王彬，秦川麗，劉一夫，孫少平

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工與材料學(xué)院，哈爾濱 150080

自2013年以來，教育部先后開展了國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心、示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目和虛擬仿真實驗教學(xué)一流課程的建設(shè)。近年來，各高校在相關(guān)的建設(shè)方面開展了積極探索與實踐，虛擬仿真實驗教學(xué)已成為提升高等教育發(fā)展水平和全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量不可或缺的手段。特別是在高危、高污染和高成本的化學(xué)化工類相關(guān)學(xué)科的實驗教學(xué)方面發(fā)揮越來越重要的作用[1-6]。雖然我校1998年就在化學(xué)工程與工藝專業(yè)開展化工模擬仿真課程，但因為軟、硬件建設(shè)薄弱等原因并未實現(xiàn)系統(tǒng)、開放的現(xiàn)代信息化建設(shè)，沒有將虛擬仿真實驗教學(xué)融入化學(xué)實驗教學(xué)體系。為了彌補實驗教學(xué)無法或者難以實現(xiàn)的教學(xué)過程問題，我校有針對性地開設(shè)了系統(tǒng)的化學(xué)化工類虛擬仿真實驗教學(xué)，建立了多功能、多層次、綜合性的化學(xué)化工類虛擬仿真實驗教學(xué)中心和體系、信息化平臺、實驗項目和課程[7,8]。

1 化學(xué)化工虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)

以省級實驗教學(xué)示范中心為依托，以化學(xué)工程與工藝專業(yè)、化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科的化工模擬仿真實驗室為基礎(chǔ)，利用校內(nèi)數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、信息與網(wǎng)絡(luò)中心和教育技術(shù)中心等資源，2014年，組建了黑龍江大學(xué)化學(xué)化工虛擬仿真實驗教學(xué)中心(以下簡稱中心)[7]。多年來，中心充分利用本校化學(xué)和材料化學(xué)學(xué)科ESI數(shù)據(jù)庫排名進入全球研究機構(gòu)前1%的學(xué)科和國家級一流專業(yè)的專業(yè)優(yōu)勢，功能無機材料化學(xué)教育部重點實驗室、中俄聯(lián)合國家級科技創(chuàng)新平臺和中俄聯(lián)合本科實驗室等科研資源，堅持能實不虛的大方向，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力化學(xué)化工人才為建設(shè)目標，按照“資源共享、學(xué)科融合、虛實結(jié)合”的建設(shè)理念，搭建了化工虛擬仿真實驗室、化學(xué)制藥虛擬仿真實驗室和大型儀器材料表征虛擬仿真實驗室，建立了多層次、多功能、綜合性的虛擬仿真實驗教學(xué)體系，服務(wù)于化學(xué)工程與工藝、環(huán)境科學(xué)、高分子材料與工程、材料化學(xué)、制藥工程、生物工程、生物技術(shù)等2個二級學(xué)院7個專業(yè)。中心逐步成為了省級化學(xué)實驗教學(xué)示范中心的重要建設(shè)組成部分，為2018年獲得的省級高等學(xué)校教學(xué)成果特等獎——“黑龍江大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中心建設(shè)的改革與實踐”做出了重要貢獻。

2 虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)

開放共享的信息化網(wǎng)絡(luò)平臺是虛擬仿真實驗教學(xué)運行和對外開放的基礎(chǔ)，中心建立了輔助虛擬實驗教學(xué)和管理于一體的開放性、共享的虛擬仿真信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(以下簡稱“平臺”，網(wǎng)址：http://119.163.195.34:8088/hljuweb/index.do)，實現(xiàn)了虛擬仿真實驗中心、項目、課程和教學(xué)一體化管理。實行虛擬仿真實驗中心實驗室信息網(wǎng)絡(luò)化管理，高效管理實驗教學(xué)資源，具有較強的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析功能；實現(xiàn)了虛擬仿真實驗項目和一流課程申報，對外開放輻射，可持續(xù)完善、升級、整合和提升綜合信息化管理；實現(xiàn)了實驗教學(xué)安排組織，教學(xué)情況和信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析，時時師生在線交流，學(xué)生學(xué)習(xí)情況監(jiān)督、分析和統(tǒng)計；實現(xiàn)了完善的學(xué)生成績評價體系，實時反映學(xué)生操作過程，便于學(xué)生及時發(fā)現(xiàn)問題，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，促進了虛擬仿真課程信息化建設(shè)，突破了時間和空間等多種因素的局限性。

