虚拟仿真实验在化学化工应用创新型人才培养中的作用_申永强.pdf
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1、虚拟仿真实验,作为化学实验教学的有机组成部分,革新了传统化学实验模式,促进了学科交叉融合,加强了创新型实验的发展,提高了化学实验教学的安全性,助推了绿色化学的发展。通过发展虚拟仿真实验项目,可激发学生学习兴趣,提升学生学习效率,锻炼学生团队合作能力、研究能力和实践能力,对新时代化学化工应用创新人才的培养具有积极的作用。关键词:虚拟仿真;化学实验;人才培养中图分类号:G642 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2023)02-0243-03 基金项目:教育部基金项目 E-HGZY20202023;湖南省教育厅基金项目湘教通2016400 号;湖南省普通高等学校课程思政建设研究项目(HN
2、KCSZ-2020-0339);2020 年湖南省一流本科虚拟仿真实验教学课程 中药有效成分工业化提取仿真实验教学项目。第一作者:申永强(1973-),男,博士,副教授,主要研究方向为实验室管理与材料合成。Study on Function of Virtual Simulation Experiment for Training AppliedInnovative Talents in Chemistry and Chemical EngineeringSHEN Yong-qiang,WANG Xiao-hua,LI You-ji,WU Xian-wen,JIANG Jian-bo(Nati
3、onal Demonstration Center for Experimental Chemistry Education(Jishou University),Hunan Jishou 416000,China)Abstract:As an organic part of Chemistry experiment teaching,virtual simulation experiment innovates traditionalchemical experiment mode,promotes interdisciplinary integration,strengthens the
4、development of innovative experiment,improves the safety of Chemistry experiment teaching,and boosts the development of green chemistry.Through thedevelopment of virtual simulation experiment project,students interest in learning were stimulated,students learningefficiency were improved,students tea
5、m cooperation ability,research ability and practical ability were exercised.Itplayed a positive role in the cultivation of innovative talents of chemical engineering application in the new era.Key words:virtual simulation;Chemistry experiment;talent training化学是一门实验性极强的科学,在“大众创新、万众创业”的新时代,创新意识与实验实践设计
6、及操作能力对于理论知识的学习和创新能力的培养都具有非常重要的作用。传统的化学教学过程中,由于化学实验具有易污染、高危险等特殊性,尤其是化学专业实验涉及大量的大型精密仪器,实验学生人数太多,难以保证每个学生进行实际操作,从而达不到教学锻炼与人才培养的目的。虚拟仿真实验教学作为现代信息技术与传统化学相融合的产物,作为化学实验的有益组成部分,可加强学生对实验原理、实验仪器的了解和认识,巩固学生所学理论知识,全面提高学生实际动手能力和科学创新能力,从而进一步推动与促进高校化学化工专业实验教学的改革与创新。教育部 教育信息化 2.0 行动计划1指出“积极推进互联网+教育,坚持信息技术与教育教学深度融合。
7、”伴随信息技术的高速发展,在化学实验教学过程中,虚拟仿真实验体现出其特有的优势,其应用范围可涵盖各实验类型,对化学教学效果与学生能力培养提升作用明显2。培养高质量的人才作为高等教育的核心和着力点,是高等教育的首要任务3。而对于地方本科院校,由于自身基础差,办学经费短缺,实践平台硬件条件不足,利用虚拟仿真技术,可有效解决化学化工应用创新型人才培养的难题。但目前虚拟仿真实验在化学教学中仍存在认识不足,在化学化工应用创新型人才培养中的作用难以体现,相关配套服务和化学软件的开发没有形成完善的体系。因而,我们学院依托化学国家级实验教学师范中心,整合实验教学资源,融合基础实验、专业实验、综合实验与创新实验
8、项目,开发改进本学科特色的虚拟仿真实验项目,完善现有虚拟仿真教学体系,充分发挥虚拟仿真实验在化学教学与应用创新型人才培养中的作用,具有现实的意义。1 虚拟仿真实验在实验教学中的特点1.1 突破传统,革新实验模式近年来,我们学院加强对化学实验教学体系进行改革,提出构建了“层次化、模块化、网路化和开放式”实验教学体系4,利用信息化技术开发的虚拟仿真实验,将改变传统化学244 广 州 化 工2023 年 1 月实验教学的模式。传统化学实验,在实验过程中,由于一些化学现象转瞬即逝,不易于观察,而虚拟仿真技术应用于化学实验教学,实验过程中的实验现象可立体化具现,可强化知识概念,加强理论教学与实验教学的联
9、系,突破传统实验教学的缺陷,弥补实验教学条件不足5。针对化学化工专业的虚拟仿真实验,实验教学过程可实现与理论教学过程有效结合,可在理论教学过程中穿插实验教学,提升了实验教学的灵活性,革新了实验课程教学的模式。1.2 融合创新,促进学科交叉融合基于新时代的新型化学实验体系,必须打破传统大学化学学科实验设置体系,融合创新,注重顶层设计,着力打造多学科交叉融合,重新构建新的化学学科实验教学体系。利用虚拟仿真技术在实验现象重现与大型精密仪器展示方面的优势,与化学基础实验、理化测试及产品制备等实验课程模块深度融合,改变传统分课程设置实验项目的方式,可充分将无机化学实验、有机化学实验、仪器分析等等实验课程
10、有机结合,让同学们系统地掌握完备的学科知识体系和实验操作技能。例如,我院省级虚拟仿真实验平台上提供的“金银花工业化提取单元仿真实验”项目,要求学生系统学习天然产物化学、化学反应工程、化工设计基础、传质与分离工程、化工热力学、化工原理、化工过程分析与合成、工程制图与 AutoCAD 等专业课程的基础知识以及相关课程实验。1.3 项目转化,加强创新型实验发展利用虚拟仿真技术和高精度的三维立体建模,可将部分省部级自科基金项目及校企联合项目和研究成果转化为虚拟仿真实验,加强和促进创新型实验的发展,开发新型的虚拟仿真实验项目。例如,将虚拟仿真技术与科研项目结合,可实景化重现该项目的工艺流程、实验仪器参数
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