業(yè)相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，能夠運用其理論和方法解決資源綜合利用與工程項目設(shè)計、運營中的復雜工程問題?！獭?.問題分析：能夠應用數(shù)學、自然科學和資源循環(huán)科學與工程專業(yè)的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價實際工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.2能夠基于資源循環(huán)科學與工程專業(yè)相關(guān)的知識和原理，并運用專業(yè)語言正確表達實際工程問題。√√4.研究：能夠基于資源綜合利用工程相關(guān)知識與原理，采用科學方法對實際工程問題進行研究，包括實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析與解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4.2能夠根據(jù)實驗方案構(gòu)建合理的實驗系統(tǒng)，安全地開展實驗，科學地采集實驗數(shù)據(jù)?！獭獭蹋ㄈ┧颊馗鶕?jù)本課程性質(zhì)和特點，在教學環(huán)節(jié)中對可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟、綠色發(fā)展理念思政元素進行落實。四、教學內(nèi)容及要求表2教學內(nèi)容、要求與達成章節(jié)學時課程目標教學內(nèi)容教學要求重點難點教學活動達成能力達成途徑支撐目標第一章緒論（2）能夠理解和掌握環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)及原理。1.環(huán)境問題與環(huán)境科學發(fā)展；2.環(huán)境污染與環(huán)境工程學；3.環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述；4.環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理。1.了解環(huán)境污染的危害、環(huán)境工程的學科體系、本課程的主要內(nèi)容；2.熟悉水質(zhì)凈化與水污染控制技術(shù)、空氣凈化與大氣污染控制技術(shù)、土壤凈化與污染控制技術(shù)、固體廢物處理處置與管理、物理性污染物控制技術(shù)、廢物資源化技術(shù)；3.掌握環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理?！颈菊轮攸c】環(huán)境污染的概念、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)【本章難點】環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理【課程介紹】從人類面臨的環(huán)境問題導入課程的主要內(nèi)容，課程目標及授課計劃、課程意義與重要性。【思政元素】可持續(xù)發(fā)展理念?！菊n前預習】什么是環(huán)境問題？環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)有哪些？【課堂講授】環(huán)境問題與環(huán)境科學發(fā)展；環(huán)境污染與環(huán)境工程學；環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理；提高污染治理工程效率的基本思路和技術(shù)路線。【課堂討論】污水再生處理工藝。【教學方式】講授\案例分析\項目式教學\混合式教學\研討式\翻轉(zhuǎn)課堂畢業(yè)要求1.3畢業(yè)要求2.2平時成績、期末考試課程目標1、2第二章質(zhì)量衡算與能量衡算（6）能夠理解和掌握質(zhì)量衡算與能量衡算在環(huán)境工程中分析問題的基本方法。1.常用物理量；2.質(zhì)量衡算；3.能量衡算。1.熟悉常用物理量的定義與表示方法、單位與量綱的差別、物理量之間的單位換算；2.掌握衡算的基本概念、系統(tǒng)的劃分、質(zhì)量衡算方程式、能量衡算方程式?！颈菊轮攸c】常用物理量的表示方法及單位換算、質(zhì)量衡算、能量衡算。【本章難點】利用質(zhì)量衡算與能量衡算在環(huán)境工程中分析問題的基本方法。【課前預習】環(huán)境工程的重要任務是什么？【課堂講授】燃煤煙氣除硫、水體污染控制、污染土壤修復、流體輸送中都涉及物質(zhì)和能量輸送。【課堂討論】衡算系統(tǒng)的空間范圍有多大？【實驗】離心泵性能測定實驗【習題作業(yè)】2.1，2.2，2.6，2.7，2.8(p50-51).【教學方式】講授\案例分析\項目式教學\混合式教學\研討式\翻轉(zhuǎn)課堂畢業(yè)要求1.3畢業(yè)要求4.2平時成績、實驗、期末考試課程目標1、2、3第四章熱量傳遞（4）能夠理解和掌握串聯(lián)熱阻疊加原則、保溫層臨界直徑的計算、強化換熱器傳熱過程的途徑。