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国家级、省级教学成果奖获奖成果系列报道之七

来源:     作者:    编辑:chen    发布时间:2020-06-18 22:44    点击数: Views

 

2019年广东省教育教学成果奖二等奖获奖项目

 

成果名称:“虚、实”有机融合的化工类专业实践教学澳洲赛车pk10模式的创新与实践

 

梁红,博士、教授、硕士生导师,2019年广东省教育教学成果奖二等奖获奖项目

《“虚、实”有机融合的化工类专业实践教学澳洲赛车pk10模式的创新与实践》成果主持人。2014年获广东省教学名师,2013-20172018-2022年教育部化工类专业教学指导委员会委员,2019-2023中国化工教育协会理事,2019-2023广东省化工与制药专业教学指导委员会副主任委员,《电镀与涂饰》中文科技核心期刊主编。从教33年,长期担任本科生《化学工艺学》、《化工专业实验》等课程的教学,主持国家“香料紫罗兰酮合成生产工艺虚拟仿真实验项目”虚拟仿真 “金课”、主持省级质量工程及教学改革项目10项,作为第一完成人获广东省教学成果二等奖2 项,发表教学论文10余篇,主编教材1部,参编1部。主要从事化工与环境相关的多相催化基础与应用研究,主持和参与国家自然科学基金项目5项、省市科技计划项目5项、企业委托项目2项。在Catalysis TodayAPL Materials等刊物上发表研究论文50余篇。

 

 

成果介绍:

 

项目组从2009年承担“化工专业实验教学创新澳洲赛车pk10模式和方法的探索与实践”广东省教学改革项目开始,不断对实践教学在澳洲赛车pk10过程中的模式和方法持续研究,特别是针对本科专业实践教学在澳洲赛车pk10过程中的作用和有效性落实不足、虚拟仿真教学资源缺乏特色的现状,探索工程澳洲赛车pk10模式的创新,开展“虚、实”有机融合的解决路径,提出有效解决方法,取得了明显的成效。项目以“教育部高等学校化学化工实验教学示范中心”为依托,对标“卓越工程师教育培养计划”,在专业实践教学中,采用“虚、实”有机融合的教学新模式,开发以项目为主线贯穿专业教学全过程仿真实验项目,构建开放共享“二实一虚”专业实践教学平台,旨在提高本科生工程能力和创新思维。

一、项目研究的背景与指导思想

201647日首份《中国高等教育质量报告》指出,2015年我国在校生规模达3700万人,毛入学率40%,高于全球平均水平,位居世界第一;工学占比:大约中国33%,美国6%,我国是工程教育大国;瑞士洛桑世界经济论坛公布 “2012-2013全球竞争力报告”中“科学家和工程师的可用度”指标中,中国在2008年度参与55国家中位于48位,2013年排名第46位;可见我国可以称为工程教育大国,但不是工程教育强国,因此提高本科工程教育的质量迫在眉睫。实践教学是培养学生实践能力、工程能力,创新思维的有效途径,针对目前地方高校化工类专业实践教学在澳洲赛车pk10中面临的共性问题:专业实践教学在澳洲赛车pk10过程中的作用和有效性落实不足、虚拟仿真教学资源缺乏特色这两方面的问题,探索实践教学开展新模式,通过采用“虚、实”有机融合的解决路径,及开发特色虚拟仿真实验,丰富虚拟仿真资源,并应用于实践教学中,取得了明显的成效。

二、成果简介

1.整合优选虚拟资源,开发虚拟仿真国家级“金课”

根据专业急需实验教学内容,结合广东省实践教学基地-广州百花香料股份有限公司具有知识产权的生产工艺,自主开发《香料紫罗兰酮生产工艺虚拟仿真实验》,并获选2018国家虚拟仿真实验“金课”。该生产工艺包含精细化工生产过程中反应、分离、传质、传热等典型过程和设备,通过本虚拟仿真实验,学生可以对该生产中缩合、精馏、环化、二次精馏等过程直接操作;可三维动态观察分子键断裂、形成过程,加深对反应原理的认识;学生可自行设定不同物料加入量、温度、压力、反应时间、真空度等参数开展生产工艺运行,掌握不同参数对产品收率的影响规律,确定最佳工艺条件;完成开车-运行-停车过程后,软件可对学生实验过程进行评价,自动生成实验报告,虚拟实验与生产过程高度契合,内容设计具有良好的互动性和启发性,该项目构建理论与实践高度融合的“现代企业情景式”教学环境,以实际工艺与三维虚拟仿真工艺虚实结合的实验教学模式,拓展教学深度和广度,在项目内容设计上具有良好的互动性和启发性,解决传统教学与工程能力培养的矛盾。通过自行开发、购置和共享基础化学虚拟仿真实验32项、专业虚拟仿真实验26项、实习虚拟仿真5项、化工设计软件8个、分子模拟实验软件5个,形成了较为完整的虚拟仿真资源库,通过建立与专业实践教学相配套系列虚拟仿真实验项目76个,有效地扩展了教学资源。

