《环境工程仪表与自动化》教学大纲

《环境工程仪表与自动化》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03158411课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论32学时）先修课程：环境学、环境监测、环境工程CAD应用技术、电工与电子学等后续课程：污废水处理设施运营与维护、毕设设计（论文）等适用专业：环境工程开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《环境工程仪表与自动化》是环境工程专业选修课。该课程以自动化过程控制理论为基础，主要讲授环境工程中遇到的各种检测仪表，以及自动化控制方法。通过学习本课程，使学生了解环境工程自动化的基本知识、理解自动控制系统的组成、基本原理及各环节的作用；培养学生能够初步进行环境工程中用到仪表的选择、应用、维护，掌握单回路系统控制方法，能在自动控制系统运行过程中，发现和分析出现的一些问题和现象，以便提出正确的解决办法，为今后从事环境工程自动控制、仪表维护，以及进一步深造奠定扎实的理论基础和工程技术基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握常用环境工程过程控制仪表的结构组成、工作原理及其选择方法及校验方法，掌握常用环境工程污染物自动检测仪表的结构组成、工作原理及其选择方法及校验方法，掌握典型环境工程控制系统工作原理，理解控制系统性能指标，了解仪表与控制系统的最新发展和工程应用。课程目标2：根据工艺要求，具备正确地选用和使用常见的测量仪表和调节仪表的能力，具备初步自动控制系统需求分析和控制方案设计能力。课程目标3：培养学生分析问题、解决问题的科学方法；培养学生爱岗敬业、团结协作、善于思考、勇于创新的工作态度；引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，树立正确的职业理想。三、课程目标与毕业要求《环境工程仪表与自动化》课程教学目标对环境工程毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度3.设计/开发解决方案3.1能够针对复杂环境工程问题特别是装备制造业环境污染问题，提出解决问题的技术方案。课程目标1：掌握常用环境工程过程控制仪表的结构组成、工作原理及其选择方法及校验方法，掌握常用环境工程污染物自动检测仪表的结构组成、工作原理，及其选择方法及校验方法，掌握典型环境工程控制系统工作原理，理解控制系统性能指标，了解仪表与控制系统的最新发展和工程应用。H4.研究4.2能够设计方案，选用或搭建实验装置，采用科学的实验方法，安全地开展实验，能采集和分析实验数据。课程目标2：根据工艺要求，具备正确地选用和使用常见的测量仪表和调节仪表的能力，具备初步自动控制系统需求分析和控制方案设计能力。课程目标3：培养学生分析问题、解决问题的科学方法；培养学生爱岗敬业、团结协作、善于思考、勇于创新的工作态度；引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，树立正确的职业理想。M5.使用现代工具5.1针对复杂环境工程问题，能开发、选择和使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，进行分析、计算与设计。5.2能开发或选用满足特定需求的现代工具，对复杂环境工程问题进行预测、模拟，并理解其局限性。课程目标2：根据工艺要求，具备正确地选用和使用常见的测量仪表和调节仪表的能力，具备初步自动控制系统需求分析和控制方案设计能力。课程目标3：培养学生分析问题、解决问题的科学方法；培养学生爱岗敬业、团结协作、善于思考、勇于创新的工作态度；引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，树立正确的职业理想。H注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配该课程的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.绪论1.1自动控制系统1.2过程特性及其数学模型教学要求：了解自动控制的主要内容、掌握自动控制系统的基本组成及方块图、自动控制系统的分类、自动控制系统的过渡过程和品质指标、工艺管道及控制流程图，了解化工过程的特点及其描述方法，掌握对象数学模型的建立、描述对象特性的参数。重点：控制系统分类及其性能指标。难点：控制系统分类及其性能指标。21、22.压力检测仪表与传感器2.1弹簧管压力表的认识与校验2.2压力表的安装2.3智能差压变送器的安装与组态教学要求：了解测量误差及处理方法，熟悉检测仪表的性能指标，掌握压力的定义，表压、绝对压力及真空度之间的关系，掌握常用压力表的结构组成、工作原理，掌握压力表的选择方法及校验方法，了解智能型仪表的发展概况。重点：掌握常用压力表的结构组成、工作原理，掌握压力表的选择方法。难点：常用压力表的结构组成、工作原理。21、23.物位检测仪表的认识、安装与维护3.1差压式液位计的安装与维护3.2浮力式液位计的安装与维护教学要求：了解物位的定义及测量目的，掌握常见物位检测仪表的结构组成、工作原理，熟悉常见位检测仪表的安装要求，了解物位检测仪表的发展概况。重点：常见物位检测仪表的结构组成、工作原理及其安装要求。难点：物位检测仪表的工作原理。41、24.流量检测仪表的认识、安装与维护4.1差压式流量计的安装与维护4.2电磁流量计的安装与调试教学要求：了解流量的定义及常见单位，掌握常见流量仪表的结构组成与工作原理小掌握流量仪表选择方法及标定方法、掌握常见流量检测仪表的安装要求，了解流量仪表的发展概况。