《環(huán)境功能材料設(shè)計(jì)創(chuàng)新》教學(xué)大綱

《環(huán)境功能材料設(shè)計(jì)創(chuàng)新》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03178384課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)創(chuàng)新學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論24學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）先修課程：無(wú)機(jī)化學(xué)、環(huán)境學(xué)、分析化學(xué)后續(xù)課程：大氣污染控制工程、水污染控制工程、水處理技術(shù)創(chuàng)新等適用專(zhuān)業(yè)：環(huán)境工程開(kāi)課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程說(shuō)明《環(huán)境功能材料設(shè)計(jì)創(chuàng)新》是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)學(xué)科基礎(chǔ)創(chuàng)新課。本課程主要講授環(huán)境功能材料的結(jié)構(gòu)、性能、制備與表征方法等知識(shí)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用功能材料的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)設(shè)計(jì)優(yōu)良的環(huán)境功能材料的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生切實(shí)解決生產(chǎn)實(shí)際中的環(huán)境污染問(wèn)題的能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)課程以及畢業(yè)后從事環(huán)境功能材料開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：了解環(huán)境功能材料的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)和性能，掌握典型環(huán)境功能材料的制備和表征方法，掌握運(yùn)用環(huán)境功能材料修復(fù)和控制污染物的原理。課程目標(biāo)2：掌握重要環(huán)境功能材料的設(shè)計(jì)思路，并能根據(jù)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)和要求對(duì)環(huán)境功能材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)選型，能夠針對(duì)復(fù)雜環(huán)境工程問(wèn)題給出可行的技術(shù)方案。課程目標(biāo)3：了解典型環(huán)境功能材料用于污染控制的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和終身學(xué)習(xí)意識(shí)，并在課程學(xué)習(xí)中懂得更加自覺(jué)地愛(ài)護(hù)大自然，更加積極地參與環(huán)境保護(hù)事業(yè)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《環(huán)境功能材料設(shè)計(jì)創(chuàng)新》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度2.問(wèn)題分析2.2能根據(jù)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理分析環(huán)境工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題，獲得多種解決方案。課程目標(biāo)1：了解環(huán)境功能材料的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)和性能，掌握典型環(huán)境功能材料的制備和表征方法，掌握運(yùn)用環(huán)境功能材料修復(fù)和控制污染物的原理。M3.設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案3.1能夠針對(duì)復(fù)雜環(huán)境工程問(wèn)題特別是裝備制造業(yè)工業(yè)污染問(wèn)題，提出解決問(wèn)題的技術(shù)方案。課程目標(biāo)2：掌握重要環(huán)境功能材料的設(shè)計(jì)思路，并能根據(jù)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)和要求對(duì)環(huán)境功能材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)選型，能夠針對(duì)復(fù)雜環(huán)境工程問(wèn)題給出可行的技術(shù)方案。H4.研究4.2能夠設(shè)計(jì)方案，選用或搭建實(shí)驗(yàn)裝置，采用科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，安全地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，能采集和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。課程目標(biāo)1：了解環(huán)境功能材料的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)和性能，掌握典型環(huán)境功能材料的制備和表征方法，掌握運(yùn)用環(huán)境功能材料修復(fù)和控制污染物的原理。H12.終身學(xué)習(xí)12.1能夠在社會(huì)發(fā)展的大背景下，認(rèn)識(shí)到自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的必要性，有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)。課程目標(biāo)3：了解典型環(huán)境功能材料用于污染控制的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和終身學(xué)習(xí)意識(shí)，并在課程學(xué)習(xí)中懂得更加自覺(jué)地愛(ài)護(hù)大自然，更加積極地參與環(huán)境保護(hù)事業(yè)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.