《環(huán)境工程儀表與自動化》教學大綱

《環(huán)境工程儀表與自動化》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03158411課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學分：2學分學時：32學時（理論32學時）先修課程：環(huán)境學、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境工程CAD應用技術、電工與電子學等后續(xù)課程：污廢水處理設施運營與維護、畢設設計（論文）等適用專業(yè)：環(huán)境工程開課單位：材料科學與工程學院一、課程說明《環(huán)境工程儀表與自動化》是環(huán)境工程專業(yè)選修課。該課程以自動化過程控制理論為基礎，主要講授環(huán)境工程中遇到的各種檢測儀表，以及自動化控制方法。通過學習本課程，使學生了解環(huán)境工程自動化的基本知識、理解自動控制系統(tǒng)的組成、基本原理及各環(huán)節(jié)的作用；培養(yǎng)學生能夠初步進行環(huán)境工程中用到儀表的選擇、應用、維護，掌握單回路系統(tǒng)控制方法，能在自動控制系統(tǒng)運行過程中，發(fā)現(xiàn)和分析出現(xiàn)的一些問題和現(xiàn)象，以便提出正確的解決辦法，為今后從事環(huán)境工程自動控制、儀表維護，以及進一步深造奠定扎實的理論基礎和工程技術基礎。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：掌握常用環(huán)境工程過程控制儀表的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及其選擇方法及校驗方法，掌握常用環(huán)境工程污染物自動檢測儀表的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及其選擇方法及校驗方法，掌握典型環(huán)境工程控制系統(tǒng)工作原理，理解控制系統(tǒng)性能指標，了解儀表與控制系統(tǒng)的最新發(fā)展和工程應用。課程目標2：根據(jù)工藝要求，具備正確地選用和使用常見的測量儀表和調(diào)節(jié)儀表的能力，具備初步自動控制系統(tǒng)需求分析和控制方案設計能力。課程目標3：培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的科學方法；培養(yǎng)學生愛崗敬業(yè)、團結(jié)協(xié)作、善于思考、勇于創(chuàng)新的工作態(tài)度；引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，樹立正確的職業(yè)理想。三、課程目標與畢業(yè)要求《環(huán)境工程儀表與自動化》課程教學目標對環(huán)境工程畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度3.設計/開發(fā)解決方案3.1能夠針對復雜環(huán)境工程問題特別是裝備制造業(yè)環(huán)境污染問題，提出解決問題的技術方案。課程目標1：掌握常用環(huán)境工程過程控制儀表的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及其選擇方法及校驗方法，掌握常用環(huán)境工程污染物自動檢測儀表的結(jié)構(gòu)組成、工作原理，及其選擇方法及校驗方法，掌握典型環(huán)境工程控制系統(tǒng)工作原理，理解控制系統(tǒng)性能指標，了解儀表與控制系統(tǒng)的最新發(fā)展和工程應用。H4.研究4.2能夠設計方案，選用或搭建實驗裝置，采用科學的實驗方法，安全地開展實驗，能采集和分析實驗數(shù)據(jù)。課程目標2：根據(jù)工藝要求，具備正確地選用和使用常見的測量儀表和調(diào)節(jié)儀表的能力，具備初步自動控制系統(tǒng)需求分析和控制方案設計能力。課程目標3：培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的科學方法；培養(yǎng)學生愛崗敬業(yè)、團結(jié)協(xié)作、善于思考、勇于創(chuàng)新的工作態(tài)度；引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，樹立正確的職業(yè)理想。M5.使用現(xiàn)代工具5.1針對復雜環(huán)境工程問題，能開發(fā)、選擇和使用恰當?shù)募夹g、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具，進行分析、計算與設計。5.2能開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對復雜環(huán)境工程問題進行預測、模擬，并理解其局限性。課程目標2：根據(jù)工藝要求，具備正確地選用和使用常見的測量儀表和調(diào)節(jié)儀表的能力，具備初步自動控制系統(tǒng)需求分析和控制方案設計能力。課程目標3：培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的科學方法；培養(yǎng)學生愛崗敬業(yè)、團結(jié)協(xié)作、善于思考、勇于創(chuàng)新的工作態(tài)度；引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，樹立正確的職業(yè)理想。