根據(jù)“大工科”人才培養(yǎng)體系和國家級一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”的建設(shè)需要，平臺搭建了化工虛擬仿真實驗教學(xué)、制藥工程虛擬仿真實驗教學(xué)和大型儀器材料結(jié)構(gòu)表征虛擬仿真實驗教學(xué)三大模塊。化工虛擬仿真實驗教學(xué)模塊擁有合成氨三維虛擬仿真實驗項目和一套化工單元實習(xí)仿真軟件(其中包括15個基本單元操作)，服務(wù)于化學(xué)工程與工藝、環(huán)境科學(xué)、高分子材料與工程專業(yè)化工模擬仿真課程；制藥工程虛擬仿真實驗教學(xué)模塊擁有硬膠囊劑生產(chǎn)三維虛擬仿真軟件，服務(wù)于制藥工程、生物工程、生物技術(shù)等專業(yè)課程；大型儀器材料結(jié)構(gòu)表征虛擬仿真實驗教學(xué)模塊利用學(xué)院科研成果，開發(fā)了對二氧化鈦納米粒子的掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射、X射線光電子能譜四個大型儀器表征的虛擬仿真實驗教學(xué)項目，服務(wù)于國家級一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”材料化學(xué)專業(yè)的“材料合成、結(jié)構(gòu)及性能測試實驗”和“材料加工與設(shè)計實驗”課程。

3 虛擬仿真實驗項目建設(shè)

3.1 合成氨三維虛擬仿真實驗項目

為了解決化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗教學(xué)中工程能力不足，實習(xí)實訓(xùn)場地、環(huán)境、安全和動手操作難等限制實際問題，結(jié)合我省工業(yè)產(chǎn)業(yè)特點和國家化工類人才培養(yǎng)需求，以合成氨工廠工藝為模擬載體，2015年搭建了合成氨3D虛擬現(xiàn)實仿真實驗項目[8]。在服務(wù)于化學(xué)工程與工藝專業(yè)化工模擬仿真課程基礎(chǔ)上，成功推廣到環(huán)境科學(xué)、高分子科學(xué)與工程等工科專業(yè)，此項目獲得2017年黑龍江省示范性虛擬仿真實驗項目。

該項目采用三維虛擬技術(shù)動態(tài)過程高度模擬實際合成氨工廠環(huán)境、生產(chǎn)過程，將廠區(qū)、生產(chǎn)車間、設(shè)備三維構(gòu)象呈現(xiàn)，學(xué)生以不同工種角色可以身臨其境地漫游工廠、操作設(shè)備、儀表控制、調(diào)節(jié)元件閥門參數(shù)、檢查故障等實際操作(圖1)，還可以滿足多個角色共同合作生產(chǎn)，具有較強的沉浸感和交互性。滿足了學(xué)生對經(jīng)典工藝流程、設(shè)備原理、單元操作、控制系統(tǒng)、故障處理、環(huán)境安全生產(chǎn)等知識點的學(xué)習(xí)理解。其中，工藝技術(shù)主要包含能量轉(zhuǎn)換、合成氨的制備、氣體的分離與凈化以及現(xiàn)代化催化反應(yīng)工程技術(shù)等。