1熱量的傳遞方式；2.熱傳導；3.對流傳熱；4.輻射傳熱；5.換熱器。1.掌握熱量傳遞的主要方式及定義；2.掌握熱傳導的規(guī)律、通過平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導的計算；3.掌握對流傳熱的規(guī)律、機理、影響因素；傳熱邊界層理論、間壁傳熱過程計算；4.掌握輻射傳熱的規(guī)律；5.熟悉白體、黑體、熱透體的概念；6.熟悉換熱器的分類與結(jié)構(gòu)形式；7.掌握強化換熱器傳熱過程的途徑?！颈菊轮攸c】串聯(lián)熱阻疊加原則、保溫層臨界直徑的計算、強化換熱器傳熱過程的途徑?！颈菊码y點】間壁傳熱過程、傳熱邊界層理論?！菊n前預習】熱量傳遞的基本方式?！舅颊亍烤G色發(fā)展理念。【課堂講授】熱傳導、對流傳熱、輻射傳熱三種傳熱方式的原理及計算?！菊n堂討論】強化換熱器傳熱過程的途徑有哪些？武器裝備為什么要紅外隱身？【實驗】對流傳熱系數(shù)的測定【習題作業(yè)】4.3,4.4,4.6,4.10(p177-179)【教學方式】講授\案例分析\項目式教學\混合式教學\研討式\翻轉(zhuǎn)課堂畢業(yè)要求1.3畢業(yè)要求2.2畢業(yè)要求4.2平時成績、實驗、期末考試課程目標1、2、3第五章質(zhì)量傳遞（4）能夠理解和掌握分子傳質(zhì)、對流傳質(zhì)的規(guī)律及計算。1.環(huán)境工程中的傳質(zhì)過程；2.質(zhì)量傳遞的基本原理；3.分子傳質(zhì)；4.對流傳質(zhì)。1.熟悉環(huán)境工程中的傳質(zhì)過程；2.掌握質(zhì)量傳遞的基本原理；3.掌握分子傳質(zhì)、對流傳質(zhì)的規(guī)律及計算；4.掌握傳質(zhì)邊界層理論?！颈菊轮攸c】分子傳質(zhì)、對流傳質(zhì)的規(guī)律及計算?！颈菊码y點】傳質(zhì)邊界層理論?！菊n前預習】分子擴散和渦流擴散?！菊n堂講授】分子傳質(zhì)、對流傳質(zhì)的機理及計算。【課堂討論】石灰/石灰水洗滌煙氣脫硫、催化氧化法凈化汽車尾氣是什么類型的傳質(zhì)過程？【習題作業(yè)】5.1,5.4,5.5,5.6,5.8(p204-205)【教學方式】講授\案例分析\項目式教學\混合式教學\研討式\翻轉(zhuǎn)課堂畢業(yè)要求1.3畢業(yè)要求2.2畢業(yè)要求4.2平時成績、期末考試課程目標1、2、3第六章沉降（4）能夠理解和掌握沉降分離的原理、沉降速度的計算。1.沉降分離的基本概念；2.重力沉降；3.離心沉降；4.其他沉降。1.掌握沉降分離的一般原理和類型；2.掌握流體阻力與阻力系數(shù)、顆粒的幾何特性參數(shù)（當量直徑、形狀系數(shù)）；3.掌握沉降速度的計算；4.熟悉常用沉降分離設(shè)備的結(jié)構(gòu)與類型；5.了解電沉降、慣性沉降。【本章重點】沉降分離的原理、沉降速度的計算?！颈菊码y點】沉降速度的計算、旋風分離器的工作原理?！菊n前預習】分離過程的分類；沉降分離的一般原理和類型?！菊n堂講授】重力沉降、離心沉降的原理及沉降速度的計算?！菊n堂討論】環(huán)境工程領(lǐng)域哪些處理單元涉及沉降分離過程？各種沉降設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點。【習題作業(yè)】6.1,6.2,6.7,6.12(p235-237)【教學方式】講授\案例分析\項目式教學\混合式教學\研討式\翻轉(zhuǎn)課堂畢業(yè)要求1.3畢業(yè)要求2.2平時成績、期末考試課程目標1、2第七章過濾（4）能夠理解和掌握過濾的基本理論和過濾過程的計算。1.過濾操作的基本概念；2.表面過濾的基本理論；3.深層過濾的基本理論。1.掌握過濾操作的基本概念及分類；2.掌握表面過濾的基本理論和過濾過程的計算；3.掌握深層過濾的基本理論和顆粒床層的幾何特征；4.了解常用過濾設(shè)備?！颈菊轮攸c】過濾過程的計算、過濾常數(shù)的測定。【本章難點】深層過濾的基本理論。【課前預習】過濾的分類和基本理論?！菊n堂講授】表面過濾和深層過濾的基本理論及過濾過程的計算?！菊n堂討論】過濾過程在環(huán)境工程領(lǐng)域有哪些應用？環(huán)境工程領(lǐng)域中的過濾過程，使用的過濾介質(zhì)主要有哪些？【習題作業(yè)】7.4,7.6,7.9,7.13(p259-261)【教學方式】講授\案例分析\項目式教學\混合式教學\研討式\翻轉(zhuǎn)課堂畢業(yè)要求1.3畢業(yè)要求2.2平時成績、期末考試課程目標1、2第八章吸收（4）能夠理解和掌握吸收的相平衡關(guān)系、傳質(zhì)阻力分析、雙膜理論及吸收設(shè)備的主要工藝計算。1.吸收的基本概念；2.物理吸收；3.化學吸收；4.吸收設(shè)備的主要工藝計算。1.熟悉環(huán)境工程中的吸收類型；2.