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關畢業(yè)要求的關聯(lián)度。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配該課程的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點理論學時對應的課程目標1.緒論1.1自動控制系統(tǒng)1.2過程特性及其數(shù)學模型教學要求：了解自動控制的主要內(nèi)容、掌握自動控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖、自動控制系統(tǒng)的分類、自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標、工藝管道及控制流程圖，了解化工過程的特點及其描述方法，掌握對象數(shù)學模型的建立、描述對象特性的參數(shù)。重點：控制系統(tǒng)分類及其性能指標。難點：控制系統(tǒng)分類及其性能指標。21、22.壓力檢測儀表與傳感器2.1彈簧管壓力表的認識與校驗2.2壓力表的安裝2.3智能差壓變送器的安裝與組態(tài)教學要求：了解測量誤差及處理方法，熟悉檢測儀表的性能指標，掌握壓力的定義，表壓、絕對壓力及真空度之間的關系，掌握常用壓力表的結(jié)構(gòu)組成、工作原理，掌握壓力表的選擇方法及校驗方法，了解智能型儀表的發(fā)展概況。重點：掌握常用壓力表的結(jié)構(gòu)組成、工作原理，掌握壓力表的選擇方法。難點：常用壓力表的結(jié)構(gòu)組成、工作原理。21、23.物位檢測儀表的認識、安裝與維護3.1差壓式液位計的安裝與維護3.2浮力式液位計的安裝與維護教學要求：了解物位的定義及測量目的，掌握常見物位檢測儀表的結(jié)構(gòu)組成、工作原理，熟悉常見位檢測儀表的安裝要求，了解物位檢測儀表的發(fā)展概況。重點：常見物位檢測儀表的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及其安裝要求。難點：物位檢測儀表的工作原理。41、24.流量檢測儀表的認識、安裝與維護4.1差壓式流量計的安裝與維護4.2電磁流量計的安裝與調(diào)試教學要求：了解流量的定義及常見單位，掌握常見流量儀表的結(jié)構(gòu)組成與工作原理小掌握流量儀表選擇方法及標定方法、掌握常見流量檢測儀表的安裝要求，了解流量儀表的發(fā)展概況。重點：常見流量儀表的結(jié)構(gòu)組成與工作原理，選擇方法及標定方法，安裝要求難點：常見流量儀表工作原理及標定方法41、35.溫度檢測儀表的認識、安裝與維護5.1熱電偶的認識與安裝5.2一體化溫度變送器的認識與校驗5.3常用溫度顯示儀表的認識與使用教學要求：掌握溫度測量的基礎知識，掌握常用溫度儀表的結(jié)構(gòu)組成與工作原理，掌握溫度儀表的選擇方法及校驗方法，了解新型顯示儀表的發(fā)展概況。重點：常用溫度儀表的結(jié)構(gòu)組成與工作原理，選擇方法及校驗方法。難點：常用溫度儀表的工作原理。21、36.污染物成分自動分析儀表的認識6.1工業(yè)pH計、DO儀的認識與調(diào)校6.2其他成分分析儀表教學要求：掌握常用污染物成分自動分析儀表的選擇方法、使用及校驗方法重點：常用污染物成分自動分析儀表的選擇方法、使用及校驗方法。難點：常用污染物成分自動分析儀表的校驗方法。82、37.控制儀表的認識與使用7.1PID調(diào)節(jié)器的分析與使用7.2C3000數(shù)字式控制器的認識與使用教學要求：掌握控制規(guī)律的定義、類型及特點，掌握常用控制儀表結(jié)構(gòu)組成與工作原理，掌握控制儀表的選擇方法、使用及校驗方法。重點：常用控制儀表結(jié)構(gòu)組成與工作原理，選擇方法、使用及校驗方法。難點：常用控制儀表的工作原理。51、28.環(huán)境工程自動控制系統(tǒng)8.1環(huán)境工程自動化的概念8.2自動控制系統(tǒng)的組成及方塊圖8.3自動控制系統(tǒng)的分類8.4自動化控制系統(tǒng)案例教學要求：掌握自動化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，控制系統(tǒng)的需求分析、方案設計。重點：控制系統(tǒng)的需求分析、方案設計。難點：控制系統(tǒng)的需求分析、方案設計。51、2、3合計32五、教學方法及手段本課程是一門以實踐運用為目的的專業(yè)選修課程，課堂教學以講授為主、答疑解惑為輔，使用多媒體、板書，作業(yè)等方式共同實施。課堂一般按照回顧上次課主要內(nèi)容、回答作業(yè)中存在的問題，對知識點進行梳理等模塊進行，保證學生對已講過內(nèi)容的理解和掌握。由于學時大幅縮短，本課程可采用課下自學、輔導、學習通預習答疑等靈活的教學模式，保證支撐畢業(yè)要求的所有指標點有著落，從而培養(yǎng)學生認識和解決工程智能化系統(tǒng)設計開發(fā)問題的能力。六、課程資源1.教材：（1）崔福義.《給排水工程儀表與控制》[M].中國建筑工業(yè)出版社，2020.72.參考書：（1）李留格.《環(huán)境工程儀表與自動化》[M].化學工業(yè)出版社，2013.3（2）邵裕森.