圖1 合成氨工藝3D操作界面

在虛擬仿真教學(xué)中，分別進行脫丙烷精餾、吸收及鍋爐等工藝崗位操作，重點掌握合成氨原料氣的制備、變壓吸附(PSA)工藝、氨的催化合成三個煤制合成氨的重要工段，每個工段重點操作開車、停車并登記操作分數(shù)，了解正常操作的工藝參數(shù)和典型的事故處理方法。掌握調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥的基本操作方法，進而熟悉比例積分微分控制(PID)在線整定及對復(fù)雜控制系統(tǒng)的投運和調(diào)整技術(shù)，比如串級控制和分程控制。在合成氨3D虛擬仿真界面，熟悉整個合成氨工藝的主要典型設(shè)備，包括泵、壓縮機、換熱器、精餾塔、合成塔等。理順從原料到產(chǎn)品經(jīng)過一系列單元操作的主要工藝路線，了解化工廠的安全操作規(guī)程，能夠角色扮演一名工藝人員或多個角色合作進行相應(yīng)操作。

在基礎(chǔ)和專業(yè)實驗教學(xué)中，借助于我們實驗室的化工單元操作設(shè)備，動手實際操作煤制合成氨虛擬仿真的核心相似單元操作，如精餾過程、吸收過程、回流過程、(真空)濃縮過程、傳熱過程和離心泵等，進而實現(xiàn)相應(yīng)的虛擬實驗的相近的實際操作練習(xí)，在化工廠實習(xí)不能動手的操作，在實驗室教學(xué)中得以實施。通過虛實的結(jié)合，實現(xiàn)了虛擬仿真過程的真實再現(xiàn)，實現(xiàn)了虛擬實驗教學(xué)和實驗室教學(xué)、學(xué)校和化工企業(yè)的無縫銜接。

3.2 硬膠囊劑生產(chǎn)三維虛擬仿真實驗項目

為了進一步解決制藥工程專業(yè)實驗教學(xué)中工程能力不足，實習(xí)實踐等活動所需場地、時間、經(jīng)費以及安全等多種因素的制約實際問題，以硬膠囊劑生產(chǎn)為載體，我們搭建了硬膠囊劑生產(chǎn)3D虛擬仿真實驗項目，服務(wù)于化學(xué)制藥專業(yè)化工模擬仿真課程，并成功推廣到本校生命科學(xué)學(xué)院生物工程、生物技術(shù)等專業(yè)，此項目獲評2018年黑龍江省虛擬仿真實驗項目。

在虛擬仿真教學(xué)中，分別進行硬膠囊劑生產(chǎn)過程的206個知識點學(xué)習(xí)，包含單元操作(圖2)：人員更衣消毒(包括換鞋、更衣、洗手、烘干、二次更衣、二次洗手、消毒等43個知識點)、領(lǐng)料稱量(27個)、粉粹過篩(物料的粉碎和篩分操作，30個)、制軟材、濕法制粒、干燥(物料制漿、混合、制粒以及干燥進行流程化操作，27個)、硬膠囊填充(空膠囊殼排序、拔囊、裝料再到組合成完整膠囊劑的全過程，27個)、內(nèi)包裝(選用鋁塑包裝的形式，對零散的膠囊進行包裝，任務(wù)中對規(guī)范的操作和設(shè)備的運作原理進行詳細講解，并對設(shè)備相關(guān)部件單獨說明，便于理解和學(xué)習(xí)，26個)、外包裝(模擬真實的生產(chǎn)車間，用戶可在生產(chǎn)現(xiàn)場漫游，了解設(shè)備設(shè)施布局，并可以任意角度旋轉(zhuǎn)查看設(shè)備部件的構(gòu)造等，26個)。整個生產(chǎn)過程設(shè)計至少10個崗位，學(xué)生交互性操作步驟61步，通過人機互動，將藥品實際生產(chǎn)場景虛擬現(xiàn)實化；通過虛擬仿真練習(xí)，提高學(xué)生的工程設(shè)計與應(yīng)用能力。

圖2 硬膠囊劑生產(chǎn)工藝3D操作界面

在專業(yè)實驗教學(xué)中，在硬膠囊劑生產(chǎn)3D虛擬仿真實驗平臺訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，開展拓展延伸的片劑制備實驗，在包含部分虛擬實驗的部分單元操作實驗室技能訓(xùn)練的同時，拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容。教師對比平臺實驗知識點，將原理、設(shè)備、操作等重點知識點進行分析類比講解，讓學(xué)生利用多種學(xué)習(xí)方式獲得綜合分析解決問題的能力。

