计算机在环境科学中的应用课程教学大纲.docx
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计算机在环境科学中的应用课程教学大纲
《计算机在环境科学中的应用》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程代码：
260438
课程名称：
计算机在环境科学中的应用
英文名称：
ComputerScienceAppliedinEnvironmentScience
课程类别：
专业选修课
学时：
27
学 分：
1.5
适用对象:
环境科学、环境工程专业
考核方式：
考查，平时成绩占总成绩的30%。
先修课程：
《计算机公共基础》，《AutoCAD》，《地理信息系统》。
二、课程简介
《计算机在环境科学中的应用》旨在提高环境科学与工程专业本科生应用计算机解决环境中各种问题的能力。
本课程将详细讲述互联网信息资源的检索与利用；辅助教学软件的利用；数据处理、管理中的应用；工程计算的应用；工程设计及工程设施运行中的应用；环境领域中涉及的应用模型；地理信息系统等的功能、操作方法，并利用大量的应用实例，理论与实践相结合讲述，便于学生理解掌握。
三、课程性质与教学目的
课程性质：
本课程属于环境科学和环境工程专业本科生的选修课。
其目的是为了提高本科生应用计算机解决环境中各种问题的能力，主要内容包括互联网信息资源的检索与利用；辅助教学软件的介绍；数据处理、管理中的应用；工程计算的应用；工程设计及工程设施运行中的应用等。
教学目的：
通过教学，使学生基本掌握互联网信息资源的检索与利用、计算机在环境监测数据处理和管理中的应用，了解各种计算机软件在二次开发及其在环境科学与工程中的应用实例和发展方向，并培养学生对这一领域的专业兴趣。
为今后在这一领域的继续深造或采用计算机技术解决实际的环境问题打下较扎实的基础。
四、教学内容及要求
第一章计算机在环境科学中的应用概述
（一）目的与要求
了解计算机与环境科学的概念与发展情况，熟悉计算机在环境方面的应用情况。
（二）教学内容
第一节环境科学与计算机的发展概况
1．主要内容
1.1.1环境科学的发展概况
1.1.1.1环境科学研究的基础
1.1.1.2发展概况
1.1.2计算机的发展概况
1.1.3计算机在环境科学发展中的作用
2．基本概念和知识点
环境科学研究的基础和发展概况以及计算机的发展概况，计算机在环境科学发展中的作用。
3．问题与应用（能力要求）
要求了解环境科学研究的基础和发展概况以及计算机的发展概况，掌握计算机在环境科学发展中的作用。
第二节计算机技术在环境科学中的主要应用领域
1．主要内容
1.2.1计算机网络技术在环境科学中的应用
1.2.2计算机在环境科学科研与管理中的应用
1.2.3计算机在环境工程计算中的应用
1.2.4计算机在环境工艺过程中的应用
1.2.5计算机在环境工程设计中的应用
1.2.6计算机在环境工程设施运行中的应用
2.基本概念和知识点
计算机技术在环境科学中的主要应用领域，计算机网络技术在环境科学中的应用和计算机在环境科学科研与管理中的应用。
3.问题与应用（能力要求）
了解计算机技术在环境科学中的主要应用领域，熟悉计算机网络技术在环境科学中的应用和计算机在环境科学科研与管理中的应用。
（三）实践环节与课后练习
1.试述计算机在环境科学发展中的作用。
2.在环境科学研究中如何利用计算机网络查找相关资料？
（四）教学方法与手段
本课程采用课堂讲授方式进行教学，采用电子多媒体教案。
结合课后练习教学，注重交叉学科的思维模式、技术途径及方法论。
第二章计算机网络技术在环境工程中的应用
（一）目的与要求
