?《教育信息化十年发展规划（-）》政策出台后，根据其工作目标（遴选和开发套虚拟仿真实训实验系统，建设各级各类优质数字教育资源），全国范围内各个高校都展开了积极的建设热潮，下面就看看那些已经申报成功院校的建设成果吧。
本期分享的是中南大学矿冶工程化学虚拟仿真实验教学中心。
本实验结合有机化学、结构化学及精细化工、冶金原理和资源加工学教学，利用量子化学计算和计算机网络技术，开发了一套基于Web的选冶药剂分子设计与组装系统，让学生在计算机上进行计算机实验，从而更加直观、快速掌握选冶药剂的分子设计及其作用原理。
中南大学矿冶工程化学虚拟仿真实验教学中心是依托中南大学国家级化学实验教学示范中心和国家工科化学教学基地建设的开放性虚拟仿真实验教学平台。中心充分利用中南大学矿冶材料学科群的整体优势，针对矿冶工业典型化学过程及其“高能耗、高消耗、高污染和高危险性”的特点，构建了面向矿业、冶金、环境、能源、材料和化学化工等专业的公共虚拟仿真教学资源，服务于我国矿冶材料类高层次人才培养。
一、实验教学情况
中南大学化学实验教学中心组建于年4月,年被批准为国家级化学实验教学示范中心，年通过建设验收。化学实验教学中心每年面向全校矿冶材料类、生物医学类和化学化工类的28个本科专业、多个班、余名学生开出各类化学实验达41余万人学时。
二、中心实验项目共17个
实验1光谱学系列仪器仿真实验
ICP等离子体光谱仪3D仿真实验场景
光谱学系列仪器包括发射光谱仪、ICP等离子体光谱仪、原子吸收光度计、可见-紫外分光光度计、紫外分光光度计、分子荧光光度计、红外光谱分析仪、核磁共振分析仪、单晶X-射线衍射分析仪等。由于仪器结构复杂，学生仅从现有的分析操作实验中难以掌握仪器内部结构和工作原理。
本仿真系统运用三维仿真教学手段，使学生对所学仪器有一个全方位的了解，包括化学、电子、计算机、物理、机械等各方面，而且不仅仅停留在操作方面。极大地丰富了教学资源，提高了仪器分析理论和实验教学的效果。它是仪器分析理论和实验教学的补充和外延，教师能把知识讲得更透彻，学生更容易理解，有效提高教学效果。
实验2色谱系列仪器仿真实验
色谱系列仪器仪器包括气相色谱分析仪、液相色谱分析仪等。色谱法是以气体或液体作为流动相的一种色谱法，利用色谱柱中填充的固体相对样品各组分进行吸附-解吸能力的不同，从而使各组分得以分离，气相色谱和液相色谱是进行混合有机物分离分析的有力手段。
本仿真系统运用三维仿真教学手段，使学生对色谱仪器的结构、工作原理和实验操作有一个全方位的了解，极大地提高了理论和实验教学的效果。它是仪器分析理论和实验教学的补充和外延，教师能把知识讲得更透彻，学生更容易理解，有效提高教学效果。
实验3电化学系列仪器仿真实验
毛细管电泳仪3D仿真实验场景
电化学系列仪器包括毛细管电泳仪、自动电位滴定仪、库仑分析仪、电化学分析仪、示波极谱仪等。电化学仪器涉及电场、电荷的作用，学生无法直观了解仪器的工作原理。
本仿真系统运用三维仿真教学手段，使学生了解仪器的构造结构、工作原理，掌握分析仪器的操作方法，提高了仪器分析理论和实验教学的效果。它是仪器分析理论和实验教学的补充和外延，教师能把知识讲得更透彻，学生更容易理解，有效提高教学效果。
????
