人工智能作為引領未來變革的戰(zhàn)略性技術，正在以前所未有的速度重塑著教育格局和教學模式。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。廣州大學緊隨時代潮流，積極推動課程數(shù)智化賦能，立項建設了41門知識圖譜課程，全面提升了我校課程質量。
《化學反應工程》課程是化工與制藥類相關專業(yè)的一門核心課程，著眼于解決化學反應過程的工業(yè)化問題，研究工業(yè)反應器的開發(fā)、設計與分析，廣泛應用于化工、輕化、制藥、食品、環(huán)境等眾多工程領域。為應對日益復雜的工業(yè)化挑戰(zhàn)，改革傳統(tǒng)的教學模式，鄒漢波副教授課程團隊通過智慧化的教學手段，豐富教學資源，創(chuàng)新教學模式，增強了學習趣味性，更好地滿足了學生對該課程深入學習與實踐應用的需求。
知識圖譜建設特色：
1. 圖譜精準定位，助力重難點學習
《化學反應工程》課程涵蓋大量的理論知識，如反應動力學特性、流動和傳遞過程、反應器設計和過程分析及優(yōu)化等，這些內容抽象且復雜，許多學生在學習過程中可能會感到困難。為了幫助學生更好地理解和掌握這些知識，課程圖譜將化學反應工程的概念、原理、公式、案例等知識點有機串聯(lián)，共建設146個知識點。設置重點、考點、難點并梳理知識點的前后置關系，形成清晰的知識網(wǎng)絡，以可視化的方式呈現(xiàn)出完整的化學反應工程知識體系，幫助學生清晰把握知識脈絡，形成了完成的課程圖像。此外，創(chuàng)新設計知識圖譜的視覺效果，以全混流反應器的外形特征為靈感，巧妙融入課程元素，提升了學習的趣味性。
《化學反應工程》課程圖譜
2. 智能關聯(lián)資源，助力深度探索學習
鑒于《化學反應工程》課程內容的多樣性和深度，需要更專業(yè)、更深入的拓展資源來支持學生深度學習的需求。為此，課程依托知識圖譜的智能推薦系統(tǒng)，調用來自超星資源庫的相關學習資源，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；通過關聯(lián)新型反應器設計（如3D打印微通道反應器）為同學們打開了前沿技術的一扇窗。課程共建立知識點資源510個，其中關聯(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
3. 虛擬現(xiàn)實結合，助力知識可視化呈現(xiàn)
利用視頻、3D動畫、虛擬仿真等資源，建立了虛實融合認知系統(tǒng)。例如，通過3D動畫技術，將間歇反應器、平推流反應器、全混流反應器、活塞流模型等抽象的設備結構、反應機理等進行三維解剖，動態(tài)展示反應器的內容結構、溫度場/濃度場分布、微觀反應過程等，突破傳統(tǒng)教學的局限，加深學生對知識的理解與掌握；通過虛擬仿真在分子尺度化學鍵斷裂與生成的三維動態(tài)模擬，讓學生更好理解微觀的反應過程，加深對催化反應原理的認識。虛擬現(xiàn)實結合，將復雜的工程案例、實驗操作等生動展示，增強了學生的學習興趣，提升了課堂參與度。
三維動態(tài)模擬
4.學生自學自評，實現(xiàn)學習路徑個性化
構建了單選題、多選題、簡答題、計算題等多種題型的化學反應工程AI題庫，通過關聯(lián)課程知識點，實現(xiàn)學生對課程的自我學習和鞏固。課后利用AI助手，實現(xiàn)智能答疑、虛擬助手等功能，及時解決學習的困惑，增強學習的互動性。通過展示學生的知識掌握情況和學習進度，提供多維度的學習數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)學習效果的可視化。學生可以根據(jù)自身學習進度和學習數(shù)據(jù)分析，精準定位薄弱環(huán)節(jié)；課程智能推薦個性化的學習路徑和資源，針對性地進行預習、復習和鞏固，實現(xiàn)“千人千面”的精準教學。
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
采用“以問題為導向”和“基于項目的教與學”的教學模式，緊貼化學反應工程課程各個知識點與化工實際生產，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案例。將化工設備結構設計、化工過程工藝等核心問題與相關的子問題、概念和知識點連接起來，形成結構化的網(wǎng)絡，構建基于工程案例的問題圖譜。在工程項目的實施過程中，學習借助Excel、Matlab、Aspen Plus等輔助計算工具，解決化學反應器的計算與選型、工藝條件的對比與優(yōu)化、化工過程的分析與設計等工程實踐問題，有效地將不同反應的動力學特點、各類反應器結構設計、反應過程穩(wěn)定性分析等課程的知識點，與過程優(yōu)化、工藝設計、反應器選型等專業(yè)能力相結合，構建了“學生中心-項目驅動-能力導向”課程教學模式。
基于項目的教與學
6. 構建思政圖譜，實現(xiàn)全程育人的課程格局
從“人文-科學-職業(yè)素養(yǎng)”三個維度出發(fā)，梳理化學反應工程的“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習，線下課堂進行案例分析、分組討論、答疑解惑等引導性教學活動，形成教師主導、學生深入?yún)⑴c，全面、立體的有溫度的思政學習方式。
思政圖譜建設
《化學反應工程》課程圖譜的建立，為學生提供了全新的學習體驗和個性化的學習路徑，大大提高了課堂教學效率和學生學習興趣。未來，廣州大學將繼續(xù)深入探索人工智能技術融入高校教育教學的方法路徑，打造更多有特色的高質量數(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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