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虚拟仿真实验教学项目申报

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北京欧倍尔2017年度示范性虚拟仿真实验教学项目成功申报案例

 
2018年6月5日,教育部公布的“”中(共105个),北京欧倍尔成功协助天津大学、深圳大学、济南大学、福建农林大学、东北林业大学、内蒙古医科大学、黑龙江中医药大学这7所高校的虚拟仿真实验教学项目,申报为国家级示范性虚拟仿真实验教学项目。

一、生物科学类

生物科学类共15个,欧倍尔合作2个,占比13%

1、福建农林大学--闽东特色鱼类深加工及质量安全控制

  1. 项目背景:
  2. 本项目基于福建农林大学教学需求,依托福建省食品工业产业联盟、福建省食品高校联盟合福建农林大学海洋研究院三位一体产业格局而设计开发。通过深海大黄鱼的品质检测以及鱼露的加工项目,打造一个学生可以实际方便动手操作的鱼类加工车间和鱼类产品质量检测虚拟仿真实验室。
  3. 项目介绍:
  4. 项目分为两个模块,分别是水产品安全品质分析模块和鱼肉深加工模块。其中水产品安全品质分析模块又包括病原微生物检测、农药检测及重金属检测三个部分;鱼肉深加工模块通过鱼露发酵项目,让学员掌握鱼肉深加工过程,实现从理论走向实践的过渡。
  5. 运用三维建模搭建虚拟“加工厂”和虚拟“检测实验室”,学生通过交互进行样本的选取、样本的处理以及仪器设备的使用。在交互的过程中,学生可以记录检测过程中的结果并分析;学员可以自由操作设备,可以设置设备参数;老师可以调取学生操作成绩,判断学员的实际操作能力。
  6. 实验目的:
  7. 随着十三五国建海洋经济战略的实时,鱼类资源深加工作为福建省重点战略发展方向之一,有关鱼类资源深加工方面人才培养备受关注。而鱼露的加工,鱼类产品的检测实验周期长,无法保证每个学员都有充裕连续的时间进行,导致学生对该门课程的理解不全面。虚拟仿真项目克服了传统教学实习操作周期长、操作零散的局限性,提高学生的兴趣,同时学校能达到复合型人才的培养。
     
 

2、东北林业大学--植物细胞规模化生产及产物分析虚拟仿真实验

  1. 项目背景:
  2. 植物细胞规模化生产及产物分析项目基于东北林业大学教学需求,依托教师科研和产业化成果转化而设计开发。系统包括规模化培养、代谢产物分离及检测等多个步骤,解决项目实际教学中周期长、耗材昂贵,学生实际操作机会少的难题。
  3. 实验介绍:
  4. 本实验项目将植物细胞规模化生产及产物分析全过程分解为植物细胞规模化培养、培养产物次生代谢产物提取、次生代谢产物质量检测、产物合成关键酶的组织部位检测等四个部分。
  5. 本项目将生产设备、分析检测设备以及真实的实验室通过三维建模搭建出来,成为虚拟“车间”。学生可以沉浸在工厂中漫游,可以点击操作设备阀门,对设备进行操作;同时项目运用后台,记录学生的操作,对学生的操作正确性进行评价;同时生产的相关内容、生产流程一起整合到软件中,让学生边学边练,真正解决产业化学习中“易看难动手”的缺点。
  6. 实验目的:
  7. 植物细胞规模化生产可以优质、快速、大量获得高价值植物次生代谢产物。但是细胞规模化生产过程中涉及规模化培养、代谢产物分离及检测等多个步骤,周期长、耗材昂贵,不适合作为学生实际操作内容,往往只能作为企业生产参观目标。
  8. 在本项目中,学生可以漫游在虚拟“车间”中,进行实验设计、独立动手操作获得实验结果,分析并撰写实验报告上传给教师计入考核成绩,老师根据考核成绩单,了解学生的真实水平;同时平台提供师生相互交流的功能,下发训练任务的功能,结合实际教学,提高学生理论知识的同时,提高就业竞争力。
  9.  
 

