数智孪生·虚拟工坊：轻量化html智慧教学探索

本案例针对物理化学与材料工程基础课程中“机理抽象、工程情境缺失”的问题，构建“数字孪生虚拟工坊”，探索AIGC驱动的上机实践教学新模式。基于HTML轻量化技术与AIGC生成能力，开发在线交互式仿真模拟器，将热力学、动力学、电化学及传质等机理进行数字孪生，实现工程过程的可视化与交互模拟。学生通过参数调控与任务驱动，直观理解极化行为、传递过程及能源系统运行，完成“概念理解—机理分析—工程应用”的思维进阶。平台依托云端与多模态交互，构建低门槛、可扩展的数智化实践环境，推动基础理论与工程场景融合，提升机理认知与系统分析能力。

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专家身份

教育评估专家，评估虚拟仿真系统

教师身份

高校教师，进行课程管理与教学

学生身份

在校学生，进行虚拟仿真学习

虚拟仿真实践库

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数智孪生虚拟工坊

基于先进的AIGC与虚拟仿真技术，为材料工程与物理化学等课程提供沉浸式实践教学环境，支持多角色协同，实现智能化教学上机管理。

材料工程基础虚拟仿真模块

本课程通过AIGC虚拟仿真技术，模拟流体力学、传热过程，传质过程、干燥过程、为新能源新材料工程提供场景与可视化支撑。

实践时长: 12学时

物理化学虚拟仿真模块

本课程通过AIGC虚拟仿真技术，模拟化学热力学、相图、电化学、粒子表面科学、动力学等物理化学过程，提供实验场景与可视化支撑。

实践时长: 24学时

虚拟仿真实践报告模板下载

Lv.1直觉与识别

Lv.2判断与调控

Lv.3系统与设计

量纲分析(工程思维起点)

calculate

量纲认知与直觉 Lv.1

量纲分析连连看量纲一致性闯关

check_circle

一致性与判据 Lv.2

量纲一致性敲地鼠无量纲数判别训练

transform

相似与迁移 Lv.3

量纲相似动画模拟工程估算与相似放大

流体力学

流态与能量直觉 Lv.1

雷诺数流态交互实验香蕉球与伯努利效应

参数影响与判断 Lv.2

牛顿粘性定律挑战变截面喷嘴与欧拉方程

系统设计与控制 Lv.3

微流控层流控制微流控边界层控制

传热基础

传热方式与直觉 Lv.1

一维热传导模拟器牛顿冷却定律模拟

模型理解与耦合 Lv.2

电池模块冷却布局导热对流综合模拟

工程热管理 Lv.3

电池芯多层热阻模拟光热熔盐加热调控

传质基础

扩散传质直觉 Lv.1

一维扩散传质演示纳米沟槽传质模拟

对流传质与强化 Lv.2

污染物扩散可视化一维扩散传质进阶

系统优化 Lv.3

谢伍德数对流传质孔槽清洗传质控制

干燥应用

生活到工程直觉 Lv.1

露珠挥发模拟器毛细管传质保墒

热质耦合 Lv.2

热空气干燥仿真

工业干燥系统 Lv.3

新能源干燥进阶

物理化学虚拟仿真实践

通过虚拟仿真技术探索化学热力学、相图、电化学、粒子表面科学、动力学等物理化学实验，提供新能源新材料应用的实验环境与可视化分析，加深对物理化学原理的理解。

反应模拟演示

可视化化学反应过程与机理

参数调节实验

多变量参数调节与效果观察

结果可视化

实验数据可视化与对比分析