生物燃料乙醇發酵生產及其關鍵技術控制虛擬仿真實驗是華南理工大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：生物燃料乙醇發酵生產及其關鍵技術控制虛擬仿真實驗
- 建設院校： 華南理工大學
- 課程負責人： 朱明軍
- 授課教師：王菊芳、王繼蓮、李志剛、周世水
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
生物燃料是指通過微生物的發酵將各種生物質轉化為燃料酒精。它可以單獨或與汽油混配製成乙醇汽油作為汽車燃料，在巴西和美國已廣泛使用，在我國逐步開始大規模生產。發展生物燃料乙醇，減少對化石燃料的依賴，是實現我國碳達峰和碳中和目標的重要路徑，其相關理論知識及關鍵技術是我國生物工程相關專業人才培養環節中不可缺少的教學課程。本實驗項目適應我國新工科教育發展的需求，以培養具有專業勝任能力和社會適應能力的創新套用型新工科人才為目標，堅持“學生中心、問題導向、學科融合、創新實踐”的實驗教學理念，按照“能實不虛、虛實結合、以虛補實”的原則，面向生物工程、生物技術及生物製藥等專業本科學生，以生物燃料乙醇虛擬仿寞實驗教學項目為例，採用3D建模、AI動畫、人機互動等技術自主研發生物燃料乙醇的虛擬仿寞實驗，以解決現實中生物工程人才培養的瓶頸問題。
教學目標
1、以虛補實寬基礎:學生通過線下理論課程學習及線上課程預習，完成對生物燃料乙醇基礎理論和生產工藝流程專業知識的梳理歸納。彌補線下教學代入感不足、缺乏探究實驗等缺陷，充分利用虛擬仿享實驗技術優勢，學生可以沉浸式“遊覽”工廠、在第一人稱視角下操作核心設備，通過引導式教學，探索完成整套工藝生產實驗，並對關鍵技術及知識點進行歸納總結。該項目通過以虛補實，使得學生能夠更好掌握生物工程專業理論基礎知識，同時促使學生運用線下生物工程理論知識在生物燃料乙醇發酵生產實驗中自主設計套用，更快的適應未來相關就業崗位，達到相輔相成的教學效果。
2、虛實結合重實踐:學生通過在虛擬環境中進行粉碎、液化、糖化、發酵、蒸餾、脫水等過程，並對實驗結果進行判定。獨立完成、全程參與生物燃料乙醇發酵生產及其關鍵技術控制實驗的全過程，有利於學生實踐套用能力和動手操作能力培養，掌握生物燃料乙醇發酵生產的關鍵指標和參數控制的方法，培養學生在排查生產過程中出現的問題並提出解決方案的能力。學生通過虛擬仿真實驗考核後，可以進行線下濕實驗預約及線.上討論準備，通過虛實結合進一步提高實踐動手能力，讓實驗具有挑戰度。
3、以虛驗實強能力:學生通過預設澱粉酶、糖化酶添加量以及糖化醪流加量，利用虛擬平台開展發酵實驗，得出實驗結果，並進行分析研判。通過學生“嘗試錯誤”的過程，使學生從中審視、體驗中知錯、改鍇、防錯，進一步提高學生獨立思考、分析和解決問題的能力。通過以虛補實設計讓實驗具有創新性，進一步提高學生整體素質和獨立思考能力。
本項目充分調動虛實結合、虛實互補的優勢，將專業理論教學與工業生產、科研實訓有機結合起來，激發了學生學習興趣，提高教學質量，培養學生的問題意識、創新精神、主動學習和自我反思的能力，從而提高學生在未來發展或科學研究中的競爭力，達到“兩性一度”的要求。同時，在“課程思政”的理念下，挖掘仿寞課程中蘊含的思政素材，選取與課程教學內容密切相關的重要歷史事件、重要科學家人物和相關案例等素材，將思政教育貫穿於實驗教學過程。以期實現學生能力要求達成，貫徹習近平總書記使專業課程與思政教育同向同行，形成協同效應的思想。
