人工智能作為引領(lǐng)未來變革的戰(zhàn)略性技術(shù),，正在以前所未有的速度重塑著教育格局和教學(xué)模式。課程是高等教育體系的核心組成要素之一,，無疑成為了這場教育變革中的主角,。廣州大學(xué)緊隨時代潮流，積極推動課程數(shù)智化賦能,，立項建設(shè)了41門知識圖譜課程,，全面提升了我校課程質(zhì)量。
《化學(xué)反應(yīng)工程》課程是化工與制藥類相關(guān)專業(yè)的一門核心課程,，著眼于解決化學(xué)反應(yīng)過程的工業(yè)化問題,，研究工業(yè)反應(yīng)器的開發(fā)、設(shè)計與分析,，廣泛應(yīng)用于化工,、輕化、制藥,、食品,、環(huán)境等眾多工程領(lǐng)域。為應(yīng)對日益復(fù)雜的工業(yè)化挑戰(zhàn),，改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式,，鄒漢波副教授課程團隊通過智慧化的教學(xué)手段，豐富教學(xué)資源,，創(chuàng)新教學(xué)模式,，增強了學(xué)習(xí)趣味性，更好地滿足了學(xué)生對該課程深入學(xué)習(xí)與實踐應(yīng)用的需求,。
知識圖譜建設(shè)特色：
1. 圖譜精準(zhǔn)定位,，助力重難點學(xué)習(xí)
《化學(xué)反應(yīng)工程》課程涵蓋大量的理論知識，如反應(yīng)動力學(xué)特性,、流動和傳遞過程,、反應(yīng)器設(shè)計和過程分析及優(yōu)化等，這些內(nèi)容抽象且復(fù)雜,，許多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能會感到困難,。為了幫助學(xué)生更好地理解和掌握這些知識，課程圖譜將化學(xué)反應(yīng)工程的概念,、原理,、公式,、案例等知識點有機串聯(lián)，共建設(shè)146個知識點,。設(shè)置重點,、考點、難點并梳理知識點的前后置關(guān)系,，形成清晰的知識網(wǎng)絡(luò),，以可視化的方式呈現(xiàn)出完整的化學(xué)反應(yīng)工程知識體系，幫助學(xué)生清晰把握知識脈絡(luò),，形成了完成的課程圖像,。此外，創(chuàng)新設(shè)計知識圖譜的視覺效果,，以全混流反應(yīng)器的外形特征為靈感,，巧妙融入課程元素，提升了學(xué)習(xí)的趣味性,。
《化學(xué)反應(yīng)工程》課程圖譜
2. 智能關(guān)聯(lián)資源,，助力深度探索學(xué)習(xí)
鑒于《化學(xué)反應(yīng)工程》課程內(nèi)容的多樣性和深度，需要更專業(yè),、更深入的拓展資源來支持學(xué)生深度學(xué)習(xí)的需求。為此,，課程依托知識圖譜的智能推薦系統(tǒng),，調(diào)用來自超星資源庫的相關(guān)學(xué)習(xí)資源，建立了跨時空的知識鏈接,，豐富了拓展資料庫,。例如，通過知識圖譜直觀展示了從Arrhenius方程到現(xiàn)代多尺度建模的演進脈絡(luò),；通過關(guān)聯(lián)新型反應(yīng)器設(shè)計（如3D打印微通道反應(yīng)器）為同學(xué)們打開了前沿技術(shù)的一扇窗,。課程共建立知識點資源510個，其中關(guān)聯(lián)拓展資源416個,，涵蓋了微課,、圖片、3D動畫,、電子書籍,、仿真等多種資源形式。
課程資源建設(shè)
3. 虛擬現(xiàn)實結(jié)合,，助力知識可視化呈現(xiàn)
利用視頻,、3D動畫、虛擬仿真等資源,，建立了虛實融合認(rèn)知系統(tǒng),。例如,，通過3D動畫技術(shù)，將間歇反應(yīng)器,、平推流反應(yīng)器,、全混流反應(yīng)器、活塞流模型等抽象的設(shè)備結(jié)構(gòu),、反應(yīng)機理等進行三維解剖,，動態(tài)展示反應(yīng)器的內(nèi)容結(jié)構(gòu)、溫度場/濃度場分布,、微觀反應(yīng)過程等,，突破傳統(tǒng)教學(xué)的局限，加深學(xué)生對知識的理解與掌握,；通過虛擬仿真在分子尺度化學(xué)鍵斷裂與生成的三維動態(tài)模擬,，讓學(xué)生更好理解微觀的反應(yīng)過程，加深對催化反應(yīng)原理的認(rèn)識,。虛擬現(xiàn)實結(jié)合,，將復(fù)雜的工程案例、實驗操作等生動展示,，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,，提升了課堂參與度。