3.3 二氧化鈦納米粒子的材料結(jié)構(gòu)表征虛擬仿真實驗項目

材料化學(xué)專業(yè)實驗是材料化學(xué)專業(yè)課程的重要組成部分，對材料化學(xué)專業(yè)國家級一流本科專業(yè)“雙萬計劃”建設(shè)和發(fā)展具有重要意義。利用大型儀器對材料理化性質(zhì)進行深入的分析在材料化學(xué)實驗學(xué)習(xí)中具有十分重要的意義，熟練掌握最新的材料儀器分析原理和技術(shù)在現(xiàn)代材料化學(xué)實驗教學(xué)中是必須的環(huán)節(jié)。但由于大型儀器都很貴重，且儀器操作步驟復(fù)雜，要求必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人員才可以進行上機操作，難以保證每位學(xué)生都有上機操作的機會。同時，先進材料表征大型儀器都進行了自動化封裝，傳統(tǒng)的實驗室教學(xué)很難幫助學(xué)生較完整和深入了解儀器的使用和拓展，制約了教學(xué)效果。大型材料結(jié)構(gòu)分析儀器的虛擬仿真教學(xué)可以很好地解決傳統(tǒng)材料化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題。

依托國家級一流本科專業(yè)“雙萬計劃”材料化學(xué)專業(yè)、材料化學(xué)學(xué)科(連續(xù)進入ESI世界排名前1%行列)，以及無機功能材料化學(xué)教育部重點實驗室科研優(yōu)勢，以我校代表性科研成果“二氧化鈦光催化材料”為載體，搭建了二氧化鈦光催化材料的結(jié)構(gòu)表征虛擬仿真實驗項目，包含透射電子顯微鏡、激光拉曼光譜儀、X射線衍射、X射線光電子能譜四個大型儀器表征的虛擬仿真實驗?zāi)K，服務(wù)于材料化學(xué)專業(yè)的材料合成、結(jié)構(gòu)及性能測試實驗和材料加工與設(shè)計實驗，并推廣應(yīng)用到學(xué)院儀器分析實驗基礎(chǔ)實驗課程，每年受益學(xué)生達400余人。此課程獲評2021年省級虛擬仿真實驗教學(xué)一流課程。

功能無機材料化學(xué)教育部重點實驗室分析測試平臺擁有先進的同型號實體透射電子顯微鏡、激光拉曼光譜儀、X射線衍射儀、X射線光電子能譜儀等大型儀器，結(jié)合這些優(yōu)勢，實現(xiàn)虛實結(jié)合、線上線下相互補充。所謂的“虛”，是指利用儀器匹配的大型儀器虛擬仿真培訓(xùn)平臺(圖3)，讓學(xué)生圍繞二氧化鈦光催化材料的物相分析、超微形貌表征、微區(qū)晶體結(jié)構(gòu)分析、表面結(jié)構(gòu)分析四個模塊展開，學(xué)習(xí)儀器的原理、內(nèi)部構(gòu)造、操作、分析處理等基本知識的同時，實現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)與相應(yīng)結(jié)構(gòu)分析方式相互關(guān)聯(lián)、層層展開、環(huán)環(huán)相扣，讓學(xué)生在過程中主動思考，培養(yǎng)邏輯思維能力與研究性學(xué)習(xí)能力。然后與“實”相結(jié)合，即學(xué)生以研討小組進入分析測試平臺大型儀器實驗室進行相對應(yīng)的實驗，教師對比虛擬平臺的知識點，將儀器的原理、結(jié)構(gòu)、操作重難點進行拓展和延伸，讓學(xué)生耦合、復(fù)合、協(xié)同優(yōu)化知識學(xué)習(xí)，從樣品制備、裝樣、測試、分析等方面進行動手技能實訓(xùn)，提升學(xué)習(xí)效果。

圖3 實驗室實體儀器圖(a)和虛擬仿真平臺構(gòu)造圖(b)

4 虛擬仿真實驗課程建設(shè)