本章对计算机网络的基本概念、分类、应用以及互联网上的环境工程信息资源和互联网上环境工程信息资源的检索进行了介绍，目的是要使学生了解计算机互联网的有关概念，熟练掌握互联网上的环境工程信息资源和互联网上环境工程信息资源的检索，从而更好地利用计算机解决环境中遇到的有关问题。
（二）教学内容
第一节计算机网络基础
1.主要内容
2.1.1计算机网络的基本概念
2.1.1.1网络的组成与分类
2.1.1.2网络的拓扑结构
2.1.1.3互联网技术
2.1.1.4网络协议
2.1.2计算机网络的应用
2.1.2.1资源共享
2.1.2.2数据通信
2.1.2.3分布式处理
2.1.2.4电子商务
2.基本概念和知识点
计算机网络的基本概念，网络的组成与分类，互联网技术，资源共享以及网络的有关结构。
3.问题与应用（能力要求）
了解计算机网络的基本概念和网络的组成与分类，掌握互联网的有关技术，能熟练运用网上资源解决实际问题。
第二节互联网上的环境工程信息资源
1.主要内容
2.2.1国内互联网上的环境工程信息资源
2.2.1.1行政机关
2.2.1.2环境监测
2.2.1.3清洁生产
2.2.1.4科研机构与院校
2.2.1.5在线刊物和出版物
2.2.2国外互联网上的环境工程信息资源
2.2.2.1科研机构及学术团体
2.2.2.2在线期刊和出版物
2.2.2.3公司网站
2.2.2.4环境污染
2.2.2.5环境法
2.2.2.6其它环境网站
2.基本概念和知识点
国内互联网上的环境工程信息资源，国外互联网上的环境工程信息资源。
3.问题与应用（能力要求）
了解国内互联网上的环境工程信息资源，如：
环境监测的信息、科研机构与院校关于环境的基本信息以及在线刊物和出版物的查阅等，同时还要了解国外互联网上的环境工程信息资源。
第三节互联网上环境工程信息资源的检索
1.主要内容
2.3.1搜索引擎检索
2.3.1.1Yahoo搜索引擎检索
2.3.1.2Hotbot搜索引擎检索
2.3.1.3Infoseek搜索引擎检索
2.3.1.4搜狐搜索引擎检索
2.3.1.5网易搜索引擎检索
2.3.1.6新浪搜索引擎检索
2.3.1.7Google搜索引擎检索
2.3.1.8AltaVista搜索引擎检索
2.3.1.9baidu搜索引擎检索
2.3.2数据库检索
2.3.2.1万方数据资源系统及其检索
2.3.2.1.1数字化期刊子系统
2.3.2.1.2科技信息子系统
2.3.2.2ElsevierScienceDirectOnsite
2.3.2.3SpringerLINK全文电子期刊
2.3.2.4维普数据库检索
2.3.2.4.1中文期刊数据库
2.3.2.4.2外文期刊数据库
2.3.2.4.3维普资讯
2.3.2.5中国期刊网数据库检索
2.3.2.6中国高等教育文献保障系统
2.基本概念和知识点
搜索引擎检索：
Yahoo搜索引擎检索、Hotbot搜索引擎检索、Infoseek搜索引擎检索、搜狐搜索引擎检索、网易搜索引擎检索、新浪搜索引擎检索、Google搜索引擎检索、AltaVista搜索引擎检索、baidu搜索引擎检索；数据库检索：
万方数据资源系统及其检索、数字化期刊子系统、科技信息子系统、ElsevierScienceDirectOnsite、中文期刊数据库、外文期刊数据等数据库进行检索。
3.问题与应用（能力要求）
熟练掌握各搜索引擎检索的使用方法，能熟练运用不同的数据库来检索有关的环境信息资源。
（三）实践环节与课后练习
1.试通过适当的网络资源查阅和总结来分析中国能源的供求信息、能源保障中存在的问题以及构建中国的能源安全战略。
2.试通过网络查阅，收集并整理国际上不同国家对电子废弃物的管理办法、法律法规，并在此基础上就中国的电子废弃物的管理、立法等提出政策建议。
3.通过网络查阅，讨论旅游对生态环境造成了哪些影响？