絮凝材料1.1絮凝材料的種類(lèi)1.2絮凝材料的作用機(jī)理1.3絮凝材料在凈水中的應(yīng)用教學(xué)要求：了解絮凝材料的分類(lèi)，掌握絮凝劑的作用機(jī)理、絮凝材料的制備方法，能夠根據(jù)污水和污染物類(lèi)型對(duì)絮凝材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)選型。重點(diǎn)：絮凝劑的作用機(jī)理。難點(diǎn)：根據(jù)污水的治理要求對(duì)絮凝材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)選型。41、2、32.吸附材料2.1吸附材料概述2.2沸石吸附材料2.3活性炭吸附材料2.4吸附材料的應(yīng)用教學(xué)要求：了解影響吸附過(guò)程的因素，掌握吸附劑的作用機(jī)理，掌握吸附劑表征方法，能夠根據(jù)污染物特征與控制要求設(shè)計(jì)選擇的合適的吸附劑。重點(diǎn)：吸附劑的作用機(jī)理、表征方法。難點(diǎn)：根據(jù)污染物特征與控制要求設(shè)計(jì)選擇的合適的吸附劑。41、2、33.催化材料3.1催化材料基礎(chǔ)知識(shí)3.2催化材料制備方法3.3催化材料在水處理中的應(yīng)用教學(xué)要求：理解催化反應(yīng)的特征，掌握催化材料的作用機(jī)理，了解催化材料的組成、分類(lèi)、制備和表征方法，掌握催化材料在污染治理中的作用機(jī)理。重點(diǎn)：催化材料的作用機(jī)理。難點(diǎn)：催化材料的結(jié)構(gòu)及表征。41、2、34.金屬類(lèi)人工納米材料4.1金屬類(lèi)人工納米材料簡(jiǎn)介4.2金屬類(lèi)人工納米材料的制備、表征和改性4.3金屬類(lèi)人工納米材料在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用教學(xué)要求：了解金屬類(lèi)人工納米材料的設(shè)計(jì)思路，掌握金屬類(lèi)人工納米材料的制備、表征和改性方法，了解金屬類(lèi)人工納米材料在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用現(xiàn)狀。重點(diǎn)：金屬類(lèi)人工納米材料的制備、表征。難點(diǎn)：金屬類(lèi)人工納米材料的改性設(shè)計(jì)。441、2、35.磁性復(fù)合人工納米材料5.1磁性復(fù)合人工納米材料簡(jiǎn)介5.2磁性復(fù)合人工納米材料的制備、表征和改性5.3磁性復(fù)合人工納米材料在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用教學(xué)要求：了解磁性復(fù)合人工納米材料的設(shè)計(jì)思路，掌握磁性復(fù)合人工納米材料的制備、表征和改性方法，了解磁性復(fù)合人工納米材料在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用現(xiàn)狀。重點(diǎn)：磁性復(fù)合人工納米材料的制備、表征。難點(diǎn)：磁性復(fù)合人工納米材料的改性設(shè)計(jì)。441、2、36.有機(jī)聚合物類(lèi)人工納米材料6.1有機(jī)聚合物類(lèi)人工納米材料簡(jiǎn)介6.2有機(jī)聚合物類(lèi)人工納米材料的制備、表征和改性6.3有機(jī)聚合物類(lèi)人工納米材料在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用教學(xué)要求：了解有機(jī)聚合物類(lèi)人工納米材料的設(shè)計(jì)思路，掌握有機(jī)聚合物類(lèi)人工納米材料的制備、表征和改性方法，了解有機(jī)聚合物類(lèi)人工納米材料在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用現(xiàn)狀。重點(diǎn)：有機(jī)聚合物類(lèi)人工納米材料的制備、表征。難點(diǎn)：有機(jī)聚合物類(lèi)人工納米材料的改性設(shè)計(jì)。41、2、3合計(jì)2482.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.金屬類(lèi)納米材料的制備及其活性測(cè)定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：典型金屬類(lèi)納米材料的制備及改性方法。實(shí)驗(yàn)要求：了解金屬類(lèi)納米材料的性能；掌握金屬類(lèi)納米材料的制備方法；理解金屬類(lèi)納米材料活性的測(cè)定方法。41、22.磁性材料的制備及對(duì)水中污染物的去除實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：磁性材料的制備及對(duì)水中污染物的去除作用。實(shí)驗(yàn)要求：理解磁性材料去除水中污染物的作用機(jī)理；掌握磁性材料的制備方法及污染物的分析方法。41、2、3合計(jì)8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂教學(xué)為主，并積極探索教學(xué)改革。課上利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，配合多媒體課件,采用啟發(fā)式、討論式、案例式及探究式等教學(xué)手段組織課堂，促進(jìn)學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。課下采取自學(xué)、分組任務(wù)和課后作業(yè)等形式，對(duì)課堂授課內(nèi)容進(jìn)行鞏固和提高，并采用釘釘、微信等交流工具，加強(qiáng)和學(xué)生之間的交流和溝通。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，注重使學(xué)生掌握環(huán)境功能材料設(shè)計(jì)方面的基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手操作能力和對(duì)問(wèn)題的分析、總結(jié)和表達(dá)能力，并使學(xué)生具有對(duì)環(huán)境功能材料進(jìn)行設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力。六、課程資源1.推薦教材：（1）李秀芬.環(huán)境功能材料[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2021.（2）廖潤(rùn)華.環(huán)境治理功能材料[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社,2017.2.參考書(shū)：（1）馮玉杰.環(huán)境功能材料[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.