4.1 建立儀器分析實驗四維課程體系

依托儀器分析理論課程，學(xué)生掌握儀器分析設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等理論基礎(chǔ)知識。通過儀器分析實驗掌握部分儀器分析設(shè)備的操作、使用和分析方法等技能。但很多高端大型儀器設(shè)備由于高價格、消耗因素，以及資源缺乏原因，不能提供學(xué)生大量實驗操作機會，儀器分析實驗存在課程學(xué)生培養(yǎng)與實際需求不匹配的問題，虛擬仿真實驗教學(xué)可以一定程度上彌補上述問題。搭建大型儀器材料結(jié)構(gòu)表征虛擬仿真實驗平臺模塊，包含了光譜分析、色譜分析、質(zhì)譜分析及電化學(xué)分析四類11種儀器分析實驗?zāi)K。利用3D虛擬仿真技術(shù)，突破傳統(tǒng)的實驗方法，實現(xiàn)大型儀器分析學(xué)習(xí)、實訓(xùn)、培訓(xùn)的綜合能力培養(yǎng)。解決了原子吸收光譜、氣質(zhì)聯(lián)用儀、透射電子顯微鏡、激光拉曼光譜儀、X射線衍射儀、X射線光電子能譜儀等儀器價格昂貴，以及紅外光譜、電子吸收光譜和電化學(xué)系統(tǒng)資源缺乏等儀器分析實驗教學(xué)問題，打破了時間、空間等傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的限制，實現(xiàn)了虛實結(jié)合、線上線下相互補充，鞏固、拓展和延伸了儀器分析理論和實驗課程的學(xué)習(xí)(如圖4所示)。利用學(xué)習(xí)通等交流平臺工具，建立課程慕課平臺，組建儀器分析設(shè)備安全手冊、課前預(yù)習(xí)題、課后討論題、相關(guān)科研和課程視頻推送、教學(xué)課件等課程教學(xué)資源，輔助課程教學(xué)。逐步建設(shè)成服務(wù)于“儀器分析實驗”基礎(chǔ)課程、拔尖人才試驗班“大型儀器設(shè)備”課程、材料化學(xué)“雙萬專業(yè)”一流本科專業(yè)“材料合成、結(jié)構(gòu)及性能測試實驗”和“材料加工與設(shè)計實驗”專業(yè)實驗課等多門課程的多功能虛擬仿真實驗課程，解決了儀器分析理論課+線下實驗課+虛擬仿真實驗+慕課四維課程體系建設(shè)中虛擬仿真實驗教學(xué)的瓶頸問題，具有重要的現(xiàn)實意義。

圖4 四維課程體系教學(xué)過程示意圖

4.2 構(gòu)建自主靈活、形式多樣的線上線下混合式教學(xué)模式

課前，利用虛擬仿真平臺和學(xué)習(xí)通建立SPOC慕課資源，對實驗相關(guān)知識點(例如學(xué)習(xí)指南手冊、相關(guān)科研資料、開放資源、預(yù)習(xí)題)進行線上自主學(xué)習(xí)，利用平臺、學(xué)習(xí)通、微信等交流平臺線上師生、生生交流答疑討論。虛擬仿真實驗項目作為儀器分析實驗的準入制度，在線下實驗開始前進行相關(guān)虛擬仿真實驗的線上操作，成績合格后，獲得進入實驗室進行線下實驗的資格。課中，利用虛擬仿真實驗項目的預(yù)習(xí)和操作練習(xí)完成線下實驗，進一步熟練掌握儀器設(shè)備的使用、操作和應(yīng)用，利用學(xué)生預(yù)習(xí)學(xué)情分析進行知識梳理、延伸、結(jié)合實驗拓展學(xué)習(xí)。課后，利用虛擬仿真平臺或?qū)W習(xí)通等交流平臺圍繞實驗進行小組討論、互評，并提交實驗報告和課后測試題；利用虛擬仿真實驗平臺，學(xué)生可反復(fù)練習(xí)虛擬實驗項目，鞏固和升華知識掌握程度。

