2019年廣東省教育教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目
成果名稱：“虛,、實(shí)”有機(jī)融合的化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新與實(shí)踐
梁紅,，博士、教授,、碩士生導(dǎo)師,，2019年廣東省教育教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目
《“虛、實(shí)”有機(jī)融合的化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新與實(shí)踐》成果主持人,。2014年獲廣東省教學(xué)名師，2013-2017,、2018-2022年教育部化工類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員,，2019-2023中國化工教育協(xié)會(huì)理事，2019-2023廣東省化工與制藥專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)副主任委員,《電鍍與涂飾》中文科技核心期刊主編,。從教33年,，長期擔(dān)任本科生《化學(xué)工藝學(xué)》、《化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)》等課程的教學(xué),，主持國家“香料紫羅蘭酮合成生產(chǎn)工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”虛擬仿真 “金課”,、主持省級質(zhì)量工程及教學(xué)改革項(xiàng)目10項(xiàng)，作為第一完成人獲廣東省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)2 項(xiàng),，發(fā)表教學(xué)論文10余篇,，主編教材1部，參編1部,。主要從事化工與環(huán)境相關(guān)的多相催化基礎(chǔ)與應(yīng)用研究,，主持和參與國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目5項(xiàng)、省市科技計(jì)劃項(xiàng)目5項(xiàng),、企業(yè)委托項(xiàng)目2項(xiàng),。在Catalysis Today,、APL Materials等刊物上發(fā)表研究論文50余篇。
成果介紹：
項(xiàng)目組從2009年承擔(dān)“化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和方法的探索與實(shí)踐”廣東省教學(xué)改革項(xiàng)目開始,，不斷對實(shí)踐教學(xué)在人才培養(yǎng)過程中的模式和方法持續(xù)研究,，特別是針對本科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)在人才培養(yǎng)過程中的作用和有效性落實(shí)不足、虛擬仿真教學(xué)資源缺乏特色的現(xiàn)狀,，探索工程人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新,，開展“虛、實(shí)”有機(jī)融合的解決路徑,，提出有效解決方法,，取得了明顯的成效。項(xiàng)目以“教育部高等學(xué)?；瘜W(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”為依托,，對標(biāo)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，在專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中,，采用“虛,、實(shí)”有機(jī)融合的教學(xué)新模式，開發(fā)以項(xiàng)目為主線貫穿專業(yè)教學(xué)全過程仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,，構(gòu)建開放共享“二實(shí)一虛”專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺,，旨在提高本科生工程能力和創(chuàng)新思維。
一,、項(xiàng)目研究的背景與指導(dǎo)思想
2016年4月7日首份《中國高等教育質(zhì)量報(bào)告》指出,，2015年我國在校生規(guī)模達(dá)3700萬人，毛入學(xué)率40%,，高于全球平均水平,，位居世界第一；工學(xué)占比：大約中國33%,，美國6%,，我國是工程教育大國；瑞士洛桑世界經(jīng)濟(jì)論壇公布 “2012-2013全球競爭力報(bào)告”中“科學(xué)家和工程師的可用度”指標(biāo)中,，中國在2008年度參與55國家中位于48位,，2013年排名第46位；可見我國可以稱為工程教育大國,，但不是工程教育強(qiáng)國,，因此提高本科工程教育的質(zhì)量迫在眉睫。實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力,、工程能力,，創(chuàng)新思維的有效途徑，針對目前地方高?；ゎ悓I(yè)實(shí)踐教學(xué)在人才培養(yǎng)中面臨的共性問題：專業(yè)實(shí)踐教學(xué)在人才培養(yǎng)過程中的作用和有效性落實(shí)不足,、虛擬仿真教學(xué)資源缺乏特色這兩方面的問題,，探索實(shí)踐教學(xué)開展新模式，通過采用“虛,、實(shí)”有機(jī)融合的解決路徑,，及開發(fā)特色虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，豐富虛擬仿真資源,，并應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)中,，取得了明顯的成效。