热核避免旅游对生态环境造成的负面影响？
讨论生态旅游的标准？
如何实现我国旅游产业的可持续发展？
（四）教学方法与手段
本课程采用课堂讲授方式进行教学，采用电子多媒体教案。
结合课后练习教学，注重交叉学科的思维模式、技术途径及方法论。
第三章计算机在环境工程研究与管理中的应用
（一）目的与要求
本章通过对计算机在数据处理以及数据管理中的应用技术的介绍和分析，使学生能熟练掌握microsoft excel软件在数据处理中的应用，了解Origin软件的基本使用情况，同时掌握Access软件和VisualFoxPro的基本操作。
并学会如何使用计算机来解决环境科学中的一些问题。
（二）教学内容
第一节
1.主要内容
3.1.1microsoft excel软件在数据处理中的应用
3.1.1.1公式与函数
3.1.1.2图表
3.1.1.2.1创建图表
3.1.1.2.2图表编辑
3.1.2Origin软件简介
3.1.2.1工作环境
3.1.2.1.1工作界面
3.1.2.1.2菜单栏
3.1.2.2简单二维图
3.1.2.3数据管理
3.1.2.4建立多层图形
3.1.2.5非线性拟合
3.1.2.6数据分析
3.1.2.7绘制三维图形
3.1.2.8数据的输入输出
3.1.2.9LabTalk编程
2.基本概念和知识点
microsoft excel软件在数据处理中的应用，如公式与函数、图表、创建图表以及图表编辑在环境科研方面的应用；Origin软件简介。
3.问题与应用（能力要求）
了解Origin软件，掌握microsoft excel软件在数据处理中的应用。
第二节计算机在数据管理中的应用技术
1.主要内容
3.2.1Access软件
3.2.1.1数据库和表
3.2.1.2数据编辑和浏览
3.2.1.3使用查询
3.2.1.3.1查询概述
3.2.1.3.2选择查询
3.2.1.3.3操作查询
3.2.1.3.4交叉表查询
3.2.1.3.5参数查询
3.2.1.4Access窗体
3.2.1.5Access报表
3.2.2VisualFoxPro软件
3.2.2.1VisualFoxPro基本操作
3.2.2.2VisualFoxPro的配置
3.2.2.3表的使用
3.2.2.4使用数据库
2.基本概念和知识点
Access软件和VisualFoxPro软件的有关知识点。
3.问题与应用（能力要求）
了解Access软件和VisualFoxPro软件的使用情况。
（三）实践环节与课后练习
某小区利用人工湿地处理生活污水，进水TP的平均分光值为：
0.081，经过三个并联的人工湿地处理后，测得其出水TP平均分光值分别为：
0.09、0.062和0.041，其中，进水取1ml测定，出水取5ml进行测定，实验所测得的标准曲线如下：
标0：
0，标2.5：
0.051，标5：
0.101，标10：
0.192，标15：
0.261，标20：
0.331，试用microsoft excel软件计算进出水TP的平均浓度和三个人工湿地的处理效率。
（四）教学方法与手段
本课程采用课堂讲授方式进行教学，采用电子多媒体教案。
结合课后练习教学，注重交叉学科的思维模式、技术途径及方法论。
第四章计算机在环境工程计算中的应用
（一）目的与要求
本章通过对计算机程序的基本编制过程——visual basic软件、matlab软件及其在环境工程中的应用以及环境工程中的模型及其计算的介绍，使学生对visual basic软件和matlab软件有所了解，同时还要使学生对环境工程中的模型有所了解，并掌握其计算机求解方法。
（二）教学内容
第一节计算机程序的基本编制过程——visual basic
1.主要内容
4.1.1VB的集成开发环境
4.1.1.1进入VB集成环境