掌握吸收操作的基本概念；3.掌握物理吸收的熱力學基礎(chǔ)、相平衡關(guān)系的應用；4.掌握物理吸收的動力學基礎(chǔ)、傳質(zhì)阻力的分析；5.掌握化學吸收的平衡關(guān)系、傳質(zhì)速率；6.掌握吸收過程的物料衡算與操作線方程?！颈菊轮攸c】吸收的相平衡關(guān)系、傳質(zhì)阻力分析、雙膜理論?！颈菊码y點】化學吸收的平衡關(guān)系。【課前預習】吸收設(shè)備及工藝?！舅颊亍垦h(huán)經(jīng)濟理念?！菊n堂講授】物理吸收；化學吸收；吸收設(shè)備的主要工藝計算?！菊n堂討論】吸收在環(huán)境領(lǐng)域中的應用有哪些？【實驗】吸收實驗【習題作業(yè)】8.2,8.5,8.8,(p294-296)【教學方式】講授\案例分析\項目式教學\混合式教學\研討式\翻轉(zhuǎn)課堂畢業(yè)要求1.3畢業(yè)要求2.2畢業(yè)要求4.2平時成績、實驗、期末考試課程目標1、2、3第十一章反應動力學基礎(chǔ)（4）能夠理解和掌握反應器理論；轉(zhuǎn)化率的計算；均相反應動力學（零級、一級、二級反應）基本方程。1.反應器和反應操作；2.反應器的計量關(guān)系；3.反應動力學。1.掌握反應進度和轉(zhuǎn)化率的定義及轉(zhuǎn)化率的不同表示形式；2.反應速率的定義及表示方法；3.理解均相反應動力學基本方程?！颈菊轮攸c】反應器理論；反應進度和轉(zhuǎn)化率的定義及轉(zhuǎn)化率的不同表示形式；反應速率的定義及表示方法。【本章難點】均相反應動力學基本方程【課前預習】反應動力學和反應器理論。【課堂講授】反應器和反應操作；反應器的計量關(guān)系；反應動力學?！菊n堂討論】利用“轉(zhuǎn)化原理”高效、快速去除污染物的關(guān)鍵是什么？【習題作業(yè)】11.3,11.5(p424-426)【教學方式】講授\案例分析\項目式教學\混合式教學\研討式\翻轉(zhuǎn)課堂。畢業(yè)要求1.3畢業(yè)要求2.2平時成績、期末考試課程目標1、2

五、課內(nèi)實驗名稱及基本要求表3實驗內(nèi)容、要求與達成序號實驗名稱學時內(nèi)容與要求達成能力支撐課程目標1離心泵性能測定實驗2了解離心泵的工作原理、構(gòu)造及操作；掌握單級離心泵特性曲線的測定方法，測定在一定的轉(zhuǎn)速n下，其揚程H、功率N及效率η與流量Q的關(guān)系（1）支撐“畢業(yè)要求1工程知識”中的“1.3掌握資源循環(huán)科學與工程類專業(yè)相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，能夠運用其理論和方法解決資源綜合利用與工程項目設(shè)計、運營中的復雜工程問題”；（2）支撐“畢業(yè)要求4研究”中的“指標點4.2能夠根據(jù)實驗方案構(gòu)建合理的實驗系統(tǒng)，安全地開展實驗，科學地采集實驗數(shù)據(jù)”課程目標1、32對流傳熱系數(shù)的測定3學會對流傳熱系數(shù)的測定方法；測定空氣在圓形直管內(nèi)的強制對流傳熱系數(shù)，并把數(shù)據(jù)整理成準數(shù)關(guān)聯(lián)式（1）支撐“畢業(yè)要求1工程知識”中的“1.3掌握資源循環(huán)科學與工程類專業(yè)相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，能夠運用其理論和方法解決資源綜合利用與工程項目設(shè)計、運營中的復雜工程問題”；（2）支撐“畢業(yè)要求4研究”中的“指標點4.2能夠根據(jù)實驗方案構(gòu)建合理的實驗系統(tǒng)，安全地開展實驗，科學地采集實驗數(shù)據(jù)”課程目標1、33吸收實驗3了解填料吸收塔的結(jié)構(gòu)、性能和特點，練習并掌握填料塔操作方法；通過實驗測定數(shù)據(jù)的處理分析，加深對填料塔傳質(zhì)性能理論的理解。掌握填料吸收塔傳質(zhì)能力和傳質(zhì)效率的測定方法。支撐“畢業(yè)要求1工程知識”中的“1.3掌握資源循環(huán)科學與工程類專業(yè)相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，能夠運用其理論和方法解決資源綜合利用與工程項目設(shè)計、運營中的復雜工程問題”；支撐“畢業(yè)要求2問題分析”中的“指標點2.2能夠基于資源循環(huán)科學與工程專業(yè)相關(guān)的知識和原理，并運用專業(yè)語言正確表達實際工程問題”；支撐“畢業(yè)要求4研究”中的“指標點4.2能夠根據(jù)實驗方案構(gòu)建合理的實驗系統(tǒng)，安全地開展實驗，科學地采集實驗數(shù)據(jù)”課程目標1、2、3五、課程考核方式與評分標準（一）考核方式表4課程目標的考核方式序號課程目標考核內(nèi)容考核方式1能夠理解、掌握環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)的基本概念和原理、環(huán)境工程中分析問題的基本方法、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的基礎(chǔ)理論和相關(guān)環(huán)境問題的分析計算方法。