二,、成果簡介
1.整合優(yōu)選虛擬資源,，開發(fā)虛擬仿真國家級“金課”
根據(jù)專業(yè)急需實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合廣東省實(shí)踐教學(xué)基地-廣州百花香料股份有限公司具有知識產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)工藝,，自主開發(fā)《香料紫羅蘭酮生產(chǎn)工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)》,，并獲選2018國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)“金課”。該生產(chǎn)工藝包含精細(xì)化工生產(chǎn)過程中反應(yīng),、分離,、傳質(zhì)、傳熱等典型過程和設(shè)備,，通過本虛擬仿真實(shí)驗(yàn),，學(xué)生可以對該生產(chǎn)中縮合、精餾,、環(huán)化,、二次精餾等過程直接操作；可三維動(dòng)態(tài)觀察分子鍵斷裂,、形成過程,，加深對反應(yīng)原理的認(rèn)識；學(xué)生可自行設(shè)定不同物料加入量,、溫度、壓力,、反應(yīng)時(shí)間,、真空度等參數(shù)開展生產(chǎn)工藝運(yùn)行，掌握不同參數(shù)對產(chǎn)品收率的影響規(guī)律,，確定最佳工藝條件,；完成開車-運(yùn)行-停車過程后，軟件可對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行評價(jià),，自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,，虛擬實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)過程高度契合，內(nèi)容設(shè)計(jì)具有良好的互動(dòng)性和啟發(fā)性,，該項(xiàng)目構(gòu)建理論與實(shí)踐高度融合的“現(xiàn)代企業(yè)情景式”教學(xué)環(huán)境,，以實(shí)際工藝與三維虛擬仿真工藝虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,，拓展教學(xué)深度和廣度，在項(xiàng)目內(nèi)容設(shè)計(jì)上具有良好的互動(dòng)性和啟發(fā)性,，解決傳統(tǒng)教學(xué)與工程能力培養(yǎng)的矛盾,。通過自行開發(fā)、購置和共享基礎(chǔ)化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)32項(xiàng),、專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)26項(xiàng),、實(shí)習(xí)虛擬仿真5項(xiàng)、化工設(shè)計(jì)軟件8個(gè),、分子模擬實(shí)驗(yàn)軟件5個(gè),，形成了較為完整的虛擬仿真資源庫，通過建立與專業(yè)實(shí)踐教學(xué)相配套系列虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目76個(gè),，有效地?cái)U(kuò)展了教學(xué)資源,。
2.“虛、實(shí)”有機(jī)融合,，補(bǔ)充,、強(qiáng)化、拓展實(shí)踐教學(xué)
根據(jù)人才培養(yǎng)計(jì)劃將實(shí)踐教學(xué)劃分為“實(shí)驗(yàn)-實(shí)習(xí)-設(shè)計(jì)-創(chuàng)新實(shí)踐”四個(gè)環(huán)節(jié),，教學(xué)中貫徹“能實(shí)不虛,、以虛補(bǔ)實(shí)、虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)理念,，針對不同教學(xué)內(nèi)容,，將“虛、實(shí)”有機(jī)融合到專業(yè)實(shí)踐教學(xué)全過程,。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),，采用以“實(shí)”為主、以“虛”為輔,，學(xué)生在實(shí)際進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室操作前,，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)與課后的復(fù)習(xí)，加深對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的認(rèn)識,，通過虛擬仿真在分子尺度化學(xué)鍵斷裂與生成的三維動(dòng)態(tài)模擬,，讓學(xué)生更好理解微觀的反應(yīng)過程，加深對反應(yīng)原理的認(rèn)識,；在專業(yè)實(shí)驗(yàn)中,，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以對化學(xué)工程領(lǐng)域涉及的“三傳一反”中單元操作及反應(yīng)過程進(jìn)行多尺度三維模擬仿真，進(jìn)一步鞏固,、加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的理解,，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)課程的理論基礎(chǔ)及工程思維，達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果通過虛擬來互補(bǔ),。