基于学生对林产化工（实验）的认识和学习规律，围绕实验能力培养的三大核心模块及其要素，本项目在“实验导读”阶段设计了“实验背景—实验目的—实验流程”三层次递进式教学模块，以激发学生参与本项目的学习兴趣和热情，并引导学生进入和了解实验项目概要；在实验操作及分析阶段设计了“工厂（漫游）体验—实验探究—工程实验”三个模块，通过逐步深入和层层递进的教学方式，使学生能够受到“实验技能训练—规律分析—问题思考”循序渐进式的培养和锻炼，再通过“创新与探索实验模块”，以促进学生从“思考问题到提出和解决问题”工程实践能力提升的质变；在此基础上，通过对前三个阶段学习过程与成果的综合分析以评价教学效益，进而总结和凝练出有益的教学经验，提出持续改进的举措。

林产化工专业人才培养具有很强的应用性和实践性，但在实际课程和实验教学中，存在教学与实践的严重脱节，致使学生在学习过程中，知识掌握模糊，理论和实践难以达到有效结合。从专业特征来讲，林产化工专业1）涉及周期长、技术难度大的实验；2）涉及高危或极端的环境和不可及或不可逆的操作，尤其部分与林产化工生产密切相关的综合性大型实验项目由于规模大、高温、高压、腐蚀、毒性等无法在常规教学实验室进行。从工厂实训来讲，林产化工企业多涉及天然产物加工，组分复杂、产品形式丰富、工艺流程路线长、设备众多，对于没有任何工作经验的学生而言，在入工厂实习或实训环节受到意外伤害的可能性大，如果操作失误，有可能引起巨额的经济损失和严重的社会公共安全事故。实习过程中，学生很难接触到工业生产的核心技术，导致学生难以完成从学习到工作的角色转换和岗位匹配，拉长了林产化工应用型、实战型人才的培养时滞。因此，提供可靠、安全和经济的实验和实训项目是至关重要的。

通过构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象来实现常规实验室不具备或难以完成项目的功能，能够为林产化工类各专业学生提供实战仿真环境，并使学生通过对不同工段环节实践操作的切身体验，解决理论知识学习的枯燥性和难以验证性，打通理论与实践的沟通瓶颈。学生在校期间，便可以在仿真的工段流程运作过程中，增加实践经验，以此大幅缩短应用型人才的培养时间，缩减学生走上工作岗位后的适应期和磨合期。

本项目共设计“原料干燥与筛选、磷酸溶液与木屑浸渍、炭活化、磷酸回收和漂洗-脱水、干燥-研磨-包装和尾气处理”等六个工序，工艺流程示意简图如下图所示。

各工序均采用2D/3D动画形式设置不同功能模块，实现以下四项虚拟仿真实验及教学考核评价功能：

① 沉浸式体验：厂区、车间、工序漫游；厂房与设备轮廓、结构、器件。过程反应机理、化反应动力学动态图（基于生产时间的物质浓度、产率、纯度曲线）；

② 交互式体验：工艺操作步骤设计（选择）、参数设置，实时显示，生产操作；

③ 任务驱动+问题探究体验：工艺因素分析、工艺优化与设计、工厂设计与工程设计；

④ 考核与评价：整体性等级评价 + 过程性积分评价 + 拓展创新附加性评价。

通过本虚拟仿真实验教学，重点培养和提升学生以下的专业知识与实践创新技能：

（1）掌握原料干燥与筛选、磷酸溶液与木屑浸渍、炭活化、磷酸回收的实验原理和工艺步骤；

（2）掌握林产化工和化学工程主要过程单元的实验操作技术；

（3）掌握磷酸法制备活性炭的主要工艺因素及其影响规律；

（4）学习和训练工艺优化与工程设计的基本方法和技能；

（5）了解开展活性炭制备的技术创新和探索的前沿方法。