实验4联用仪器及其它大型仪器仿真实验
气-质联用分析仪3D仿真实验场景
联用仪器及其它大型仪器仿真实验包括气-质联用分析仪、ICP-MS分析仪、和元素分析仪仿真实验。气-质联用分析是复杂混合物分析的重要手段，气质联用仪的气相色谱单元使用毛细管色谱柱，通过流动相和固定相之间反复多次的分配，产生保留能力明显差异的效果，从而使混合物中的多种组分彼此分离。
本仿真系统运用三维仿真教学手段，建立真空系统、电离源、质量分析器及检测器等仪器单元的3D模型，模拟仿真高速电子束的相互碰撞、分子离子及低质量的碎片离子的产生和中性丢失等过程，使学生对联用仪器的结构、工作原理和实验操作有一个全方位的了解，极大地提高了理论和实验教学的效果。
实验5化工原理仿真实验
离心泵实验数据处理
化工原理是学生从理到工的过渡课程，学生工程观念的建立以及工程能力培养相当部分需要化工原理实验来实现，但真实化工原理实验由于实验学时有限以及对设备内部结构和微观过程缺乏了解，因此需采用是化工原理实验仿真的形式深化学生对化工单元操作的认识。它形象生动且快速灵活，集知识掌握和能力培养于一体，是提高化工原理实验教学效果的一项十分有力的措施。
中南大学对化工原理实验单独设课，共48学时，其中仿真实验为8学时。学校联合北京东方仿真软件技术有限公司开发了一套基于化工原理单元操作的仿真软件。仿真实验包括离心泵的性能曲线测定、流量计的认识和校验、换热器实验、流体阻力系数测定、精馏实验、吸收实验、干燥实验等7个实验。实验内容与化工原理实际实验相衔接，学生先进行仿真实验，以求对实验原理、设备结构、设备操作等有一基本认识和了解。在此基础上进行实际实验。
实验6选冶药剂的分子设计与组装实验
选冶药剂的分子模拟操作界面
采用量子化学方法对选矿与冶金药剂进行分子设计与组装已经成为选冶药剂的重要发展方向，也是提高矿产资源综合利用水平的重要手段。由于选冶药剂的分子结构及其与矿石或金属离子的作用涉及微观分子结构和复杂的物理化学作用过程，必须借助计算机辅助分子设计（CAMD）技术才能实现选冶药剂的快速、定量筛选。
本实验结合有机化学、结构化学及精细化工、冶金原理和资源加工学教学，利用量子化学计算和计算机网络技术，开发了一套基于Web的选冶药剂分子设计与组装系统，让学生在计算机上进行计算机实验，从而更加直观、快速掌握选冶药剂的分子设计及其作用原理。
实验7铝土矿磨矿-浮选过程仿真实验
球磨机的工作原理3D动画展示
本系统将铝土矿选矿中的磨矿和浮选两个重要关键环节，通过3D技术真实再现，使学生能直观了解到现场的生产工艺和设备结构、运行方式等。
实验8芒硝矿的地下溶浸过程仿真实验
芒硝矿的地下溶浸开采过程仿真
??
????
由于溶浸过程在地下进行，难以直接观察芒硝矿的溶浸过程，且溶浸过程是一个缓慢的传质动力学过程，在实验室以直径为16mm的块矿进行实验，需要20天左右才能达到浸出平衡；实际采矿生产中，据采场浸泡矿量的多少，有效生产期可达一年以上。本实验项目利用芒硝矿的实验室浸出实验数据，建立矿石浸出动力学模型，对地下溶浸过程进行动力学模拟和力学计算，使学生快速、直观地学习芒硝矿的生产过程及其溶浸动力学。
芒硝矿溶浸过程中，浸出渣被留在采矿区，矿石中所含石膏遇水膨胀，充填采空区。本实验项目根据矿石中硫酸钠和硫酸钙品位，进行开采区的安全仿真，模拟计算开采区的充填密度、开采后岩体冒裂带高度等参数，考察顶板岩石崩塌跨落的可能性及对地表建构筑物的影响。
实验9氰化浸金过程仿真实验
氰化浸金的工艺流程仿真界面
氰化物提金目前是最为经典和普遍运用的提金方法之一。由于氰化物属于剧毒化学品，其使用受到严格的管制，无法面向本科生开放实验室实验。本实验以氰化物与金的配位原理为基础，对氰化浸金过程进行虚拟仿真，从氰化浸金的原理、流程、影响因素等方面了解浸金的生产过程，使学生能够全面掌握氰化浸金的原理与生产技术。
?
