2025年元宇宙创新教育应用大赛二等奖：华东交通大学电气与自动化工程学院
本期我们将聚焦2025元宇宙创新教育应用大赛二等奖作品，带您走进一座可以“亲手操控”的稀土萃取数字孪生工厂，体验智能制造人才培养的沉浸式变革。
本次大赛由中国仿真学会虚拟仿真教育教学专业委员会与北京元媒体文化传播有限公司联合主办，获奖单位为华东交通大学电气与自动化工程学院，参赛作品为《工业过程数字孪生虚拟仿真教学应用》。
想象一下：在实验室里，你就能“走进”一座1:1 还原的真实稀土萃取工厂——动动手指，实时调整温度与压力参数，观察化学反应实时变化；轻点屏幕，模拟设备突发故障，在零风险中锻炼应急处理真本领。
这不是科幻场景，而是由华东交通大学电气与自动化工程学院徐芳萍、朱建勇、杨辉、刘伟伟、杨颜溶、涂嘉乐、马昊、王韶岩师生团队，用数字孪生技术打造的沉浸式教学实景！
这个让工业设备拥有 "数字分身" 的创新项目，正悄然改变着传统工科教育模式。学生们仿佛获得了一台 "时光机"，既可回溯生产全流程，又能预见设备运行的未来状态。
构建 “虚实融合” 的教学架构体系
01 功能架构：全流程覆盖稀土萃取教学关键环节
02 技术架构：多学科交叉赋能教学创新
03 以数字孪生为核心的稀土萃取全流程仿真与教学支撑
数字孪生技术是通过数字化手段构建与物理实体高度一致的虚拟模型，实现对实体全生命周期大的动态模拟、监控、分析与优化的技术。主要由四个核心构成：
为能够让学生和研究人员更好的对萃取生产过程有感官上的认识，通过在虚拟仿真系统中沉浸式浏览，完成各个工艺间的虚拟巡检，实现萃取生产各工艺生产模拟功能。
教学创新
破解传统工科教学痛点
01 产教融合深度实践：从 "课堂到工厂" 的无缝衔接
系统以 “产学研一体化” 为核心理念，通过导入不同工艺模型，可高度还原稀土行业多类工业场景及故障案例 —— 学生能够自主调节上下游工序的工艺参数，直观观察产线联动变化，在虚拟实践中逐步构建解决复杂工程问题的能力。
其设计深度贴合稀土行业生产实际，覆盖生产计划管理、设备状态监控、产品纯度预警等工业级功能，所培养的学生兼具工程实践能力与创新思维，为稀土领域持续输送高素质技术人才，有效推动了教育与产业的精准对接。
02 教学模式革新：对比传统教学的四大突破
相较于传统工业实训教学，数字孪生虚拟仿真教学展现出显著优势：
01 教学成效显著：实践能力提升的量化突破
系统投入教学后，实现了三大核心教学目标：
实践机会倍增：彻底摆脱对真实生产线的依赖，学生实践动手机会提升 10 倍以上；
能力全面提升：学生工程实践能力、创新能力和复杂工程问题解决能力显著增强；
课程示范引领：建成具有全国示范意义的稀土冶金、过程装备、自动化控制等多学科交叉的虚拟仿真“金课”，为同类课程建设提供参考范式。
通过学习数据实时生成与可视化呈现，教师可精准定位学生薄弱环节，制定个性化学习方案，实现因材施教的教学目标。沉浸式体验与互动操作模式，也极大激发了学生的学习兴趣，提升了教学参与度。
02 社会贡献突出：技术创新与行业赋能并行
该教学成果不仅在教育领域成效显著，更通过技术转化实现了重要社会价值：
教育平台支撑：具备多项省级高水平学科与科研平台资质，包括“江西省先进控制与优化重点实验室”、“控制科学与工程一级学科博士学位授权点”等，形成了坚实的人才培养与科研创新基础，为产学研深度融合提供了强有力的平台支持；
科研成果突破：教学实践的创新同步驱动教研成果的突破，相关成果先后荣获江西省科学技术进步奖（稀土萃取过程智能化控制技术及应用）、自然科学奖（稀土萃取过程建模与优化控制）等省级科技奖项，体现了从基础研究到技术应用的全链条创新实力，为稀土行业工艺流程优化与产业升级提供了核心关键技术支撑；
行业人才输送：通过产学研一体化教育模式，为稀土行业培养了大批具备虚拟仿真操作与实际生产管理能力的高素质技术人才。
持续深化虚拟仿真教学创新
面向未来，该数字孪生虚拟仿真教学系统将在三个维度实现进一步突破：
技术迭代：随着建模技术与算法优化，虚拟模型将更接近真实工厂设备与工艺流程，支持高速网络下的大规模多人协同操作；
教学升级：构建 "虚拟实训 - 真实操作 - 数据反馈" 的完整学习闭环，让学生可以在沉浸式环境中主动探索工业流程，而不仅仅是被动观看。可以进行各种参数调整实验，观察结果对产量影响；
领域拓展：从信息工程类专业延伸至能源、化工、医疗等更多高风险或高成本行业，实现虚拟仿真教学的规模化应用。
在虚拟仿真教育蓬勃发展的浪潮中，该项目凭借其在稀土萃取领域的创新应用与显著成效，成为元宇宙创新教育应用大赛的优秀典范。其核心成果——“工业过程控制数字孪生虚拟教学系统”，以数字孪生技术为核心，深度契合工业场景教学需求，为传统工科教育注入了革命性活力。
该系统在设计理念上注重虚实结合、动态交互与教学闭环，实践层面则实现了工艺流程的可视化、操作过程的仿真化与教学评价的智能化，具备重要的行业借鉴价值与推广意义。
2026元宇宙创新教育应用大赛已正式启航！诚邀更多创新者共同探索教育新未来。
谨此声明：本文所涉资料及数据均来源于华东交通大学电气与自动化工程学院参赛作品《工业过程数字孪生虚拟仿真教学应用》。
