“深部地下空间环境调控仿真实验”实验课程教学指导书

深部地下空间环境调控仿真实验作为建筑环境技术综合实验课程中的重要组成部分,主要基于建筑环境与能源应用工程专业主干课程理论体系,融合专业主干课程实验相互关系,通过建环专业综合实验,培养学生实践操作能力。本虚拟仿真实验依托中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,坚持以学生为中心的实验教学理念,遵照虚拟仿真实验项目“能实不虚,虚实结合”的原则,强化学生对深部地下空间热湿环境调控的体验感与带入感,开发矿井降温制冷系统构建与性能评价虚拟仿真实验,面向行业和社会开放。实验内容包括:深部地下空间环境调控系统认知、制冷系统运行仿真、离心泵特性虚拟仿真、井下巷道湿热环境调控仿真及矿井降温系统节能性能评价等内容。学生在对系统整体认知的基础上,完成地下空间环境调控相关仿真实验,使学生掌握深部地下空间环境调控的基本原理、关键设备及实现方法,促进对学生专业知识的重构,增强学生运用专业知识解决复杂工程实际问题的能力。

课程目标

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课程总目标

深部地下空间环境调控仿真实验系统按照认知基础综合提升四个层次,学生可完成系统整体认识、核心设备性能测试、地下空间调控效果和系统运行综合能效综合评价四个层次的实验内容,通过这种递进式虚拟仿真实验,学生可经历一次从系统整体认知到单一核心设备性能实验,再到系统整体运行后地下空间调控效果实验,最后完成系统整体能效的综合评定的专业系统性学习和综合锻炼,极大地促进对学生专业知识的重构,增强学生运用专业知识解决复杂工程实际问题的能力。具体如下:

1)通过全景漫游和沉浸式体验整个深部地下空间以及环境调控系统三维仿真模型,掌握地下空间热湿环境调控系统组成及其工作原理,帮助学生建立地下空间热湿环境调控系统的整体概念,理解深部地下和建筑两个不同空间热湿调控系统的异同;

2)通过实验,让学生掌握调控用主要设备(制冷系统、高低压换热设备、风机、水泵、调节末端等)的工作特性,培养学生对调节系统整体的经济性进行分析和评价的能力;

3)深入理解深部地下空间复杂条件下整个热湿环境调控系统的调控原理、手段及运行优化策略,培养学生运用专业知识解决复杂工程实际问题的能力。

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课程分目标

课程目标G1

本实验课程在学生掌握建筑环境与能源应用专业课程基本理论知识基础上,针对重点、难点内容开展实验内容学习,进一步理解和巩固专业理论知识,增强对专业知识的认知培养学生实验数据科学采集与分析等基本实验方法与初步科学研究方法,提高学生实验数据及信息综合分析能力,并培养学生利用分析结论解释或解决建筑环境与能源专业领域复杂工程问题的能力。(支撑本专业毕业要求5.3

课程目标G2

通过本实践课程学习,掌握建筑环境与能源应用工程专业实验仪器、设备、软件或其它工程工具和信息技术工具使用或应用方法,提高学生专业实验操作能力,培养利用实验再现、模拟、预测和分析建筑环境与能源应用工程专业问题及解决实际问题的能力,具有能够正确理解并判断不同实验内容及实验方法的适用性与局限性的基本能力。(支撑本专业毕业要求6.3

课程目标G3

通过该实验课程学习,加深对建筑环境与能源应用工程专业课程实践性较强的重点、难点知识的认识与理解,增强学生善于发现问题、提出问题基本意识,培养学生灵活运用专业知识分析解决问题的能力,提高利用实验方法解决专业问题的动手操作能力,培养学生科学严谨、缜密思考的科学研究态度以及遵循客观发展规律认知事物的良好习惯,了解我国建筑环境与能源应用工程专业先进实验技术、仪器与发展状况。(课程思政教学目标)