環(huán)境工程學的基本概念和基本理論、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理、質(zhì)量衡算、能量衡算理論知識、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞過程基本理論。平時成績、實驗、期末考試2能夠理解、掌握沉淀、過濾、吸收等分離過程的基本原理、特點和工藝過程的計算方法；掌握污染物凈化裝置的基本原理和設(shè)計計算理論，了解反應動力學基礎(chǔ)、反應器的基本類型、操作原理與設(shè)計計算方法。為提高環(huán)境凈化與污染控制工程的效率提供理論支持，從理論上指導環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)的選擇，闡述提高污染物去除效率的思路、手段和方法。沉降、過濾、吸收等分離過程基本理論和工藝計算，分離設(shè)備的操作原理、結(jié)構(gòu)、分離性能和設(shè)計計算；反應器和反應操作，反應的計量關(guān)系，反應動力學。平時成績、實驗、期末考試3能夠應用環(huán)境凈化與污染控制工程的基本理論和技術(shù)原理，驗證環(huán)境工程原理單元操作實驗的基本理論，提高在完成工程實驗中分析問題和解決問題的能力。實驗裝置的組成、結(jié)構(gòu)、原理和流程，實驗操作技術(shù)，實驗結(jié)果分析。實驗（三）評分標準本課程考核方式：平時成績占20%，實驗成績占20%，期末考試占60%。1.平時成績評分標準平時成績主要包括學習習慣（考勤、課堂表現(xiàn)等，10%）和作業(yè)(10%)。課堂表現(xiàn)主要指課堂研討提問可以提供同學的學習興趣，能夠集中課堂精力，現(xiàn)場記錄打分。但由于課時有限，問題挖掘深度受限制，還要綜合考慮題的難度和學生的理解情況。作業(yè)嚴格杜絕相互抄襲及資料原樣抄襲，要求根據(jù)自己的理解，參考一些文獻進行回答。表6平時成績的評定辦法考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標準評估項目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（<60分）學習習慣（10%）考勤全勤，預習非常充分，積極參加課堂研討與測試，回答問題準確，并有自己獨到的見解缺勤1次，預習較為充分，積極參加課堂研討與測試缺勤1-2次，預習基本充分，能夠主動參加課堂研討與測試缺勤2次以上，預習基本充分，能夠參加課堂研討與測試缺勤3次以上，無預習，不能有效參加課堂研討與測試課下作業(yè)（10%）作業(yè)能夠獨立完成，完成質(zhì)量優(yōu)秀，能夠靈活運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論作業(yè)能夠獨立完成，完成質(zhì)量較高，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論作業(yè)能夠獨立完成，完成質(zhì)量基本符合要求，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得有效結(jié)論，有缺交情況作業(yè)基本能夠獨立完成，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運用所學知識和理論解決問題的能力基本符合要求，有缺交情況作業(yè)不能獨立完成，缺交次數(shù)多，存在抄作業(yè)現(xiàn)象2.實驗評分標準通過環(huán)境工程原理實驗，了解實驗裝置的組成和結(jié)構(gòu)，理解實驗的原理，熟悉實驗流程，掌握實驗操作技術(shù)，學會分析造成實驗結(jié)果與理論之間差異的原因，培養(yǎng)和提高學生應用理論知識發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，增強學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。實驗評分標準詳見“表7實驗成績的評定辦法”。表7實驗成績的評定辦法考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標準評估項目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（<60分）考勤（10%）考勤全勤，積極參與實驗討論缺勤1次，比較積極參與實驗討論缺勤1-2次，能夠參與實驗討論缺勤2次以上缺勤3次實驗預習（10%）獨立、及時完成3次仿真預習實驗獨立完成3次仿真預習實驗獨立完成2次仿真預習實驗獨立完成1次仿真預習實驗沒有完成3次仿真預習實驗實驗操作（3