4.1.1.2VB集成环境中的窗口
4.1.2创建VB应用程序的步骤
4.1.2.1建立工程
4.1.2.2设计程序界面
4.1.2.3设置对象属性
4.1.2.4编写程序代码
4.1.2.5保存程序
4.1.2.6运行程序
4.1.2.7生成可执行文件
4.1.3VB编码规则与赋值语句
4.1.3.1语句书写规则
4.1.3.2标识符命名规则
4.1.3.3赋值语句
4.1.4VB的基本数据类型
4.1.4.1数值型
4.1.4.2字符串型
4.1.4.3逻辑型
4.1.4.4日期型
4.1.4.5对象型
4.1.4.6变体型
4.1.5变量、常量与表达式
4.1.5.1变量
4.1.5.2常量
4.1.5.3运算符
4.1.5.4表达式
4.1.6数据的输入输出与常用数学函数
4.1.6.1数据输出
4.1.6.2数据输入
4.1.6.3常用数学函数
4.1.6.4常用字符串函数
4.1.7程序的控制结构与相关语句
4.1.7.1If条件语句
4.1.7.2If语句嵌套
4.1.7.3SelectCase选择语句
4.1.8程序的循环结构与相关语句
4.1.9数组
4.1.9.1数组的概念
4.1.9.2一维数组的定义和使用
4.1.9.3数组元素的使用
2.基本概念和知识点
VB的集成开发环境、创建VB应用程序的步骤、VB编码规则与赋值语、VB的基本数据类型句、变量、常量与表达式、数据的输入输出与常用数学函数和程序的控制结构与相关语句。
3.问题与应用（能力要求）
了解VB的集成开发环境，掌握创建VB应用程序的步骤，熟悉VB编码规则与赋值语、VB的基本数据类型句、数据的输入输出与常用数学函数和程序的控制结构与相关语句。
第二节科学计算软件及其应用技术
1.主要内容
4.2.1matlab软件及其在环境工程中的应用
4.2.1.1matlab软件简介
4.2.1.2matlab软件应用实例
4.2.2mathcad软件及其在环境工程中的应用
4.2.2.1mathcad简介
4.2.2.2mathcad在建立基于高斯模式的空气污染物输运模块上的应用实例
4.2.3mathematica软件及其在环境工程中的应用
4.2.3.1mathematica数学软件简介
4.2.3.2mathematica在环境工程中的应用实例
2.基本概念和知识点
matlab软件及其在环境工程中的应用、mathcad软件及其在环境工程中的应用、mathematica软件及其在环境工程中的应用。
3.问题与应用（能力要求）
掌握matlab软件及其在环境工程中的应用，了解mathcad软件和mathematica软件以及他们在环境工程中的应用。
第三节环境工程中的模型及其计算
1.主要内容
4.3.1环境系统中的模型概述
4.3.2大气扩散模型
4.3.2.1大气扩散模型分类与发展
4.3.2.2我国大气扩散模型
4.3.3河流水质模型
4.3.3.1水体水质模型
4.3.3.2河流水质模型
4.3.4水处理动力学模型
4.3.4.1活性污泥模型概述
4.3.4.2ASM模型特征和计算
4.3.5生态模型
4.3.5.1生态模型概述
4.3.5.2生态毒理基本模型
4.3.5.3综合生态模型
2.基本概念和知识点
大气扩散模型、河流水质模型、水处理动力学模型和生态模型。
3.问题与应用（能力要求）
了解水处理动力学模型和生态模型，熟悉大气扩散模型和河流水质模型。
（三）实践环节与课后练习
1．试述VB的集成开发环境以及创建VB应用程序的步骤。
2．简述matlab软件及其在环境工程中的应用情况。
（四）教学方法与手段
本课程采用课堂讲授方式进行教学，采用电子多媒体教案。
结合课后练习教学，注重交叉学科的思维模式、技术途径及方法论。
第五章计算机在环境工艺过程中的应用
（一）目的与要求