三維動態(tài)模擬
4.學(xué)生自學(xué)自評,，實現(xiàn)學(xué)習(xí)路徑個性化
構(gòu)建了單選題,、多選題、簡答題,、計算題等多種題型的化學(xué)反應(yīng)工程AI題庫,，通過關(guān)聯(lián)課程知識點，實現(xiàn)學(xué)生對課程的自我學(xué)習(xí)和鞏固,。課后利用AI助手,，實現(xiàn)智能答疑、虛擬助手等功能,，及時解決學(xué)習(xí)的困惑,，增強學(xué)習(xí)的互動性。通過展示學(xué)生的知識掌握情況和學(xué)習(xí)進度,，提供多維度的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析,，實現(xiàn)學(xué)習(xí)效果的可視化。學(xué)生可以根據(jù)自身學(xué)習(xí)進度和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析,，精準(zhǔn)定位薄弱環(huán)節(jié),；課程智能推薦個性化的學(xué)習(xí)路徑和資源，針對性地進行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和鞏固,，實現(xiàn)“千人千面”的精準(zhǔn)教學(xué),。
知識點掌握程度一覽表
5.建立問題圖譜，實現(xiàn)基于項目的教與學(xué)
采用“以問題為導(dǎo)向”和“基于項目的教與學(xué)”的教學(xué)模式,，緊貼化學(xué)反應(yīng)工程課程各個知識點與化工實際生產(chǎn),，將課程主要知識點整合成難易適中、針對性強的工程項目或教學(xué)案例,。將化工設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計,、化工過程工藝等核心問題與相關(guān)的子問題、概念和知識點連接起來,，形成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò),，構(gòu)建基于工程案例的問題圖譜。在工程項目的實施過程中,，學(xué)習(xí)借助Excel,、Matlab、Aspen Plus等輔助計算工具,，解決化學(xué)反應(yīng)器的計算與選型,、工藝條件的對比與優(yōu)化、化工過程的分析與設(shè)計等工程實踐問題,，有效地將不同反應(yīng)的動力學(xué)特點,、各類反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計、反應(yīng)過程穩(wěn)定性分析等課程的知識點,，與過程優(yōu)化,、工藝設(shè)計、反應(yīng)器選型等專業(yè)能力相結(jié)合,，構(gòu)建了“學(xué)生中心-項目驅(qū)動-能力導(dǎo)向”課程教學(xué)模式。
基于項目的教與學(xué)
6. 構(gòu)建思政圖譜,，實現(xiàn)全程育人的課程格局
從“人文-科學(xué)-職業(yè)素養(yǎng)”三個維度出發(fā),，梳理化學(xué)反應(yīng)工程的“思政元素”，將愛崗敬業(yè),、守正創(chuàng)新,、熱愛專業(yè)、精益求精,、尊重生命等思政元素融入到課程思政建設(shè)體系中去,。將課程所具有的思政元素與知識點建立思政圖譜，實現(xiàn)知識傳授和價值引領(lǐng)相統(tǒng)一,。利用智慧課程平臺開展專題討論,、思政視頻觀看、資料查閱,、分享展示等自主性學(xué)習(xí),，線下課堂進行案例分析,、分組討論、答疑解惑等引導(dǎo)性教學(xué)活動,，形成教師主導(dǎo),、學(xué)生深入?yún)⑴c，全面,、立體的有溫度的思政學(xué)習(xí)方式,。
思政圖譜建設(shè)
《化學(xué)反應(yīng)工程》課程圖譜的建立，為學(xué)生提供了全新的學(xué)習(xí)體驗和個性化的學(xué)習(xí)路徑,，大大提高了課堂教學(xué)效率和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,。未來，廣州大學(xué)將繼續(xù)深入探索人工智能技術(shù)融入高校教育教學(xué)的方法路徑,，打造更多有特色的高質(zhì)量數(shù)智化課程,，賦能數(shù)字時代的一流創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。
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