二、化工制药类

化工制药类共12个,欧倍尔合作3个,占比25%

1、天津大学--精馏综合拓展3D虚拟仿真实验

  1. 项目背景:
  2. 很多化学物质易燃、易爆或具有一定的毒性,很多化工过程需要在高温、高压的环境下操作,使得化工生产过程具有总所周知的高危、高毒、高风险的特点,使化工类专业学生的时间环节受到了很大的局限。而实践教学环节对于培养和提高化工类专业学生的工程实践能力、创新精神和创新能力又不可替代。此外,一些理论知识抽象难于讲解,而且在实际操作中难以呈现。为解决上述问题,本项目采用虚拟仿真的教学手段,拓展实践教学的广度和深度,以达到巩固学生基础理论知识,培养学生实际操作能力、分析解决问题能力、研究设计能力和创新能力的目的。
  3. 实验介绍:
  4. 本虚拟仿真实验项目以化工精馏单元操作为主线,将化工过程中典型的“三传”(动量传递、热量传递、质量传递)进行综合设计,将与“三传”相关的基本理论、基本操作、设备结构等知识贯穿于精馏操作全过程。本项目由浅入深、由易到难的设置了多种知识点,涵盖了精馏、流体流动、传热等领域,使学生在相关基本理论、基础操作、工程扩展以及研究设计等多个方面的能力能够得到有效锻炼与提高。
  5. (1)精馏单元操作的基本流程和基本工艺;
  6. (2)精馏塔设备的类型、内部结构的特点、功能等;
  7. (3)流体输送设备的类型、结构特点、功能等;
  8. (4)传热设备的类型、结构特点、功能等;
  9. (5)精馏过程开、停车和正常运行的操作步骤;
  10. (6)精馏过程中的异常现象、产生原因及正常的处理方法;
  11. (7)常压精馏过程中回流比、上升蒸汽量、进料温度等对精馏过程及产品产量、质量的影响;
  12. (8)精馏塔内压力的变化对过程及产品产量、质量的影响;
  13. (9)精馏塔类型、设备参数的变化对精馏过程的影响;
  14. (10)不同的物系在精馏过程中的变化和过程差异等;
  15. 软件内容:
  16. 本仿真软件以精馏单元操作为主线进行展开,包括三个层次七个教学模块:仿真操作型、工程扩展型和综合设计型。
  17. 预设实验体系为:乙醇-正丙醇、乙醇-水、苯-甲苯等化学物质,学生可选择精馏塔类型为板式塔和填料塔,流体输送设备为不同型号、不同类型的泵,换热器的类型及参数也可由学生自主选择,根据不同体系的性质,学生选择的结果,系统自动调节相应的预设参数。
  18. 仿真操作型:蒸馏(精馏)工艺及设备的认识;精馏单元的开车、正常运行、停车。
  19. 工程拓展型:异常情况及事故的紧急处理;常压单元操作参数变化对精馏过程的影响;不同压力(加压、减压)对精馏过程的影响。
  20. 综合设计型:包含的教学模块有:板式塔和填料塔设备参数对精馏过程的影响;实验物系的变化对精馏过程的影响。
  21.  
 

2、深圳大学--城市粪渣处理及资源化虚拟仿真教学系统

  1. 项目背景:
  2. 本项目基于深圳大学对城市粪便处理及资源化的教学需求,以实际的粉渣处理厂为原型而设计开发。解决实际粪便处理工艺过程中的高危险、高污染、高消耗等缺点,有利于“应用型人才”的培养,将丰富教学内容,拓展实践教学领域,降低成本与风险,开展绿色实验教学,有效提高学生的实践能力。同时可以解决由于学生人数多,实习岗位少等客观原因导致的学生实习参与度低、效果差等问题。
  3. 实验介绍:
  4. 本软件的主要操作流程包括城市粪便的运输、除渣、脱水、混料、粪便好氧发酵以及发酵成品的破碎筛选及打包等部分。学生可以沉浸在工厂中漫游,可以点击操作设备阀门,对设备进行操作;同时项目运用后台,记录学生的操作,对学生的操作正确性进行评价;同时生产的相关内容、生产流程一起整合到软件中,让学生边学边练,真正解决产业化学习中“易看难动手”的缺点。
  5. 实验目的:
  6. 利用城市粪渣处理及资源化虚拟仿真教学系统,为环境科学与工程、化学工程与工艺、资源循环科学与工程、能源工程及其相关专业同学提供一个高仿真度、高交互式和全程参与式的虚拟操作平台。该平台可以提供实时的信息反馈与操作指导,使学生完成实验操作后达到以下目的:
  7. (1)了解掌握城市粪渣处理及资源化工艺流程及操作规范;
  8. (2)掌握粪便渣水分离、好氧发酵等单元的功能、机制及操作方法;
  9. (3)学习并掌握工艺中主要设备和构筑物的构造及运行原理;
  10.  
 

3、济南大学--氨噻肟酸新工艺仿真-实训综合实验

  1. 项目背景:
  2. 化学工程与工艺专业人才培养方案中的前期实验课程,都是对某章节的某个内容进行验证性或评价性的实验,但化工过程不是单元操作的简单叠加,学生尚缺乏对化工产品开发、生产的整体认知和训练。学生实习受时间、空间、安全因素限制,而大型化工项目工段复杂、设备多,学校现实条件下无法满足完整的操作实训需求。 
  3. 实验介绍:
  4. 本项目由济南大学、北京网赚项目真的赚钱吗有限公司、山东金城医药化工有限公司共同开发定制。实验注重虚实结合,借助培养方案中实践教学环节设计的循序渐进和前后呼应,将工厂实习、沙盘展示互动和虚拟仿真训练及化学单元操作实训有机融合,实现实验资源全覆盖。
  5. 项目意义:
  6. 本实验项目的设计基于新工科理念,将行业需求、科研进展与教学内容相融合,本着“能实不虚,虚实结合”的原则,秉承“依两优,助信新,达先进”的思路,培养学生的实践能力、工程理念、安全素养和创新意识。
  7.  
 

