1.使用目的

该虚拟仿真实验完全基于生产实际案例，以学生为主体，目的是让学生通过三元电极材料的制备及电化学性能测试虚拟仿真实验，了解共沉淀反应釜、高温管式烧结炉的工作原理及操作过程；掌握物料平衡计算、工艺参数对目标产物的合成影响机理；熟练电极片的制备过程、扣式电池的组装工艺以及电化学性能测试设备测试程序设置。实验通过任务驱动、问题探究、智能引导的方法，使学生通过交互环节，进行方案设计、流程操作、成分-电化学性能分析和工艺优化。增强学生自主学习的能力，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生综合专业素养。

2.实施过程

学生在开展实验前可通过教师指导的真实实验或现场视频等方式，初步认知实际生产环境和整个工艺过程。该虚拟环境中分别构建“共沉淀反应制备前驱体”、“高温锂化制备电极材料”、“电极片制备”、“扣式电池组装”和“电化学性能测试”等关键虚拟仿真环节，还对实验操作过程中如平衡物料计算理论、仪器操作、问题分析等进行规范指导，并设置“工艺工程师”和“加工操作员”两个虚拟人物，其模拟生产交互环节和情景对话。

3.实施效果

该虚拟仿真实验将专业理论知识和生产实际有机融入虚拟情景中，具有丰富的融入感和带入感，基于高度仿真的实验设备、真实的实验数据和模拟计算，学生“真实”体验并主动参与工艺设计、设备操作、成分分析、电池组装及电化学性能测试整个生产过程，。充分发挥了学生的主体地位，有效激发了学生的学习兴趣和专注度，切实提高了学生的分析能力、设计能力和实践能力。

本实验向全校和相关企业开放，为本校相关专业本科、研究生专业学习及企业人员岗前培训、技能提升提供了服务，使用人数达800人次/年，得到了广泛的认可。实验可在任何地点、任何时间灵活地开展，打破了传统实验在时间和空间上的限制，弥补了传统实践教学的不足，而且显著降低了实验成本，每年节省实验、培训经费约100万元。将专业基础课、专业课等课程的相关知识有机的结合在一起，帮助学生在实践中认知理论、巩固基础，使学生对专业知识体系和工程应用有系统的认识。

4.实验方法描述

本虚拟仿真实验以提高学生对抽象化学反应和工程实践操作能力为落脚点，基于《材料分析方法》、《化学电源设计与制造工艺学》、《半导体物理与器件基础》、《过程传递原理》等课程所授理论知识，结合实体实验的具体内容，在真实实验基础上构建了虚拟实验。

虚拟实验还原了整个实体实验的操作过程，并着重呈现了不宜观察、抽象难以理解的化学反应过程。虚拟实验采用远程访问，内容引导，自主完成的教学方法。学生借助网络进入虚拟实验，虚拟环境中，辅以文字、图片、动画、交互式界面等手段，使学生充分体验整个实验过程。在系统引导下，学生通过交互操作，按生产流程独立实施实验。学生可多次重复实验，直至完全掌握整个实验后，需进行填写实验报告、完成自测题等考核环节。

虚拟实验中，学生通过理论学习、虚拟操作、知识引导、问题情景等方法，自主完成“前驱体材料制备”、“高温锂化电极材料制备”、“电池组装”和“电化学性能测试”等四个主体实验过程。

（1）理论学习

学生利用虚拟实验提供的理论知识学习版块，通过图片、视频，多媒体课件等资料完成物料配比计算、化学反应过程分析、设备工作原理及操作、电极材料配比、电极片制备、电池组装以及电池充放电测试等实验内容的自主学习。此过程既可作为实验前的预习环节，也可作为实验后进行理论知识结合实际生产的深化巩固。

（2）虚拟操作

学生通过模拟操作，按照实验流程完成电极材料制备和电池组装与电化学性能测试等过程。使学生在虚拟操作的过程中，将认知与实践相结合，系统地掌握实际生产过程中的工艺规程和规范操作。

（3）知识引导

虚拟实验过程中依据教学和实验的要求，分别设置有：情景人物对话、知识点提示、观察视角引导、部件高亮提示、虚拟动画等指引方法。其中情景对话和知识提示对基础的实验知识进行了拓展与扩充，便于学生更好的进行理论和实践的融会贯通；视角引导、高亮提示等引导手段，降低了实验的操作难度。

（4）问题情景

系统在关键知识点部分设置了问题情景分析及模拟对话，设置了多样化的交互问题，包括原理说明、专业知识测试、步骤提示等形式，使学生能充分理解所学知识在实践中的体现和应用，激发学生的好奇心和求知欲。