4.3 實現(xiàn)效果可視、評價多元的考核評價

采取形成性和終結(jié)性多元評價方式，例如利用信息技術(shù)交流工具討論(如學(xué)習(xí)通、微信等)，學(xué)習(xí)通平臺優(yōu)質(zhì)資源推送等手段，結(jié)合虛擬仿真平臺測試題、學(xué)生在線操作跟蹤等，根據(jù)實時記錄學(xué)生學(xué)習(xí)及使用情況進行形成性評價。利用線上/線下實驗操作、數(shù)據(jù)分析實驗報告進行終結(jié)性評價。通過多元考核評價有效激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，使其深入理解、鞏固、升華儀器分析設(shè)備知識、使用和應(yīng)用，有效提升學(xué)生的研學(xué)精神，全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)作風、實驗技能，以及分析、發(fā)現(xiàn)和解決問題的綜合能力。

4.4 組建懂教學(xué)、會教學(xué)、愛教學(xué)和實驗管理經(jīng)驗豐富的多元化教學(xué)團隊

課程教學(xué)團隊均由理論教學(xué)教師、實驗教學(xué)教師、實驗技術(shù)人員和技術(shù)開發(fā)人員組成。其中多名教師多年獲得校級教學(xué)示范獎和教學(xué)標兵獎，具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗、教學(xué)熱情和實驗室管理經(jīng)驗。組建學(xué)歷、職稱、年齡、教齡梯隊合理、虛擬仿真實驗教學(xué)經(jīng)驗豐富、實驗教學(xué)管理嚴謹、綜合性素質(zhì)強、師德師風過硬的虛擬仿真實驗課程教學(xué)團隊。

5 亟待解決的問題

1)化學(xué)化工類專業(yè)人才培養(yǎng)離不開實驗教學(xué)，實驗教學(xué)是理論教學(xué)必要的延伸、拓展和補充，是實現(xiàn)理論知識升華的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。虛擬仿真教學(xué)的應(yīng)用雖解決了上述的諸多問題，但在學(xué)生實際操作能力的扎實培養(yǎng)方面仍很難實現(xiàn)，特別是難以實現(xiàn)真實場景中的手、眼、腦協(xié)同，因此必須堅持能實不虛，加強虛實結(jié)合環(huán)節(jié)。

2)虛擬仿真技術(shù)在實驗教學(xué)軟件開發(fā)中應(yīng)進一步加強人機博弈，溝通的互動性、生動性，提升操作者的沉浸體驗感，解決設(shè)備阻斷了信息的全方位交流、缺乏生動性等問題。

3)虛擬仿真實驗教學(xué)過程中因材施教、個性化培養(yǎng)有待解決，以及實驗效果的評價難捕捉、難定量，需要在虛擬仿真實驗教學(xué)方法、評價體系方面尋求突破。

4)考慮到特色課程建設(shè)、開發(fā)、軟硬件建設(shè)與運維更新，虛擬仿真實驗項目的綜合成本并不低，受制于成本的因素，項目的仿真度達成和質(zhì)量控制也將受到影響。應(yīng)加強虛擬仿真一流課程建設(shè)和開放共享來順應(yīng)實際需求。

6 可持續(xù)發(fā)展

1)加強開發(fā)與建設(shè)可以服務(wù)于多門課程的虛擬仿真實驗項目，做好虛擬仿真中心的頂層規(guī)劃、有序發(fā)展。

結(jié)合學(xué)院本科生人才培養(yǎng)的總體目標，做到頂層整體規(guī)劃，以持續(xù)有序發(fā)展的思路，依托化學(xué)、材料化學(xué)學(xué)科(連續(xù)進入ESI世界排名前1%行列)以及無機功能材料化學(xué)教育部重點實驗室等國家級平臺科研優(yōu)勢，開發(fā)與建設(shè)一批優(yōu)質(zhì)的服務(wù)于多門課程的多功能科研轉(zhuǎn)教學(xué)虛擬仿真實驗項目，發(fā)揮優(yōu)勢學(xué)科對本科專業(yè)人才培養(yǎng)的引領(lǐng)作用，發(fā)展學(xué)科與專業(yè)一體化建設(shè)，從而回饋支撐一流專業(yè)和拔尖人才試驗班建設(shè)以及本科人才培養(yǎng)，為提高學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量提供有力的保障。

