化工设计迈入智慧新时代---探索《化工设计》智慧课程建设方案

2024年，数字教育大会明确提出"以智助学、以智助教、以智助管"。教育部高等教育司加速推进"智能+教育"改革试点，要求高等教育机构深度融合人工智能技术构建智慧教育新生态。同时，正值《教育信息化2.0行动计划》实施进入深化阶段，化工行业作为国家战略新兴产业，亟需通过技术创新突破"卡脖子"技术瓶颈。在此背景下，北京欧倍尔《化工设计》智慧课程建设方案应运而生，该方案以知识图谱为骨架、AI技术为引擎，构建"虚实结合、理实一体"的课程体系，正是响应国家"新工科"建设号召、践行"卓越工程师教育培养计划2.0"的创新实践。

北京欧倍尔化工设计智慧课程建设方案

一、 课程概述与目标

《化工设计》是化工专业的必修课，旨在培养学生运用化工原理、工程知识和设计工具解决复杂工程问题的能力。

课程内容广泛，涵盖工艺流程设计、设备选型、经济评估及安全环保等多个方面。通过项目驱动、团队合作、翻转课堂等教学方法，结合智慧化教学手段，致力于培养具备创新思维和实践能力的复合型化工人才。

二、智慧化特色亮点

1、知识图谱驱动的个性化学习

课程以知识图谱为核心，将课程内容系统化、结构化。每个学生都能根据自己的知识基础和学习进度，获得个性化的学习路径，让学习更加高效、精准。

2、AI技术贯穿全流程

从课前预习到课后复习，AI技术全程辅助教学。智能预习系统、教师备课辅助、课堂行为分析、实验辅助、报告批改等功能一应俱全，全面提升教学效果和学生的学习体验。

3、虚拟仿真与实践相结合

引入虚拟仿真软件，学生可以在虚拟环境中进行实验操作，熟悉检测流程和设备操作。同时，结合线下实验实践，增强实践能力，实现理论与实践的完美结合。

4、跨学科融合

课程内容不仅涵盖化工设计的专业知识，还融入了多学科的知识和技能，培养学生的跨学科思维和综合应用能力。

三、课程体系构建

课程分为多个模块，包括化工厂设计的内容与程序、化工项目的可行性研究、工艺流程设计、物料衡算及能量衡算、设备计算及选型、车间设备布置及布置图绘制等。每个模块都精心设计了教学内容和教学方法，确保学生能够全面掌握化工设计的各项技能。

1、核心知识点梳理

化工工艺流程设计：涵盖化工单元操作与过程设计、流程组织与优化、物料与能量衡算等内容。

设备计算与布置：包括设备选型、计算、布置设计等。学生需掌握设备计算方法，了解设备分类与结构，并根据工艺参数选型并计算。

化工技术经济与项目管理：重点介绍化工项目投资、成本、收入、利润估算，资金时间价值评估，及工程建设程序、法规和项目管理知识等。

安全与环保设计：涵盖危险识别、事故分析、本质安全管理，及安全、环保、绿色设计理念与规范在化工设计中的应用等。

2、知识点关联关系构建

构建知识点之间的逻辑关系，形成知识网络。例如，化工工艺流程设计奠定知识图谱网络基础，设备计算与布置作为支撑，化工技术经济与项目管理内容贯穿始终，从投资估算、成本把控到效益评估，确保设计经济可行。安全与环保设计内容全方位保障，融入安全环保标准与风险控制。

3、教学资源与知识点的精准关联

将教学资源（如教材、视频、文献、案例、虚拟仿真软件等）与知识图谱中的每个节点进行关联，确保学生在学习每个知识点时都能获取到丰富的学习资源。

4、课程资源梳理

教学课件：多媒体教学课件，包括文字、图片、动画、视频等多种元素，使教学内容更加生动形象，易于学生理解和接受。

教学视频：教学视频，包括课程讲解视频、实验操作视频、案例分析视频等，满足不同学生的学习需求。

电子教材：辅助编写电子教材，整合课程相关的教学内容、参考资料、习题答案等资源，方便学生进行自主学习。

在线题库：建立在线题库，涵盖课程的各个知识点，题型包括选择题、填空题、简答题、计算题等。

虚拟仿真资源：课程结合虚拟仿真软件进行模拟实训，仿真原理视频，3D模型等详细介绍各类仪表（如流量计、压力表、液位计等）和食品设备的工作原理、结构特点、选型方法及应用案例。

5、问题图谱

①. 问题层次划分

基础问题：涉及化工设计的基本概念、原理和注意事项等。例如，如何在化工设计中融入本质安全理念，确保生产安全并符合规范等。

应用问题：侧重于化工设计技术在具体流程设计场景中的应用。例如，复杂系统中，如何建立并运用物料、热量衡算思路进行准确计算。

综合问题：需要学生综合运用所学知识解决实际化工设计类问题。例如，化工设计各环节如何有机结合，形成完整合理的设计方案。

②. 问题关联关系分析

因果关系：在解决化工设计类问题时，某些基础问题的解决是解决应用问题的前提。

递进关系：从基础问题到应用问题，再到综合问题，是一个逐步深入和综合的过程。

问题与知识点关联每个问题都对应特定的知识点。例如，“如何在化工设计中融入本质安全理念，确保生产安全并符合规范”对应“化工的概念，化学工程与化学工艺的异同，化工设计的目的”等知识点。

6、能力图谱

知识理解能力：掌握化工设计的基本概念、原理和方法。

实践操作能力：能够运用化工设计工具和方法进行实际操作。

问题解决能力：能够综合运用所学知识解决实际化工设计问题。

创新思维能力：具备创新思维，能够提出新的设计思路和解决方案。

能力提升路径系统自动分析学生对于课程的学习痕迹，形成学生个人能力画像并进行智能解读，根据独特的学习需求和学习情况，AI智能生成并形成一条定制化的学习路径，针对性进行查缺补漏，实现全面能力发展。

四、教学方法创新

1、“教师授课+翻转课堂”智慧教学模式

以学生为中心，融合化工设计虚拟仿真资源，通过仿真任务包、预演工艺流程、AI互评等活动，提升学生的实践能力和团队协作能力。

2、“理实一体”数字化课程设计

通过任务制教学设计、数字化仿真平台模拟、线下实验室实践活动，实现理论与实践的完美结合。

3、多元化评价体系

采取平时成绩、课堂翻转成绩及期末笔试成绩相结合的评价方式，全面评估学生的学习成果。

4、AI助教平台

AI工具箱（持续建设）：单门专业课程包含AI工具箱，内嵌通用AI智能模型与专业学科模型，具备AI一键生成PPT，AI生成教案，AI智能出题等功能，系统根据专业课程教学目标和学生特点推荐教学内容，教师可快速筛选。AI助教设计评估方式，提供个性化教学改进建议，辅助课程教学工作。

五、服务保障与持续优化

我们拥有强大的服务网络，提供完善的开发、售后和培训服务。定期收集学生反馈，关注行业动态，评估教学效果，不断优化课程体系和教学方法，确保学生能够紧跟科技发展步伐，掌握最前沿的化工设计技术。

北京欧倍尔《化工设计》智慧课程建设方案，是化工教育的一次大胆尝试和创新。我们相信，通过智慧化教学手段的应用，将能够培养出更多具备创新思维和实践能力的复合型化工人才，为化工行业的发展注入新的活力。让我们一起期待化工设计的智慧化未来！