重点：常见流量仪表的结构组成与工作原理，选择方法及标定方法，安装要求难点：常见流量仪表工作原理及标定方法41、35.温度检测仪表的认识、安装与维护5.1热电偶的认识与安装5.2一体化温度变送器的认识与校验5.3常用温度显示仪表的认识与使用教学要求：掌握温度测量的基础知识，掌握常用温度仪表的结构组成与工作原理，掌握温度仪表的选择方法及校验方法，了解新型显示仪表的发展概况。重点：常用温度仪表的结构组成与工作原理，选择方法及校验方法。难点：常用温度仪表的工作原理。21、36.污染物成分自动分析仪表的认识6.1工业pH计、DO仪的认识与调校6.2其他成分分析仪表教学要求：掌握常用污染物成分自动分析仪表的选择方法、使用及校验方法重点：常用污染物成分自动分析仪表的选择方法、使用及校验方法。难点：常用污染物成分自动分析仪表的校验方法。82、37.控制仪表的认识与使用7.1PID调节器的分析与使用7.2C3000数字式控制器的认识与使用教学要求：掌握控制规律的定义、类型及特点，掌握常用控制仪表结构组成与工作原理，掌握控制仪表的选择方法、使用及校验方法。重点：常用控制仪表结构组成与工作原理，选择方法、使用及校验方法。难点：常用控制仪表的工作原理。51、28.环境工程自动控制系统8.1环境工程自动化的概念8.2自动控制系统的组成及方块图8.3自动控制系统的分类8.4自动化控制系统案例教学要求：掌握自动化控制系统的结构与组成，控制系统的需求分析、方案设计。重点：控制系统的需求分析、方案设计。难点：控制系统的需求分析、方案设计。51、2、3合计32五、教学方法及手段本课程是一门以实践运用为目的的专业选修课程，课堂教学以讲授为主、答疑解惑为辅，使用多媒体、板书，作业等方式共同实施。课堂一般按照回顾上次课主要内容、回答作业中存在的问题，对知识点进行梳理等模块进行，保证学生对已讲过内容的理解和掌握。由于学时大幅缩短，本课程可采用课下自学、辅导、学习通预习答疑等灵活的教学模式，保证支撑毕业要求的所有指标点有着落，从而培养学生认识和解决工程智能化系统设计开发问题的能力。六、课程资源1.教材：（1）崔福义.《给排水工程仪表与控制》[M].中国建筑工业出版社，2020.72.参考书：（1）李留格.《环境工程仪表与自动化》[M].化学工业出版社，2013.3（2）邵裕森.《过程控制工程》[M].机械工业出版社，2016.12（3）厉玉鸣.《化工仪表及自动化（第四版）》[M].化学工业出版社，2006.3.期刊：（1）陈金雷.浅析工业自动化仪表与自动化控制技术[J].中国石油和化工标准与质量,2022,42(21):183-185.（2）张家良.工程教育专业认证背景下课程目标达成情况评价——以“自动化仪表与过程控制系统”课程为例[J].西部素质教育,2022,8(16):138-141.（3）徐生盼,穆飞虎,王飞等.化工仪表与自动化课程教学改革与探讨[J].广州化工,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.网络资源：（1）胡连华等.过程控制工程[EB/OL].北京：中国大学慕课，2021./course/SUST-1462055168?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.（2）张悦等.自动化专业概论[EB/OL].北京：中国大学慕课，2021./course/NCEPUB-1001635002?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现12（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题和讨论问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√444阶段测验12（1）主要考核学生对章节知识点的理解和掌握程度，满分100分；（2）每次阶段测试单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以阶段测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√345作业16（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√637期末考核60（1）大作业100分，以大作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核土壤的基本特性及形成过程，土壤污染、土壤环境容量、土壤背景值等基本概念，土壤污染物基本特性，土壤污染状况调查与风险评估及修复方案，各种土壤污染修复技术原理、工艺、适用条件及影响因素，土壤污染修复效果评估等内容。√√√231720合计：100分362836八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、阶段测验、作业、期末大作业等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考核成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考核成绩为100分（权重60%），考核方式、试题类型可根据实际情况灵活掌握；课堂表现、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%），过程性考核和大作业分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现30积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，偶尔参与教学活动。上课不认真，不参与教学活动。阶段测验30阶段测试中的概念、思