实验10氧化锌矿的氨法浸出过程仿真实验
?
氨法浸出工艺虚拟场景
?
低品位氧化锌矿氨法浸出工艺虚拟仿真实验教学系统应用虚拟现实和数值仿真技术，从氨法浸出原理、氨法浸出核心设备、工程设计、工程施工等方面出发，使学生对当前氨法浸出工艺有全面的掌握。
实验11铜矿生物湿法冶金虚拟仿真实验
铜矿生物堆浸系统模拟仿真
铜矿的生物湿法冶金虚拟仿真实验教学系统应用虚拟现实和数值仿真技术，从生物冶金的工作原理、堆浸场设计、菌种培养反应器设计、含铜浸出液萃取-电积工艺设计等方面出发，使学生对当前铜矿生物湿法冶金工艺有全面的掌握。
实验12拜耳法氧化铝生产工艺仿真实验
拜耳法生产氧化铝工艺
拜耳法是目前国内生产采用高铝硅比铝土矿作原料的新建铝厂首选的工艺流程。按其特点，其工艺流程大致分为溶出、分离洗涤、氧化铝晶种分解、煅烧、蒸发、苛化等工段，其系统庞大，很难在实验室对整个系统进行实际实验，为此，我们以中南大学联合中国长城铝业公司等单位研发出选矿-拜耳法氧化铝生产工艺为基础，结合实际生产过程，与北京东方仿真公司合作开发了拜耳法生产氧化铝模拟系统进行模拟仿真实验。
实验13工业污染物污染地下水的数值仿真模型
地下水污染物扩散仿真
地下水污染物扩散的虚拟仿真实验旨在通过对不同土壤结构、不同土壤厚度、扩散方向等下污染物扩散行为的虚拟仿真，让学生对污染物在土壤中的扩散情况有感性认识，以便当污染物泄露事故突发时制订相应的应急预案。
实验14大型节能铝电解槽虚拟仿真实验
铝电解槽工作原理的三维展示
大型节能铝电解槽虚拟仿真实验教学系统应用虚拟现实和数值仿真技术，从铝电解的工作原理、铝电解核心设备、电解槽工程设计、电解厂工程施工等方面出发，使学生对当前大型节能型铝电解槽有全面的掌握。
实验15火法炼铜工艺仿真实验
出炉操作
铜冶金属于高温冶金，学生实习由于受到时间和场地限制，对生产过程设备操作控制以及工艺理解不深，为此，本仿真实验采用东方仿真公司的模拟仿真系统对火法炼铜进行仿真模拟。
实验16高炉焙烧的过程仿真实验
高炉外部结构展示
在生产过程中，由于检测技术与环境的影响，高炉内部信息处于黑箱状态。高炉虚拟仿真实验让学生走进高炉，对高炉内的温度、物料走向以及炉缸的浸蚀等情况有感性认识，从而掌握高炉的运行特点。
实验17热电系统虚拟仿真实验
锅炉炉膛内部温度分布
在生产过程中，由于检测技术与环境的影响，热电系统内部信息几乎不可知。热电系统虚拟仿真实验让学生走进锅炉、汽轮机与蒸汽管网，了解每个部分的作用以及结构优化的途径，并让学生掌握热点系统的基本操作。
更多内容请继续
转载请注明地址:http://www.abmjc.com/zcmbjc/523.html