本章简要介绍了数学模型及其目标函数和约束条件的确定原则，同时对计算机在废水处理工艺和大气污染控制过程中的应用进行了介绍，并用实例加以说明，使学生了解数学模型的有关知识，应用计算机进行水处理和大气污染控制设计。
了解如何将计算机在环境工程最优化设计中的应用以及环境预测方面的应用。
（二）教学内容
第一节概述
1.主要内容
5.1.1数学模型
5.1.2确定目标函数的原则
5.1.3确定约束条件的原则
5.1.4求解的准备与分析
2.基本概念和知识点
数学模型、确定目标函数的原则、确定约束条件的原则和解的准备与分析。
3.问题与应用（能力要求）
了解数学模型、确定目标函数的原则、确定约束条件的原则和解的准备与分析。
第二节计算机在废水处理工艺中的应用
1.主要内容
5.2.1在a/b/c活性污泥工艺中的应用
5.2.2matlab在sbr工艺仿真上的应用
5.2.3在城市污水处理工艺中的应用
2.基本概念和知识点
在a/b/c活性污泥工艺中的应用、matlab在sbr工艺仿真上的应用、在城市污水处理工艺中的应用。
3.问题与应用（能力要求）
了解在a/b/c活性污泥工艺中的应用和matlab在sbr工艺仿真上的应用，熟悉计算机在城市污水处理工艺中的应用。
第三节计算机在大气污染控制过程中的应用
1.主要内容
5.3.1在能源利用优化规划中的应用
5.3.1.1数学模型的建立
5.3.1.2计算流程框图
5.3.1.3结果分析
5.3.2计算机在大气监测布点中的应用
5.3.2.1多目标规划理论数学模型
5.3.2.2监测布点的数学模型建立
5.3.2.3约束条件
5.3.2.4模型求解
2.基本概念和知识点
计算机在能源利用优化规划中的应用和在大气监测布点中的应用。
3.问题与应用（能力要求）
了解计算机在能源利用优化规划中的应用和在大气监测布点中的应用。
第四节计算机在环境工程最优化设计中的应用
1.主要内容
5.4.1环境工程优化设计的基本原则
5.4.1.1最优化设计的基本方法和原则
5.4.1.2环境工程最优化的基本问题
5.4.2在气态污染物吸收净化塔设计中的应用
5.4.2.1数学模型建立
5.4.2.2填料层高度的计算
5.4.2.3计算实例
5.4.3在非均相固定床反应器设计中的应用
5.4.3.1数学模型
5.4.3.2边界条件
5.4.3.3计算流程框图
5.4.4在工艺参数整定和设备选型设计中的应用
5.4.4.1MATLAB语言编程在工艺中的应用
5.4.4.2计算机在设备选型中的应用
2.基本概念和知识点
最优化设计的基本方法和原则、环境工程最优化的基本问题、计算机在气态污染物吸收净化塔设计中的应用以及在工艺参数整定和设备选型设计中的应用。
3.问题与应用（能力要求）
熟悉最优化设计的基本方法和原则，了解环境工程最优化的基本问题以及计算机在气态污染物吸收净化塔设计中的应用、在工艺参数整定和设备选型设计中的应用。
第五节环境过程的计算机预测
1.主要内容
5.5.1环境预测的主要内容
5.5.2环境预测的主要方法
2.基本概念和知识点
环境预测的主要内容和方法。
3.问题与应用（能力要求）
了解计算机在环境预测方面的作用。
（三）实践环节与课后练习
1.试述最优化设计的基本方法和原则以及环境工程最优化的基本题。
2.简述计算机在城市污水处理工艺中的应用
（四）教学方法与手段
本课程采用课堂讲授方式进行教学，采用电子多媒体教案。
结合课后练习教学，注重交叉学科的思维模式、技术途径及方法论。
第六章autocad在环境工程设计中的应用
（一）目的与要求
本章主要是关于autocad在环境科学中的应用，通过本章的学习，要使学生了解autocad的运行界面及控制、autocad图形绘制以及autocad图形实体编辑。
（二）教学内容