2.“虚、实”有机融合,补充、强化、拓展实践教学

根据澳洲赛车pk10计划将实践教学划分为“实验-实习-设计-创新实践”四个环节,教学中贯彻“能实不虚、以虚补实、虚实结合”的教学理念,针对不同教学内容,将“虚、实”有机融合到专业实践教学全过程。在实验环节,采用以“实”为主、以“虚”为辅,学生在实际进行实验室操作前,通过虚拟仿真实验进行课前预习与课后的复习,加深对实验项目的认识,通过虚拟仿真在分子尺度化学键断裂与生成的三维动态模拟,让学生更好理解微观的反应过程,加深对反应原理的认识;在专业实验中,虚拟仿真实验可以对化学工程领域涉及的“三传一反”中单元操作及反应过程进行多尺度三维模拟仿真,进一步巩固、加深学生对实验项目的理解,强化实验课程的理论基础及工程思维,达到实验效果通过虚拟来互补。在实习环节,虚拟仿真可身临其境地进行安全生产的培训,事故发生后的应急处理及人员急救的演练;学生可以通过自行设定和优化原料配比、温度、压力等参数,对化工生产工艺进行仿真操作;开展研讨式教学并对学生实习过程效果给予客观评价;强化学生的基本工程训练以及对化工企业生产、管理架构的全局认识,培养学生的工程能力,解决学生对工业化设备操作能力不足的问题,达到实习效果通过虚拟来强化;在设计环节,借助Aspen plusAspen HYSYSCADworxKgtowerPveliteSoildWorks软件和数据资源,辅助确定化工生产中工艺技术路线和流程,进行物料衡算、热量衡算、设备计算、设备选型、车间布置与工厂选址等工作;将学生的设计以3D的效果呈现出来;通过虚拟辅助设计,可测试和对比多条设计路线的效果,形成目标化工产品生产的全流程可视三维动画;提高学生的综合设计能力,强化学生工程素质,达到设计能力通过虚拟来拓展。创新实践中通过将分子模拟仿真、化工工艺仿真、化工设计仿真运用于本科生的创新实验项目、创业训练项目、产学研项目、专业竞赛(化工实验、化工安全、化工设计大赛等)、科技竞赛(挑战杯等)中,结合多种仿真手段实现对创新实践项目的提升,提高学生解决复杂工程问题的能力,激发学生的创新潜能。在巩固、加强实际教学的同时,通过虚拟仿真,实现学生学习时间和空间的有效延伸,对实际教学起到补充、强化、拓展作用,有效落实实践教学在澳洲赛车pk10过程中的作用。

    3.搭建开放共享的“二实一虚”实践教学平台

以澳洲赛车pk10开奖平台国家高校化学化工实验教学示范中心、省节能环保精细化学品工程中心、省塑料助剂工程中心等国家、省、市、校、院10个教学科研平台为基础,搭建校内实践教学平台;以广州市百花香料股份有限公司省级实践教学基地,及市、校、院级共28家企业组成的基地群搭建校外实践教学平台;以省大学城实验教学资源共享平台、省电子电工虚拟仿真中心、学院虚拟仿真中心、东方仿真企业虚拟仿真平台等搭建虚拟仿真实践教学平台,构成“二实一虚”实践教学支撑平台。在开放共享的理念下,建立以学生为中心,全开放的实验室管理体制,实现专业实验室开放不限时间(工作日、节假日)、不限对象(涉及校内外)、不限形式(包括场地、设备、人员)、不限内容(涵盖专业实验、学生承担的研究课题、各种竞赛等)的实验室全开放条件保障机制。通过教学与科研相结合、课内与课外相结合,为学生实验、实习、设计、创新实践等形式多样、内容丰富、虚实结合的实践教学活动提供保障,为提高学生解决复杂工程问题的能力,激发创新潜能起到良好的支撑作用。

“虚、实””有机融合的实践教学澳洲赛车pk10模式实施图

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