三、药学类

药学类共10个,欧倍尔合作2个,占20%

1、内蒙古医科大学--高效液相色谱法测定蒙药制剂“森登-9”中盐酸小檗碱的含量虚拟仿真实验项目

  1. 项目背景:
  2. 高效液相色谱法测定蒙药制剂“森登-9”中盐酸小檗碱的含量,是“药品质量标准制定”实验教学中一个基本单元。森登-9汤收载于内蒙古蒙药制剂规范,盐酸小檗碱是黄柏中的主要有效成分,实验选取盐酸小檗碱进行了质量标准的研究。
  3. 本项目借助现代信息技术与实验教学项目深度融合,将高效液相色谱仪器使用方法、蒙药制剂含量测定和方法学考察三个模块内容,综合设计成为一个虚拟仿真实验,以补充实验教学,加强学生研究方法、探索方法及验证方法的能力。
  4. 实验介绍:
  5. 本实验项目分为3个模块,即高效液相色谱仪器使用方法、蒙药制剂含量测定和方法学考察。
  6. 本项目构建了高度仿真的虚拟实验和实验对象,在每个模块都设有仿真任务,学生完成本模块任务之后进入下一个模块。在虚拟场景中,学生可在实验室中自主漫游,并对高效液相色谱仪进行操作完成实验内容。实验中的注意事项,均设计为选择项用于考核,完成考核任务,系统智能评分,教师可以通过分析学生的考卷成绩,针对性地对学生进行指导。软件中加入方法学考察内容,包括专属性试验、线性关系考察、精密度试验、稳定性试验、重复性试验及加样回收率试验。
  7. 实验目的:
  8. 药物分析是药学相关专业的必修课程,其中涉及到许多大型分析仪器,目前学生的学习基本停留在仪器操作流程的层面,极少深入研究实验过程中涉及到的方法探究的内容。高校教学不仅要培养会“做实验”的人才,更重要的是培养探究型的技术人才。
  9. 在本项目中,利用HPLC测定蒙药森登-9,进行了模拟实际操作环节,模拟HPLC含量测定的全过程,并将实验的精密性、稳定性、重复性及线性关系等方法探索融入其中,让每一个学生都可以进行方法学验证,培养学生的方法学探究思维,为各大高校提供了一条新的教学思路。
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2、黑龙江中医药大学--双黄连提取及制剂大工业生产虚拟仿真实训项目

  1. 项目背景:
  2. 中药学实训教学的特点必须采用中试或大生产规模的实训设备来完成的培训,硬件资金投入巨大、三废排放多、能耗大,制备好的药物不能商品化。为弥补这些不足,采用了虚拟仿真实训结合实际操作来进行培训,通过虚拟画面可以操作设备并了解内部运行状态,可通过人机互动,使学生进一步掌握理论知识点。
  3. 项目介绍:
  4. 以黑龙江省地产大品种——双黄连制剂为依托,以哈药集团为共建共享单位,以2015版GMP为标准,对现代药厂和制剂生产环境进行模拟,包含原材料检验、提取浓缩、制剂、中控检验、成品检验等全流程工艺,以及生产辅助单元的模拟操作。设计了大量图文、flash、三维动画等知识点素材,让学生具备“全面掌握”、“基本具备”、“初步了解”三个层次的知识和技能。
  5. 项目意义:
  6. 该项目应用于本校中药学相关专业的实训教学中,提高了教学效果,节约大量的人力物力财力。每年可使中药学、中药制药、药物制剂、制药工程、药学、中药资源与开发、药物分析等专业2000名学生受益。依托于虚拟仿真教学平台面向社会开放,受益人可覆盖省内外高效、高职高专以及国内制药企业。
  7.  
 
 
我国的虚拟仿真实验教学建设虽然起步较晚,但国家对示范性虚拟仿真实验教学高度重视,示范性虚拟仿真实验教学项目越来越呈现出:数量增长迅速、队伍品质提高、示范作用明显等特点,这对于高校实验教学起到了积极的作用。
北京欧倍尔再次祝贺荣获2017年示范性虚拟仿真实验教学项目的高校!在国家教育政策的引领和高校教育信息化趋势的大背景下,北京欧倍尔将不断积极为院校提供虚拟仿真实验教学平台+仿真教学资源的整套解决方案,满足学校辅助教学、实验、实习实训等各种需求。北京欧倍尔愿利用多年积累的经验与资源,继续助各大高校一臂之力,协助开展示范性虚拟仿真实验教学项目(国家优质资源)的申报建设,并继续深耕产品、创新技术,借助虚拟仿真技术推动现代教育的发展!

 
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