《過程控制工程》[M].機械工業(yè)出版社，2016.12（3）厲玉鳴.《化工儀表及自動化（第四版）》[M].化學工業(yè)出版社，2006.3.期刊：（1）陳金雷.淺析工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量,2022,42(21):183-185.（2）張家良.工程教育專業(yè)認證背景下課程目標達成情況評價——以“自動化儀表與過程控制系統(tǒng)”課程為例[J].西部素質(zhì)教育,2022,8(16):138-141.（3）徐生盼,穆飛虎,王飛等.化工儀表與自動化課程教學改革與探討[J].廣州化工,2022,50(03):164-165.（4）\t"/webvpn/LjE1NS4yMTcuMTY0LjE2OS4yMTY=/LjE1OC4yMTEuMTYzLjEwMy4yMDAuMjEyLjE2NC4xNjIuMTQ2LjIxMS4xNTQuMTcy/kcms2/article/_blank"DavidCuriel,\t"/webvpn/LjE1NS4yMTcuMTY0LjE2OS4yMTY=/LjE1OC4yMTEuMTYzLjEwMy4yMDAuMjEyLjE2NC4xNjIuMTQ2LjIxMS4xNTQuMTcy/kcms2/article/_blank"FernandoVeiga,\t"/webvpn/LjE1NS4yMTcuMTY0LjE2OS4yMTY=/LjE1OC4yMTEuMTYzLjEwMy4yMDAuMjEyLjE2NC4xNjIuMTQ2LjIxMS4xNTQuMTcy/kcms2/article/_blank"AlfredoSuarez,\t"/webvpn/LjE1NS4yMTcuMTY0LjE2OS4yMTY=/LjE1OC4yMTEuMTYzLjEwMy4yMDAuMjEyLjE2NC4xNjIuMTQ2LjIxMS4xNTQuMTcy/kcms2/article/_blank"PedroVillanueva.AdvancesinRoboticWeldingforMetallicMaterials:ApplicationofInspection,Modeling,MonitoringandAutomationTechniques[J].2023,13(03).4.網(wǎng)絡資源：（1）胡連華等.過程控制工程[EB/OL].北京：中國大學慕課，2021./course/SUST-1462055168?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.（2）張悅等.自動化專業(yè)概論[EB/OL].北京：中國大學慕課，2021./course/NCEPUB-1001635002?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)12（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題和討論問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?44階段測驗12（1）主要考核學生對章節(jié)知識點的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次階段測試單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以階段測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√345作業(yè)16（1）主要考核學生對各章節(jié)知識點的復習、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√637期末考核60（1）大作業(yè)100分，以大作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核土壤的基本特性及形成過程，土壤污染、土壤環(huán)境容量、土壤背景值等基本概念，土壤污染物基本特性，土壤污染狀況調(diào)查與風險評估及修復方案，各種土壤污染修復技術原理、工藝、適用條件及影響因素，土壤污染修復效果評估等內(nèi)容?！獭獭?31720合計：100分362836八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、階段測驗、作業(yè)、期末大作業(yè)等方式對學生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┛己顺煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末考核成績?yōu)?00分（權重60%），考核方式、試題類型可根據(jù)實際情況靈活掌握；課堂表現(xiàn)、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權重40%），過程性考核和大作業(yè)分值分配應與教學大綱各章節(jié)的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)30積極參與教學活動，踴躍回答問題，準確率大于90%。認真參與教學活動，回答問題準確率大于80%。偶爾參與教學活動，回答問題準確率大于70%。上課不認真，偶爾參與教學活動。上課不認真，不參與教學活動。階段測驗30階段測試中的概念、思