在實(shí)習(xí)環(huán)節(jié),，虛擬仿真可身臨其境地進(jìn)行安全生產(chǎn)的培訓(xùn),，事故發(fā)生后的應(yīng)急處理及人員急救的演練；學(xué)生可以通過自行設(shè)定和優(yōu)化原料配比,、溫度,、壓力等參數(shù)，對化工生產(chǎn)工藝進(jìn)行仿真操作,；開展研討式教學(xué)并對學(xué)生實(shí)習(xí)過程效果給予客觀評價(jià),；強(qiáng)化學(xué)生的基本工程訓(xùn)練以及對化工企業(yè)生產(chǎn)、管理架構(gòu)的全局認(rèn)識,，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力,，解決學(xué)生對工業(yè)化設(shè)備操作能力不足的問題，達(dá)到實(shí)習(xí)效果通過虛擬來強(qiáng)化,；在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),，借助Aspen plus、Aspen HYSYS,、CADworx,、Kgtower、Pvelite,、SoildWorks軟件和數(shù)據(jù)資源,，輔助確定化工生產(chǎn)中工藝技術(shù)路線和流程，進(jìn)行物料衡算,、熱量衡算,、設(shè)備計(jì)算、設(shè)備選型,、車間布置與工廠選址等工作,；將學(xué)生的設(shè)計(jì)以3D的效果呈現(xiàn)出來；通過虛擬輔助設(shè)計(jì),，可測試和對比多條設(shè)計(jì)路線的效果,，形成目標(biāo)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的全流程可視三維動(dòng)畫；提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力,，強(qiáng)化學(xué)生工程素質(zhì),，達(dá)到設(shè)計(jì)能力通過虛擬來拓展。創(chuàng)新實(shí)踐中通過將分子模擬仿真,、化工工藝仿真、化工設(shè)計(jì)仿真運(yùn)用于本科生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目,、產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目、專業(yè)競賽（化工實(shí)驗(yàn),、化工安全,、化工設(shè)計(jì)大賽等）,、科技競賽（挑戰(zhàn)杯等）中，結(jié)合多種仿真手段實(shí)現(xiàn)對創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目的提升,，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力,，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。在鞏固,、加強(qiáng)實(shí)際教學(xué)的同時(shí),，通過虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間和空間的有效延伸,，對實(shí)際教學(xué)起到補(bǔ)充,、強(qiáng)化、拓展作用,，有效落實(shí)實(shí)踐教學(xué)在人才培養(yǎng)過程中的作用,。
3.搭建開放共享的“二實(shí)一虛”實(shí)踐教學(xué)平臺
以廣州大學(xué)國家高校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,、省節(jié)能環(huán)保精細(xì)化學(xué)品工程中心,、省塑料助劑工程中心等國家、省,、市,、校、院10個(gè)教學(xué)科研平臺為基礎(chǔ),，搭建校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)平臺,；以廣州市百花香料股份有限公司省級實(shí)踐教學(xué)基地，及市,、校,、院級共28家企業(yè)組成的基地群搭建校外實(shí)踐教學(xué)平臺；以省大學(xué)城實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享平臺,、省電子電工虛擬仿真中心,、學(xué)院虛擬仿真中心、東方仿真企業(yè)虛擬仿真平臺等搭建虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺,，構(gòu)成“二實(shí)一虛”實(shí)踐教學(xué)支撐平臺,。在開放共享的理念下，建立以學(xué)生為中心,，全開放的實(shí)驗(yàn)室管理體制,，實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室開放不限時(shí)間（工作日、節(jié)假日）,、不限對象（涉及校內(nèi)外）,、不限形式（包括場地、設(shè)備、人員）,、不限內(nèi)容（涵蓋專業(yè)實(shí)驗(yàn),、學(xué)生承擔(dān)的研究課題、各種競賽等）的實(shí)驗(yàn)室全開放條件保障機(jī)制,。通過教學(xué)與科研相結(jié)合,、課內(nèi)與課外相結(jié)合，為學(xué)生實(shí)驗(yàn),、實(shí)習(xí),、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)踐等形式多樣,、內(nèi)容豐富,、虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)提供保障，為提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力,，激發(fā)創(chuàng)新潛能起到良好的支撐作用,。
“虛、實(shí)””有機(jī)融合的實(shí)踐教學(xué)人才培養(yǎng)模式實(shí)施圖
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