2)制作慕課、教材等教學(xué)資源的可持續(xù)改進，加強虛擬仿真實驗課程建設(shè)，豐富激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。

結(jié)合我校虛擬仿真實驗教學(xué)的特色和需要自制慕課，建立文本類、圖像類、視頻類、動畫類等課程相關(guān)教學(xué)和科研資源，同時出版與課程配套的教材。進一步引入線上和線下混合式教學(xué)模式，加強線上試題庫、課件、案例、常見問題解答、優(yōu)質(zhì)慕課課程推送等信息化教學(xué)資源的建設(shè)，加強課前和課后學(xué)生自主的碎片化學(xué)習(xí)提升。課中向?qū)W生主導(dǎo)式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，加強提問式、引導(dǎo)式、任務(wù)式、探究式教學(xué)方法，進一步提升學(xué)生學(xué)習(xí)和研學(xué)成效。

3)加強持續(xù)改進的虛擬仿真實驗評價體系，完善考核評價機制，構(gòu)建服務(wù)終身學(xué)習(xí)的虛擬仿真實驗體系。

根據(jù)“大工科”人才培養(yǎng)體系、“雙萬專業(yè)”一流本科專業(yè)和拔尖人才培養(yǎng)的建設(shè)需要，將虛擬仿真實驗課程納入相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，根據(jù)學(xué)校課程評價、督導(dǎo)督學(xué)評價、學(xué)生評價和教師本科生教學(xué)綜合評價反饋，持續(xù)改進虛擬仿真課程的評價體系和開放共享的激勵機制，加強課程形成性評價的考核評價方法，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程效果考核的比例，增加單元考試，細化評價指標，對學(xué)生后續(xù)實驗活動建立全程化跟蹤評價及反饋。

4)加強推廣，完善穩(wěn)定、安全的開放運行模式，充分發(fā)揮示范輻射作用。

在完善優(yōu)化課程體系建設(shè)的基礎(chǔ)上，進一步將優(yōu)秀課程資源推廣于我校中俄學(xué)院、農(nóng)學(xué)院、生命、建工等相關(guān)兄弟院系，全面實施校內(nèi)共享。同時推廣應(yīng)用至化學(xué)化工類虛擬仿真課程和培訓(xùn)需求的兄弟院校，充分發(fā)揮示范輻射作用。

7 結(jié)語

緊扣學(xué)校學(xué)科專業(yè)一體化建設(shè)、本科專業(yè)人才培養(yǎng)目標需求，黑龍江大學(xué)化學(xué)化工與材料學(xué)院率先在本校開展虛擬仿真實驗教學(xué)和改革實踐，構(gòu)建了化學(xué)化工虛擬仿真實驗教學(xué)中心。建立了多功能、多層次、綜合性的虛擬仿真實驗教學(xué)體系，在設(shè)計開發(fā)優(yōu)質(zhì)示范性虛擬仿真實驗項目的基礎(chǔ)上，強化虛擬仿真實驗課程的建設(shè)，開展自主靈活、形式多樣的線上線下混合式教學(xué)模式探索，采用了豐富的實驗教學(xué)手段和信息化資源，激勵了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研學(xué)興趣以及強化了學(xué)生專業(yè)實踐能力和分析解決問題的能力。在滿足人才培養(yǎng)的同時，探索虛擬仿真實驗中心、項目和課程一體化建設(shè)模式，希望對化學(xué)化工類虛擬仿真實驗教育教學(xué)改革起到積極的促進作用。今后，中心將進一步發(fā)揮學(xué)科和科研平臺優(yōu)勢和特色，設(shè)計和開發(fā)優(yōu)質(zhì)化學(xué)化工類相關(guān)的虛擬仿真實驗教學(xué)項目，進一步加強課程的教學(xué)資源、模式和評價體系建設(shè)，提升示范輻射能力。