第一节autocad概述
1.主要内容
AutoCAD软件简介
2.基本概念和知识点
AutoCAD软件的发展情况。
3.问题与应用（能力要求）
了解AutoCAD软件的发展情况。
第二节autocad的运行界面及控制
1.主要内容
6.2.1AutoCAD操作界面
6.2.2AutoCAD图形界面的使用
6.2.3AutoCAD的界面控制
2.基本概念和知识点
AutoCAD操作界面、utoCAD图形界面的使用、AutoCAD的界面控制。
3.问题与应用（能力要求）
熟悉AutoCAD操作界面、utoCAD图形界面的使用和AutoCAD的界面控制。
第三节autocad图形绘制
1.主要内容
6.3.1绘图工具
6.3.2设置绘图环境
6.3.3绘图命令
6.3.4图块与属性
6.3.5三维图形的绘制
2.基本概念和知识点
autocad图形绘制。
3.问题与应用（能力要求）
掌握autocad图形的绘制。
第四节autocad图形实体编辑
1.主要内容
6.4.1实体选择
6.4.2实体编辑
2.基本概念和知识点
autocad图形实体选择和编辑。
3.问题与应用（能力要求）
熟悉autocad图形实体选择和编辑。
第五节尺寸标注
1.主要内容
尺寸标注的内容
2.基本概念和知识点
尺寸标注的内容。
3.问题与应用（能力要求）
了解尺寸标注的内容
第六节图形输出
1.主要内容
6.6.1出图设备的安装
6.6.2图形图纸输出
2.基本概念和知识点
出图设备的安装和图形图纸输出。
3.问题与应用（能力要求）
了解出图设备的安装和图形图纸输出。
（三）实践环节与课后练习
试用所学的有关autocad的知识绘制一幅人工湿地处理系统图，其参数如下：
水平流人工湿地长为25m，宽为8m，高为0.6m，池床底坡度为2%。
砾石直径为30~80mm，池子底部铺厚约0.2m的砾石，池子上部预留0.05m的存水空间，上部铺厚约0.05m的细沙。
（四）教学方法与手段
本课程采用课堂讲授方式进行教学，采用电子多媒体教案。
结合课后练习教学，注重交叉学科的思维模式、技术途径及方法论。
第七章计算机在环境工程设施运行中的应用
（一）目的与要求
本章主要是关于计算机在环境工程设施运行中的应用，通过本章的学习，要使学生了解计算机控制系统的基本组成与特点，计算机控制系统中数据的采集与处理，计算机控制系统的典型应用方式以及计算机控制系统在环境工程设施运行中的应用。
（二）教学内容
第一节计算机控制系统的基本组成与特点
1.主要内容
7.1.1计算机控制系统的基本概念
7.1.2计算机控制系统的基本组成与特点
7.1.2.1主机
7.1.2.2接口
7.1.2.3输入输出通道
7.1.2.4通用外部设备
7.1.2.5软件
7.1.2.6监测仪表和执行机构
7.1.2.7操作台
2.基本概念和知识点
计算机控制系统的基本概念，计算机控制系统的基本组成与特点。
3.问题与应用（能力要求）
熟悉计算机控制系统的基本概念，了解计算机控制系统的基本组成与特点。
第二节计算机控制系统中数据的采集与处理
1.主要内容
计算机控制系统中数据的采集与处理的主要内容。
2.基本概念和知识点
计算机控制系统中数据的采集与处理的主要内容。
3.问题与应用（能力要求）
了解计算机控制系统中数据的采集与处理的主要内容。
第三节计算机控制系统的典型应用方式
1.主要内容
7.3.1操作指示控制系统
7.3.2直接数字控制系统
7.3.3计算机监督控制系统
7.3.4分布式控制系统
2.基本概念和知识点
操作指示控制系统、直接数字控制系统、计算机监督控制系统、分布式控制系统。
3.问题与应用（能力要求）
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