AI智慧课程知识图谱案例展示

人工智能作为引领未来变革的战略性技术，正在以前所未有的速度重塑着教育格局和教学模式。课程是高等教育体系的核心组成要素之一，无疑成为了这场教育变革中的主角。广州大学紧随时代潮流，积极推动课程数智化赋能，立项建设了41门知识图谱课程，全面提升了学校课程质量。

《化学反应工程》课程是化工与制药类相关专业的一门核心课程，着眼于解决化学反应过程的工业化问题，研究工业反应器的开发、设计与分析，广泛应用于化工、轻化、制药、食品、环境等众多工程领域。为应对日益复杂的工业化挑战，改革传统的教学模式，邹汉波副教授课程团队通过智慧化的教学手段，丰富教学资源，创新教学模式，增强了学习趣味性，更好地满足了学生对该课程深入学习与实践应用的需求。

知识图谱建设特色

01 图谱精准定位，助力重难点学习 <<<<

《化学反应工程》课程涵盖大量的理论知识，如反应动力学特性、流动和传递过程、反应器设计和过程分析及优化等，这些内容抽象且复杂，许多学生在学习过程中可能会感到困难。为了帮助学生更好地理解和掌握这些知识，课程图谱将化学反应工程的概念、原理、公式、案例等知识点有机串联，共建设146个知识点。设置重点、考点、难点并梳理知识点的前后置关系，形成清晰的知识网络，以可视化的方式呈现出完整的化学反应工程知识体系，帮助学生清晰把握知识脉络，形成了完整的课程图像。此外，创新设计知识图谱的视觉效果，以全混流反应器的外形特征为灵感，巧妙融入课程元素，提升了学习的趣味性。

《化学反应工程》课程图谱

02 智能关联资源，助力深度探索学习 <<<<

鉴于《化学反应工程》课程内容的多样性和深度，需要更专业、更深入的拓展资源来支持学生深度学习的需求。为此，课程依托知识图谱的智能推荐系统，调用来自超星资源库的相关学习资源，建立了跨时空的知识链接，丰富了拓展资料库。例如，通过知识图谱直观展示了从Arrhenius方程到现代多尺度建模的演进脉络；通过关联新型反应器设计（如3D打印微通道反应器）为同学们打开了前沿技术的一扇窗。课程共建立知识点资源510个，其中关联拓展资源416个，涵盖了微课、图片、3D动画、电子书籍、仿真等多种资源形式。

课程资源建设

03虚拟现实结合，助力知识可视化呈现 <<<<

利用视频、3D动画、虚拟仿真等资源，建立了虚实融合认知系统。例如，通过3D动画技术，将间歇反应器、平推流反应器、全混流反应器、活塞流模型等抽象的设备结构、反应机理等进行三维解剖，动态展示反应器的内容结构、温度场/浓度场分布、微观反应过程等，突破传统教学的局限，加深学生对知识的理解与掌握；通过虚拟仿真在分子尺度化学键断裂与生成的三维动态模拟，让学生更好理解微观的反应过程，加深对催化反应原理的认识。虚拟现实结合，将复杂的工程案例、实验操作等生动展示，增强了学生的学习兴趣，提升了课堂参与度。

反应器三维动态模拟

04 学生自学自评，实现学习路径个性化<<<<

构建了单选题、多选题、简答题、计算题等多种题型的化学反应工程AI题库，通过关联课程知识点，实现学生对课程的自我学习和巩固。课后利用AI助手，实现智能答疑、虚拟助手等功能，及时解决学习的困惑，增强学习的互动性。通过展示学生的知识掌握情况和学习进度，提供多维度的学习数据分析，实现学习效果的可视化。学生可以根据自身学习进度和学习数据分析，精准定位薄弱环节；课程智能推荐个性化的学习路径和资源，针对性地进行预习、复习和巩固，实现“千人千面”的精准教学。

知识点掌握程度一览表

05建立问题图谱，实现基于项目的教与学 <<<<

采用“以问题为导向”和“基于项目的教与学”的教学模式，紧贴化学反应工程课程各个知识点与化工实际生产，将课程主要知识点整合成难易适中、针对性强的工程项目或教学案例。将化工设备结构设计、化工过程工艺等核心问题与相关的子问题、概念和知识点连接起来，形成结构化的网络，构建基于工程案例的问题图谱。在工程项目的实施过程中，学习借助Excel、Matlab、Aspen Plus等辅助计算工具，解决化学反应器的计算与选型、工艺条件的对比与优化、化工过程的分析与设计等工程实践问题，有效地将不同反应的动力学特点、各类反应器结构设计、反应过程稳定性分析等课程的知识点，与过程优化、工艺设计、反应器选型等专业能力相结合，构建了“学生中心-项目驱动-能力导向”的课程教学模式。

基于项目的教与学

06构建思政图谱，实现全程育人的课程格局 <<<<

从“人文-科学-职业素养”三个维度出发，梳理化学反应工程的“思政元素”，将爱岗敬业、守正创新、热爱专业、精益求精、尊重生命等思政元素融入到课程思政建设体系中去。将课程所具有的思政元素与知识点建立思政图谱，实现知识传授和价值引领相统一。利用智慧课程平台开展专题讨论、思政视频观看、资料查阅、分享展示等自主性学习，线下课堂进行案例分析、分组讨论、答疑解惑等引导性教学活动，形成教师主导、学生深入参与，全面、立体的有温度的思政学习方式。