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青岛科技大学化工过程与装备虚拟仿真实验教学中心 李庆领团队的教改探索

青岛科技大学化工过程与装备虚拟仿真实验教学中心 李庆领团队的教改探索

一、中心概况

青岛科技大学化工过程与装备虚拟仿真实验教学中心是依托学校化工学科优势建立起来的现代化实验教学平台。中心以化工过程与装备为核心,融合虚拟现实、数字孪生、计算机仿真等新一代信息技术,构建了覆盖化工单元操作、化工工艺、化工设备等多个层次的虚拟仿真实验教学体系。李庆领教授作为中心的重要参与者与推动者,在平台建设、教学改革和人才培养方面发挥了积极作用。

二、建设背景与定位

化工行业具有高温高压、易燃易爆、有毒有害等典型特征,传统实体实验存在安全风险高、设备成本大、极端工况难以复现等突出问题。虚拟仿真实验教学中心正是针对这些痛点而建。中心定位为"能实不虚、以虚补实、虚实结合",重点解决真实实验做不了、做不好、做不起的问题。李庆领教授结合化工过程与装备领域的教学需求,参与推动了仿真项目与理论课程、实体实验的有机衔接,使虚拟仿真真正嵌入人才培养方案,而非停留在演示层面。

三、主要实验教学体系

中心围绕化工过程与装备构建了较为完整的虚拟仿真实验项目群,主要包括:

  1. 化工单元操作仿真:涵盖流体输送、传热、精馏、吸收、萃取等典型单元,学生可在三维场景中操作设备、调节工艺参数并观察动态响应。
  2. 化工工艺仿真:以典型化工产品生产流程为对象,模拟开停车、正常操作、异常工况处理等全流程训练。
  3. 化工设备虚拟拆装与结构认知:通过三维模型实现反应器、换热器、塔设备等的结构分解与装配,帮助学生建立设备空间结构概念。
  4. 安全与事故应急演练:模拟泄漏、超温超压、火灾爆炸等事故场景,训练学生的风险辨识与应急处置能力。

上述项目按照"基础认知—单元操作—工艺综合—安全应急"的递进逻辑组织,形成了层次分明的实验教学内容。

四、教学理念与改革特色

李庆领教授及其团队在中心建设中体现出几方面鲜明的教改思路:

其一,以学生为中心,强调自主探究。 虚拟仿真项目设计注重交互性和开放性,学生可自主设定操作方案并在仿真环境中验证结果,教师由知识传授者转变为学习引导者。

其二,虚实结合,服务工程能力培养。 中心强调虚拟仿真不是替代实体实验,而是与实体实验形成互补。学生先在虚拟环境中熟悉流程和操作规范,再进入实体装置进行真实训练,有效提升了实体实验的安全性和教学效率。

其三,科教融汇,贴近产业实际。 中心仿真项目多来源于真实工程案例和科研项目,并将行业新工艺、新装备、新规范引入教学内容,使教学与产业发展保持同步。

其四,注重评价机制改革。 借助仿真平台的操作记录与过程数据,中心探索对学生操作规范性、决策合理性、应急处置能力的过程性评价,弥补了传统实验评价偏重结果的不足。

五、建设成效与展望

经过持续建设,中心在实验教学资源开发、教学模式改革和人才培养质量提升方面取得了积极成效。虚拟仿真实验项目有效拓展了实验教学的深度与广度,学生工程实践能力和安全意识得到明显增强,相关教学成果也在校内及兄弟院校间产生了示范效应。

面向随着人工智能、数字孪生等技术的发展,化工虚拟仿真实验教学面临新的机遇。李庆领教授团队将继续围绕化工过程与装备的核心能力培养需求,推动仿真资源智能化升级、虚实融合教学深化和共享开放机制完善,为培养高素质化工工程人才提供更有力的支撑。


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更新时间:2026-10-29 18:04:45