                


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课程内容、课程要求及学时分配

深部地下空间环境调控仿真实验学时为6课时,实验课程总体要求:

1)了解地下空间热湿环境调控系统的基本原理及设备组成

2)掌握调控用主要设备(制冷系统、高低压换热设备、风机、水泵、调节末端等)的工作特性,培养学生对调节系统整体的经济性进行分析和评价的能力;;

3)深入理解深部地下空间复杂条件下整个热湿环境调控系统的调控原理、手段及运行优化策略,培养学生运用专业知识解决复杂工程实际问题的能力。

各实验主要教学内容、要求及学时分配见表2


                   


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师资队伍

本实验课程负责人由本专业硕士学位和中级以上职称,并具有3年以上实践教学经验的教师承担,并应具有丰富的教学经验和较强的实践教学组织管理能力。

实验指导教师应具有相关专业课程教学工作经验3年以上,受聘该学科中级及以上职称,熟悉实验内容及教学目标、具有实验教学指导经验、指导学生完成实验,本课程师资队伍数量应能满足教学需要,且结构合理。实验技术人员应具有专业课程教学经验5年以上,受聘该学科实验室技术管理中级及以上职称,熟悉实验课程内容、熟练操作实验仪器设备、能指导学生操作仪器与设备、辅助指导完成实验。

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教材、虚拟仿真资源及教学参考文献


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 实验教材

[1]建筑环境与能源应用工程实验室.《建筑环境技术综合实验》实验指导书[R].徐州:中国矿业大学力学与土木工程学院,2016.

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教学参考资料

[1] 付海明译著. 实验技术(高等学校建筑环境与设备工程专业规划教材)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2] 刘学亭、张从菊.建筑热能工程实验及测试技术[M].西安:西安交通大学出版社,2010.

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虚拟仿真资源

[1] 深部地下空间环境调控仿真系统V1.0,中国矿业大学,高蓬辉,张东海等,力学与土木工程学院实验中心.

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教学组织

本课程实验采用预约制实验,根据专业课程上课进程需要,课程负责人或者专业课程实验指导教师对需要做的实验项目进行网上预约,同时将实验指导书与实验报告模板发给学生预习,并强调实验目的及实验要求。验证性实验和演示性实验要求学生必须熟悉实验内容及实验步骤、明确实验目的,经过实验指导教师讲解实验原理后,实验技术人员讲解操作使用方法与安全注意事项,并记录实验数据、现象及规律等内容。

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课程考核

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课程目标与考核方式对应的权重分配(%)

考核方式及成绩比例与对应权重分配说明:本课程考核综合成绩由实验过程平时考核与实验报告成绩两部分组成,其中平时成绩占30%、实验报告成绩占70%,且平时成绩中包含实验预习成绩(以预习报告质量为准)和实验过程实验操作与表现成绩(以实验数据、信息、规律及实验注意事项记录质量为准),课程教学目标与考核方式对应的权重分配如表3所示。


                           


2

计分方式

本课程综合成绩按五级计分制计分。

3

考核与评分标准

考核与评分标准见表4。


                           


4

课程目标达成情况评价方式

课程目标达成情况计算方法及过程如表5所示。


                    


注:  1. 根据教学质量标准要求,本表由实验指导教师给出分数;达成情况计算由各个实验指导教师配合课程负责人完成;

               2. 表中Ai为课程对应于不同实验项目的各毕业要求指标点的分值;Si.j为课程对毕业要求指标点i.j的支撑度;Ri为课程目标i的达成情况。


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说明

1)本课程教学质量标准适用于建筑环境与能源应用工程专业,从2020级开始使用。

2)本课程教学质量标准的变更应由课程负责人提出,经专业负责人审定、学院教学院长审批后,报教务部备案。

3)本课程教学质量标准由承担此课程的课程负责人协调实验指导教师团队及实验技术人员共同负责执行。



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