化學化工虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐

李傳 崔敏 唐艷凌 張淑霞 杜峰 羅輝 鄧文安

【基金項目】教育部產學合作協同育人項目（202101033004）;中國石油大學（華東）教學研究與改革項目（SJ-202009）

【摘要】化學化工類等實踐性強的學科在進行教學時，某些實驗過程難以直觀的呈現給學生。為提高專業課程增強學生創新實踐能力的成效，中國石油大學利用數字化技術，研究了虛擬仿真實驗教學的具體實踐，構建了提供虛擬仿真的輔助性教學手段的平臺，開創了具體的的虛擬仿真實驗教學課程及項目，為高校培養本科優秀創新型實踐人才提供了重要方向。

【關鍵詞】化學化工;虛擬仿真;實驗教學中心建設

引言：隨著現代信息技術在教育教學中的應用，2012年起，教育部就陸續開展了國家級虛擬仿真實驗教學中心、示范性教學項目與相關教學課程的建設。與此同時，全國各地的高校都在相關專業的虛擬仿真實踐方面進行了探索。目前，虛擬仿真實驗教學已經深度融入了高校的專業課堂，在化學化工類的專業中發揮著尤為重要的作用。融合初期，因為各種條件的限制，化學化工虛擬仿真實驗教學中心的建設存在一定的問題。為此，文中針對目前化學化工專業出現的虛擬仿真實驗教學中心建設現存問題，提出了相應的改進措施并明確了我校建立專業類虛擬仿真實驗教學體系的重要意義。

一、化學化工類專業進行虛擬仿真實驗教學中心建設的現存問題

1.功能性不強，開放性不足

大多數化學化工專業的虛擬仿真實驗教學中心功能很少，更注重對實驗前期的記錄，只是在組織上解決了教學過程中的一些問題，但在課程建設、交流學習、實踐課堂、教學評價等方面都存在著一定的不足，教學過程不連貫也影響了教學中心的建設。

2、教育資源的共享不足

目前，從高校的課程建設情況中不難發現，教育資源的獲取渠道較少，新教師很難接觸到優秀的教育資源，學生的學習資源也存在優劣之分，這就造成了目前高校教育資源的封閉，形成了信息孤島?；瘜W化工專業的有些教師將實踐課程作為專業類的科研項目推進，但教學成果與市場和科研一線的結合不足，也造成了資源的浪費。所以，化學化工專業建設虛擬仿真實驗教學中心，能夠有效整合教育資源，通過互聯網的眾多平臺，開發、開放優秀教育資源，實現資源的共享。

3、缺乏有效的針對性研究

化學化工專業由于學科的特性，更強調專業實驗、物質反應、操作過程、工藝過程系統模擬優化等，注重培養學生的實踐能力。但是現下所建設的化學化工虛擬仿真實驗教學中心，其相關的理論課程可以通過互聯網進行，專業性較強的實驗以及實踐教學環節在教學中心的建設與實踐中較為匱乏。

4.虛擬仿真技術的應用不足

數字技術的應用能夠跨越空間的限制，加快技術的更新迭代速度。數字技術與信息技術相結合建設化學化工虛擬仿真實驗教學中心，能夠加強人員之間的互動，有效傳遞專業信息，有利于增強課程的實踐價值，增強學生與教師的實踐水平。但目前的許多化學化工虛擬仿真實驗教學中心，教育資源更新速度慢，與學生缺乏互動，不能夠滿足學生發展的實踐需求。

二、虛擬仿真實驗教學體系建設的重要意義

從科技發展的觀點來開看，化學是推動科技發展的核心專業。伴隨著數字技術與互聯網的發展進程，化學化工專業的相關知識更好地融入了信息學科，推動了化學化工實驗研究的高速發展。例如，曾在2013年獲得諾貝爾化學獎的三位科學家，其獲獎的說明就是他們從事了多尺度、全方位的復雜化學系統模型研究。這個具體的事例就足以證明計算機信息技術應用于化學化工領域，能夠提升化學化工專業發展的水平。信息技術與數字技術在虛擬仿真實驗教學中心的建設過程中，能夠通過實踐引導學生深刻認知化學化工實驗過程的本質規律，為化學化工領域培養創新型、復合型的高素質人才。

舉例說明，我?；瘜W化工的傳統優勢學科如材料學科，學生需要具備豐富的化學理論基礎知識且經歷過較多的實驗項目，具備較強的專業技能。環境學、醫學，化學化工學、材料學等學科都注重對學生處理復雜問題能力的培養，特別是在對化學實驗過程中的機理研究、化工設備的工藝流程、儀器操作的具體步驟等方面的培養。在對資源進行加工的過程中，分析的樣本化學成分、金屬冶煉工藝、化工設計、環境污染治理、材料學科的研究等，都需要學校加強對學生實驗技能的培訓，培養學生的創新思維。

三、加強我?；瘜W化工虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐的相關舉措

1、強強聯合，加強校企合作

現代社會，為培養符合市場需求的高素質人才，高校通常會與企業建立長期合作關系，進行校企合作。我校建設化學化工虛擬仿真實驗教學中心時，同樣和一些公司進行了合作，從多角度展開校企合作。在仿真軟件的采購與維護方面，教學中心通過校企合作，安排了教職工、企業的技術人員與計算機仿真設計的工作人員聯合進行了軟件的開發與設計，適配了化學化工專業的實驗項目，保證了化學化工專業虛擬仿真實驗的展開。我校加強校企合作，通過虛擬仿真實驗，增強實驗項目的開發與應用，并設置有企業贊助的專業教學金，將企業中的某些研發項目引入課堂，同時也將教學中心的實驗成果應用于市場，充分利用了社會資源，實現了雙贏。

2.深入挖掘高校的教學資源，提升學校的教學水平

市場上從事化學化工行業的人員，其理論知識、操作能力和職業素養需要定期進行學習與考核。通過開發高?；瘜W化工專業的優質教學資源、定期組織優秀教師對企業員工進行培訓，能夠提高化學化工行業工作人員的行業素養，提升企業的專業化程度。化學化工虛擬仿真實驗教學中心的建設，也為企業工作人員素養的提升提供了渠道。加強校企合作，依托高校的優質教學資源能夠實現資源共享，加強對企業從業人員的培養，擴展化學化工專業的實踐應用范圍。

結束語

化學化工等專業的虛擬仿真實驗教學中心的建設能夠為學生提供更加具象、豐富的教學活動，提高學生的創新能力與實踐能力，培養符合市場需求的專業技能型人才。同時，該教學中心的建設也提供了符合時代特征的技術手段，推動了我校實踐性強的學科的教學改革。同時，教師與學校應繼續貫徹落實教育精神，積極建設更高水平的化學化工虛擬仿真實驗教學中心。

參考文獻

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