（2）吳愛(ài)國(guó),張玉杰.功能化材料及其環(huán)境應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2019.（3）郭占虎,陳元,陸娜.多功能納米復(fù)合材料及其在能源和環(huán)境中的應(yīng)用(英文版)[M].北京:高等教育出版社,2018.3.期刊：（1）趙昱.煤矸石制備環(huán)境功能材料的研究進(jìn)展化學(xué)通報(bào)[J].2022,85:1090–1095.（2）王志剛.鐵系環(huán)境功能材料應(yīng)用于難降解有機(jī)污染物研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù),2020,46(12):1–6,11.（3）ShiD,ZhuG,ZhangX,etal.UltraSmallandRecyclableZero-valentIronNanoclustersforRapidandHighlyEfficientCatalyticReductionofP-nitrophenolinWater[J].Nanoscale,2019,11:1000–1010.（4）ShiD,ZhuG,ZhangX,etal.Decoratingofultrasmallandrecyclablenanoscalezero-valentirononNH2-SiO2forenhancedhigh-performanceremovalofwaterpollutants[J].JournalofAlloysandCompounds,2019,785:183–192.（5）ShiD,ZhangX,WangJ,etal.Highlyreactiveandstablenanoscalezero-valentironpreparewithinvesiclesanditshigh-performanceremovalofwaterpollutants[J].AppliedCatalysisB:Environmental,2018,221:610–617.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）任學(xué)勇.生物質(zhì)材料與能源導(dǎo)論[EB/OL].北京:中國(guó)大學(xué)慕課,2019[2022-06-30]./course/BFU-1205907811?tid=1467024462.（2）盧艷麗.迷人的材料世界[EB/OL].北京:中國(guó)大學(xué)慕課,2018[2022-06-30].https://www.icour-/course/NWPU-1002725002?tid=1466878463.七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表4。表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過(guò)程性考核課堂表現(xiàn)8（1）根據(jù)課堂搶答或者課堂回答問(wèn)題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭?4作業(yè)8（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭?4分組任務(wù)8（1）主要考核學(xué)生對(duì)環(huán)境功能材料特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)的掌握程度和團(tuán)隊(duì)合作能力，滿分100分。（2）以分組任務(wù)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?32實(shí)驗(yàn)16主要考核學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理的掌握情況、考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手操作能力，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以實(shí)驗(yàn)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭?62期末考核60（1）期末大作業(yè)成績(jī)100分，以大作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)；（2）主要考查學(xué)生對(duì)環(huán)境功能材料的結(jié)構(gòu)、性能、特點(diǎn)、制備與表征方法的掌握情況，對(duì)應(yīng)用功能材料控制環(huán)境污染的原理的理解情況等?！獭獭?02010合計(jì)：100分493714八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、作業(yè)、分組任務(wù)、實(shí)驗(yàn)、期末大作業(yè)等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：考核總成績(jī)由期末大作業(yè)成績(jī)和過(guò)程性考核成績(jī)組成。其中：期末大作業(yè)成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類(lèi)型為案例分析綜合應(yīng)用題，大作業(yè)中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的試題分值不超過(guò)50%，綜合應(yīng)用題不低于50%；課堂表現(xiàn)、作業(yè)、分組任務(wù)、實(shí)驗(yàn)等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過(guò)程性考核和期末考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表5。表5過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20積極認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，且答案準(zhǔn)確。認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，積極回答問(wèn)題且答案基本準(zhǔn)確。多次參與教學(xué)活動(dòng)和回答問(wèn)題。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)20作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)2次，準(zhǔn)確率大于70%。不交作業(yè)3次，準(zhǔn)確率大于60%。不交作業(yè)4次及以上，準(zhǔn)確率小于60%。分組任務(wù)20積極參與分組任務(wù)活動(dòng)，踴躍匯報(bào)分組任務(wù)的完